食品化学糖类课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/8,#,2024/8/16,1,2023/8/261,2024/8/16,2,2023/8/262,2024/8/16,3,第三章,糖 类 物 质,(S,accharide,s),2023/8/263第三章 糖 类 物 质 (Sa,2024/8/16,4,课外：微生物胞外多糖研究前沿介绍,胞外多糖,(,EPS,:extracellular polysaccharide,),产生的多糖，易与菌体分离，可通过深层发酵实现工业化生产据统计，已经发现,76,种微生物产生胞外多糖，但真正有应用价值并已进行或接近工业化生产的仅十几种近几年，随着对微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的产量和年增长量均在,10,以上，而一些新型多糖年增长量在,30,以上到目前为止，已大量投产的微生物胞外多糖主要有,黄原胶,、,结冷胶,、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、热凝多糖等,2023/8/264 课外：微生物胞外,2024/8/16,5,微生物多糖具有植物多糖不具备的,优良,性质，它们,生产周期短,，,不受季节,、,地域和病虫害条件限制,，具有较强的市场竞争力和广阔的发展前景目前，许多微生物多糖已作为,胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂,等，广泛应用于食品、制药、石油、化工等多个领域据估计，全世界微生物多糖年加工业产值可达,50,100,亿美元,2023/8/265 微生物多糖具有植物多糖不具备的优,2024/8/16,6,黄原胶：,世界上生产规模最大、用途最广的微生物多糖,黄单孢杆菌,产生的胞外杂多糖统称,具良好的增稠性而用作增稠剂、成型剂,结冷胶：,由,沼假单胞菌,生产的一种杂多糖,一般的胞外多糖胶不均匀且不透明，不适合应用于食品工业中结冷胶的优点是在金属离子存在时也可形成透明胶体，所以它可应用于食品工业结冷胶的主要作用是作为凝胶剂、增稠剂、悬浮剂和成膜剂它可以使食品稳定、增强食品结构和增加风味等,乳酸菌,EPS:,和黄原胶不同，不是添加到食品中去的，而是微生物发酵牛奶的过程中产生的其生物学功能,:,调节胃肠道功能、调节免疫功能、抗肿瘤功能,.,2023/8/266黄原胶：世界上生产规模最大、用途最广的微,2024/8/16,7,未来新的微生物胞外多糖可能在化妆品上有较大的潜力,微生物多糖的,另一个发展方向是增强乳酸菌的胞外多糖的合成能力,，从而使食品中不需要再添加增稠剂和稳定剂,2023/8/267 未来新的微生物胞外多糖可能在化妆品,2024/8/16,8,目的要求,了解单糖及其相关化合物的组成特点；了,解常见低聚糖及多糖的组成；掌握糖类物,质的性质以及食品中各类糖类物质的功能。,重点难点,淀粉类型、结构特征和性质，糖类物质的,功能特性及在食品加工中应用，糖类物质,在食品加工和贮藏中的化学反应。,2023/8/268目的要求 了解单糖及其相关化合物的组,2024/8/16,9,主要内容,1,、单糖及其相关化合物,2,、低聚糖及其特点,3,、单糖和低聚糖的功能性质,4,、多糖及其在食品中的应用,1),多糖的类型和性质,2),多糖在食品工业中的应用,5,、糖类物质在食品加工和贮藏中的化学反应,2023/8/269主要内容,2024/8/16,10,S,accharide,s,- poly,hydroxy,aldehyde,ketones,and their de,r,i,vatives.,Carbohydrate,s,-,Elemental composition C,x,(H,2,O),y,不符合通式的糖：鼠李糖,C,6,H,12,O,5,符合通式但不属于糖：乳酸,C,3,H,6,O,3,Functions,- structure material, storage material for carbon and energy.,SACCHARIDES,2023/8/2610Saccharides - polyh,2024/8/16,11,hydroxy adj.,英, haidrksi,氢氧根的,羟基的,aldehyde n.,英, ldihaid,醛,乙醛,ketone n.,英, ki:tun,酮,醛糖,(aldoses),、酮糖,(ketoses),derivative n.,英, dir,i,vtiv,衍生,物,carbonyl n.,英, k:bnil,羰基,2023/8/2611hydroxy adj. 