食品化學(xué)第三章-碳水化合物

本章提要重點(diǎn)：食品在儲(chǔ)藏加工條件下糖類化合物的美拉德褐變反應(yīng)及其對(duì)食品營養(yǎng)，感觀性狀和安全的影響；淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的應(yīng)用；功能性低聚糖簡介。難點(diǎn)：糖類化合物的結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系。第一頁第二頁，共93頁。第一節(jié)食品中的碳水化合物糖類化合物是自然界蘊(yùn)藏量最為豐富、對(duì)所有生物體非常重要的一類有機(jī)化合物；習(xí)慣上也稱其為碳水化合物，這是因?yàn)榇祟惢衔锏囊话阃ㄊ娇梢员硎緸镃x(H2O)y；但其組成不符合以上通式的糖類或糖的衍生物逐漸增多，例如鼠李糖、脫氧核糖的組成分別為C6H12O5、C5H10O4；又如殼聚糖，其分子中含有N元素。因此，以碳水化合物定義此類物質(zhì)是不合適的，應(yīng)將它們稱為糖類化合物。糖類化合物可以定義為多羥基的醛類、酮類化合物或其聚合物及其各類衍生物。第二頁第三頁，共93頁。分類：（1）按組成分單糖：不能再被水解的多羥基醛或酮，是碳水化合物的基本單位。

eg：果糖，半乳糖低聚糖（寡糖）:由2-10個(gè)單糖分子縮合而成，水解后生成單糖。

eg：麥芽糖，乳糖第三頁第四頁，共93頁。多糖：由許多單糖分子縮合而成。

①根據(jù)多糖的組成分類

均多糖：指只有一種單糖組成的多糖，如淀粉，纖維素等。

雜多糖：指由兩種或兩種以上的單糖組成的多糖，如香菇多糖等。

②根據(jù)是否含有非糖基團(tuán)

純粹多糖：不含有非糖基團(tuán)的多糖，也就是一般意義上的多糖；

復(fù)合多糖：含有非糖基團(tuán)的多糖，如糖蛋白、糖脂等。第四頁第五頁，共93頁。產(chǎn)品總糖量單糖和雙糖多糖蘋果14.5葡萄糖1.17果糖6.04蔗糖3.78淀粉1.5纖維素1.0葡萄17.3葡萄糖2.09果糖2.40蔗糖4.25纖維素0.6胡蘿卜9.7葡萄糖2.07果糖1.09蔗糖4.25淀粉7.8甜玉米22.1蔗糖12-17纖維素0.7甘薯26.3葡萄糖0.87蔗糖2-3淀粉14.65纖維素0.7肉葡萄糖0.1糖原0.1表1食品中的糖類化合物第五頁第六頁，共93頁。第二節(jié)單糖單糖類在自然界的存在第六頁第七頁，共93頁。一、結(jié)構(gòu)1、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

碳水化合物含有手性碳原子，手性碳原子連接四個(gè)不同的基團(tuán)，四個(gè)基團(tuán)在空間的兩種不同排列（構(gòu)型）呈鏡面對(duì)稱。第七頁第八頁，共93頁。醛糖

C4差向異構(gòu)C2差向異構(gòu)（除C1外手性構(gòu)型有差別的糖都稱為差向異構(gòu)體）第八頁第九頁，共93頁。酮糖C5差向異構(gòu)（最高碳數(shù)手性碳上的羥基在右為D-糖，在左邊稱為L-糖）第九頁第十頁，共93頁。D-葡萄糖是最為豐富的碳水化合物和有機(jī)化合物。4個(gè)手性碳原子。天然存在的葡萄糖為D-葡萄糖。L-糖與D-糖相比數(shù)量上非常少，但L-糖具有重要的生物化學(xué)作用。食品中發(fā)現(xiàn)兩種L-糖：L-阿拉伯糖和L-半乳糖，兩者都是以碳水化合物的聚合物（多糖）形式存在。第十頁第十一頁，共93頁。

2、環(huán)狀結(jié)構(gòu)

醛類羰基非?；顫?，容易受羥基氧原子親核進(jìn)攻生成半縮醛。酮羰基也具有相似的反應(yīng)。環(huán)的生成使羰基變?yōu)槭中蕴?，因而產(chǎn)生了兩個(gè)端基差向異構(gòu)體，它們的差別只在于鏈端手性碳構(gòu)型的不同，分別稱為α-和β-型。第十一頁第十二頁，共93頁。第十二頁第十三頁，共93頁。第十三頁第十四頁，共93頁。葡萄糖環(huán)化時(shí)可以形成呋喃型和吡喃型第十四頁第十五頁，共93頁。環(huán)式與開環(huán)式相互轉(zhuǎn)換β-D-吡喃葡萄糖溶于水時(shí)，形成具有：開環(huán)、五元環(huán)、六元環(huán)及七元環(huán)等不同異構(gòu)體的混合物。室溫下，以六元環(huán)為主。閉環(huán)透視簡式開環(huán)投影式閉環(huán)透視簡式第十五頁第十六頁，共93頁。3、己糖構(gòu)象

