食品化学课件碳水化合物详解

第三章第三章 碳水化合物碳水化合物Unit3 Carbohydrates第一节第一节 食品中的碳水化合物食品中的碳水化合物表达式表达式Cx(H2O)y存在于所有的谷物、蔬菜、水果及可存在于所有的谷物、蔬菜、水果及可食植物中食植物中提供膳食能量，提供质构、口感和甜提供膳食能量，提供质构、口感和甜味味分为单糖、低聚糖和多糖分为单糖、低聚糖和多糖最丰富的碳水化合物是纤维素最丰富的碳水化合物是纤维素3.1 Introduction 引言引言一、碳水化合物的一般概念一、碳水化合物的一般概念1.Definition碳水化合物碳水化合物 (Carbohydrates)表达式表达式Cx(H2O)y多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。2.1 Introduction 引言引言2.Classification 分类分类：按组成分类按组成分类1)单糖单糖（Monosaccharides）：）：不能再被水解的多羟基醛、酮，是碳水化合物的基本单不能再被水解的多羟基醛、酮，是碳水化合物的基本单位。单糖又分为醛糖和酮糖。位。单糖又分为醛糖和酮糖。葡萄糖、果糖、半乳糖葡萄糖、果糖、半乳糖2）低聚糖（寡糖）低聚糖（寡糖Oligosaccharides)：由由2-102-10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。蔗糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖麦芽糖、乳糖3）多糖）多糖(Polysaccharides)：由由1010个以上单糖分子缩合而成。个以上单糖分子缩合而成。根据组成多糖的单糖种类根据组成多糖的单糖种类,又分为均多糖和杂多糖。又分为均多糖和杂多糖。淀淀粉、糖原、纤维素粉、糖原、纤维素第二节第二节 单糖单糖一、结构一、结构镜面镜面r 手性碳原子手性碳原子一般单糖含有一般单糖含有56个碳原子个碳原子分为醛糖和酮糖分为醛糖和酮糖u 链式结构链式结构差向异构差向异构醛糖：醛糖：C C4 4 差向异构差向异构 C C2 2 差向异构差向异构酮糖：酮糖：C C5 5 差向异构差向异构u 环状结构环状结构端位异构端位异构 糖分子中除了糖分子中除了C1外，任何一个手性碳原子具有外，任何一个手性碳原子具有不同的构型称为差向异构。如不同的构型称为差向异构。如D甘露糖是甘露糖是D葡萄葡萄糖的糖的C2差向异构。差向异构。C4 差向异构差向异构C2 差向异构差向异构链式结构链式结构醛糖醛糖C5 差向异构差向异构链式结构链式结构酮糖酮糖-与与-构型构型环状结构环状结构-与与-构型构型同侧同侧异侧异侧环状结构环状结构C C1 1为手性碳原子，它有为手性碳原子，它有右侧两种端位异构右侧两种端位异构3 3个碳原子：三糖，个碳原子：三糖，1 1个手性碳原子个手性碳原子 D-D-甘油醛糖，甘油醛糖，L-L-甘油醛糖甘油醛糖 4 4个碳原子：四糖，个碳原子：四糖，2 2个手性碳原子个手性碳原子 5 5个碳原子；五糖，个碳原子；五糖，3 3个手性碳原子个手性碳原子 6 6个碳原子：六糖，己糖，己醛糖个碳原子：六糖，己糖，己醛糖 n-n-糖有糖有n-2n-2个手性碳原子个手性碳原子 三糖三糖四糖四糖五糖五糖六糖六糖C4C4差向异构差向异构C2C2差向异构差向异构D-n糖糖 2（n-3）个异构体个异构体L-L-糖：糖：最高编号的手性最高编号的手性C C原子上的原子上的-OH-OH在左边在左边 两种两种L-L-糖，具有生物化学作用糖，具有生物化学作用|己糖构象己糖构象构象：是由原子基团围绕单糖旋转一定位置而形成的。构象：是由原子基团围绕单糖旋转一定位置而形成的。己糖可以形成己糖可以形成呋喃型呋喃型和和吡喃型吡喃型环状结构环状结构二、糖苷糖苷r定义：定义：是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和另一个分子中的另一个分子中的-OH、-NH2、-SH（巯基）等发生缩合反应而得的化合物。（巯基）等发生缩合反应而得的化合物。