食品生物化學(xué)

食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)第一章水和礦物質(zhì)第二章糖類化學(xué)

第三章脂類化學(xué)第四章蛋白質(zhì)的化學(xué)第五章核酸的化學(xué)第六章酶化學(xué)第七章維生素和輔酶第八章物質(zhì)代謝第九章食品色香味化學(xué)第十章實驗指導(dǎo)食品生物化學(xué)第一節(jié)水分與水分活度第二節(jié)礦物質(zhì)

第一章水和礦物質(zhì)食品生物化學(xué)

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解水在生物體內(nèi)的含量和水的生理作用。2.掌握食品和生物組織中水的狀態(tài)。3.理解水分活度的概念，了解水分活度與食品穩(wěn)定性的關(guān)系。4.掌握成堿食物與成酸食物的概念。5.掌握影響礦物質(zhì)生物有效性的因素。食品生物化學(xué)第一節(jié)水分一、水在生物體內(nèi)的含量與作用1.水在生物體內(nèi)的含量大多數(shù)生物體內(nèi)的水分含量通常為70%～80%，超過任何其它成分的含量。水在動物體內(nèi)分布是不均勻的。脊椎動物體內(nèi)各器官組織的水分含量為：肌肉、肝、腎、腦、血液等約為70%～80%；皮膚中約為60%～70%；骨骼中約為12%～15%。水在植物體內(nèi)的含量與分布也因種類、部位、發(fā)育狀況而異，變動較大。一般說來，植物營養(yǎng)器官組織〔葉、莖、根的薄壁組織〕的水含量特別高，占器官總重量的70%～90%，而繁殖器官〔高等植物的種子、微生物的孢子等〕中的水分含量那么較低，占總重量的12%～15%。食品生物化學(xué)表1-1常見食品的水分含量

食品生物化學(xué)2.水的生理作用水的溶解力很強，各種無機及有機物質(zhì)都很容易溶于水中。介電常數(shù)大，能促進電解質(zhì)的電離。是生物體內(nèi)化學(xué)反響的介質(zhì)，也是生物化學(xué)反響的反響物、組織和細胞所需的養(yǎng)分和代謝物在體內(nèi)運轉(zhuǎn)的載體。比熱高、熱容量大,又能調(diào)節(jié)體溫。粘度小，可使摩擦面滑潤，減少損傷。二、食品中水分狀態(tài)與分類1.食品中水分狀態(tài)〔1〕游離態(tài)容易結(jié)冰，也能溶解溶質(zhì)的水稱之為游離態(tài)的水。游離態(tài)的水存在于細胞質(zhì)、細胞膜、細胞間隙、任何組織的循環(huán)液以及制成食品的組織結(jié)構(gòu)中。食品生物化學(xué)〔2〕水合態(tài)水分子和含氧或含氮的活性基〔如-NH2、-COOH、-CONH2、=NH、-OH〕以氫鍵形式相結(jié)合而不能自由移動，處于此狀態(tài)的水稱之為水合態(tài)的水。食品中與淀粉、蛋白質(zhì)和其它的有機物結(jié)合的水均處于此狀態(tài)?！?〕凝膠態(tài)吸收于細微的纖維與薄膜中，不能自由流動的水稱之為凝膠態(tài)。凝膠態(tài)中的水是分散質(zhì)，蛋白質(zhì)等有機物為分散劑〔溶膠中水是分散劑〕。此狀態(tài)的水稱不可移動水或滯化水。動物皮膚、植物仙人掌中的水大多處于凝膠態(tài)。〔4〕外表吸附態(tài)固體外表暴露于含水蒸氣的空氣中，此時吸附于固體外表的水處于外表吸附態(tài)。固體微粒越細，其微粒的外表積越大，吸附水量也越多。食品生物化學(xué)2.食品中水分的分類〔1〕自由水〔游離水〕是以毛細管凝聚狀態(tài)存在于細胞間的水分。食品中通常含有動植物體內(nèi)天然形成的毛細管，因為毛細管是由親水物質(zhì)組成，而且毛細管的內(nèi)徑很小，使毛細管具有較強的束縛水的能力，把保存在毛細管中的水稱為毛細管水，它屬于自由水。與一般水沒什么區(qū)別，在食品中會因蒸發(fā)而散失、因吸潮而增加，容易發(fā)生增減變化。游離態(tài)的水、凝膠態(tài)的水及外表吸附態(tài)的水均可歸入此類。食品生物化學(xué)〔2〕結(jié)合水〔束縛水〕結(jié)合水是指通過氫鍵與食品中有機成分結(jié)合的水。各種有機成分與水形成氫鍵的結(jié)合能力不同，牢固程度有一定差異，反映在性質(zhì)上也呈現(xiàn)差異。這類水有些與氨基、羧基等強極性基團形成氫鍵，氫鍵鍵能大，結(jié)合牢固，呈單分子層，稱為單分子層結(jié)合水。有些水與酰氨基，烴基等較弱的極性基團形成氫鍵，結(jié)合較不牢固，且呈多分子層結(jié)合，稱多層結(jié)合水或半結(jié)合水。自由水與結(jié)合水之間的界限很難定量地區(qū)分。一般認為自由水是以物理吸附力〔毛細管力〕與食品結(jié)合，而結(jié)合水是以化學(xué)力〔氫鍵〕與食品結(jié)合。食品生物化學(xué)自由水和結(jié)合水在性質(zhì)上有很大的差異。首先結(jié)合水的量與有機大分子的極性基團的數(shù)量有比較固定的比例關(guān)系。其次，結(jié)合水的蒸汽壓比自由水低得多，所以在一般溫度〔≤100℃〕下結(jié)合水不能從食品中別離出來。結(jié)合水的沸點高于一般水，而冰點卻低于一般水，一般在－40℃以上不能結(jié)冰，這個性質(zhì)具有重要實際意義，它可以使植物種子和微生物孢子在冷凍條件下，仍能保持生命力。而多汁的組織〔含有大量自由水的新鮮水果、蔬菜、肉等〕在冰凍時細胞結(jié)構(gòu)容易被冰晶破壞，解凍時組織容易崩潰。由于自由水能為微生物所利用而結(jié)合水不能，所以自由水也稱為可利用水。在一定條件下，食品是否為微生物所感染，取決于食品中自由水的含量，自由水的含量直接關(guān)系著食品的貯存和腐敗。食品生物化學(xué)食品中的水分與食品的風(fēng)味關(guān)系密切。尤其是結(jié)合水對食品的風(fēng)味起著重要作用。當(dāng)強行將結(jié)合水與食品別離時，食品的風(fēng)味、質(zhì)量會發(fā)生改變。枯燥的食品吸潮后發(fā)生許多物理性質(zhì)的變化，從而改變風(fēng)味。所以，食品中的水分對食品的鮮度、硬軟性、流動性、呈味性、保藏性、加工性等許多方面有著密切的關(guān)系。三、水分活度1.水分活度的概念水分活度(Aw)是指食品的水蒸汽分壓〔P〕和在同一溫度下純水的蒸汽壓〔P0〕之比:食品生物化學(xué)對純水來說，因P和P0相等，故Aw為l，而食品中的水溶解有食品成分，如糖、氨基酸、無機鹽以及一些可溶性的高分子化合物等，因而總會有一局部水分是以結(jié)合水的形式存在，而結(jié)合水的蒸氣壓遠比純水的蒸氣壓低，因此食品的Aw總是小于l。水分活度也可用平衡相對濕度〔ERH〕這一概念來表示：即食品的水分活度在數(shù)值上等于平衡相對濕度除以100。平衡相對濕度是指物料吸濕與散濕到達平衡時的大氣相對濕度。食品生物化學(xué)圖1-1含水量與Aw的關(guān)系

2.水分活度與食品含水量的關(guān)系食品生物化學(xué)圖1-2等溫吸濕曲線食品生物化學(xué)把低水分含量區(qū)域內(nèi)的曲線放大，得到的曲線稱為等溫吸濕曲線〔等溫吸濕線〕，圖1-2為等溫吸濕曲線的模式。吸濕和放濕之間有滯后現(xiàn)象。等溫線上的每一點表示在一定溫度下，當(dāng)食品的水蒸氣壓與環(huán)境水蒸氣壓到達平衡時，食品水分活度與含水量的對應(yīng)關(guān)系，假設(shè)食品的水分活度低于環(huán)境的相對濕度，食品沿著吸濕等溫線吸濕，反之沿著放濕等溫線散失水分。對含水量多的食品，如新鮮動植物食品，得到的是放濕曲線；對含水量少的食品如枯燥食品，得到的是吸濕曲線。食品生物化學(xué)圖1-3在不同溫度下馬鈴薯的等溫吸濕曲線食品生物化學(xué)圖1-4等溫吸濕線的分區(qū)食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)各區(qū)域的水不是截然分開的，也不是固定在某一個區(qū)域內(nèi)，而是在區(qū)域內(nèi)和區(qū)域間快速的交換著。所以，等溫吸濕線中各個區(qū)域之間有過渡帶。3．水分活度與食品的穩(wěn)定性〔1〕水分活度與微生物的生長繁殖的關(guān)系一般來說，細菌對低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差。通常水分活度低于0.90時，細菌不能生長；水分活度低于0.87時，大多數(shù)酵母菌受到抑制；水分活度低于0.80時，大多數(shù)霉菌不能生長；一些耐滲透壓微生物除外，水分活度低于0.60時，任何微生物都不生長。食品生物化學(xué)表1-2食品中水活性和微生物生長的關(guān)系