英 h,2024/8/16,12,第一节,概 述,一、定义,多羟基的醛类、酮类化合物或其聚合物及其各类衍生物,。,二、分类,单糖：葡萄糖、果糖,低聚糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖,多糖 ：淀粉、纤维素、糖原,2023/8/2612第一节 概 述一、定义二、分类,2024/8/16,13,四、有害糖类物质,生氰苷类,（如苦杏仁苷、亚麻苦甙）：,苦杏仁,/,白果,/,枇杷叶,/,木薯,氢氰酸,，致组织细胞窒息中毒,许多含氮塑料燃烧产生的气体中含相当量的,HCN,，因而许多火灾中丧生的人都是因为,CO,HCN,其它而窒息死亡。,皂,苷,（如茄苷、薯芋皂苷）：溶血,(,红细胞破裂，血红蛋白逸出称红细胞溶解，简称溶血。,),三、食品中常见糖类及作用,、提供热能：淀粉、蔗糖等；,、促进肠胃蠕动：纤维素、果胶等；,、赋予食品色、香、味；,、大分子糖类可作增稠剂、稳定剂。,2023/8/2613四、有害糖类物质三、食品中常见糖类及作,2024/8/16,14,食品原料中的主要有害糖苷类,2023/8/2614 食品原料中的主要有害糖苷类,2024/8/16,15,2023/8/2615,2024/8/16,16,第二节,单 糖,（,Monosaccharides,）,一、在自然界中的存在,2023/8/2616第二节 单 糖 （Monosacc,2024/8/16,17,2023/8/2617,2024/8/16,18,二、单糖分类,2023/8/2618二、单糖分类,2024/8/16,19,三、单糖的结构,、手性原子,、构型：、,（）,、环式结构,、,构像：,、,2023/8/2619三、单糖的结构、手性原子,2024/8/16,20,单糖的构型,Configuration of Monosaccharides,1951,年以前人为地规定左、右旋甘油醛用下式表示：,L-(-)-,甘油醛,D-(+)-,甘油醛,最高,C,位数手性,C,原子（,距羰基最远的手性碳,）上的羟基以甘油醛为基准。,2023/8/2620单糖的构型 Configuration,2024/8/16,21,D-,甘油醛,D-,某醛糖,D-,某酮糖,末端羟甲基,2023/8/2621D-甘油醛D-某醛糖,2024/8/16,22,葡萄糖的,Fischer projection formula,：开链结构,The Nobel Prize in Chemistry 1902,in recognition of the extraordinary services he has rendered by his work on,sugar,and,purine,syntheses,Hermann Emil Fischer,(1852 1919),2023/8/2622葡萄糖的Fischer project,2024/8/16,23,葡萄糖的变旋现象,D-,葡萄糖,只能与一个醇（甲醇）形成缩醛。,不与,NaHSO,3,反应。,IR,（,i,nfra,red,ray,）图谱中没有羰基的伸缩振动,1,HNMR,图谱（,nuclear magnetic resonance,）、,中没有醛基质子的吸收峰。,能与斐林试剂、土伦试剂、,H,2,NOH,、,HCN,(,加成,),、,Br,2,水,等发生反应。