r组成：组成：糖糖 配基（非糖部分配基（非糖部分 ）糖苷的基本概念糖苷的基本概念Glycosides-Definition配基部分配基部分4 糖苷功能特性糖苷功能特性 黄酮糖苷：黄酮糖苷：具有苦味和其它风味和颜色具有苦味和其它风味和颜色 毛地黄苷：毛地黄苷：强心剂强心剂 皂角苷：皂角苷：起泡剂和稳定剂起泡剂和稳定剂 甜菊苷：甜菊苷：甜味剂甜味剂 糖苷的类型糖苷的类型O-糖苷糖苷S-糖苷糖苷N-糖苷糖苷食品中不同类型糖苷简介食品中不同类型糖苷简介4 O-糖苷糖苷糖糖在酸性条件下与在酸性条件下与醇醇发生反应，发生反应，失去水后形成的产品。失去水后形成的产品。糖苷一般含有呋喃或吡喃糖环。糖苷一般含有呋喃或吡喃糖环。糖苷配基糖苷配基糖苷的形成提高了配糖基的水溶性糖苷的形成提高了配糖基的水溶性糖基糖基4 O-糖苷的性质糖苷的性质在中性和碱性条件下一般是稳定在中性和碱性条件下一般是稳定的的 在酸性条件下能被水解在酸性条件下能被水解 可被糖苷酶水解可被糖苷酶水解 食品中的许多风味成分是以食品中的许多风味成分是以O糖苷存在，如芳香糖苷存在，如芳香醇糖苷、脂肪醇糖苷、酚化苷醇糖苷、脂肪醇糖苷、酚化苷(phenolic glycosides,黄酮醇及黄酮化合物与糖结合所产生的糖苷。）黄酮醇及黄酮化合物与糖结合所产生的糖苷。）4 N-糖苷糖苷糖糖+胺胺RNH2 氨基葡萄糖苷氨基葡萄糖苷(N-(N-糖苷糖苷)R=H 肌苷肌苷5-单磷酸盐单磷酸盐 R=OH 黄苷黄苷5-单磷酸盐单磷酸盐 R=NH2 鸟苷鸟苷5-单磷酸盐单磷酸盐4 N-糖苷的性质糖苷的性质稳定性不如稳定性不如O-糖苷糖苷 在水中容易水解在水中容易水解,使溶液的颜色变深，黄色变为使溶液的颜色变深，黄色变为暗棕色，导致暗棕色，导致Maillard褐变褐变 有些相当稳定有些相当稳定 N-N-葡基酰胺、嘌呤、嘧啶葡基酰胺、嘌呤、嘧啶 例如肌苷、黄苷、鸟苷的例如肌苷、黄苷、鸟苷的5 5-单磷酸盐单磷酸盐 风味增效剂风味增效剂 4 S-糖苷糖苷糖糖+硫醇硫醇RSH RSH 硫葡萄糖苷（硫葡萄糖苷（S-S-糖苷）糖苷）糖基与糖苷配基之间有一硫原子糖基与糖苷配基之间有一硫原子 芥菜子和辣根的组分芥菜子和辣根的组分另一类生氰糖苷，它们的降解会产生氢化物，有毒另一类生氰糖苷，它们的降解会产生氢化物，有毒性。性。1 1、氧化反应、氧化反应4 在不同氧化条件下，糖类被氧化成不同产物在不同氧化条件下，糖类被氧化成不同产物 强氧化剂：强氧化剂：G CO2+H2O Br/H2O：G 葡萄糖酸葡萄糖酸脱水脱水 内酯内酯 内酯内酯酮糖如酮糖如F不发生此反应不发生此反应 三、氧化反应三、氧化反应溴水溴水葡萄糖酸葡萄糖酸D-葡萄糖葡萄糖 -内酯内酯 闭环是酯，加热后开环是酸闭环是酯，加热后开环是酸 内酯是一种温和的酸化剂内酯是一种温和的酸化剂 完全水解需要完全水解需要3h3h，随着水解不断进行，质子均匀缓慢地释放，随着水解不断进行，质子均匀缓慢地释放 出来，出来，pHpH逐渐下降，慢慢酸化逐渐下降，慢慢酸化 在豆制品中，形成三维网络结构，细嫩的凝胶结构在豆制品中，形成三维网络结构，细嫩的凝胶结构 在焙烤食品中作为膨松剂的一个组分在焙烤食品中作为膨松剂的一个组分 缓慢释放的缓慢释放的H+H+与与COCO3 32-2-结合，缓慢释放结合，缓慢释放COCO2 2 与与CaCa2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+结合，矿物质饮食补充剂结合，矿物质饮食补充剂 强氧化剂：强氧化剂：G CO2+H2O Br/H2O：G 葡萄糖酸葡萄糖酸脱水脱水内酯内酯 浓硝酸：浓硝酸：醛糖醛糖 二元酸二元酸 浓硝酸：浓硝酸：醛糖醛糖 二元酸二元酸 强氧化剂：强氧化剂：G CO2+H2O Br/H2O：G 葡萄糖酸葡萄糖酸脱水脱水内酯内酯 浓硝酸：浓硝酸：醛糖醛糖 二元酸二元酸 G氧化酶：氧化酶：G 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸氧化反应氧化反应 G氧化酶：氧化酶：G 葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸的功能：葡萄糖醛酸的功能：有毒物质有毒物质过多激素过多激素芳香物质芳香物质G醛酸醛酸甙类甙类排毒排毒还原反应还原反应双键加氢称为氢化。双键加氢称为氢化。