食品生物化學(xué)續(xù)表1-2食品中水活性和微生物生長的關(guān)系

食品生物化學(xué)表1-2所列最低水分活度值不是絕對化的，因為食品的pH、溫度、微生物的營養(yǎng)狀況以及水中特定溶質(zhì)的性質(zhì)，對水分活度也有影響。如金黃色葡萄球菌生長的最低Aw，在乳粉中是0.861，在酒精中那么是0.973。因此，在具體的食品配方確定時，必須做細菌學(xué)試驗，以決定實際水分活度?！?〕水分活度與生化反響的關(guān)系圖1-5表示在25℃～45℃溫度范圍幾類重要反響的反響速度與Aw之間的關(guān)系，為便于比較，在圖1-5f中還加上一條等溫吸濕線。食品生物化學(xué)圖1-5食品穩(wěn)定性和等溫吸濕線的關(guān)系〔除f外，所有縱坐標(biāo)代表相對速度〕食品生物化學(xué)圖1-5表示食品中水分在放濕過程中，水分活度值相當(dāng)于等溫線區(qū)間I和區(qū)間Ⅱ的邊界位置〔Aw＝0.2～0.3〕時，許多化學(xué)反響和酶催化反響速度最小。進一步降低水分活度，除圖1-5c的氧化反響外，其余所有的反響仍然保持最小的反響速度。脂類氧化反響速度在此區(qū)間隨水分活度的增加而降低，是因為十分枯燥的樣品中，最初添加的那局部水〔在區(qū)間I〕能與氫過氧化物結(jié)合并阻止其分解，從而阻礙氧化的繼續(xù)進行。此外，這類水還能與催化氧化反響的金屬離子發(fā)生水合，使催化效率明顯降低。隨水分活度增加，當(dāng)水的增加量超過區(qū)間I和區(qū)間Ⅱ的邊界時，氧化速度增大，因為等溫線的這個區(qū)間增加的水可促使氧的溶解度增加和大分子溶脹，并暴露出更多催化位點。當(dāng)Aw大于0.86時，氧化速度緩慢，這是由于水的增加對體系中的催化劑產(chǎn)生稀釋效應(yīng)。食品生物化學(xué)從圖1-5a、d、e可見，在中等至高Aw〔Aw＝0.7～0.9〕時，美拉德褐變反響〔詳見第九章第一節(jié)〕、維生素B1降解反響以及微生物生長顯示最大反響速度。但有的情況下，中等至高含水量食品，隨著水分活度增大，反響速度反而降低。原因可能有二：一是在這些反響中水是一個產(chǎn)物，水含量的增加導(dǎo)致產(chǎn)物抑制作用；二是當(dāng)樣品中水的含量對溶質(zhì)的溶解度、可接近性〔大分子外表〕和流動性不再是限速因素時，進一步加水將會對提高反響速度的組分產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，其結(jié)果是反響速度降低。食品生物化學(xué)圖1-5表示中等至高水分活度〔Aw＝0.7～0.9〕的食品中的化學(xué)反響速度，對食品的穩(wěn)定性顯然是不利的。要使食品具有最高穩(wěn)定性所必需的水分含量，最好將水分活度保持在結(jié)合水范圍內(nèi)，即最低的水分活度。因為結(jié)合水是水分子與食品中的蛋白質(zhì)、糖類等的活性基團以氫鍵結(jié)合起來的。將水分活度保持在結(jié)合水范圍內(nèi)，既能防止氧對活性基團的作用，又能阻止蛋白質(zhì)、糖類等物質(zhì)間的相互作用，從而使褐變難于發(fā)生，同時又不會使食品喪失吸水性和復(fù)原性?！?〕水分活度與食品質(zhì)構(gòu)的關(guān)系水分活度對枯燥和半枯燥食品的質(zhì)構(gòu)有較大的影響。要保持枯燥食品的理想性質(zhì)，水分活度不能超過0.3～0.5。而軟質(zhì)構(gòu)食品保持較高的水分活度可防止不期望的變硬。食品生物化學(xué)第二節(jié)礦物質(zhì)

一、食品中礦物質(zhì)的分類、存在形式及其功能1.食品中礦物質(zhì)元素的分類〔1〕按礦物質(zhì)元素在人體內(nèi)的含量和人體對膳食中礦物質(zhì)的需要量分分為兩大類：常量元素和微量元素。人體含量在0.01%以上，人體的日需要量在100mg以上的元素，稱為常量元素或大量元素。鈣〔Ca〕、磷〔P〕、硫〔S〕、鉀〔K〕、鈉〔Na〕、氯〔Cl〕和鎂〔Mg〕七種元素屬于常量元素。含量和需要量皆低于上述值的其他元素那么稱為微量元素或痕量元素。如鐵〔Fe〕、鋅〔Zn〕、銅〔Cu〕、碘〔I〕、錳〔Mn〕等。食品生物化學(xué)〔2〕按對人體健康的影響分食物中含有的礦物質(zhì)，按其對人體健康的影響可分為三類：必需元素、非必需元素和作用尚未確定元素以及有毒元素。必需元素是指這類元素正常存在于機體的健康組織中，對機體自身的穩(wěn)定起著重要作用，缺乏它可使機體的組織或功能出現(xiàn)異常，補充后可恢復(fù)正常。必需微量元素有14種，即鐵〔Fe〕、鋅〔Zn〕、銅〔Cu〕、碘〔I〕、錳〔Mn〕、鉬〔Mo〕、鈷〔Co〕、硒〔Se〕、鉻〔Cr〕、鎳〔Ni〕、錫〔Sn〕、硅〔Si〕、氟〔F〕、釩〔V〕。非必需元素和作用尚未確定元素是指對人體代謝無影響，或目前尚未發(fā)現(xiàn)影響的元素。如鋁、溴、硼、銣、鋇等。食品生物化學(xué)有毒元素指在正常情況下，人體只需要極少的數(shù)量或人體可以耐受極小的數(shù)量，劑量高時，即可呈現(xiàn)毒性作用，阻礙及破壞人體正常代謝功能。在食品中有毒元素以汞〔Hg〕、鎘〔Cd〕、鉛〔Pb〕最常見。正常情況下，它們的分布比較恒定，通常不會對人體構(gòu)成威脅。假設(shè)食品受到“三廢〞污染，或在食品加工過程中受到污染，易使人體中毒。必需微量元素按其生物學(xué)作用分為三類：

①人體必需微量元素，共8種，包括碘、鋅、硒、銅、鉬、鉻、鈷和鐵；

②人體可能必需的元素，共5種，包括錳、硅、硼、釩和鎳；

③具有潛在的毒性，但在低劑量時，可能具有人體必需功能的微量元素，共7種，包括氟、鉛、鎘、汞、砷、鋁和錫。機體對各種礦物元素都有一個耐受劑量。食品生物化學(xué)表1-3中國居民膳食常量、微量元素參考攝入量〔DRIs〕食品生物化學(xué)〔選自中國營養(yǎng)學(xué)會2000年10月制定的?中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量?，表中數(shù)字空缺處表示未制定該參考值〕續(xù)表1-3中國居民膳食常量、微量元素參考攝入量〔DRIs〕食品生物化學(xué)DRIs〔DietaryReferenceIntakes〕包括4項內(nèi)容：平均需要量〔EAR〕、推薦攝入量〔RNI〕、適宜攝入量〔AI〕和可耐受最高攝入量〔UL〕?！?〕按代謝后的酸堿性分食品中的礦物質(zhì)元素，在體內(nèi)經(jīng)過氧化后生成氧化物，按其酸堿性可分為酸性礦物質(zhì)元素〔如氯、硫、磷、碘等〕和堿性礦物質(zhì)元素〔如鉀、鈣、鈉、鎂等〕。2.食品中礦物質(zhì)的存在形式礦物質(zhì)在食品中主要以無機鹽形式存在，各種無機鹽中，正離子比負離子種類多，且存在狀態(tài)多樣。正離子中一價離子都成為可溶性鹽，如K＋、Na＋、Cl－等。多價離子那么以離子、不溶性鹽和膠體溶液形成動態(tài)平衡體系存在。在肉、乳中的礦物質(zhì)常以這種形式存在。食品生物化學(xué)金屬離子通過配位鍵與配位體形成絡(luò)合物，是食品中礦物質(zhì)存在的另一種重要形態(tài)，其中絡(luò)合成環(huán)者，又稱為螯合物。由配位體提供至少兩個配位原子與中心金屬離子形成配位鍵，配位體與中心金屬離子形成環(huán)狀結(jié)。常見的配位原子是O、S、P、N等原子，與金屬離子形成的螯合物很多具有重要的生理功能。如以Fe2＋為中心離子的血紅素、以Cu2＋為中心離子的細胞色素、葉綠素中的Mg2＋以及維生素B12中的Co2＋及葡萄糖耐量因子中的三價Cr3＋。3．生理功能〔1〕構(gòu)成機體如鈣、磷、鎂等是骨和牙的重要成分，同時也是構(gòu)成神經(jīng)、血液、內(nèi)分泌腺、肌肉和其他軟組織的重要成分。食品生物化學(xué)〔2〕調(diào)節(jié)機體生理機能酸性、堿性礦物質(zhì)元素適當(dāng)配合，起著體內(nèi)的緩沖溶液的作用，保持機體的酸堿平衡；礦物質(zhì)與蛋白質(zhì)協(xié)同維持組織細胞的滲透壓，在體液移動和儲留過程中起重要的作用；各種礦物質(zhì)離子，特別是鉀、鈉、鈣、鎂離子保持一定的比例是維持神經(jīng)肌肉興奮性和細胞膜透性的必要條件；許多礦物質(zhì)元素如鎂等是各種酶的激活劑或組成成分，直接或間接影響新陳代謝的進行。二、礦物質(zhì)對食品性質(zhì)的影響1．礦物質(zhì)對食品酸堿性的影響根據(jù)酸堿性不同可將食物分為成酸食物和成堿食物，指的是食物被消化吸收、進入血液，送往各組織器官，在生理上呈酸性或堿性。食品生物化學(xué)食品所含酸性元素磷、硫、氯等多，在體內(nèi)氧化后，生成帶陰離子的酸根，如PO43－、SO42－、Cl－等，易使體液偏酸性，因此含酸性元素多的食品稱為成酸食物〔或酸性食物〕。食品所含堿性元素鉀、鈉、鈣、鎂等，在體內(nèi)氧化后，生成帶陽離子的堿性氧化物，如Na2O、K2O、CaO、MgO等，易使體液偏堿性，這些含堿性元素多的食品稱為成堿食物〔或堿性食物〕。食品在生理上呈酸性還是堿性，可以通過食品灰化〔通過高溫灼燒的手段分解食品中有機物的過程〕后，用酸或堿溶液進行中和滴定來確定。食品的酸度或堿度，是指100克食品的灰分溶于水中，用0.1mol/L的堿液或酸液中和時，所消耗堿液或酸液的毫升數(shù)。以“+〞表示堿度，以“-〞表示酸度。食品生物化學(xué)表1-4常見成堿食物和成酸食物