,（有醛基）,无醛基,葡萄糖的链式结构无法合理解释上述各种特性,2023/8/2623葡萄糖的变旋现象无醛基葡萄糖的链式结构,2024/8/16,24,Br,2,-H,2,O,合成,醛糖酸,与,HCN,加成,碳链增长,醛糖酸,Br,2,H,2,O,只氧化醛糖，酮糖不起反应，可鉴别,有旋光,2023/8/2624 Br2-H2O 合成醛糖酸醛糖,2024/8/16,25,葡萄糖的,Haworth,formula,：六元环环状结构,The Nobel Prize in Chemistry,1937,Walter Norman Haworth,(1883 1950),for his investigations on,carbohydrates,and vitamin C,for his investigations on carotenoids, flavins and vitamins A and B2,Paul Karrer,(1889 1971),2023/8/2625葡萄糖的Haworth formula,2024/8/16,26,purine,英, pjuri:n,：,n.,嘌呤,咖啡碱,carotenoids ,英, krtnid,：,n.,类葫萝卜素,flavin ,英, fleivin n.,黄素,四羟酮醇,Acetyl,英, sitil n.,乙酰基,2023/8/2626 purine英 pjuri,2024/8/16,27,葡萄糖的六元环结构,端基异构体,（,Anomers,）,2023/8/2627 葡萄糖的六元环结构端基异构体（Ano,2024/8/16,28,Anomers,葡萄糖的五,元,环结构,2023/8/2628Anomers 葡萄糖的五元环结构,2024/8/16,29,2023/8/2629,2024/8/16,30,异构体的命名：,1.,以羰基碳上新生成的,-OH,与环上末端碳上的,-CH,2,OH,相比,异侧是,同侧是,2,.,如环上末端碳上是两个,H,，无法相比时，则将羰基碳上新生成,的,OH,于决定构型（,D,，,L,）的碳上的,OH,相比,异侧，,D-,吡喃木糖,同侧，,D-,吡喃木糖,2023/8/2630异构体的命名：1. 以羰基碳上,2024/8/16,31,两种,吡喃葡萄糖,的稳定构象,2023/8/2631 两种吡喃葡萄糖的稳定构象,2024/8/16,32,一般而言，,-OH,和,-CH,2,OH,的,平伏键比直立键更稳定,。因此在溶液中，,-D-,葡萄糖比,-D-,葡萄糖更占优势。,2023/8/2632一般而言，-OH和-CH2OH的平伏键,2024/8/16,33,2023/8/2633,2024/8/16,34,半乳糖与葡萄糖的差异仅在于,C,4,上的羟基构型不同，象这种存在多个手性碳原子的非对映异构体中，彼此仅有一个手性碳构型不同，其余都相同，则互称为,差向异构体（,epimers,）,。,2023/8/2634 半乳糖与葡萄糖的差异仅在于C4上,2024/8/16,35,单糖的重要衍生物,糖磷酸酯,2023/8/2635单糖的重要衍生物,2024/8/16,36,氨基糖：,己糖分子中的,C,2,上的羟基（,OH,）被氨基（,NH,2,）,取代，生成氨基糖。,常存在于结构多糖中，如细菌细胞壁中的肽聚糖，是由,N-,乙酰,-D-,葡萄糖胺,(NAG, GlcNAc),和,N-,乙酰胞壁酸,(NAM),形成的杂多糖；节肢动物外骨骼中的几丁质,(chitin),，是由,N-,乙酰,-D-,葡萄糖胺形成的同多糖。葡萄糖胺和半乳糖胺是自然界广为分布的氨基糖；葡萄糖胺是甲壳类动物（虾、蟹）甲壳的主要成分；半乳糖胺是软骨和腱等蛋白质中硫酸软骨素的构成成分。,2023/8/2636氨基糖：己糖分子中的C2上的羟基（OH,2024/8/16,37,脱氧糖,2023/8/2637脱氧糖,2024/8/16,38,糖酸,唾液酸（,sialic acid,，,SA,N-,乙酰神经氨酸）：高等动物中许多糖蛋白和糖脂的组成成分，在分子和细胞识别中具有重要作用。,2023/8/2638糖酸,2024/8/16,39,糖醇：,单糖的醛基或酮基被还原成羟基,。,肌醇是一种,B,族维生素，米糠中含量为,7-8%,。,2023/8/2639糖醇：单糖的醛基或酮基被还原成羟基。肌,2024/8/16,40,糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。,重要单糖及其衍生物的缩写,2023/8/2640糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇,2024/8/16,41,四、,与食品相关的物理学特性,1.,单糖的甜度（比甜度）,规定以,10%,或,15%,的蔗糖水溶液在,20,时的甜度为,1.0,。