D-D-葡萄糖的羰基在一定压力、催化剂镍存在葡萄糖的羰基在一定压力、催化剂镍存在下加氢还原成羟基，得到下加氢还原成羟基，得到D-D-葡萄糖醇（山梨葡萄糖醇（山梨醇）醇）保湿剂保湿剂 甜度为蔗糖甜度为蔗糖50%不被微生物利用不被微生物利用不依不依赖胰胰岛素素Ni还原反应还原反应山梨糖醇山梨糖醇 反应历程反应历程甘露糖醇甘露糖醇C2差向异构差向异构v甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的65%65%v应用于硬糖、软糖和不含糖的巧克力中应用于硬糖、软糖和不含糖的巧克力中 v保湿性小，作为糖果的包衣保湿性小，作为糖果的包衣r由半纤维素制得的木糖氢化由半纤维素制得的木糖氢化 r甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的70%70%r在硬糖或胶姆糖中替代蔗糖在硬糖或胶姆糖中替代蔗糖 r防止龋齿，治疗糖尿病防止龋齿，治疗糖尿病 还原反应还原反应木糖醇木糖醇水解反应：水解反应：低聚糖，糖苷及多糖在酸或酶的作用下，可水解生成低聚糖，糖苷及多糖在酸或酶的作用下，可水解生成 单糖或低聚糖。单糖或低聚糖。C12H22O11+H20C6H12O6+C6H1206S右旋右旋FG左旋左旋转化糖转化糖H+烯醇化和异构化反应烯醇化和异构化反应与碱的作用与碱的作用 在稀碱条件下，开环，生成差向异构体。在稀碱条件下，开环，生成差向异构体。继续烯醇化继续烯醇化2,3-3,4-形成己糖全形成己糖全部可能异构体部可能异构体果葡糖浆果葡糖浆例如：例如：HOCHCHOH HCCH HCH CHCHO H+HC CCHO +3 H2O OH OH O 五碳糖五碳糖 糠醛糠醛3 3、复合反应和脱水反应复合反应和脱水反应与酸的作用与酸的作用六碳糖六碳糖 羟甲基羟甲基糠醛糠醛糖果的黄色糖果的黄色酯化与醚化反应酯化与醚化反应4 酯化酯化 糖中羟基与有机酸和无机酸作用生成酯糖中羟基与有机酸和无机酸作用生成酯 天然多糖中存在醋酸酯、磷酸酯（马铃天然多糖中存在醋酸酯、磷酸酯（马铃薯淀粉）、硫酸酯（卡拉胶）等羧酸薯淀粉）、硫酸酯（卡拉胶）等羧酸酯酯 蔗糖酯是一种很好的乳化剂蔗糖酯是一种很好的乳化剂 卡拉胶中含有硫酸酯基（卡拉胶中含有硫酸酯基（OSOOSO3 3），和），和酸性饮料中带正电荷的蛋白质结合，酸性饮料中带正电荷的蛋白质结合，是一种很好的乳化、稳定剂是一种很好的乳化、稳定剂4醚化醚化 进一步改良功能性进一步改良功能性 如羧甲基纤维素钠，羟丙基淀如羧甲基纤维素钠，羟丙基淀粉粉 红藻多糖红藻多糖C C3 3与与C C6 6间形成内间形成内醚（醚（3,6-3,6-脱水环）脱水环）琼脂胶、卡拉胶琼脂胶、卡拉胶 非酶褐变非酶褐变1.氧化或者酶促褐变：氧化或者酶促褐变：氧与酚类物质在多酚氧化氧与酚类物质在多酚氧化酶催化作用下的一种反应，例如酶催化作用下的一种反应，例如水果的切片水果的切片2.非氧化或者非酶促褐变：非氧化或者非酶促褐变：焦糖化焦糖化 美拉德美拉德 MaillardMaillard反应反应1.1.定义：定义：还原糖（主要是葡萄糖）与游离氨基酸或还原糖（主要是葡萄糖）与游离氨基酸或氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应。氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应。2.2.反应三要素：反应三要素：含有氨基的化合物（一般是蛋白质）含有氨基的化合物（一般是蛋白质）、还原糖和一些水。、还原糖和一些水。色素：色素：类黑精类黑精 风味化合物：风味化合物：如麦芽酚，乙基麦芽酚，异麦芽酚，吡喃酮，如麦芽酚，乙基麦芽酚，异麦芽酚，吡喃酮，呋喃酮，内酯，羰基化合物，酸和酯类。呋喃酮，内酯，羰基化合物，酸和酯类。二氧化碳：二氧化碳：通过同位素示踪法，发现斯特勒克降解反应通过同位素示踪法，发现斯特勒克降解反应 在褐变反应体系中即使不是唯一的，也是主要的产生二氧在褐变反应体系中即使不是唯一的，也是主要的产生二氧化碳的来源。化碳的来源。MaillardMaillard反应的最适条件反应的最适条件1 1）中等水分活度）中等水分活度2 2）pH7.8pH7.89.23)3)金属离子：金属离子：CuCu与与FeFe促进褐变促进褐变 FeFe（）Fe Fe（）n糖的种类及含量糖的种类及含量 a.a.