食品生物化學(xué)人體體液的pH在7.3～7.4，正常情況下人體自身的緩沖作用可保持體液酸堿平衡，但如果膳食搭配不當(dāng)，可引起機體酸堿平衡失調(diào)。假設(shè)攝入成酸食物過多〔一般情況下，成酸食物容易過量〕，導(dǎo)致體液偏酸性，那么會增加鈣、鎂等堿性元素的消耗，使血液顏色加深，血壓增高，還會引起各種酸中毒癥。所以在日常膳食中應(yīng)注意成酸食物與成堿食物的合理搭配，尤其要控制成酸食物的量，以保持機體的酸堿平衡，利于健康。2．礦物質(zhì)對食品性狀的影響某些礦物質(zhì)能顯著地改變食品的顏色、質(zhì)地、風(fēng)味和穩(wěn)定性。因此，在食品中參加或除去某些礦物質(zhì)能產(chǎn)生一些特殊的功能作用。當(dāng)食品中某些礦物質(zhì)的濃度不易控制時，使用鰲合劑如EDTA，可改變它們的性質(zhì)。食品生物化學(xué)很多重要的食品添加劑中含有礦物質(zhì)，它們可有效地改善食品的性狀和營養(yǎng)價值。如磷酸鹽，在肉制品中添加可提高肉的持水性，在乳制品中添加可保持鹽平衡，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性；氯化鈣、硫酸鈣可作豆腐的凝固劑，在果蔬加工中使用可保持新鮮果蔬的脆性，并有護色作用。鈣離子也有助于果膠物質(zhì)凝膠的形成等。三、食物中礦物質(zhì)成分的生物有效性生物有效性是指代謝中可被利用的營養(yǎng)素的量與攝入的營養(yǎng)素的量的比值。對于礦物質(zhì)，生物有效性主要通過從腸道到血液的吸收效率來確定。影響礦物質(zhì)生物有效性的因素：食品生物化學(xué)一般來說，食物營養(yǎng)的生物有效性與食物的可消化性成正比關(guān)系。動物性食物中礦物質(zhì)的生物有效性優(yōu)于植物性食物。2．礦物質(zhì)的化學(xué)與物理形態(tài)礦物質(zhì)的化學(xué)形態(tài)對礦物質(zhì)的生物有效性影響相當(dāng)大，甚至有的礦物質(zhì)只有某一化學(xué)形態(tài)才具有營養(yǎng)功能許多礦物質(zhì)成分在不同的食物中，由于化學(xué)形態(tài)的差異，生物有效性相差很大。礦物質(zhì)的物理形態(tài)對其生物有效性也有相當(dāng)大的影響，在消化道中，礦物質(zhì)必須呈溶解狀態(tài)才能被吸收，溶解度低，那么吸收差；顆粒的大小也會影響可消化性和溶解性，因而影響生物有效性。假設(shè)用難溶物質(zhì)來補充營養(yǎng)時，應(yīng)特別注意顆粒大小。食品生物化學(xué)3．礦物質(zhì)與其他營養(yǎng)素的相互作用礦物質(zhì)與其他營養(yǎng)素的相互作用對生物有效性的影響應(yīng)視不同情況而定，有的提高生物有效性，有的降低生物有效性，相互影響極為復(fù)雜。膳食中一種礦物質(zhì)過量就會干擾對另一種必需礦物質(zhì)的作用。4．食品配位體金屬螯合物的穩(wěn)定性和溶解度決定了金屬元素的生物有效性。與金屬形成可溶螯合物的配位體可促進一些食品中礦物質(zhì)的吸收。如EDTA能促進鐵的吸收。與礦物質(zhì)形成難溶螯合物的配位體會阻礙礦物質(zhì)的吸收。如草酸抑制鈣的吸收，植酸抑制鐵、鋅、和鈣的吸收。難消化且相對分子質(zhì)量高的配位體〔如膳食纖維和一些蛋白質(zhì)〕會阻礙礦物質(zhì)的吸收。食品生物化學(xué)5．個體生理狀態(tài)機體的自我調(diào)節(jié)作用對礦物質(zhì)生物有效性有較大影響。礦物質(zhì)攝入缺乏時會促進吸收，攝入充分時會減少吸收。吸收功能障礙會影響礦物質(zhì)的吸收，胃酸分泌少的人對鐵和鈣的吸收能力下降。個體年齡不同，也影響礦物質(zhì)的生物有效性，一般隨年齡增長吸收功能下降，生物有效性也隨之降低。6．加工方法加工方法也能改變礦物質(zhì)營養(yǎng)的生物有效性。磨碎的細度可提高難溶礦物質(zhì)的生物有效性。添加到液體食物中的難溶性鐵化合物、鈣化合物，經(jīng)加工并延長貯存期就可變?yōu)榫哂休^高生物有效性的形式；發(fā)酵后的面團，植酸含量減少了15%～20%，鋅、鐵的有效性可顯著提高，其中鋅的溶解度增加2～3倍，鋅的可利用率增加30%～50%。食品生物化學(xué)四、影響食品中礦物質(zhì)成分的因素1．影響植物性食品礦物質(zhì)成分的因素植物生長過程中，從土壤中吸取水和必需的礦物質(zhì)營養(yǎng)素，因此植物可食局部的最終成分受土壤的肥力、植物的遺傳學(xué)和它們生長環(huán)境的影響和控制。同一品種植物的礦物質(zhì)含量都可能因生長在不同的地區(qū)而發(fā)生很大的變化。2．影響動物性食品礦物質(zhì)成分的因素由于動物體內(nèi)存在著平衡機制，它能調(diào)節(jié)組織中必需營養(yǎng)素的濃度。所以動物性食品中礦物質(zhì)濃度變化較小。一般情況下，動物飼料的變化僅對肉、乳和蛋中礦物質(zhì)濃度產(chǎn)生很小的影響,。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)五、幾種重要的礦物質(zhì)營養(yǎng)素1．鈣鈣是人體含量最豐富的礦物質(zhì)元素，其量僅次于氧、碳、氫、氮，居機體元素的第五位。成人體內(nèi)含鈣總量約1200g，占體重的1.5%～2.0%，其中99%存在于骨骼和牙齒等硬組織中，主要以羥基磷灰石〔3Ca3〔PO4〕2·Ca〔OH〕2〕形式存在；其余1%以游離或結(jié)合狀態(tài)存在于軟組織和體液中，與骨骼鈣保持動態(tài)平衡，這局部鈣統(tǒng)稱為混溶鈣池。鈣是骨骼和牙齒的重要組成成分，還參與凝血過程，能降低毛細血管及細胞膜的通透性，降低神經(jīng)、肌肉的興奮性。假設(shè)血漿鈣下降，那么神經(jīng)肌肉的應(yīng)激性大增，導(dǎo)致手足抽搐；反之，血漿鈣上升，可引起心臟、呼吸衰竭。鈣對多種酶〔如ATP酶、脂酶和蛋白質(zhì)水解酶等〕有激活作用。食品生物化學(xué)人體對鈣的吸收很不完全，通常有70%～80%不被吸收而隨糞便排出，主要原因是這些鈣已與食物中的植酸、草酸、脂肪酸等形成了不溶性的鹽。植物含植酸、草酸較多，故植物性食品中鈣的吸收率較低。脂肪攝入過多時，可因大量脂肪酸與鈣生成不溶性皂化物隨糞便排出，該過程尚可引起脂溶性維生素〔例如維生素D〕的流失。此外，食物纖維也可影響鈣的吸收，這可能是食物纖維結(jié)構(gòu)中的糖醛酸殘基與鈣結(jié)合所致。鈣的吸收與年齡、個體機能狀態(tài)有關(guān)。年齡大，鈣吸收率低；胃酸缺乏、腹瀉等降低鈣的吸收；假設(shè)機體缺鈣，那么吸收率提高。有多種因素可促進鈣的吸收。維生素D可促進鈣的吸收，從而使血鈣升高，并促進骨骼中鈣的沉積。乳糖提高鈣吸收的程度與其在食物中的含量成正比。蛋白質(zhì)也促進鈣的吸收，可能是蛋白質(zhì)消化后釋出的氨基酸，與鈣形成可溶性絡(luò)合物或螯合物的結(jié)果。食品生物化學(xué)食物中鈣的來源以乳及乳制品為最好，不但含量豐富，吸收率也高。小蝦、發(fā)菜、海帶等含鈣豐富。蔬菜、豆類和油料種子含鈣也較多。谷類、肉類、水果等食物的含鈣量較少，且谷類含植酸較多，鈣不易吸收。蛋類的鈣主要在蛋黃中，因有卵黃磷蛋白之故，吸收不好。為了補充食品中鈣的缺乏，可按規(guī)定實行食品的鈣營養(yǎng)強化。2．磷磷在成人體內(nèi)的總量約600g，約占體重的1%。大約85%的磷與鈣一起構(gòu)成骨骼和牙齒的主要局部，鈣與磷的比值約為2:1。磷也是軟組織結(jié)構(gòu)的重要組分，很多結(jié)構(gòu)蛋白含磷，細胞膜的脂質(zhì)含磷，DNA和RNA皆含磷。食品生物化學(xué)磷在機體的能量代謝中具有重要作用。參與酶的組成，是很多酶系統(tǒng)之輔酶或輔基的組成成分。參與物質(zhì)的活化，以利機體代謝反響的進行。在體液緩沖系統(tǒng)中，多種形式的磷酸鹽發(fā)揮著重要作用，參與體液酸堿平衡的調(diào)節(jié)。磷普遍存在于各種動植物食品中，但谷類種子中的磷，因植酸的緣故難以利用，蔬菜和水果含磷較少，而肉、魚、禽、蛋、乳及其制品含磷豐富，是磷的良好食物來源。3．鐵鐵是人體的必需微量元素，也是體內(nèi)含量最多的微量元素。成人體內(nèi)含鐵4g～5g，主要存在于血紅蛋白中，其余鐵皆與各種蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，沒有游離的鐵離子存在。在機體中，通過血紅蛋白的形式，鐵參與氧的轉(zhuǎn)運、交換和組織呼吸過程。作為過氧化氫酶的組成成分，對機體內(nèi)過氧化物起去除作用。食品生物化學(xué)正常成年人的食物鐵吸收率一般在10%左右，其余局部隨糞便排出體外。但人體的機能狀態(tài)對食物鐵的吸收利用影響很大。缺鐵性貧血患者或缺鐵的受試者對食物鐵的吸收增加。放射性鐵的試驗說明，正常成年男女對食物鐵的吸收為1%～12%，缺鐵受試者對鐵的吸收率可高達45%～64%。婦女的鐵吸收比男子多些，小孩隨年齡的增長，鐵吸收率逐步下降。食物中鐵的含量通常不高，尤其是植物性食物中的鐵，因可能與磷酸鹽、草酸鹽、植酸鹽等結(jié)合成難溶性鹽，溶解度大幅度下降，很難被機體吸收利用。但是動物性食物的鐵，機體的利用率那么高得多。其中肌肉、肝臟含鐵量高，利用率也高。有報告稱，豬血的含鐵量為44.9mg%，生物有效性也較高。食品生物化學(xué)蛋黃屬于動物性食品，鐵含量也高〔含量約7mg%〕，但由于卵黃磷蛋白含量高，而顯著抑制其鐵的吸收，故蛋類鐵的吸收率并不高，一般不超過3%。4.鋅人體含鋅總量1.4g～2.3g，是含量僅次于鐵的微量元素。人體的各種組織均含痕量的鋅，含量約20μg/g～30μg/g，主要集中于肝臟、肌肉、骨骼和皮膚〔包括頭發(fā)〕。血液鋅的75%～85%存在于紅血球中，是酶的組成成分。血漿鋅那么多與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。頭發(fā)中鋅的含量，可反映食物鋅的長期供給水平。有一百多種酶含鋅，鋅為這些酶活性所必需，如乙醇脫氫酶、堿性磷酸酶、羧肽酶等。鋅是胰島素分子的組成局部，每個胰島素分子含鋅原子二個。鋅與蛋白質(zhì)的合成有關(guān)，與DNA、RNA的代謝有關(guān)。食品生物化學(xué)鋅的吸收與鐵相似，可受多種因素的影響。尤其植酸嚴重阻礙鋅的吸收，但面粉經(jīng)發(fā)酵可破壞植酸，有利于鋅的吸收。當(dāng)食物中有大量鈣存在時，因可形成不溶性的鋅鈣－植酸鹽復(fù)合物，對鋅的吸收干擾極大。鋅的食物來源很廣，普遍存在于動植物的各種組織中。許多植物性食品如豆類、小麥含鋅量可達15mg/kg～20mg/kg，但因植酸的緣故而不易吸收。蔬菜、水果含鋅量低，約2mg/kg。動物性食品是鋅的良好來源，例如豬肉、牛肉、羊肉等，含鋅量20～60mg/kg，魚類和其他海產(chǎn)品的含鋅量也在15mg/kg以上。通常，假設(shè)動物蛋白供給充分，人體不會缺鋅。素膳食假設(shè)適當(dāng)加工，例如豆類發(fā)芽、面粉發(fā)酵等，也可保證鋅的供給。食品生物化學(xué)5.碘成人體內(nèi)含碘20mg～50mg，其中約20%集中于甲狀腺。甲狀腺的聚碘能力很強，碘濃度可比血漿高25倍；當(dāng)甲狀腺機能亢進時，甚至可高數(shù)百倍。在甲狀腺中，碘以甲狀腺素和三碘甲腺原氨酸的形式存在。血漿中的碘那么與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。碘的生理功能表達于甲狀腺素。甲狀腺素是一種激素，可促進幼小動物的生長、發(fā)育，調(diào)節(jié)根底代謝。特別是通過對能量代謝，對蛋白質(zhì)、脂肪、糖類代謝的影響，促進個體的體力和智力發(fā)育，影響神經(jīng)、肌肉組織的活動。機體缺碘可出現(xiàn)甲狀腺腫，幼兒期缺碘可引起先天性心理和生理變化，導(dǎo)致呆小癥。食品生物化學(xué)含碘最豐富的食物是海產(chǎn)品，其他食品的碘含量那么主要取決于動植物生長地區(qū)的地質(zhì)化學(xué)狀況。通常，遠離海洋的內(nèi)陸山區(qū)，土壤和空氣含碘量少，水和食品的含碘量也低，可能成為缺碘的地方性甲狀腺腫高發(fā)區(qū)。6．硒成人體內(nèi)含硒約14mg～21mg，分布于腎臟、肝臟、指甲、頭發(fā)，肌肉和血液中含硒甚少。硒屬于劇毒的無機元素之一。硒是動物體的必需微量元素。硒是谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，谷胱甘肽過氧化物酶有抗氧化作用，能保護細胞膜和血紅蛋白免遭過氧化物自由基的氧化破壞。硒還有促進免疫球蛋白生成、保護吞噬細胞完整及降低有毒元素〔例如汞〕在體內(nèi)的毒性等多種作用。食品生物化學(xué)硒的食物來源受地球化學(xué)因素的影響，沿海地區(qū)食物的含硒量較高，其他地區(qū)那么隨土壤和水中硒含量的不同而差異顯著。海產(chǎn)品及肉類是硒的良好食物來源，含硒量一般超過0.2mg/kg。肝、腎比肌肉的硒含量高4～5倍。蔬菜、水果含硒量低，常在0.01mg/kg以下。在食品加工時，硒可因精制或燒煮而有所損失，越是精制或長時間燒煮過的食品，硒含量就越低。7．銅成人體內(nèi)含銅總量約80mg，存在于各種組織中，以骨骼和肌肉中含量較高，濃度最高的是肝和腦，其次是腎、心臟和頭發(fā)。血漿銅的90%與蛋白質(zhì)結(jié)合成銅藍蛋白。食品生物化學(xué)銅主要以酶的形式起作用。至少有十多種金屬酶含銅，它們都屬氧化酶。血漿銅藍蛋白即是一種多功能的氧化酶，其最重要的生理功能是催化二價鐵氧化成三價鐵，影響機體貯備鐵的動用和食物鐵的吸收。銅的食物來源很廣，一般動植物食品都含銅，但其含量隨產(chǎn)地土壤的地球化學(xué)因素而有差異。動物內(nèi)臟如肝、腎等含銅豐富。甲殼類、堅果類、干豆等含銅較多，牛奶、綠葉蔬菜含銅較少。食品生物化學(xué)8．鉻鉻有三價和六價兩種形態(tài)，六價鉻有毒，機體不能利用。成人體內(nèi)三價鉻總量約5mg～10mg，分布很廣，但在各種組織中的濃度都很低，僅在核蛋白中濃度較高，提示鉻可能與核蛋白的代謝有關(guān)。另外已查明，鉻是葡萄糖耐量因子的組成成分，而葡萄糖耐量因子是胰島素的輔助因子，在機體能量代謝中發(fā)揮重要作用。鉻的良好食物來源是啤酒酵母、肉、奶酪和全谷。蔬菜中鉻的利用率較低。食品加工和精制可使某些食品的鉻含量大幅度下降，例如，紅糖的鉻含量比砂糖高3～12倍；精面粉的鉻含量較全麥低得多。食品生物化學(xué)第一節(jié)概述第二節(jié)單糖及其衍生物第三節(jié)低聚糖第四節(jié)多糖第二章糖類化學(xué)食品生物化學(xué)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.握糖類化合物的概念、分類。2.握單糖和雙糖的結(jié)構(gòu)，掌握它們與食品加工有關(guān)的性質(zhì)及應(yīng)用。3.握淀粉的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，了解改性淀粉在食品加工中的應(yīng)用。食品生物化學(xué)第一節(jié)概述一、糖類化合物的概念糖類化合物主要由C、H、O三種元素構(gòu)成，是含有多羥基的醛類或多羥基的酮類化合物。糖類舊稱碳水化合物。二、糖類化合物的分類1．根據(jù)來源進行的分類可以將糖類化合物分為兩類，即植物性糖類化合物〔蔗糖、果糖、淀粉、纖維素等〕和動物性糖類化合物〔乳糖、糖原等〕。食品生物化學(xué)2．根據(jù)功能進行的分類分為支持性糖類化合物，如纖維素；儲藏性糖類化合物，如淀粉和糖原；凝膠性糖類化合物，如果膠、瓊脂等。3．根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)進行的分類分為單糖、寡糖和多糖。但凡不能被進一步水解成更小分子的糖類化合物，稱為單糖。單糖是糖類化合物世界的結(jié)構(gòu)單位。重要的單糖有葡萄糖、果糖、半乳糖。但凡可以水解生成少數(shù)〔2～10個〕單糖分子的糖類化合物，稱為寡糖，又稱低聚糖。重要的寡糖是雙糖，也稱作二糖。重要的雙糖有蔗糖、麥芽糖、乳糖。但凡水解可以生成多個單糖分子的糖類化合物稱作為多糖。重要的多糖有淀粉、糖原和纖維素。食品生物化學(xué)表2-1一些食品中糖類化合物含量