構(gòu)象是由原子基團(tuán)圍繞單糖旋轉(zhuǎn)一定位置而形成的。己糖一般由船式和椅式兩種構(gòu)象，椅式構(gòu)象較穩(wěn)定。閉環(huán)透視構(gòu)象式第十六頁第十七頁，共93頁。

二、糖苷

1、定義

是由單糖或低聚糖的半縮醛羥基和另一個(gè)分子中的-OH、-NH2、-SH（巰基）等發(fā)生縮合反應(yīng)而得的化合物。糖與硫醇（RSH）作用生成硫糖苷（S-糖苷）糖與胺（RNH2）作用生成氨基糖苷（N-糖苷）第十七頁第十八頁，共93頁。

2、組成

糖基和配基（非糖部分）3、生物活性

許多糖苷僅存在于植物中，表現(xiàn)出一定的生物活性。如：黃豆苷（大豆，葛根中含有)）可以促進(jìn)血液循環(huán)，提高腦血流量，對(duì)心血管疾病有顯著療效。銀杏中的有效成分：銀杏黃酮醇苷，具有擴(kuò)張冠狀血管，改善血液循環(huán)。甜菊苷是一種強(qiáng)甜味劑。在食品加工中硫苷會(huì)產(chǎn)生某些特殊風(fēng)味，如芥菜自和辣根中的硫苷。N-糖苷是風(fēng)味增強(qiáng)劑如肌苷、鳥苷等。4、糖苷的毒性

某些生氰糖苷在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為氫氰酸，使人體中毒。如：苦杏仁苷，在酶作用下水解成HCN等。杏仁、木薯、高梁和竹筍等必須充分煮熟再充分洗滌后才能食用。第十八頁第十九頁，共93頁。

三、單糖的食品化學(xué)反應(yīng)

（一）氧化反應(yīng)D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡糖酸，商品D-葡糖酸及其內(nèi)酯的制備如圖所示。隨著水解不斷進(jìn)行，pH值逐漸下降，是一種溫和的酸化劑，可用于要求緩慢釋放酸的食品中。例如肉制品、乳制品和豆制品，特別是焙烤食品中作為發(fā)酵劑、作內(nèi)酯豆腐的凝固劑等。第十九頁第二十頁，共93頁。第二十頁第二十一頁，共93頁。（二）還原反應(yīng)雙鍵加氫稱為氫化。D-葡萄糖的羰基在一定壓力與催化劑鎳存在情況下加氫還原成羥基，得到D-葡萄糖醇，又稱為山梨醇，它是一種保溫劑，甜度僅是蔗糖的50％。同樣，D-甘露糖或D-果糖經(jīng)氫化得到甘露糖醇。甘露糖醇的甜度是蔗糖的65％，被廣泛應(yīng)用于硬糖、軟糖和不含糖的巧克力中；由于它的保濕性小，可以作為糖果包衣。木糖醇是由半纖維素制得的木糖經(jīng)氫化而成的一種糖醇。木糖醇的甜度是蔗糖的70％，在硬糖與不含糖的膠姆糖中可代替蔗糖使用，以減少牙病的發(fā)生。第二十一頁第二十二頁，共93頁。第二十二頁第二十三頁，共93頁。第二十三頁第二十四頁，共93頁。（三）酯化與醚化糖中羥基與醇的羥基相同，可以進(jìn)行醚化生成苷，與酸反應(yīng)生成酯。例如馬鈴薯淀粉中含有少量的磷酸酯基，卡拉膠中含有硫酸酯基；多糖醚化后，可以進(jìn)一步改良其功能性，例如，纖維素羥丙基醚和淀粉羥丙基醚，都已獲得批準(zhǔn)可以在食品中使用。內(nèi)醚第二十四頁第二十五頁，共93頁。

褐變反應(yīng)氧化褐變(酶褐變):以多酚氧化酶催化,使酚類物質(zhì)氧化為醌。非氧化褐變(非酶褐變）:焦糖化反應(yīng)

美拉德褐變反應(yīng)（四）非酶褐變

美拉德反應(yīng)