不饱和醛不饱和醛 饱和醛饱和醛 酮。酮。b.b.五碳糖五碳糖 六碳糖（六碳糖（1010倍）。倍）。c.c.单糖单糖 双糖。双糖。d.d.五碳糖：核糖五碳糖：核糖 阿拉伯糖阿拉伯糖 木糖；木糖；六碳糖：半乳糖六碳糖：半乳糖 甘露糖甘露糖 葡萄糖。葡萄糖。e.e.还原糖含量与褐变成正比。还原糖含量与褐变成正比。影响美拉德反应的因素影响美拉德反应的因素n氨基酸及其它含氨物种类氨基酸及其它含氨物种类 a.a.含含S-SS-S，S-HS-H不易褐变。不易褐变。b.b.有吲哚，苯环易褐变。有吲哚，苯环易褐变。c.c.碱性氨基酸易褐变。碱性氨基酸易褐变。e.e.胺类胺类 氨基酸氨基酸 蛋白质。蛋白质。n温度温度 升温易褐变，低温抑制褐变。升温易褐变，低温抑制褐变。温度相差温度相差10，褐变速度相差，褐变速度相差35倍；大于倍；大于30 褐变快，小于褐变快，小于20 褐变慢；褐变慢；n水分水分 褐变需要一定水分，褐变需要一定水分，aw小于小于0.2能抑制褐变能抑制褐变反应。中等水分活度有利于褐变反应。反应。中等水分活度有利于褐变反应。npH值值 pH4pH49 9范围内，随着范围内，随着pHpH上升，褐变上升；当上升，褐变上升；当pH4pH4时，褐变反应程度较轻微；时，褐变反应程度较轻微；pHpH在在7.87.89.29.2范围内，范围内，褐变较严重褐变较严重 。n金属离子和亚硫酸盐金属离子和亚硫酸盐 由于铁和铜催化还原酮类氧化，所以促进褐变，由于铁和铜催化还原酮类氧化，所以促进褐变，FeFe3+3+Fe Fe2+2+，NaNa+无影响；亚硫酸盐抑制褐变。无影响；亚硫酸盐抑制褐变。nCa 钙钙处理能抑制处理能抑制MaillardMaillard反应。反应。Maillard反应对食品品质的影响反应对食品品质的影响不利方面不利方面 营养损失，特别是必须氨基酸损失严重。营养损失，特别是必须氨基酸损失严重。产生某些致癌物质。产生某些致癌物质。有利方面有利方面 褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋 予食品特殊气味和风味。予食品特殊气味和风味。Maillard反应在食品加工的应用反应在食品加工的应用va.抑制抑制Maillard反应反应 注意选择原料注意选择原料 如选氨基酸、还原糖含量少的品种；如选氨基酸、还原糖含量少的品种；糖类一般选用蔗糖。糖类一般选用蔗糖。保持低水分保持低水分 蔬菜干制品密封，袋子里放上高效蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。如干燥剂。如SiOSiO2 2等。等。应用应用SO2 硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。保持低保持低pH值值 常加酸，如柠檬酸，苹果酸。常加酸，如柠檬酸，苹果酸。其它的处理其它的处理热水烫漂除去部分可溶固形物，降低还原糖含量。热水烫漂除去部分可溶固形物，降低还原糖含量。冷藏库中马铃薯加工时回复处理。冷藏库中马铃薯加工时回复处理。钙处理钙处理 如马铃薯淀粉加工中，加如马铃薯淀粉加工中，加Ca(OH)Ca(OH)2 2可以防止褐变，可以防止褐变，产品白度大大提高。产品白度大大提高。v利用利用Maillard反应反应 在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，酱油等生产中。酱油等生产中。产生特殊风味，香味产生特殊风味，香味 通过控制原材料、温度及加工方法，可通过控制原材料、温度及加工方法，可制备各种不同风味、香味的物质。制备各种不同风味、香味的物质。控制原材料控制原材料 核糖核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味半胱氨酸：烤猪肉香味 核糖核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味谷胱甘肽：烤牛肉香味控制温度控制温度 葡萄糖葡萄糖 +缬氨酸缬氨酸 100-150 100-150 烤面包香味烤面包香味 180 180 巧克力香味巧克力香味 木糖木糖-酵母水解蛋白酵母水解蛋白 90 90 饼干香型饼干香型 160 160 酱肉香型酱肉香型 不同加工方法不同加工方法 土豆土豆 大麦大麦 水煮水煮 125125种香气种香气 7575种香气种香气 烘烤烘烤 250250种香气种香气 150150种香气种香气焦糖化反应焦糖化反应v直接加热糖或糖浆；直接加热糖或糖浆；v热解反应引起糖分子脱水，双键引入糖环，产生热解反应引起糖分子脱水，双键引入糖环，产生 不饱和环中间物；不饱和环中间物；A.A.