食品生物化學(xué)第二節(jié)單糖及其衍生物一、單糖單糖是糖類化合物的最小結(jié)構(gòu)單位，它們不能進一步水解，是帶有醛基或酮基的多元醇。單糖也有幾種衍生物，其中有羰基被復(fù)原的糖醇、醛基被氧化的醛糖酸、導(dǎo)入氨基的氨基糖、脫氧的脫氧糖、分子內(nèi)脫水的脫水糖等。根據(jù)構(gòu)成單糖的碳原子數(shù)目多少，分別叫丙糖〔三碳糖〕、丁糖〔四碳糖〕、戊糖〔五碳糖〕、己糖〔六碳糖〕、庚糖〔七碳糖〕。食品中單糖多為含有5個或6個碳原子。食品生物化學(xué)分子中碳原子數(shù)≥3的單糖因含有不對稱碳原子，所以有D-及L-兩種構(gòu)型，天然存在的單糖大多為D-型。糖易形成縮醛或縮酮，羰基與同分子內(nèi)的醇基相互作用，那么生成半縮醛或半縮酮。1．戊糖生物體中最普遍的戊醛糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核糖及其衍生物D-2-脫氧核糖。作為糖代謝中間產(chǎn)物的戊酮糖有D-核酮糖和D-木酮糖等。自然界中的L-阿拉伯糖是植物分泌的膠粘質(zhì)及半纖維素等多糖的組成成分，用于醫(yī)藥和作微生物培養(yǎng)劑。D-核糖和D-2-脫氧核糖是核酸的組成局部。D-木糖存在于麩皮、木材、棉子殼、玉米穗軸等植物材料中。木糖是糖代謝的中間產(chǎn)物，也是適于糖尿病患者的甜味劑。食品生物化學(xué)

圖2-1戊糖的結(jié)構(gòu)式食品生物化學(xué)2．己糖生物體中常見的己糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖、D-甘露糖。D-葡萄糖是自然界分布最廣也最重要的糖，可以為人體直接吸收而提供給人體能量。工業(yè)上以淀粉為原料用無機酸或酶水解的方法大量制得。D-果糖也是自然界中最重要的單糖，多與葡萄糖同時存在于植物中。工業(yè)上可用異構(gòu)化酶在常溫常壓下使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。果糖甜度高，風(fēng)味好，吸濕性強，在食品工業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、瓊膠、半纖維素的組成成分，在生物體中很少游離存在。

食品生物化學(xué)