,一些单糖的甜度：,-,D,葡萄糖,0.70,-D,半乳糖,0.27,-,D,甘露糖,0.59,-D,木糖,0.50,-D,呋喃果糖,1.50,2023/8/2641四、与食品相关的物理学特性,2024/8/16,42,影响甜度的因素：,分子量,：,分子量越大，甜度越小；,构型,：,环状结构的构型不同，甜度亦有差别，例如葡萄糖的,-,构型甜度较大，而果糖的,-,构型甜度较大。,2023/8/2642影响甜度的因素：,2024/8/16,43,2.,旋光性,目前已知除丙酮糖外，所有的单糖均有旋光性。,常见单糖的比旋光度（,20 ,，钠光）,D-,葡萄糖,+52.2,D-,半乳糖,+80.2,D-,甘露糖,+14.2,D-,阿拉伯糖,-105.0,D-,果糖,-92.4,D-,木糖,+18.8,旋光性,:,指一种物质可以使偏振光的振动面发生旋转的特性,.,比旋光度,:,在糖浓度为,1g/ml,透光层为,0.1m,时,使偏振光旋转的角度,.,2023/8/26432.旋光性 旋光性:指一种物质可以使偏,2024/8/16,44,变旋现象,：当单糖溶解于水时，由于开链结构和环状结构直接的互相转化（即构像转变），溶液的旋光度会逐步发生变化。,2023/8/2644,2024/8/16,45,3.,溶解度,溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。,浓度与渗透压的关系：微生物适宜生长的蔗糖溶液浓度：酵母,50%,，细菌,65%,，霉菌,80%,（,特例：耐高渗酵母导致蜂蜜败坏,）,T,分子结构：,果糖葡萄糖,2023/8/26453.溶解度,2024/8/16,46,4.,吸湿性、保湿性、结晶性,吸湿性：在较高空气湿度条件下吸收水分的能力；果糖、,转化糖,葡萄糖、麦芽糖,蔗糖,（,生产硬、软糖,）,蔗糖的光学性质为右旋，水解后变成左旋，称为转化,保湿性：在较低空气湿度条件下保持水分的能力；果糖、转化糖,葡萄糖、麦芽糖,蔗糖,结晶性：蔗糖,葡萄糖,果糖和转化糖,2023/8/26464.吸湿性、保湿性、结晶性,2024/8/16,47,4.,其它,黏度、降低冰点、提高渗透压、可发酵、抗氧化等。,2023/8/26474.其它,2024/8/16,48,三、单糖的食品化学反应,（一）,美拉德反应,(,Maillard,Reaction,),2023/8/2648三、单糖的食品化学反应,2024/8/16,49,1.,概念：,含,羰基,化合物（还原糖类）与含,氨基,化合物（如,AA,等）通过缩合、聚合而生成类黑色素和某些风味物质的反应。,2.,条件：,温度,（,130,）、水（,10-15 %,）,2023/8/26491.概念：,2024/8/16,50,初期：,羰胺缩合,Schiffs baseN-,葡萄糖基胺,分子重排：,1-,氨基,-1-,脱氧,-2-,酮糖,（果糖基胺）,中期：,HMF,形成、,还原酮,生成、,Strecker,反应,末期：,醇醛缩合,聚合反应,生成,类黑精,抗氧化和抗诱变,促进胰岛素分泌,3.,反应的总体过程,：,2023/8/2650 初期：抗氧化和抗诱变促进胰岛素分泌3,2024/8/16,51,2023/8/2651,2024/8/16,52,2023/8/2652,2024/8/16,53,4.,反应机理：,（,1,）初期阶段,A.,羟氨缩合,2023/8/26534.反应机理：,2024/8/16,54,B.,分子重排,(,Amadori,),2023/8/2654,2024/8/16,55,（,2,）中期阶段,主要途径：脱水转化成羟甲基糠醛（,HMF,）,2023/8/2655（2）中期阶段,2024/8/16,56,其它途径：脱去胺基重排形成还原酮；,二羰基化合物与氨基酸反应。,2023/8/2656,2024/8/16,57,（,3,）末期阶段,醇醛缩合物的产生,黑色素的产生,+,醇醛缩合物,不稳定的醛,含羰基的中间产物，在有氨基酸或没有氨基酸参与下随机聚合， 在连续不断的醇醛缩合反应后，在有氨基酸或蛋白质参与下，聚合成黑色素。,+,2023/8/2657（3）末期阶段 醇醛缩合物的产生,2024/8/16,58,5.,伴随反应,：,2023/8/26585.