焦糖化反应产生色素的过程焦糖化反应产生色素的过程 糖经强热处理可发生两种反应糖经强热处理可发生两种反应a.a.分子内脱水分子内脱水 向分子内引入双键，然后裂解产生一向分子内引入双键，然后裂解产生一些挥发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色些挥发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质。生成焦糖或酱色。物质。生成焦糖或酱色。b.b.环内缩合或聚合环内缩合或聚合 裂解产生的挥发性的醛、酮经裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合缩合或聚合或聚合产生深色物质。产生深色物质。反应条件反应条件 催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。索酸、柠檬酸、酒石酸等。无水或浓溶液，温度无水或浓溶液，温度150-200。三种商品化焦糖色素三种商品化焦糖色素蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味v耐酸焦糖色素耐酸焦糖色素由亚硫酸氢胺催化由亚硫酸氢胺催化应用于可乐饮料，酸性饮料应用于可乐饮料，酸性饮料生产量最大生产量最大v焙烤食品用色素焙烤食品用色素糖与铵盐加热产生红棕色糖与铵盐加热产生红棕色v啤酒等含醇饮料用焦糖色素啤酒等含醇饮料用焦糖色素糖直接加热产生红棕色糖直接加热产生红棕色 焦糖色素是我国传统使用的天然色素之一，焦糖色素是我国传统使用的天然色素之一，它无毒性，但近年发现加铵盐制成的焦糖它无毒性，但近年发现加铵盐制成的焦糖含含4-4-甲基咪唑，它对人体有害，所以食品甲基咪唑，它对人体有害，所以食品卫生法规定其添加量卫生法规定其添加量200mg/kg200mg/kg。第三节第三节 低聚糖低聚糖 食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖 具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖 环状低聚糖环状低聚糖一、食品中重要的低聚糖一、食品中重要的低聚糖低聚糖：由低聚糖：由210个糖单位通过糖苷键链个糖单位通过糖苷键链接的碳水化合物，较重要的低聚糖有蔗糖、接的碳水化合物，较重要的低聚糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖、饴糖等。麦芽糖、乳糖、饴糖等。食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖麦芽糖麦芽糖Maltoser淀粉水解后得到的二糖淀粉水解后得到的二糖 r具有潜在的游离醛基，是一种还原糖具有潜在的游离醛基，是一种还原糖 r温和的甜味剂温和的甜味剂 1,4糖苷配基糖苷配基D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-半乳糖半乳糖D-D-葡萄糖葡萄糖-1,4糖苷配基糖苷配基食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖乳糖乳糖Lactoser牛乳中的还原性二糖牛乳中的还原性二糖 r发酵过程中转化为乳酸发酵过程中转化为乳酸 r在乳糖酶作用下水解在乳糖酶作用下水解 r乳糖不耐症乳糖不耐症r非还原性二糖非还原性二糖 r-葡萄糖和葡萄糖和-果糖果糖头头相连头头相连 r具有极大的吸湿性和具有极大的吸湿性和溶解性溶解性 r冷冻保护剂冷冻保护剂12食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖蔗糖蔗糖Sucroseu三糖三糖 麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖 u聚合度为聚合度为4 41010的低聚糖的低聚糖 麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖v功能性食品功能性食品 低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素 低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）v具有特殊保健功能的低聚糖具有特殊保健功能的低聚糖 低聚果糖、低聚木糖、甲壳低聚糖低聚果糖、低聚木糖、甲壳低聚糖具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖低聚果糖低聚果糖v分子式特点：分子式特点：G-F-Fn（Glucose,Fructose）G-F(蔗蔗)G(葡葡)+G-F(蔗蔗)+G-F-F(蔗果三糖蔗果三糖)+G-F-F-F(蔗蔗果四糖果四糖)+G-F-F-F-F(蔗果五糖蔗果五糖)果糖转移酶果糖转移酶具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖低聚果糖低聚果糖21-2,1GF2GF4GF3增殖双歧杆菌增殖双歧杆菌 难水解，是一种难水解，是一种低热量糖低热量糖 水溶性食物纤维水溶性食物纤维 抑制腐败菌，维抑制腐败菌，维护肠道健康护肠道健康 防止龋齿防止龋齿生理活性：生理活性：具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖低聚果糖低聚果糖v低聚果糖存在于天然植物中低聚果糖存在于天然植物中 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 v作为新型的食品甜味剂或功能性作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料食品配料 v产酶微生物产酶微生物 米曲霉、黑曲霉米曲霉、黑曲霉具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖低聚木糖低聚木糖v主要成分为木糖、木二糖、木主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖三糖及木三糖以上的木聚糖 v木二糖含量木二糖含量，产品质量，产品质量 v甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的40%40%木二糖的分子结构木二糖的分子结构-1-1，4 4低聚木糖的特性：低聚木糖的特性：较高的耐热（较高的耐热（100100/1h/1h）和耐酸性能（和耐酸性能（pH2pH28 8）双歧杆菌所需用量最小的双歧杆菌所需用量最小的增殖因子增殖因子 代谢不依赖胰岛素，适用代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者糖尿病患者 抗龋齿抗龋齿-1,4水溶性水溶性 D-D-氨基葡聚糖氨基葡聚糖具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖甲壳低聚糖甲壳低聚糖D-D-氨基葡萄糖氨基葡萄糖甲壳低聚糖的结构甲壳低聚糖的结构生理功能：生理功能：降低肝脏和血清中的胆固醇降低肝脏和血清中的胆固醇 提高机体的免疫功能提高机体的免疫功能 增殖双歧杆菌增殖双歧杆菌 抗肿瘤作用，防治溃疡病等抗肿瘤作用，防治溃疡病等环状低聚糖环状低聚糖(Cyclodextrin)又名沙丁格糊精（又名沙丁格糊精（Schardinger Dextrin）或环状淀）或环状淀粉，由粉，由-葡萄糖通过葡萄糖通过1,4-糖苷键首尾相连构成。糖苷键首尾相连构成。聚合度为聚合度为6,7,8,分别称为分别称为,环状糊精。环状糊精。N=6N=7N=8食品行业食品行业:做增稠剂做增稠剂,稳定剂稳定剂,提高溶解度（做乳化剂）提高溶解度（做乳化剂）,掩掩 盖异味等等。盖异味等等。