圖2-2己糖結(jié)構(gòu)式

食品生物化學(xué)D-甘露糖在生物體中也很少游離存在，主要以縮合物形態(tài)存在于多糖中。甘露聚糖是堅果類果殼的主要成分。二、單糖的衍生物1．糖醇單糖復(fù)原后生成糖醇，山梨醇、甘露醇是廣泛分布于植物界的糖醇，在食品工業(yè)上，它們是重要的甜味劑和濕潤劑。2．糖酸醛糖被氧化后生成糖酸，其中最常見的有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。它們是一些膠質(zhì)多糖的組成單體。

食品生物化學(xué)3．氨基糖單糖中一個或多個羥基被氨基取代而生成的化合物稱為氨基糖。常見的有D-氨基葡萄糖和D-氨基半乳糖。這兩種氨基糖都存在于粘多糖、血型物質(zhì)、軟骨和糖蛋白中。4．糖苷單糖的半縮醛羥基和其它分子醇的羥基或酚羥基結(jié)合，脫去一分子水稱為糖苷。根據(jù)不同的糖，糖苷有葡萄糖苷、果糖苷、阿拉伯糖苷、半乳糖苷、蕓香糖苷等。食品生物化學(xué)第三節(jié)低聚糖低聚糖是由10個以下單糖分子組成的。它們是水溶性的，在自然界廣泛存在。一、雙糖雙糖是一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的羥基縮合，脫去一分子水形成的。在食品加工中常見的是麥芽糖、乳糖和蔗糖。1．麥芽糖麥芽糖大量存在于發(fā)芽谷粒中，特別是麥芽中。它是甜味食品中的重要糖質(zhì)原料。工業(yè)上制麥芽糖的原料是發(fā)芽谷物〔主要是大麥芽〕，利用所含的麥芽糖淀粉酶使淀粉水解而得。食品生物化學(xué)

圖2-3麥芽糖的結(jié)構(gòu)式食品生物化學(xué)麥芽糖甜度僅次于蔗糖，有右旋光性和變旋現(xiàn)象，〔α〕D20為+136°，因分子中有游離半縮醛羥基存在，屬復(fù)原性雙糖。易被酵母發(fā)酵。2．乳糖乳糖是哺乳動物乳汁中主要的糖份，牛乳含4.5%~5.5%，人乳含5.5%~8.0%，是由一個β-半乳糖分子中的半縮醛羥基與一個α-D-葡萄糖分子的氫之間脫水，以β-1，4糖苷鍵連接而成。乳糖有α型和β型兩種結(jié)構(gòu)。乳糖有右旋光性，也有變旋現(xiàn)象，〔α〕D20為+55.4°，因分子中有游離半縮醛羥基存在，具有復(fù)原性。酵母不能發(fā)酵乳糖。食品生物化學(xué)

圖2-4乳糖的結(jié)構(gòu)式食品生物化學(xué)

圖2-5蔗糖的結(jié)構(gòu)式食品生物化學(xué)3．蔗糖蔗糖在植物界分布廣泛，尤其以甘蔗、甜菜中含量最多。它具有較強的甜味，是食品工業(yè)中最重要的含能量甜味劑。蔗糖是由一分子α-D-葡萄糖和一分子β-D-果糖通過α-1，2糖苷鍵連接形成的雙糖。蔗糖具有右旋光性質(zhì)，〔α〕D20為+66.5°，由于分子中不含有半縮醛羥基，所以無復(fù)原性。二、功能性低聚糖由單一種成分的單糖組成的低聚糖稱為同低聚糖。兩種以上的單糖構(gòu)成的低聚糖稱為雜低聚糖。低聚糖有營養(yǎng)保健功能，作為功能食品的基料，應(yīng)用到各種保健營養(yǎng)補品和食品工業(yè)中。食品生物化學(xué)表2-2國際上最近開發(fā)的主要低聚糖

食品生物化學(xué)三、單糖、低聚糖與食品加工有關(guān)的性質(zhì)1．單糖、低聚糖與食品加工有關(guān)的物理性質(zhì)〔1〕糖的甜度許多糖類化合物都具有甜味，糖甜味的上下稱為糖的甜度，它是糖的重要性質(zhì)。同一種糖的甜度與α型和β型的不同有關(guān)，如葡萄糖的α型比β型甜度高1.5倍。葡萄糖溶于水后，時間越長甜度就越低，是由于α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖相互轉(zhuǎn)變，在平衡狀態(tài)下，α型和β型的比例大約為36%和64%。另外，溫度對葡萄糖液的甜度幾乎沒有影響。而對于果糖，β型的甜度是α型的3倍，果糖α型與β型的互變受糖濃度和糖液溫度的影響，在低溫下，濃果糖液中β型是α型的兩倍多，故此時甜度較高。食品生物化學(xué)表2-3糖的相對甜度

食品生物化學(xué)表2-4糖的溶解度

食品生物化學(xué)〔2〕溶解度單糖和寡糖在溶解于水的過程中，可以產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象。利用人為的控制處理，可以運用所產(chǎn)生的過飽和溶液生產(chǎn)夾心食品糖。當(dāng)控制過飽和溶液的冷卻速度很慢時，那么可以產(chǎn)生大而且鞏固的結(jié)晶，如利用蔗糖制備冰糖就是依據(jù)的這個原理?！?〕結(jié)晶性蔗糖易結(jié)晶，晶體大；葡萄糖也易結(jié)晶，但晶體??；轉(zhuǎn)化糖、果糖較難結(jié)晶。中轉(zhuǎn)化糖漿〔葡萄糖值38%～42%〕是葡萄糖、低聚糖和糊精組成的混合物，不能結(jié)晶而且具有防止蔗糖結(jié)晶的性質(zhì)，吸濕性也低。所以作為填充劑用于糖果制造，可防止糖果中的蔗糖結(jié)晶，又利于糖果的保存，并能增加糖果的韌性和強度，使糖果不易碎裂，又沖淡了糖果的甜度。因此，它是糖果工業(yè)不可缺少的重要原料。食品生物化學(xué)〔4〕吸濕性和保濕性吸濕性是指糖在空氣濕度較高情況下吸收水分的性質(zhì)。保濕性是指糖在較高濕度吸收水分和在較低濕度散失水分的性質(zhì)。不同種類的糖吸濕性不同，果糖、轉(zhuǎn)化糖吸濕性最強，葡萄糖、麥芽糖次之；蔗糖的吸濕性最小。不同食品對糖的吸濕性和保濕性的要求不同。如硬質(zhì)糖果要求吸濕性低，以防止因吸濕而溶化，故宜選用蔗糖為原料。軟質(zhì)糖果需要保持一定的水分，以防止干縮，故應(yīng)選用轉(zhuǎn)化糖和果葡糖漿為宜。面包、糕點類食品也需要保持松軟，應(yīng)選用一定的轉(zhuǎn)化糖和果葡糖漿。山梨糖醇及麥芽糖醇均有顯著的吸濕性，利用這種吸濕性可以作為各種食物的保濕劑，或防止蔗糖之晶析。食品生物化學(xué)〔5〕滲透壓任何溶液都有滲透壓，一定濃度的糖溶液，有一定的滲透壓，其滲透壓隨濃度增高而增大。在相同濃度下，溶液的分子量愈小，分子數(shù)目愈多，滲透壓力愈大。單糖的滲透壓是雙糖的兩倍，葡萄糖和果糖與蔗糖相比就有較高的滲透壓。糖液的滲透壓力使微生物菌體失水，生長受到抑制，所以糖藏是一種重要的保存食品方法。滲透壓愈高的糖，對食品保存效果愈好。50%蔗糖溶液能抑制一般酵母的生長，但假設(shè)要抑制細菌和霉菌生長，那么分別要求65%和80%的濃度?！?〕黏度葡萄糖和果糖的黏度較蔗糖低，中低轉(zhuǎn)化糖漿的黏度較大，用于食品可提高粘稠度和口感，可作為填充劑和增稠劑廣泛用于各種飲料、冷食、沖飲品中。食品生物化學(xué)

圖2-6葡萄糖和蔗糖的溶解度、黏度和溫度的關(guān)系食品生物化學(xué)〔7〕冰點降低糖溶液冰點降低的程度取決于它的濃度和糖的分子量大小，溶液濃度高，分子量小，冰點降低得多。葡萄糖降低冰點的程度高于蔗糖。生產(chǎn)冰淇淋等冷凍飲品時，使用低轉(zhuǎn)化程度的淀粉糖漿和蔗糖的混合物，冰點降低較單獨用蔗糖好，且冰粒細微、組織細膩、粘稠度高、甜味溫和等。表2-5糖液冰點降低比較食品生物化學(xué)〔8〕抗氧化性糖溶液具有一定的抗氧化性是由于氧氣在糖溶液中溶解量比在水溶液中低很多。葡萄糖、果糖、淀粉糖漿等都具有抗氧化性，可以保持水果的風(fēng)味、顏色，使維生素C的氧化反響降低10%～90%。2．單糖、低聚糖與食品加工有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)〔1〕氧化作用單糖易被多種氧化劑氧化，表現(xiàn)出復(fù)原性，醛糖較酮糖易被氧化。醛糖用弱氧化劑〔如溴水〕氧化，那么醛基被氧化為羧基生成一元糖酸；假設(shè)用強氧化劑如硝酸氧化，那么醛基和伯醇基都被氧化生成糖二酸。在生物體內(nèi)專一性酶作用下，伯醇被氧化，生成葡萄糖醛酸。食品生物化學(xué)許多糖酸分子加熱失水形成內(nèi)酯，葡萄糖酸可生成D-γ-葡萄糖酸內(nèi)酯、D-δ-葡萄糖酸內(nèi)酯、D-δ-葡萄糖醛酸內(nèi)酯。葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯是一種食品添加劑，食品工業(yè)生產(chǎn)中它被廣泛的用作酸味劑、蛋白質(zhì)的凝固劑、pH降低劑、色調(diào)保持劑、防腐劑等。己醛糖在堿溶液中易被弱氧化劑即斐林試劑和吐倫試劑氧化，此反響廣泛用于糖的定性、定量的測定中。酮糖的氧化作用與醛糖有所不同，弱氧化劑溴水不能使酮糖氧化，但在強氧化劑作用下，在酮基處斷裂，生成草酸和酒石酸。食品生物化學(xué)

圖2-7葡萄糖的氧化反響食品生物化學(xué)