伴随反应：,2024/8/16,59,6.,影响,Maillard,反应的因素,：,A.,底物结构,糖类：,五碳糖六碳糖；单糖二糖；醛糖酮糖,（五碳糖中：核糖阿拉伯糖木糖）,（六碳糖中：半乳糖甘露糖葡萄糖）,其它羰基类：,-,不饱和醛类,-,双羰基类酮类,B.,氨基化合物,胺类氨基酸（碱性中性、酸性）,2023/8/26596.影响Maillard反应的因素：,2024/8/16,60,C.PH,最适：,7.89.2,D.,底物浓度、含水量及含脂肪量,与底物浓度成正比；,含水量,1015%,时易发生；,与脂肪含量（,尤为不饱和脂肪酸含量高的脂类化合物,）成正比。,2023/8/2660C.PH,2024/8/16,61,E.,温度,30,时较快；,20,时较慢。,F.,金属离子,Fe,3+,、,Cu,2+,等有促进作用；,Mn,2+,、,Sn,2+,等有抑制作用。,2023/8/2661E.温度,2024/8/16,62,7.,Maillard,反应对食品的影响,色泽,希望和不希望,风味,美拉德反应产品能产生牛奶巧克力的风味。当还原糖与牛奶蛋白质反应时，美拉德反应产生乳脂糖、太妃糖及奶糖的风味。,营养,还原糖与,赖氨酸,结合后的重排产物，不能被人体吸收，降低了食品营养价值。,安全,已从烧煮和油炸的肉和鱼以及牛肉的浸出物中分离得到诱变,杂环胺,。,2023/8/26627. Maillard反应对食品的影响,2024/8/16,63,利用美拉德反应调制感官质量：,控制温度： 葡萄糖,+,缬氨酸 ：,100,150,烤面包香味,180,巧克力香味,控制原材料： 核糖,+,半胱氨酸 ： 烤猪肉香味,核糖,+,谷胱甘肽 ： 烤牛肉香,不同加工方法,土豆,大麦,水煮：,125,种香气,75,种香气,烘烤：,250,种香气,150,种香气,2023/8/2663利用美拉德反应调制感官质量：,2024/8/16,64,美拉德反应的抑制：,使用不易褐变的原料；,调节因素：降温、,pH,、调,Aw,、氧气、金属离子；,使用褐变抑制剂：还原剂、氧化剂、酶制剂；,其他方法：吸附剂,2023/8/2664美拉德反应的抑制：使用不易褐变的原料；,2024/8/16,65,对美拉德反应的小结,:,美拉德反应是一类非氧化或非酶促褐变,非氧化或非酶促褐变包括焦糖化反应和美拉德反应,食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或贮藏过程中，游离氨基酸和游离氨基发生的反应,美拉德反应包括许多反应，有些机理尚不清楚,美拉德反应是糖和氨基酸、蛋白质或含氮的化合物加热时发生的,产物含有醛等环状聚合物，呈深暗色物质,在中等水分含量及,pH7.8-9.2,范围内，褐变反应速度最快，金属离子能促进褐变,美拉德反应在食品加工中不利的是营养成分的损失,焦糖化是糖与糖浆直接加热，产生的复杂反应,焦糖化除了增加产物的颜色外，还具有独特的风味,2023/8/2665对美拉德反应的小结:美拉德反应是一类非,2024/8/16,66,补充：美拉德反应研究进展,新的特征中间体及终产物的分离与鉴定，进一步揭示美拉德反应的机理,如何控制反应条件，使反应香味料生产中生成更多特征香味成分及反应香味料稳定性的影响因素,2023/8/2666补充：美拉德反应研究进展 新的特征中间,2024/8/16,67,反应中褐色色素、致癌杂环含氮化合物形成的动力学过程研究,反应产物对慢性糖尿病、心血管疾病及癌症等的病理学研究以及其对食品安全性的影响,2023/8/2667 反应中褐色色素、致癌杂环含氮化合物形,2024/8/16,68,（二）焦糖化,反应,1.,概念：,糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点,（,150,0,C,）,以上时，会因发生脱水、降解等过程而发生的褐变反应。,含两类褐色物质（脱水产物和裂解产物）,。,焦糖和酱色,醛、酮缩合及聚合物,2023/8/2668（二）焦糖化反应焦糖和酱色醛、酮缩合及,2024/8/16,69,2023/8/2669,2024/8/16,70,2.,相关反应过程：,（,1,）焦糖的形成,2023/8/26702.