Maillard（Maillard,L.C.；法國化學(xué)家）反應(yīng)指含羰基化合物（如糖類等）與含氨基化合物（如氨基酸等）通過縮合、聚合而生成類黑色素的反應(yīng)。由于此類反應(yīng)得到的是棕色的產(chǎn)物且不需酶催化，所以也將其稱為非酶褐變。幾乎所以的食品或食品原料內(nèi)均含有羰基類物質(zhì)和氨基類物質(zhì)，因此均可能發(fā)生Maillard反應(yīng)。對(duì)這類反應(yīng)的討論是食品化學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。第二十五頁第二十六頁，共93頁。

1、反應(yīng)的總體過程

Maillard反應(yīng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，需經(jīng)歷親核加成、分子內(nèi)重排、脫水、環(huán)化等步驟。其中又可分為初期、中期和末期三個(gè)階段，總體過程可如下圖表示。第二十六頁第二十七頁，共93頁。

2、反應(yīng)機(jī)理

到目前為止，Maillard反應(yīng)中還有許多反應(yīng)的細(xì)節(jié)問題沒有搞清楚，就現(xiàn)有的研究成果簡單分述如下。

⑴初期階段Maillard反應(yīng)的初期階段包括兩個(gè)過程，即羥氨縮合與分子重排。

A、羥氨縮合單糖類物質(zhì)可以和含伯氨基類物質(zhì)（如氨基酸）發(fā)生羥氨縮合反應(yīng)而得到Schiffs（希夫）堿，Schiffs堿通過分子內(nèi)環(huán)化轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物－糖胺。第二十七頁第二十八頁，共93頁。第二十八頁第二十九頁，共93頁。其中的兩步均為親核加成類型的反應(yīng)。第一步為氨基N對(duì)醛基親核加成，經(jīng)脫水形成Schiffs堿；

第二步為5-OH對(duì)C=N雙鍵親核加成形成環(huán)狀的葡糖胺產(chǎn)物。Schiffs堿的穩(wěn)定性較小，因此第二步反應(yīng)傾向于形成葡糖胺。酸性條件不利于反應(yīng)的進(jìn)行（降低氨基親核性），堿性可促進(jìn)此反應(yīng)的發(fā)生。第二十九頁第三十頁，共93頁。

如果體系中存在有可以轉(zhuǎn)化Schiffs堿或使葡糖胺不能形成的物質(zhì)，則可抑制Maillard反應(yīng)的發(fā)生。如亞硫酸鹽的存在（反應(yīng)如圖所示）。亞硫酸氫鈉與葡萄糖的反應(yīng)為親核加成反應(yīng)，而加成產(chǎn)物與伯胺的反應(yīng)則為親核取代反應(yīng)。第三十頁第三十一頁，共93頁。第三十一頁第三十二頁，共93頁。

B、分子重排上步產(chǎn)物葡糖胺酸性條件下可以發(fā)生Amadori（阿姆德瑞）重排而轉(zhuǎn)化為環(huán)式果糖胺：第三十二頁第三十三頁，共93頁。此過程包括了兩個(gè)重排步驟：

第一步是在酸的存在下葡糖胺經(jīng)環(huán)的破壞而導(dǎo)致的2-C上脫氫的重排過程，可看作是分子內(nèi)的1,3-重排；

第二步是1-氨基-1-脫氧-2-酮糖的烯醇式和酮式的重排過程。第三十三頁第三十四頁，共93頁。

果糖也能發(fā)生類似于A、B兩個(gè)過程的反應(yīng)，經(jīng)A反應(yīng)得到的是果糖胺，而果糖胺發(fā)生Heyenes（海因斯）重排得到2-氨基-2-脫氧葡萄糖。重排過程為：

此重排過程類似于上邊，即質(zhì)子化破壞環(huán)狀結(jié)構(gòu)，1-C失氫變?yōu)橄┐际?，烯醇式與酮式重排形成產(chǎn)物。第三十四頁第三十五頁，共93頁。

⑵中期階段初期階段中重排得到的酮式果糖胺在中期階段反應(yīng)的主要特點(diǎn)是分解。分解過程可能有不同的途徑，已經(jīng)研究清楚的有以下三個(gè)途徑：

A、脫水轉(zhuǎn)化成羥甲基糠醛這種途徑經(jīng)歷五步反應(yīng)，其中有三步脫水、一步加水，總的結(jié)果是脫去二分子的水，最后生成環(huán)狀的產(chǎn)物。其過程可以表示為：第三十五頁第三十六頁，共93頁。脫水轉(zhuǎn)化成羥甲基糠醛第三十六頁第三十七頁，共93頁。