圖2-8葡萄糖的復(fù)原反響食品生物化學(xué)〔2〕復(fù)原作用糖分子上的酮基和醛基都能被氫復(fù)原生成醇，例如葡萄糖被復(fù)原可得到葡萄糖醇，又稱為山梨糖醇。山梨糖醇用于制取抗壞血酸，還可作為食品和糖果的保濕劑。果糖復(fù)原時，因糖分子中第二位碳原子的羥基有兩種排列方式，故可得到山梨醇和甘露醇兩種產(chǎn)物。木糖經(jīng)復(fù)原可得到木糖醇，木糖醇可作為糖尿病人食品的甜味劑，國外已經(jīng)將木糖醇廣泛用于制造糖果、果醬、飲料等食品?！?〕水解作用低聚糖或二糖在酸或水解酶作用下水解成單糖。例如一分子右旋蔗糖在鹽酸作用下水解，生成一分子左旋葡萄糖和一分子左旋果糖的混合物。由于水解改變了旋光方向，因此稱蔗糖的水解產(chǎn)物為轉(zhuǎn)化糖。蜂蜜的主要成分就是轉(zhuǎn)化糖。食品生物化學(xué)〔4〕在堿性條件下的異構(gòu)反響糖在稀堿溶液和低溫下相當(dāng)穩(wěn)定，但溫度升高時會很快發(fā)生異構(gòu)化和分解反響，反響發(fā)生的程度和產(chǎn)物的比例與糖的種類和結(jié)構(gòu)、堿的種類和濃度、作用時間和溫度都有關(guān)系。在適當(dāng)溫度下，用稀堿處理葡萄糖可形成葡萄糖、果糖、甘露糖的平衡混合體系。在強堿性下，糖被空氣中的氧氣氧化分解成酮糖等不同物質(zhì)?！?〕脫水反響單糖在稀酸中加熱或在強酸作用下，發(fā)生脫水環(huán)化生成糠醛或糠醛衍生物。糠醛和羥甲基糠醛及它們的衍生物都能與酚類化合物反響，生成有色物質(zhì)，其顏色的深度隨著糖濃度升高而加深，因此可用于糖的定性與定量測定。食品生物化學(xué)〔6〕酯化反響單糖或低聚糖中的羥基與脂肪酸在一定條件下進行酯化反響，生成脂肪酸糖酯。蔗糖與脂肪酸在一定條件下進行酯化反響，生成脂肪酸蔗糖酯〔簡稱蔗糖酯〕。根據(jù)酯化程度分別得到蔗糖單酯、蔗糖雙酯。蔗糖酯是一種高效、平安的乳化劑，可以改進食物的多種性能。它還是一種抗氧化劑，可以防止食品的酸敗，延長保存期。〔7〕成苷反響單糖分子上的半縮醛羥基可以與其它的醇酚類化合物上的羥基反響，生成的化合物稱為糖苷。糖苷的非糖局部稱為配糖體，又稱為配基。糖體與配糖體之間形成的醚鍵習(xí)慣上稱為糖苷鍵。食品生物化學(xué)

圖2-9蔗糖單酯與蔗糖雙酯結(jié)構(gòu)

食品生物化學(xué)

圖2-10葡萄糖的成苷反響食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)第四節(jié)多糖一、淀粉淀粉是植物體內(nèi)的貯存物質(zhì)，也是人類的主要食物，主要積蓄于植物的種子、莖、根等組織中。大米、小麥、薯類、豆類、藕等糧食中淀粉含量較高。1．淀粉的結(jié)構(gòu)天然淀粉有直鏈淀粉與支鏈淀粉兩種結(jié)構(gòu)。直鏈淀粉是D-葡萄糖殘基以α-1，4糖苷鍵連接的多苷鏈，一般由200-300個葡萄糖單位組成。食品生物化學(xué)

圖2-11直鏈淀粉結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)

圖2-12支鏈淀粉結(jié)構(gòu)的一局部食品生物化學(xué)

圖2-13支鏈淀粉示意圖食品生物化學(xué)

圖2-14鏈狀淀粉的螺旋狀二級結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)支鏈淀粉的分子較直鏈淀粉大，聚合度為600～6000個葡萄糖殘基，是由多個短鏈的直鏈淀粉結(jié)合而成。各分支也都是D-葡萄糖以α-1，4糖苷鏈成鏈，但在分支接點上那么為α-1，6糖苷鍵，分支與分支之間間距為11～12個葡萄糖殘基。每個支鏈淀粉約有50個以上的分支，每個分支的直鏈約由20～30個葡萄糖殘基組成。直鏈淀粉和支鏈淀粉的鏈狀局部，是由葡萄糖殘基盤繞成螺旋狀的結(jié)構(gòu)，螺旋的每一圈含有6個葡萄糖殘基。2．淀粉的性質(zhì)食品生物化學(xué)〔1〕物理性質(zhì)淀粉呈白色粉末狀，無味、無臭，平均相對密度1.5。它的顆粒形狀和大小根據(jù)來源不同而各異。最大的是馬鈴薯淀粉，最小的為稻米淀粉，顆粒有圓形、橢圓形、多角形等。其外膜是由具有一定彈性和抗性的淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成，內(nèi)部有許多淀粉分子。純支鏈淀粉易分散于冷水中，而直鏈淀粉那么相反，天然淀粉粒完全不溶于冷水。在60～80℃熱水中，天然淀粉粒發(fā)生溶脹，直鏈淀粉分子從淀粉粒中向水中擴散，分散成膠體溶液，而支鏈淀粉仍保存于淀粉粒中。當(dāng)膠體溶液冷卻后，直鏈淀粉即沉淀析出，并且不能再分散于熱水中。假設(shè)再對溶脹后的淀粉粒加熱，同時攪拌，支鏈淀粉便分散成穩(wěn)定的膠體溶液，冷卻后也無變化。食品生物化學(xué)純直鏈淀粉與支鏈淀粉在水中分散性能的不同，可從它們的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系來解釋。從結(jié)構(gòu)上講，直鏈淀粉分子間在氫鍵作用下形成束狀結(jié)構(gòu)，不利于與水分子形成氫鍵；而支鏈淀粉那么由于高度的分支性，結(jié)構(gòu)較開放，就有利于水分子形成氫鍵，故有助于支鏈淀粉分散于水中。淀粉水溶液呈右旋光性，〔α〕D20=+201.5～205°?！?〕化學(xué)性質(zhì)①復(fù)原性從結(jié)構(gòu)上看，淀粉的多苷鏈末端仍有游離的半縮醛羥基，但是在數(shù)百以至數(shù)千個葡萄糖單位中才存在一個游離的半縮醛基，所以一般情況下不顯示復(fù)原性。食品生物化學(xué)②水解淀粉與水一起加熱很容易發(fā)生水解反響。當(dāng)有機酸或酶存在時，可徹底水解為D-葡萄糖。工業(yè)上將淀粉水解可得以下產(chǎn)品：糊精——在淀粉水解過程中產(chǎn)生的多苷鏈片斷統(tǒng)稱為糊精。糊精具有旋光性、黏性、復(fù)原性，能溶于水，不溶于酒精。淀粉糖漿——淀粉糖漿是淀粉不完全水解的產(chǎn)物，由葡萄糖，低聚糖和糊精組成，為無色、透明、粘稠的液體。它存儲性好，無結(jié)晶析出。淀粉糖漿可分為高、中、低轉(zhuǎn)化糖漿三大類，應(yīng)用最多的是中等轉(zhuǎn)化糖漿。食品生物化學(xué)麥芽糖漿——麥芽糖漿也稱為飴糖，其主要成分為麥芽糖，呈淺黃色。甜味溫和，具有特殊風(fēng)味。③與碘呈色反響淀粉與碘引發(fā)生非常靈敏的顏色反響，直鏈淀粉呈深藍色，支鏈淀粉呈藍紫色。糊精依分子量遞減的程度，與碘呈色由藍紫色、紫紅色、橙色以至不呈色。淀粉與碘呈色反響的機理是在作用中形成淀粉－碘的吸附性復(fù)合物。在形成淀粉分子每個螺旋的6個葡萄糖殘基中，吸附性地束縛著一個碘分子，這種復(fù)合物呈藍色。吸附了碘的淀粉溶液，如加熱超過70℃時，由于淀粉分子結(jié)構(gòu)中的螺旋伸展開，失去了對碘的束縛，復(fù)合物解體，藍色消失，但冷卻后淀粉螺旋體結(jié)構(gòu)恢復(fù)，藍色又可重現(xiàn)。

食品生物化學(xué)糊精分子中，鏈的長短不一，與碘反響后的顏色不同，當(dāng)糊精鏈長小于6個葡萄糖基時，不能形成螺旋圈，故與碘作用時無色，一般稱無色糊精。當(dāng)鏈長為8～12個葡萄糖基時，與碘作用呈紅色，一般稱紅糊精。當(dāng)鏈為長為13～30個葡萄糖基時，與碘作用呈紫色。而當(dāng)鏈長為30個以上葡萄糖基時，與碘作用呈藍色。④糊化將淀粉的乳狀懸浮液加熱到一定溫度，淀粉液變成黏稠狀的淀粉糊，這種現(xiàn)象稱為淀粉的糊化。糊化作用的本質(zhì)是淀粉分子間的氫鍵斷開，分散在水中成為膠體溶液。食品生物化學(xué)表2-6幾種糧食淀粉的糊化溫度

⑤老化淀粉糊化后緩慢冷卻，經(jīng)放置一段時間后，粘度增大，并產(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象稱為淀粉的老化，又稱淀粉的回生，其實質(zhì)是淀粉糊在緩慢冷卻時，直鏈淀粉之間通過氫鍵結(jié)合起來形成晶形結(jié)構(gòu)，但與原來的淀粉粒形狀不同，從而使淀粉在溶液中的溶解度降低產(chǎn)生局部沉淀。食品生物化學(xué)影響淀粉老化的因素：

a.