相关反应过程：,2024/8/16,71,（,2,）糠醛和其它醛的形成,2023/8/2671,2024/8/16,72,焦糖色素,1.,耐酸焦糖色素：,由亚硫酸氢铵催化下加热形成，用于可乐饮料、其它酸性饮料、焙烤食品、糖浆、糖果、宠物食品以及固体调味料等；生产量最大。,本身为酸性（水溶液,pH,：,24.5,），含有带负电荷的胶体粒子。,2.,焙烤食品用焦糖色素：,由糖和铵盐加热制得，用于焙烤食品、糖浆以及布丁等。,水溶液,pH,为,4.24.8,，含有带正电荷的胶体粒子。,3.,啤酒用焦糖色素：,由蔗糖直接热解制得，用于啤酒和其它含醇饮料。,水溶液,pH,为,34,，含有略带负电荷的胶体粒子。,2023/8/2672焦糖色素1. 耐酸焦糖色素：由亚硫酸氢,2024/8/16,73,分组讨论并总结：,美拉德反应和焦糖化反应有何异同？,2023/8/2673分组讨论并总结：,2024/8/16,74,第三节 低聚糖,（,Oligosaccharides,）,由,210,个糖单位通过糖苷键连接的糖类化合物称为低聚糖，超过,10,个糖单位则称为多糖。,二糖,:,蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖,三糖,:,棉籽糖（半乳糖、葡萄糖、果糖）,2023/8/2674第三节 低聚糖 （Oligosac,2024/8/16,75,均低聚糖；杂低聚糖,天然存在的低聚糖很少，大多数低聚,糖是由多糖水解而成的。,2023/8/2675均低聚糖；杂低聚糖,2024/8/16,76,一、结构及苷键类型,-1,4-,糖苷键,（麦芽糖）,；,-1,4-,糖苷键,（乳糖）,；,-1,6-,糖苷键,（异麦芽糖）,；,-1,1-,糖苷键,（海藻糖）,；,-1,2-,糖苷键,（蔗糖、棉籽糖）,。,2023/8/2676一、结构及苷键类型,2024/8/16,77,麦芽糖,（,C,12,H,22,O,11,）构像：,-1,4-,苷键,-D-G,低聚糖的构想主要靠,H,键维持,2023/8/2677麦芽糖 （C12H22O11）,2024/8/16,78,-D-,吡喃葡萄糖,D-G,纤维二糖（,C,12,H,22,O,11,）,-1,4 ,糖苷键,2023/8/2678-D-吡喃葡萄糖D-G纤维二糖（C1,2024/8/16,79,-D-,吡喃半乳糖,乳糖（,Sucrose,C,12,H,22,O,11,）,-1,4 -,苷键,2023/8/2679-D-吡喃半乳糖乳糖（ Sucros,2024/8/16,80,-D-,吡喃葡萄糖,蔗糖,-1,2-,苷键,-1,2-,苷键,-,D-,呋喃果糖,2023/8/2680 -D-吡喃葡萄糖蔗糖-1,2024/8/16,81,二、食品中低聚糖的性质,1.,褐变反应,Maillard,反应：还原性的可以，发生程度比单糖小,焦糖化反应：都可以,2.,发酵性,葡萄糖,/,果糖,/,麦芽糖,/,蔗糖,/,甘露糖酒精,+,co,2,，,糖发酵速度：葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖,大多数低聚糖必须水解后才能被发酵,2023/8/2681二、食品中低聚糖的性质,2024/8/16,82,3.,黏度,多数低聚糖蔗糖单糖,4.,结晶性、吸湿性,结晶性：蔗糖,葡萄糖,果糖和,转化糖,（右旋,左旋）,吸湿性：果糖、,转化糖,葡萄糖、麦芽糖,蔗糖,蜂蜜护手,淀粉糖浆（葡萄糖、低聚糖、糊精，,不含果糖,）,2023/8/26823.黏度,2024/8/16,83,5.,抗氧化作用,原因：,a.,溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度，,20,时,60%,蔗糖溶液中，,o,2,的溶解度为纯水中的,1/6,；,b.,可以阻断其它成分与空气氧的接触；,c.,具有还原性，可以首先与氧发生反应。,2023/8/26835.抗氧化作用,2024/8/16,84,6.,提高渗透压,高浓度蔗糖对微生物有抑制作用,(,为什么,?),A,W, MIC,2023/8/26846.