第一步為烯醇式與酮式的互變異構(gòu)；

第二步可看作在酸的作用下，3-C上的羥基脫水，形成碳正離子，碳正離子發(fā)生分子內(nèi)重排，通過失去N上的質(zhì)子而形成Schiffs堿；

第三步又是烯醇式和酮式的重排得到3-脫氧奧蘇糖；第四步3,4-碳之間發(fā)生消去反應(yīng)形成烯鍵；最后一步是5-C上的羥基與2-羰基發(fā)生半縮酮反應(yīng)而成環(huán)，然后消去一分子水形成糠醛。

第三十七頁第三十八頁，共93頁。此機(jī)理中胺類化合物離去得到的是羥甲基糠醛（HMF），也可以RNH2不離去，得到HMF的希夫堿，即胺仍然連在醛基上。所得到的HMF是食品褐變的重要的中間產(chǎn)物，檢測這種物質(zhì)就可以預(yù)測褐變的速度。第三十八頁第三十九頁，共93頁。

B、脫去胺基重排形成還原酮此途徑的過程可以表示為：其中第一步為烯醇化的過程；第二步為脫去RNH2，分子內(nèi)重排；第三步為烯醇式轉(zhuǎn)化為酮式；最后一步是3,4-C之間的烯醇化。還原酮是活潑的中間產(chǎn)物，可以繼續(xù)脫水，也可以與胺類化合物反應(yīng)，還可分解為較小的分子，如乙酸、丙酮醛、丁二酮（二乙酰）等。

第三十九頁第四十頁，共93頁。第四十頁第四十一頁，共93頁。

C、二羰基化合物與氨基酸的反應(yīng)這是中間階段一個(gè)不完整的途徑，即利用前邊兩個(gè)途徑中生成的二羰基類中間產(chǎn)物，如A中的3-脫氧奧蘇糖、不飽和奧蘇糖，B中的還原酮等，與氨基酸類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在此過程中，氨基酸發(fā)生脫羧、脫氨，自身轉(zhuǎn)化為少一個(gè)C的醛類化合物，而二酮接受氨轉(zhuǎn)化為褐色色素，該反應(yīng)稱斯特勒克（Streker）降解反應(yīng)。可簡單表示為：

第四十一頁第四十二頁，共93頁。由于此途徑中有二氧化碳釋放，因此可以通過檢測食品中二氧化碳的釋放來監(jiān)測Maillard反應(yīng)的發(fā)生。第四十二頁第四十三頁，共93頁。

⑶末期階段以上兩個(gè)階段并無深色物質(zhì)的形成，但可以看出前兩個(gè)階段尤其是中間階段得到的許多產(chǎn)物及中間產(chǎn)物，如糠醛衍生物、二酮類等，仍然具有高的反應(yīng)活性，這些物質(zhì)可以相互聚合（包括教材上的醇醛縮合）而形成分子量較大的深顏色的物質(zhì)。

3.條件：氨基酸和還原糖及少量的水參與

4.產(chǎn)物：色素（類黑精）風(fēng)味化合物：如麥芽酚、乙基麥芽酚、異麥芽酚

5.特點(diǎn):

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，pH值下降(封閉了游離的氨基)，還原能力上升（還原酮產(chǎn)生）；褐變初期添加亞硫酸鹽，可阻止褐變，但在褐變后期加入不能使之褪色。第四十三頁第四十四頁，共93頁。

6、影響Mailard反應(yīng)的因素

A、羰基化合物種類的影響首先需要肯定的是，并不只是糖類化合物才發(fā)生Maillard反應(yīng)，存在于食品中的其它羰基類化合物也可能導(dǎo)致該反應(yīng)的發(fā)生。在羰基類化合物中，α,β-不飽和醛類>α-雙羰基類>酮類。原因可能與共軛體系的擴(kuò)大而提高了親核加成活性有關(guān)。在糖類物質(zhì)中有：五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘露糖>葡萄糖）>二糖或聚合糖。第四十四頁第四十五頁，共93頁。B、氨基化合物同樣，能夠參加Mailard反應(yīng)的氨基類化合物也不局限于氨基酸，胺類、蛋白質(zhì)、肽類均具有一定的反應(yīng)活性。一般地，胺類>氨基酸（堿性氨基酸>中性或酸性氨基酸，氨基處于ε位（L-賴氨酸）或碳鏈末端的氨基酸>α-氨基酸）。

C、pH受胺類親核反應(yīng)活性的制約，堿性條件有利于Maillard反應(yīng)的進(jìn)行，而酸性環(huán)境，特別是pH3以下可以有效的防止褐變反應(yīng)的發(fā)生。第四十五頁第四十六頁，共93頁。