淀粉的種類：直鏈淀粉比支鏈淀粉易老化，直鏈淀粉的含量越大，該淀粉越易老化。支鏈淀粉幾乎不發(fā)生老化。聚合度高的淀粉比聚合度低的淀粉易老化。b.食品的含水量：食品中的含水量在30%-60%淀粉易于老化，當(dāng)水分含量低于10%或者有大量水分存在時淀粉都不易老化。c.溫度：在2～4℃淀粉最易老化，溫度大于60℃或小于-20℃都不易老化。為防止淀粉老化，可將糊化的淀粉食品速凍至-20℃，使分子間的水分急速結(jié)晶，淀粉分子之間不易形成氫鍵。也可在80℃以上的高溫下迅速除水，使水分降至10%以下，或在冷凍條件下脫水，這些是制造速凍食品和方便食品的原理。

食品生物化學(xué)3．改性淀粉在食品加工中的應(yīng)用天然淀粉經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚恚墒顾奈锢硇再|(zhì)發(fā)生改變，以適應(yīng)特定的需要，這種淀粉稱為改性淀粉，食品加工中常用的改性淀粉有：〔1〕酸性淀粉酸性淀粉是淀粉與無機酸〔鹽酸、硫酸〕在糊化溫度以下反響所得到的產(chǎn)品。酸化淀粉加熱溶解，粘度低，高濃度溶液冷卻后成強凝膠。這種強膠體可用于制作軟糖，淀粉果凍等。改性淀粉用來制造軟糖，質(zhì)地緊密，外形柔軟，富有彈性，高溫處理不收縮，不起砂，能較長時間保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。食品生物化學(xué)〔2〕氧化淀粉工業(yè)上生產(chǎn)氧化淀粉是用次氯酸鈉作氧化劑氧化處理而得。氧化淀粉糊化溫度低，淀粉糊透明性好，不易老化，食品加工中可作乳化劑和分散劑?！?〕酯化淀粉目前主要有醋酸酯和磷酸酯淀粉。醋酸酯淀粉是將淀粉與醋酸酐、醋酸乙烯反響得到。該種淀粉糊化溫度低，溶液透明呈中性，冷卻不形成凝膠，廣泛用作食品的增稠劑和保型劑，并利于低溫保存。磷酸酯淀粉是將淀粉與磷酸鹽反響而得，有較高粘度、透明度和膠粘性，不易凝沉和有良好的保水性。在食品工業(yè)中用作兒童食品、湯類、調(diào)味品及其它食品的增稠劑。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)二、糖原糖原是動物體中貯藏的多糖，在肝臟和肌肉中含量較高，稱為動物淀粉。糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支與分支間距較短而分支數(shù)多。糖原可溶于涼水，與碘呈紅色、棕色、或紫色。肝臟中的糖原可分解后進入血液，供身體各局部物質(zhì)和能量的需要。肌肉中的糖原是肌肉收縮所需能量的來源。表2-7支鏈淀粉與糖原的區(qū)別

食品生物化學(xué)三、纖維素與半纖維素1．纖維素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)纖維素是由β-D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵相連而成。分子不分支，由9200～11300個葡萄糖殘基組成纖維素分子以氫鍵構(gòu)成平行的微晶束，約60個分子為一束。纖維素中氫鍵很多，故纖維素束狀結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，其化學(xué)性質(zhì)也較穩(wěn)定。水解困難，需濃酸或稀酸在壓力下長時間加熱才能水解，最終產(chǎn)物是葡萄糖。用酶進行水解可得纖維二糖。纖維素分解酶可以在較溫和的條件下使其分解。細菌和某些微生物能產(chǎn)生纖維素水解酶。但哺乳動物不含有這種酶，人類不能將纖維素水解為葡萄糖而加以吸收，纖維素對腸胃蠕動有促進作用。食品生物化學(xué)

圖2-15纖維素分子的糖鏈結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)纖維素具有許多與淀粉類似的性質(zhì)，如沒有復(fù)原性，可以成酯、成醚等。經(jīng)過適當(dāng)處理，改變其原有性質(zhì)，得到改性纖維素。在堿性條件下纖維素與氯乙酸鈉反響得到含有羧基的纖維素叫羧甲基纖維素，是食品工業(yè)中常用的增稠劑。用稀酸處理得到的極細的纖維素粉末，叫微晶纖維素，常用做無熱量填充劑制作療效食品。3.半纖維素半纖維素是一些與纖維素一起存在于植物細胞壁中的多糖的總稱。不溶于水而溶于稀堿液，實踐中把能用17.5%NaOH溶液提取的多糖統(tǒng)稱為半纖維素。半纖維素大量存在于植物的木質(zhì)化局部及海藻中。在焙烤食品中它可提高面粉結(jié)合水的能力。半纖維素是膳食纖維的重要來源，對胃腸蠕動有益。食品生物化學(xué)四、食品中的其他多糖1．果膠物質(zhì)果膠物質(zhì)是植物細胞壁成分之一，存在于相鄰細胞壁間的中膠層，起著將細胞粘結(jié)在一起的作用?！?〕化學(xué)結(jié)構(gòu)與分類果膠物質(zhì)的根本結(jié)構(gòu)是α-D-半乳糖醛酸以α-1，4糖苷鍵結(jié)合的長鏈，通常以局部甲酯化狀態(tài)存在，這種不同程度甲酯化的聚合物即果膠物質(zhì)。①原果膠與纖維素和半纖維素結(jié)合在一起的甲酯化聚半乳糖醛酸苷鏈，只存在于細胞壁中，不溶于水，水解后生成果膠。②果膠羧基不同程度甲酯化和中和的聚半乳糖醛酸苷鏈，存在于植物汁液中。食品生物化學(xué)

圖2-16果膠分子的根本結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)③果膠酸稍溶于水，是羧基完全游離的聚半乳糖醛酸苷鏈，遇鈣生成不溶性沉淀?！?〕果膠物質(zhì)的應(yīng)用果膠是親水膠體物質(zhì)，果膠溶液在適當(dāng)?shù)臈l件下可形成凝膠，果膠在食品工業(yè)中最重要的應(yīng)用就是它形成凝膠的能力，果醬、果凍等食品就是利用這一特性產(chǎn)生的。未成熟的果實中存在的原果膠，用稀酸處理，可得到可溶性果膠，進一步純化和枯燥即為商品果膠。成熟果實中的果膠根據(jù)甲酯化程度不同，其脫水形成凝膠的速度也不同，在實際生產(chǎn)中，根據(jù)甲酯化程度不同，可將果膠分為：①全甲酯化聚半乳糖醛酸100%甲酯化，只要有脫水劑〔如糖〕存在即可形成凝膠。食品生物化學(xué)②速凝果膠甲酯化程度在70%〔相當(dāng)于甲氧基含量11.4%〕以上，在加糖、加酸〔pH為3.0～3.4〕后可在較高溫度下形成凝膠〔稍涼即凝〕，可防止果塊在醬體中浮起或沉底。③慢凝果膠甲酯化程度在50%～70%之間〔相當(dāng)于甲氧基含量8.2%～11.4%〕，加糖、加酸〔pH2.8～3.2〕后，在較低溫度下凝結(jié)〔凝凍較慢〕。慢凝果膠用于柔軟果凍、果醬、點心等的產(chǎn)生，在汁液類食品中用做增稠劑、乳化劑。④低甲脂果膠甲酯化程度不到50%〔相當(dāng)于甲氧基含量≤7%〕，與糖、酸即使比例恰當(dāng)也難形成凝膠。低甲酯果膠在食品加工中用處不大，但在療效食品制造中有特殊用途。食品生物化學(xué)2．植物膠質(zhì)食品工業(yè)中常用的植物膠質(zhì)有如下幾種：〔1〕黃芪膠是一種很復(fù)雜的多糖，有兩種成分。一種是占70%的阿拉伯半乳聚糖，另一種是D-半乳糖醛酸、D-木糖、L-巖藻糖組成的聚糖。黃芪膠在水中溶脹，有很高的持水力，可用于蛋黃醬、軟糖及冰淇淋的制造。〔2〕阿拉伯膠阿拉伯膠是D-半乳糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖及L-阿拉伯糖組成的混合多糖。在食品工業(yè)中用于糖果中，作為結(jié)晶防止劑和乳化劑，在乳品中用做穩(wěn)定劑，在食用香精中用做駐香劑等。食品生物化學(xué)〔3〕瓜爾豆膠、角豆膠都是由植物種子得到的多糖膠質(zhì)，其成分都是半乳甘露聚糖。瓜爾豆膠為每隔1個甘露糖殘基有一個側(cè)鏈，角豆膠那么為每隔4個甘露糖殘基有一個側(cè)鏈。都有極強的溶脹持水性能，有很高的黏度，本身沒有成為凝膠的能力，但對某些其它膠質(zhì)的凝膠有增效作用，廣泛用于食品工業(yè)中作增稠劑?！?〕瓊膠俗稱洋菜，習(xí)慣上稱為瓊脂，是紅藻類細胞的黏質(zhì)成分。瓊脂是糖瓊膠及膠瓊膠的混合物。糖瓊膠是由D-半乳糖與3，6-脫水-L-半乳糖以β-1，3糖苷鍵相連的多苷鏈；膠瓊膠那么是糖瓊膠的硫酸酯，并有葡萄糖醛酸殘基存在。瓊膠不溶于冷水而溶于熱水形成溶膠，1%溶液在35～50℃可凝固成堅實凝膠。瓊膠不能被人體利用，在食品工業(yè)中可作為穩(wěn)定劑及膠凝劑，由于瓊膠不能被微生物利用，所以可作為微生物的培養(yǎng)基。食品生物化學(xué)

圖2-17角豆膠的結(jié)構(gòu)

食品生物化學(xué)〔5〕鹿角藻膠其化學(xué)結(jié)構(gòu)單體主要是D-吡喃半乳糖以及3，6-脫水-D-半乳糖，此外還有硫酸根在半乳糖殘基上成酯結(jié)合。鹿角藻膠有與乳酪蛋白形成乳凝膠的特異性反響，廣泛用于乳制品中作為良好的乳濁液穩(wěn)定劑，使可可粉在乳中懸浮，改善干酪與冰淇淋的質(zhì)量?！?〕褐藻酸褐藻酸是很多海藻類中的多糖，由D-甘露糖醛酸以β-1，4糖苷鍵連接而成。其改性衍生物褐藻酸丙二酯應(yīng)用更為廣泛，在低濃度時即有很大粘性，不被酸所沉淀，在酸性溶液中有顯著的乳化作用和泡沫穩(wěn)定作用。食品生物化學(xué)3．微生物多糖〔1〕右旋糖酐右旋糖酐是許多微生物在生長過程中利用蔗糖產(chǎn)生的膠粘質(zhì)葡聚糖。右旋糖酐以D-葡萄糖α-1，6苷鏈為主鏈，以α-1，3糖苷鍵連接一個D-葡萄糖或一個異麥芽糖單位。它在糖食品中有阻止蔗糖結(jié)晶的作用，摻和在面粉中制成的面包有改善面筋的性質(zhì)、提高持水性、增大松容積及延長保存期的作用。〔2〕黃桿菌膠又叫黃原膠、漢生膠、黃桿菌多糖等，是由甘藍黑腐病黃桿菌在含D-葡萄糖的培養(yǎng)液中合成的混合多糖。由D-葡萄糖、D-甘露糖及D-葡萄糖醛酸以3：3：2的比例縮合而成，分子中還結(jié)合有乙?；氨；?。食品生物化學(xué)黃原膠易溶于冷水，在低濃度時黏度就很高，在很寬溫度范圍內(nèi)〔0～100℃〕溶液黏度根本不變。有良好的剪切稀釋恢復(fù)能力；有很好的乳膠穩(wěn)定性能和懸濁液穩(wěn)定性能；在稀溶液態(tài)時，鹽類及pH值對其粘度的影響小于其它植物膠質(zhì)。黃原膠的這些特性，使它廣泛用作食品穩(wěn)定劑、乳化劑、增稠劑、懸浮劑、泡沫強化劑、潤滑劑等?！?〕茁霉膠茁霉膠是一種類酵母真菌膠茁霉在含葡萄糖、麥芽糖、蔗糖等糖分的底物中生長時形成的膠質(zhì)胞外多糖，其結(jié)構(gòu)單元是麥芽三糖或麥芽四糖以α-1，6苷鍵連成的線性分子。茁霉膠是一種人體利用率低的多糖，因而可在低能量食物及飲料中代替淀粉，也可在食品工業(yè)中作為增稠劑、抗氧化性、黏著劑、食品被覆包裝材料等。食品生物化學(xué)