提高渗透压 高浓度蔗糖,2024/8/16,85,三、食品中的低聚糖,1.,蔗糖,无还原性，右旋光，易结晶，易溶于水，难溶于乙醇，熔点；,160 ,转化糖（浆）：蔗糖的水解液,蔗糖,20,D,=+,66.5,葡萄糖,:,+,52.2,果糖,:-,92.4,水解平衡,:,-,19.9,2.,麦芽糖,存在于麦芽、花粉、树蜜中,2023/8/2685三、食品中的低聚糖,2024/8/16,86,2023/8/2686,2024/8/16,87,3.,乳糖,:,母乳中含,5-7%,牛奶中含,4.6-5%,喝牛奶补钙；乳糖不耐症,4.,果葡糖浆,(,高果、异构,),制法：淀粉,糖化液,葡萄,+,果糖（混合糖浆）,果葡糖浆（,F42,）：果糖,42%,（质量分数）,高果糖浆（,F55,）：果糖,55%,纯果糖浆（,F90,）：果糖,90%,2023/8/26873.乳糖:母乳中含5-7%,牛奶中含4,2024/8/16,88,5.,功能性低聚糖,低聚果糖,双歧因子；低热量；促进大肠蠕动；防止龋齿。,香蕉、蜂蜜、球葱、大蒜、西红柿、芦笋、麦类、菊芋,。,低聚木糖,双歧杆菌的增效因子；黏度低，代谢不依赖胰岛素；抗龋齿。,甲壳低聚糖,降低胆固醇；提高机体免疫能力；抗肿瘤；双歧杆菌的增效因子；防治胃溃疡等。,环状低聚糖,环糊精,菊芋,2023/8/26885.功能性低聚糖菊芋,2024/8/16,89,环糊精,(Cyclo,dextrin,，,CD),是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的,环糊精葡萄糖基转移酶,作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，是由,612,个,D-G,以,-1,4,键连接而成的环状结构,。,木薯,木薯,木薯,2023/8/2689环糊精(Cyclodextrin，CD,2024/8/16,90,环糊精,(CD),应用,食品行业：,增稠剂，稳定剂，提高溶解度（做乳化剂），掩盖异味等。,保持食品香味的稳定,：食用香精和稠味剂用,CD,包装，用于焙烤食品，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，茴香脑等易挥发，易氧化，用,CD,包装后香味的保持得到改善。,保持天然食用色素的稳定,：如虾黄素经,CD,的包装，提高对光和氧的稳定性。,食品保鲜：,将,CD,和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包糕点表面可以起到保水保形的作用；除去食品的异味,(,鱼品,大豆腥味,羊肉膻味,),。,2023/8/2690环糊精(CD)应用,2024/8/16,91,以淀粉为原料生产的低聚糖,2023/8/2691以淀粉为原料生产的低聚糖,2024/8/16,92,-,淀粉酶,（,Amylase AD “Amano” 1,、,KLEISTASE L1,、,T10S,）,葡萄糖淀粉酶（,Gluczyme AF6,）,环状糊精葡萄糖转移酶,（,Cyclodextrin glucanotransferase Amano,）,2023/8/2692-淀粉酶（Amylase AD “A,2024/8/16,93,第四节 多 糖,（,Polysaccharides,）,聚合度（,DP, Degree of Polymerization,）,单糖的个数,大多数多糖的,DP,：,200-300,DP,100,的很少见,DP,最大的：,7000-15000,纤维素,均多糖,Homopolyssachrides,：,淀粉、纤维素、果胶,杂多糖,Heteropolysaccharides,：,琼脂、阿拉伯树胶等,2023/8/2693第四节 多 糖（Polysacc,2024/8/16,94,一、淀粉（,Starch,）,（一）种类与结构,直链淀粉（,Amylose,）：,-1.4,糖苷键连接。溶于水，难糊化，遇碘呈紫兰色,2023/8/2694一、淀粉（Starch）,2024/8/16,95,2023/8/2695,2024/8/16,96,支链淀粉（,Amylopetin,）：,主链为,-1.4,糖苷键，支链为,-1.6,糖苷键。在热水中膨胀成胶体，遇碘呈紫红色,2023/8/2696支链淀粉（Amylopetin）：主链,2024/8/16,97,2023/8/2697,2024/8/16,98,一些淀粉中直链与支链淀粉的比例,2023/8/2698 一些淀粉中直链与支链淀粉的比例,2024/8/16,99,（二）糊化和老化,2023/8/2699（二）糊化和老化,2024/8/16,100,2023/8/26100,2024/8/16,101,淀粉分子径向排列，紧密层（由结晶区构成）和稀疏层（由无定形区构成）交替构成淀粉颗粒。