D、反應(yīng)物濃度、含水及含脂肪量

Maillard反應(yīng)與反應(yīng)物濃度成正比；完全干燥的情況下Maillard反應(yīng)難于發(fā)生，含水量在10~15%時(shí)容易發(fā)生；脂肪含量特別是不飽和脂肪酸含量高的脂類化合物含量增加時(shí)，Maillard反應(yīng)容易發(fā)生。

E、溫度隨著貯藏或加工溫度的升高，Maillard反應(yīng)的速度也提高。

F、金屬離子許多金屬離子可以促進(jìn)Maillard反應(yīng)的發(fā)生，特別是過渡金屬離子，如鐵離子、銅離子等。第四十六頁第四十七頁，共93頁。7、Maillard反應(yīng)對(duì)食品品質(zhì)的影響不利方面

營養(yǎng)損失，特別是必需氨基酸損失嚴(yán)重。產(chǎn)生某些致癌物質(zhì)。已從燒煮和油炸的肉和魚以及牛肉的浸出物中分離得到誘變雜環(huán)胺。

有利方面

褐變產(chǎn)生深顏色及強(qiáng)烈的香氣和風(fēng)味，賦予食品特殊氣味和風(fēng)味。第四十七頁第四十八頁，共93頁。8、Maillard反應(yīng)在食品加工的應(yīng)用a.抑制Maillard反應(yīng)保持低水分除去一種作用物降低溫度保持低pH值應(yīng)用SO2第四十八頁第四十九頁，共93頁。b.利用Maillard反應(yīng)

在面包生產(chǎn)，咖啡、紅茶、啤酒、糕點(diǎn)、醬油等生產(chǎn)中。通過控制原材料、溫度及加工方法，可制備各種不同風(fēng)味、香味的物質(zhì)?？刂圃牧希汉颂?半胱氨酸：烤豬肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味第四十九頁第五十頁，共93頁。控制溫度

葡萄糖+纈氨酸

100-150℃烤面包香味

180℃巧克力香味木糖+酵母水解蛋白

90℃餅干香型

160℃醬肉香型不同加工方法水煮125種香氣75種香氣烘烤250種香氣150種香氣（土豆）（大麥）第五十頁第五十一頁，共93頁。

焦糖化反應(yīng)糖類尤其是單糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點(diǎn)以上（一般為140~170℃）時(shí)，會(huì)因發(fā)生脫水、降解、聚合等過程而發(fā)生褐變反應(yīng)，這種反應(yīng)稱為焦糖化反應(yīng)。焦糖化反應(yīng)有兩種反應(yīng)方向，一是經(jīng)脫水得到焦糖（糖色）等產(chǎn)物；二是經(jīng)裂解得到揮發(fā)性的醛類、酮類物質(zhì)，這些物質(zhì)還可以進(jìn)一步縮合、聚合最終也得到一些深顏色的物質(zhì)。這些反應(yīng)在酸性、堿性條件下均可進(jìn)行，但在堿性條件下進(jìn)行的速度要快得多，少量酸和某些鹽可以加速此反應(yīng)。焦糖化產(chǎn)物除了顏色外，還具有獨(dú)特的風(fēng)味，如面包風(fēng)味。第五十一頁第五十二頁，共93頁。在食品工業(yè)中，利用蔗糖焦糖化的過程可以得到不同類型的焦糖色素：⑴耐酸焦糖色素：蔗糖在亞硫酸氫銨催化下加熱形成，其水溶液pH2~4.5，含有負(fù)電荷的膠體離子；常用在可樂飲料、其它酸性飲料、焙烤食品、糖漿、糖果等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。⑵糖與銨鹽加熱所得色素：紅棕色，含有帶正電荷的膠體離子，水溶液pH4.2~4.8；用于焙烤食品、糖漿、布丁等的生產(chǎn)。⑶蔗糖直接加熱焦糖色素：紅棕色，含有略帶負(fù)電荷的膠體離子，水溶液的pH3~4；用于啤酒和其它含醇飲料的生產(chǎn)。第五十二頁第五十三頁，共93頁。第三節(jié)低聚糖一、常見種類、結(jié)構(gòu)及苷鍵類型

α-1,4-糖苷鍵：

β-1,4-糖苷鍵：第五十三頁第五十四頁，共93頁。

α-1,6-糖苷鍵：β-1,6-糖苷鍵：第五十四頁第五十五頁，共93頁。α,β-1,2-糖苷鍵：

混合鍵型低聚糖：

α-1,6-α,β-1,2第五十五頁第五十六頁，共93頁。還原性二糖非還原性二糖第五十六頁第五十七頁，共93頁。二、具有特殊功能的低聚糖功能性食品（FunctionalFoods)