圖2-18茁霉膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)〔4〕環(huán)狀糊精〔CD〕環(huán)狀糊精簡稱CD，是由淀粉在軟化芽孢桿菌或其酶的作用下制得。環(huán)糊精是由6～8個葡萄糖基以α-1，4糖苷鍵結(jié)合的環(huán)狀寡糖，共有三種，分別由6個，7個，8個葡萄糖基構(gòu)成，依次稱α-CD、β-CD、γ-CD。環(huán)狀糊精整個分子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)外部親水性，內(nèi)部疏水性的特征。當(dāng)溶液中共有親水性和疏水性物質(zhì)時，疏水性物質(zhì)就被環(huán)糊精內(nèi)部的疏水性基吸引包和而成包接復(fù)合物，所以CD具有包結(jié)、穩(wěn)定色素和穩(wěn)定香氣物質(zhì)的作用。β-CD應(yīng)用最為廣泛，其在食品中的用途主要有：①改善食品的風(fēng)味例如除去大豆制品的豆腥味和苦澀味；使桔子汁苦味減少，消除沉淀；除去奶制品，海產(chǎn)品等的異雜味。食品生物化學(xué)②用作乳化劑和起泡促進劑CD與油脂類制成的乳化劑用來加工油脂食品，乳化狀態(tài)穩(wěn)定，還具有透明感和可塑性。環(huán)糊精與糖或糖醇參加外表活性劑，可作焙烤食品的添加劑，增加乳化和起泡能力。③作為香辛料和色素的穩(wěn)定劑環(huán)糊精與食用香精包接成復(fù)合物，可減緩其揮發(fā)；含天然色素的食品參加CD可保護色素不褪色。④作為固體酒和固體果汁粉的枯燥劑。⑤保護食品的營養(yǎng)成分用CD與維生素等強化劑包接成復(fù)合物，可防止高溫烘烤等因素使之破壞。食品生物化學(xué)

圖2-19環(huán)糊精結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)〔2〕殼多糖殼多糖又名幾丁質(zhì)、甲殼質(zhì)、甲殼素。昆蟲、甲殼類〔蝦、蟹〕等動物的外骨骼主要由殼多糖與碳酸鈣所組成，一些霉菌的細胞壁成分中也含有殼多糖。殼多糖是N-乙酰-2-氨基葡萄糖以β-1，4苷鍵連接而成的多糖。殼多糖在溫和的受控條件下局部酸水解后粉碎成沫，可在食品中用做冷凍食品和室溫存放食品〔蛋黃醬等〕的增稠劑和穩(wěn)定劑。用水解方法可以制得純的N-乙酰氨基葡萄糖，它是腸道中雙歧桿菌的生長因子，可以作為保健添加劑添加到嬰兒食品中。

食品生物化學(xué)第一節(jié)概述

第二節(jié)脂肪

第三節(jié)類脂

第四節(jié)油脂加工的化學(xué)

第三章脂類化學(xué)

食品生物化學(xué)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．了解脂類化合物的特征及分類。2．掌握脂肪及脂肪酸的性質(zhì)。3．了解食品熱加工中油脂的變化。4．了解油脂加工中的化學(xué)變化。食品生物化學(xué)第一節(jié)概述

一、脂類的特征脂類是一類混合有機化合物，包括脂肪、蠟、磷脂、糖脂、類固醇等。脂類的元素組成主要為碳、氫、氧三種，有的還含有氮、磷、硫。脂類共同特征：不溶于水而易溶于乙醚等非極性的有機溶劑；都具有酯的結(jié)構(gòu)，或與脂肪酸有成酯的可能；都是生物體所產(chǎn)生，并能為生物體所利用。食品生物化學(xué)生物化學(xué)中的脂類范圍廣泛，并不局限于由脂肪酸和醇所組成的物質(zhì)。一般把生物體中具有脂溶性的化合物統(tǒng)稱為脂類。細胞內(nèi)存在的萜類和甾〔固醇〕類物質(zhì)也囊括進來。萜類和甾類都不含有脂肪酸組分。二、脂類的分類1.單脂質(zhì)2.單脂質(zhì)是由脂肪酸與醇所成的脂根據(jù)醇的性質(zhì)單脂質(zhì)可分為：〔1〕脂肪脂肪酸與甘油所成的脂，又稱中性脂肪。室溫下為液態(tài)的中性脂肪稱為油?！?〕蠟脂肪與高級一元醇所成的酯。食品生物化學(xué)3.復(fù)合脂類復(fù)合脂類分子中除了脂肪酸與醇以外，還有其他的化合物。復(fù)合脂類主要以下幾類：〔1〕磷脂由脂肪酸、醇、磷酸及一個含氮的堿構(gòu)成。如：甘油磷脂、卵磷脂、腦磷脂等?！?〕糖脂糖脂含有糖〔半乳糖和葡萄糖〕、一分子脂肪酸及神經(jīng)氨基醇，不含磷酸及甘油?！?〕蛋白脂蛋白質(zhì)與脂類的復(fù)合物。

食品生物化學(xué)4.衍生脂類由簡單脂類與復(fù)合脂類衍生而仍具有脂類一般性質(zhì)的物質(zhì)。〔1〕脂肪酸飽和及不飽和的脂肪酸。〔2〕高級醇類除甘油以外的高分子量醇類?！?〕烴類不含羧基或醇基，又不被皂化的化合物，包括直鏈烴、類胡蘿卜素等飽和及不飽和的烴類。食品生物化學(xué)第二節(jié)脂肪一、脂肪的化學(xué)結(jié)構(gòu)與種類脂肪是甘油與脂肪酸所成的酯，也稱真脂或中性脂肪。假設(shè)構(gòu)成甘油酯的三個烴基〔R1、R2、R3〕相同，那么稱為單純甘油酯，否那么稱為混合物甘油酯。天然脂肪中單純甘油酯很少，一般都是混合甘油酯。在一種脂肪中，一般至少有三種以上的脂肪酸參與成酯，根據(jù)排列組合的規(guī)律，當(dāng)一種脂肪中含有三種脂肪酸時，就可能有10種不同的混合甘油酯存在。常溫下，含不飽和脂肪酸多的植物脂肪一般為液態(tài)，稱之為油；含飽和脂肪酸多的動物脂肪在常溫下一般為固態(tài)，稱之為脂。二者均以其來源名稱命名。如：花生油、豆油、牛脂等。食品生物化學(xué)

圖3-1脂肪的化學(xué)結(jié)構(gòu)食品生物化學(xué)二、甘油甘油〔又名丙三醇〕，是構(gòu)成脂肪的醇基局部，在各種油脂中含量一般為4%～6%。未經(jīng)酯化的甘油能溶于水和乙醇，不溶于脂肪溶劑，沸點為290℃，相對密度1.260。甘油在高溫下與脫水劑〔無水CaCl2、KHSO4、MgSO4等〕共熱，失水生成具有刺激鼻，喉及眼黏膜的辛辣氣味的丙烯醛，是鑒別甘油的特征的反響。油脂在高溫時發(fā)生臭味就是產(chǎn)生丙烯醛的緣故，也可利用此種性質(zhì)來鑒定物質(zhì)中是否有油脂存在。食品生物化學(xué)

圖3-2甘油的特征反響食品生物化學(xué)三、脂肪酸脂肪酸是脂類化合物的主要成分之一。三酰甘油分子中，甘油是不變的，因此，脂肪的性質(zhì)與其中所含脂肪酸有很大關(guān)系。1．脂肪中脂肪酸的種類目前從動物、植物、微生物中別離出的脂肪酸有近200多種，大多數(shù)是偶數(shù)碳原子的直鏈脂肪酸，帶側(cè)鏈者極少，奇數(shù)碳原子的也少見，但在微生物產(chǎn)生的脂肪中有相當(dāng)量的C15、C17及C19的脂肪酸，還有少數(shù)含環(huán)狀烴基的脂肪酸。脂肪酸的碳氫鏈有的是飽和的，有的是不飽和的，含有一個或幾個雙鍵。飽和脂肪酸的鏈長一般為C4～C30，不飽和脂肪酸鏈長一般為C10～C24。食品生物化學(xué)〔1〕飽和脂肪酸飽和脂肪酸的特點是碳氫鏈上沒有雙鍵存在。根據(jù)碳原子數(shù)的不同，可分為：①低級飽和脂肪酸〔揮發(fā)性脂肪酸〕分子中碳原子數(shù)≤10的脂肪酸，常溫下為液態(tài)，如常見的丁酸、乙酸等，在乳脂及椰子油中多見。②高級飽和脂肪酸〔固態(tài)脂肪酸〕分子中碳原子數(shù)>10的脂肪酸，常溫下為固態(tài)。如常見的軟脂酸和硬脂酸等?！?〕不飽和脂肪酸分子中含有雙鍵或三鍵的脂肪酸叫做不飽和脂肪酸，通常為液態(tài)。不飽和脂肪酸通常用Cx:y表示，其中x表示碳鏈中碳原子的數(shù)目，y表示不飽和雙鍵的數(shù)目。食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)表3-1構(gòu)成油脂的脂肪酸

食品生物化學(xué)食品生物化學(xué)水產(chǎn)動物脂肪中以C20及C22脂肪酸居多，其中不飽和脂肪酸的含量占絕大局部，種類也很多，飽和脂肪酸僅含少量。淡水魚類脂肪中C18不飽和脂肪酸的比例高，而海水魚類脂肪中那么以C2