保持食品香味的稳定保持食品香味的稳定 食用香精和稠味剂用食用香精和稠味剂用CD包接，用于烤焙食品，速溶食品，速食食品，包接，用于烤焙食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐头食品，可使之留香持久，风味稳定。如食用香精玫瑰油，茴肉食及罐头食品，可使之留香持久，风味稳定。如食用香精玫瑰油，茴香脑等易挥发，易氧化，用香脑等易挥发，易氧化，用CD包接后香味的保持得到改善。包接后香味的保持得到改善。保持天然食用色素的稳定保持天然食用色素的稳定如：虾黄素经如：虾黄素经CD的包接，提高对光和氧的稳定性。的包接，提高对光和氧的稳定性。食品保鲜食品保鲜将将CD和其它生物多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面可起保水保形作用和其它生物多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面可起保水保形作用除去食品的异味除去食品的异味鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。包接可除去。环状糊精的应用环状糊精的应用第四节第四节 多糖多糖一、概述一、概述 Introduction Definition:超过超过1010个单糖的聚合物为多糖个单糖的聚合物为多糖 单糖的个数称为聚合度单糖的个数称为聚合度（DP-Degree of Polymerization）大多数多糖的大多数多糖的DP为为200-3000 纤维素的纤维素的DP最大，达最大，达7000-15000水的结合功能：水的结合功能：做增稠剂，胶凝剂，澄清剂等做增稠剂，胶凝剂，澄清剂等一一:多糖的溶解性多糖的溶解性 4多糖的溶解性多糖的溶解性:多羟基，氧原子，形成氢键多羟基，氧原子，形成氢键 结合水，不结冰，多糖分子溶剂化结合水，不结冰，多糖分子溶剂化 不会显著降低冰点，提供冷冻稳定性不会显著降低冰点，提供冷冻稳定性 保护产品结构和质构，提供贮藏稳定保护产品结构和质构，提供贮藏稳定性性 大多数多糖不结晶大多数多糖不结晶 胶或与亲水胶体胶或与亲水胶体 4二、多糖溶液的黏度与稳定性二、多糖溶液的黏度与稳定性:高聚物溶液的黏度同分子的大小、形态高聚物溶液的黏度同分子的大小、形态及其在溶剂中的构象有关。及其在溶剂中的构象有关。主要具有增稠和胶凝功能主要具有增稠和胶凝功能 还控制流体食品与饮料的还控制流体食品与饮料的流动性质与质构以及改变流动性质与质构以及改变半固体食品的变形性等半固体食品的变形性等 0.25%0.25%0.5%0.5%线性分子，很高粘度线性分子，很高粘度支链分子，粘度较低支链分子，粘度较低占有空间占有空间 碰撞频率碰撞频率4多糖溶液的黏度与稳定性多糖溶液的黏度与稳定性 直链多糖直链多糖r带电的，粘度提高带电的，粘度提高 静电斥力，链伸展，链长增加，占有体积增大静电斥力，链伸展，链长增加，占有体积增大 海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶形成稳定高粘溶液海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶形成稳定高粘溶液 r不带电，倾向于缔合、形成结晶不带电，倾向于缔合、形成结晶 碰撞时形成分子间键，分子间缔合，重力作用碰撞时形成分子间键，分子间缔合，重力作用 下产生沉淀和部分结晶下产生沉淀和部分结晶 淀粉老化淀粉老化4多糖溶液的黏度与稳定性多糖溶液的黏度与稳定性 4三、凝胶三、凝胶 三维网络结构三维网络结构 氢键、疏水相互作用、氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥连、范德华引力、离子桥连、缠结或共价键缠结或共价键 网孔中液相网孔中液相凝胶特性凝胶特性二重性二重性v固体固体-液体液体 v粘弹性的半固体粘弹性的半固体第五节、淀粉第五节、淀粉 (Starch)(Starch)Contents（一）淀粉的化学结构（一）淀粉的化学结构（二）淀粉的糊化（二）淀粉的糊化（三）淀粉的老化（三）淀粉的老化（四）淀粉水解（四）淀粉水解（一）淀粉的化学结构（一）淀粉的化学结构4直链淀粉：直链淀粉：由由D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖，1 