西方國家低脂、低熱、低膽固醇、低鹽、低糖及高纖維食品日本功能食品因子低聚糖和短肽

功能性低聚糖

低聚果糖、乳果聚糖、低聚異麥芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖等。

功能性低聚糖的主要功能：

增殖雙歧桿菌維護(hù)腸道健康第五十七頁第五十八頁，共93頁。低聚氨基葡萄糖功能性質(zhì)降低肝臟和血清中的膽固醇提高肌體免疫力具有抗腫瘤作用，聚合度5-6的甲殼低聚糖具有直接攻擊腫瘤細(xì)胞的作用，對(duì)癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移具有很強(qiáng)的抑制效果。

增殖雙歧桿菌和乳桿菌。

防止胃潰瘍、胃酸過多等癥。

第五十八頁第五十九頁，共93頁。三、環(huán)狀糊精（ＣＤ）

由環(huán)狀α－D－吡喃葡萄糖苷構(gòu)成。聚合度為6、7、8，分別成為α、β、γ－環(huán)狀糊精。結(jié)構(gòu)具有高度的對(duì)稱性，糖苷鍵上的氧原子處于一個(gè)平面。

環(huán)形和中間具有空穴的圓柱形，C6上的伯醇羥基都排列在外側(cè)，外親水；空穴內(nèi)壁由疏水性的C-H鍵和環(huán)氧組成，內(nèi)疏水。

第五十九頁第六十頁，共93頁。第六十頁第六十一頁，共93頁。CD在食品行業(yè)中的應(yīng)用A.食品保鮮

將ＣＤ和其它生物多糖制成保鮮劑。涂于面包、糕點(diǎn)表面可起到保水保形的作用。

B.除去食品的異味

魚品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。C.作為固體果汁和固體飲料酒的載體。D.作為微膠囊壁材，包埋風(fēng)味物、香精油、膽固醇等。第六十一頁第六十二頁，共93頁。第四節(jié)多糖

一、多糖的溶解性多糖類物質(zhì)由于其分子中含有大量的極性基團(tuán)，因此對(duì)于水分子具有較大的親合力；但是一般多糖的分子量相當(dāng)大，其疏水性也隨之增大；因此分子量較小、分支程度低的多糖類在水中有一定的溶解度，加熱情況下更容易溶解；而分子量大、分支程度高的多糖類在水中溶解度低。正是由于多糖類物質(zhì)對(duì)于水的親合性，導(dǎo)致多糖類化合物在食品中具有限制水分流動(dòng)的能力；而又由于其分子量較大，又不會(huì)顯著降低水的冰點(diǎn)，是一種冷凍穩(wěn)定劑，在凍藏溫度下，可以有效地保護(hù)食品的結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)不受破壞，提高產(chǎn)品的質(zhì)量與儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。第六十二頁第六十三頁，共93頁。

二、多糖溶液的黏度與穩(wěn)定性正是由于多糖在溶解性能上的特殊性，導(dǎo)致了多糖類化合物的水溶液具有比較大的黏度甚至形成凝膠。

多糖溶液具有黏度的本質(zhì)原因是：多糖分子在溶液中以無規(guī)線團(tuán)的形式存在，其緊密程度與單糖的組成和連接形式有關(guān)；當(dāng)這樣的分子在溶液中旋轉(zhuǎn)時(shí)需要占有大量的空間，這時(shí)分子間彼此碰撞的幾率提高，分子間的摩擦力增大，因此具有很高的黏度。線性高聚物溶液粘度很高，甚至濃度很低時(shí)也有很高的黏度。第六十三頁第六十四頁，共93頁。

影響多糖粘度的因素：

⑴高聚物溶液的粘度同分子的大小、形狀、是否帶點(diǎn)及其在溶液中的構(gòu)象有關(guān)。高度支鏈的多糖分子比具有相同分子量的直鏈多糖分子占有的空間體積小得多，因而相互碰撞的幾率也要低得多，溶液的黏度也較低；帶電荷的多糖分子由于同種電荷之間的靜電斥力，導(dǎo)致鏈伸展、鏈長增加，溶液的黏度大大增加。⑵溫度大多數(shù)親水膠體溶液的黏度隨著溫度的提高而降低，這是因?yàn)闇囟忍岣邔?dǎo)致水的流動(dòng)性增加；而黃原膠是一個(gè)例外，其在0~100℃內(nèi)黏度保持基本不變。第六十四頁第六十五頁，共93頁。第六十五頁第六十六頁，共93頁。

多糖溶液粘度的穩(wěn)定性：多糖形成的膠狀溶液其穩(wěn)定性與分子結(jié)構(gòu)有較大的關(guān)系。不帶電荷的直鏈多糖由于形成膠體溶液后分子間可以通過氫鍵而相互結(jié)合，隨著時(shí)間的延長，締合程度越來越大，因此在重力的作用下就可以沉淀或形成分子結(jié)晶。不帶電荷的支鏈多糖膠體溶液也會(huì)因分子凝聚而變得不穩(wěn)定，但速度較慢；帶電荷的多糖由于分子間相同電荷的斥力，其膠狀溶液具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。食品中常用的海藻酸鈉、黃原膠及卡拉膠等即屬于這樣的多糖類化合物。第六十六頁第六十七頁，共93頁。三、凝膠凝膠是由高聚物分子（例如多糖或蛋白質(zhì)）連接而成的海綿狀的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)中充滿了大量的連續(xù)液相。

三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)是由高聚物分子通過氫鍵、疏水締合、范德華引力、離子橋聯(lián)、纏結(jié)或共價(jià)鍵形成連結(jié)區(qū)，液相是由相對(duì)分子質(zhì)量低的溶質(zhì)和部分高聚物鏈組成的水溶液。

第六十七頁第六十八頁，共93頁。第六十八頁第六十九頁，共93頁。凝膠具有兩重性

既具有固體性質(zhì)，也具有液體性質(zhì)

海綿狀三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)外界應(yīng)力具有顯著的抵抗作用，是具有粘彈性的半固體，顯示部分彈性和粘性。

連續(xù)液相中的分子是完全可以移動(dòng)的，使凝膠的硬度比正常固體小，因此在某些方面呈現(xiàn)粘性液體性質(zhì)。

多糖凝膠一般僅含有1％高聚物，水分可以高達(dá)99％，但能形成很強(qiáng)的凝膠。例如甜食凝膠、肉凍、水果塊、仿洋蔥圈、類肉寵物食品以及糖霜等。

第六十九頁第七十頁，共93頁。第五節(jié)淀粉

一、淀粉顆粒及化學(xué)結(jié)構(gòu)在植物的種子、跟部及塊莖中，淀粉以顆粒形式較獨(dú)立地存在。不同植物的淀粉顆粒其顯微結(jié)構(gòu)不同，借此可以對(duì)不同來源的淀粉進(jìn)行鑒別。所有的淀粉顆粒均顯示出一個(gè)裂口，稱為淀粉顆粒的臍點(diǎn)；淀粉顆粒具有結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)交替層的結(jié)構(gòu)，與洋蔥的層狀結(jié)構(gòu)相似。從偏光顯微鏡觀察淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)偏光十字，證實(shí)了結(jié)晶區(qū)的存在。第七十頁第七十一頁，共93頁。原淀粉和微細(xì)化淀粉偏光顯微鏡照片第七十一頁第七十二頁，共93頁。

淀粉具有兩種結(jié)構(gòu)不同的多糖成分，即直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉是由α-1,4-糖苷鍵連接而成的直鏈分子，呈右手螺旋、部分?jǐn)嚅_的螺旋或無規(guī)線團(tuán)的結(jié)構(gòu)形式存在的。淀粉分子的螺旋結(jié)構(gòu)既可以是雙螺旋也可以是單螺旋；雙螺旋中每一圈每股包含6個(gè)糖基。

第七十二頁第七十三頁，共93頁。第七十三頁第七十四頁，共93頁。支鏈淀粉的葡萄糖基是由α-1,4-糖苷鍵連接而成的主鏈，支鏈通過α-1,6-糖苷鍵與主鏈連接，其分子中存在有大量的分支，其中支鏈的長度一般為20-30個(gè)葡萄糖基。支鏈淀粉的分支是成簇和以雙螺旋形式存在，形成許多小結(jié)晶區(qū)。第七十四頁第七十五頁，共93頁。第七十五頁第七十六頁，共93頁。

天然狀態(tài)的淀粉顆粒沒有膜，表面簡單地由緊密堆積的淀粉鏈端所組成，好似緊密壓在一起的稻草掃帚表面一般。大部分淀粉分子從臍點(diǎn)伸向邊緣，甚至支鏈淀粉的主鏈和許多支鏈也是呈徑向有序排列的。第七十六頁第七十七頁，共93頁。