1，4 4糖苷键糖苷键连连接接4支链淀粉：支链淀粉：由由D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖，-1-1，4 4和和-l-l，6 6糖苷键糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子连接起来的带分枝的复杂大分子 1425%25%直链淀粉直链淀粉 分子内的氢键作用成右手分子内的氢键作用成右手 螺旋状，每个环含有螺旋状，每个环含有6 6个葡个葡 萄糖残基萄糖残基4支链淀粉：支链淀粉：由由D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖，-1-1，4 4和和-l-l，6 6糖苷键糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子连接起来的带分枝的复杂大分子 1,41,6支链淀粉分子排列支链淀粉分子排列分支是成簇和以双螺分支是成簇和以双螺旋形式存在旋形式存在 形成许多小结晶区形成许多小结晶区 侧链的有序排列侧链的有序排列（二）淀粉的糊化（二）淀粉的糊化几个概念几个概念-淀粉淀粉：具有胶束结构的生具有胶束结构的生 淀粉称为淀粉称为-淀粉。淀粉。-淀粉：淀粉：指经糊化的淀粉。指经糊化的淀粉。直链直链支链支链直链与支链分子呈径向有序排列直链与支链分子呈径向有序排列 结晶区和非结晶区交替排列结晶区和非结晶区交替排列 结晶区，偏光十字，结晶区，偏光十字，胶束胶束，氢键氢键定义：定义：淀粉粒在适当温度下，破坏结晶区弱的氢淀粉粒在适当温度下，破坏结晶区弱的氢键，在水中溶胀，分裂，胶束则全部崩溃，形成键，在水中溶胀，分裂，胶束则全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。本质本质：微观结构从有序转变成无序，结晶区被破微观结构从有序转变成无序，结晶区被破坏。坏。-淀粉淀粉-淀粉淀粉氢键氢键 H2O（四）淀粉的糊化（四）淀粉的糊化糊化温度糊化温度 指双折射消失的温度糊化不是一个点，而指双折射消失的温度糊化不是一个点，而是一段温度范围。是一段温度范围。糊化点或糊化开始温度糊化点或糊化开始温度 双折射开始消失的温度双折射开始消失的温度 糊化终了温度糊化终了温度 双折射完全消失的温度双折射完全消失的温度（四）淀粉的糊化（四）淀粉的糊化老化：老化：-淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。沉淀的现象。实质：是糊化的后的分子又自动排列成实质：是糊化的后的分子又自动排列成序，形成高度致密的结晶化的不溶解性序，形成高度致密的结晶化的不溶解性分子粉末。分子粉末。糊化淀粉糊化淀粉老化淀粉老化淀粉糊化的逆糊化的逆过程过程 比生淀粉的晶比生淀粉的晶化程度低化程度低 （三）淀粉的老化（三）淀粉的老化酸水解酸水解 酶水解酶水解 淀粉酶淀粉酶 淀粉酶淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶（四）淀粉的水解（四）淀粉的水解-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶淀粉酶、葡萄糖淀粉酶葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶D-D-果糖果糖玉米淀粉玉米淀粉 D-D-葡萄糖葡萄糖玉米糖浆玉米糖浆玉米糖浆：玉米糖浆：58%D-58%D-葡萄糖，葡萄糖，42%D-42%D-果糖果糖 高果糖浆：高果糖浆：55%D-55%D-果糖，软饮料的甜味剂果糖，软饮料的甜味剂（果葡糖浆）（果葡糖浆）淀粉的水解淀粉的水解酶水解酶水解葡萄糖当量（葡萄糖当量（DE）用来衡量淀粉转化为用来衡量淀粉转化为D-D-葡萄糖的程度葡萄糖的程度 v定义：还原糖（按葡萄糖计）在玉米糖浆中的百分比定义：还原糖（按葡萄糖计）在玉米糖浆中的百分比 DEDE反映还原性、水解程度的大小反映还原性、水解程度的大小 DEDE20 20 的水解产品为麦芽糊精的水解产品为麦芽糊精 DE=20DE=206060，玉米糖浆，玉米糖浆DPDP：聚合度：聚合度