二、淀粉的糊化及老化（一）淀粉的糊化由于直鏈淀粉與支鏈淀粉通過氫鍵締合形成結(jié)晶膠束區(qū)，因此在冷水中是不溶的。通過加熱提供足夠的能量，破壞了結(jié)晶膠束區(qū)弱的氫鍵后，顆粒開始水合和吸水膨脹，結(jié)晶區(qū)消失，大部分直鏈淀粉溶解到溶液中，溶液粘度增加，淀粉顆粒破裂，雙折射消失，這個(gè)過程稱糊化。

第七十七頁第七十八頁，共93頁。第七十八頁第七十九頁，共93頁。

1、淀粉糊化可分為三個(gè)階段：a.可逆吸水階段：水分浸入淀粉顆粒的非晶質(zhì)部分，體積略有膨脹；此時(shí)如冷卻干燥可以復(fù)原，雙折射現(xiàn)象不變。b.不可逆吸水階段：隨溫度升高，水分進(jìn)入淀粉微晶間隙，不可逆大量吸水，結(jié)晶“溶解”。

c.淀粉粒解體階段：淀粉分子完全進(jìn)入溶液。2、糊化溫度糊化溫度不是一個(gè)點(diǎn)，而是一段溫度范圍。雙折射開始消失的溫度為糊化開始溫度，雙折射完全消失的溫度為糊化終了溫度。第七十九頁第八十頁，共93頁。3、影響淀粉糊化的因素：

內(nèi)部因素：即淀粉顆粒的大小、內(nèi)部結(jié)晶區(qū)多少及其它物質(zhì)的含量。一般地，淀粉顆粒愈大、內(nèi)部結(jié)晶區(qū)越多，糊化比較困難，反之則較易。外部因素：包括水含量、溫度、小分子親水物、有機(jī)酸、淀粉酶、脂肪和乳化劑等。

糊化和水含量成正比，水含量越高，糊化越容易；高濃度的糖可降低糊化速度（主要影響水活度）；油脂可顯著降低糊化速度和糊化率；高pH有利于淀粉的糊化，低pH將抑制淀粉糊化；淀粉酶可使糊化顯著加速；提高溫度，有利于淀粉的糊化。

第八十頁第八十一頁，共93頁。

（二）淀粉老化糊化淀粉冷卻時(shí)一些淀粉分子重新締合形成沉淀或凝膠，這個(gè)過程稱老化。淀粉老化可看作是淀粉糊化的逆過程，其本質(zhì)是糊化后的淀粉分子在低溫下又自動(dòng)排列成序，相鄰分子間的氫鍵又逐步恢復(fù)形成致密、晶化的淀粉膠束。但這個(gè)過程是不完全的，并不能恢復(fù)到天然淀粉的狀態(tài)。老化的直接結(jié)果是溶解性能變差，加工能力降低。第八十一頁第八十二頁，共93頁。第八十二頁第八十三頁，共93頁。

影響淀粉老化的因素

內(nèi)部因素：主要指直鏈淀粉和支鏈淀粉的比例分子量的大小；直鏈淀粉比例高時(shí)易于老化；中等聚合度淀粉易于老化。

外部因素：包括溫度、水分含量、共存的其它配料等。溫度對(duì)淀粉老化有明顯的影響；60℃以上不易老化，由此溫度向下至-2℃老化速度不斷增加，-2℃~22℃老化溫度不斷下降，-22℃以下淀粉幾乎不再老化。當(dāng)?shù)矸廴芤褐械暮吭?0%~60%時(shí)老化速度最快，而低于10%時(shí)不再老化。糖、有機(jī)酸可阻止淀粉的老化，脂類、乳化劑也可防止淀粉老化，變性淀粉、蛋白質(zhì)可減緩淀粉老化，但果膠則可促使淀粉老化。第八十三頁第八十四頁，共93頁。食品的許多質(zhì)量缺陷的部分原因是由于淀粉的老化烘焙結(jié)束和產(chǎn)品冷卻時(shí)，陳化開始，如面包的陳化。陳化的原因至少部分是由于淀粉的無定形部分轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠纸Y(jié)晶的老化狀態(tài)。當(dāng)烘焙產(chǎn)品冷卻到室溫時(shí)，直鏈淀粉大部分已老化了（不溶）。支鏈淀粉的老化需要較長時(shí)間才能完成，主要是由外側(cè)的支鏈締合引起的。改善：具有表面活性的大多數(shù)極性脂類可延遲面包心變硬，例如將甘油棕櫚酸一酯（GMP）、其它的甘油一酯及其衍生物以及硬脂酰乳酰乳酸鈉（SSL）等化合物加入到面包和其它烘焙食品的面團(tuán)中，可以延長貨價(jià)壽命。第八十四頁第八十五頁，共9