,淀粉颗粒：,马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字,2023/8/26101 淀粉分子径向排列，紧密,2024/8/16,102,2023/8/26102,2024/8/16,103,2023/8/26103,2024/8/16,104,1,、糊化（,Gelatinization,）,生淀粉分子排列紧密（靠氢键），形成胶束，彼此间的间隙小，水分子难以渗透进去。具有胶束作用的生淀粉称,-,淀粉。,2023/8/261041、糊化（Gelatinizatio,2024/8/16,105,淀粉在冷水中搅拌形成悬浮液，加热到一定温度时，淀粉颗粒吸水膨胀，晶体结构消失，悬浮液变成粘稠的糊状液体称,淀粉糊,，此现象称,淀粉的糊化,。处于糊化状态下的淀粉称,-,淀粉,。,2023/8/26105 淀粉在冷水中搅,2024/8/16,106,本质,：,微观结构从,有序,转变成,无序，结晶区被破坏。,-,淀粉,-,淀粉,氢键,H,2,O,2023/8/26106本质：微观结构从有序转变成无序，结晶,2024/8/16,107,糊化过程,A.,可逆吸水阶段：,水分浸入颗粒的非结晶区，体积略,微膨胀；,B.,不可逆吸水阶段：,随着,T,升高，大量水分进入结晶,区，结晶溶解；,C.,淀粉颗粒解体阶段：,颗粒完全解体，淀粉分子完,全进入溶液。,Brabender visco-amylo-graph,曲线,2023/8/26107 糊化过程Brabender vi,2024/8/16,108,2023/8/26108,2024/8/16,109,影响淀粉糊化的因素：,结构：,直链淀粉小于支链淀粉。,Aw,：,Aw,提高，糊化程度提高。,糖：,高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。,盐：,高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。,马铃薯淀粉例外,，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。,2023/8/26109影响淀粉糊化的因素：结构：直链淀粉小,2024/8/16,110,脂类：,抑制糊化。,脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。,酸度：,pH4,时，淀粉水解为糊精，粘度降低。,pH4-7,时，几乎无影响。,pH =10,，糊化速度迅速加快，但在食品中意义不大。,淀粉酶：,使淀粉糊化加速。,新米（淀粉酶酶活高）比陈米更易煮烂。,2023/8/26110脂类：抑制糊化。,2024/8/16,111,2.,老化或回生,（,Retrogradation,）,-,淀粉溶液或淀粉糊低温静止下变得不透明，最后形成硬性的凝胶块。,2023/8/26111 2. 老化或回生（Retrogra,2024/8/16,112,老化的机理（本质）：,糊化淀粉重新结晶所引发的不溶解效应,糊化后的淀粉分子，在低温下，又自动重新排列成序，相邻分子间的,H,键又逐步恢复形成致密、晶化的淀粉胶束。此过程并不能恢复到天然淀粉的状态。,直接结果,：,溶解性变差，加工性能降低；口感变差，消化吸收率降低。,2023/8/26112,2024/8/16,113,糊化淀粉,老化淀粉,糊化的逆过程,比生淀粉的晶,化程度低,2023/8/26113糊化淀粉老化淀粉糊化的逆过程 比生淀,2024/8/16,114,2,）,影响因素：,A.,内部因素：,直链淀粉多，易老化，不易糊化；,玉米淀粉、,小麦淀粉、绿豆淀粉易老化，糯米淀粉老化速度慢；,B .,外部因素：,T,2,-4,易老化，,60,或,-22,不易,;,水,%,30,-,60%,时,v,最快,;,10%,时不老化,;,面包含水,30%-40%,，馒头含水,44%,，米饭含水,60%-70%,pH,：,4,或偏碱不容易老化；,2023/8/26114 2）影响因素：,2024/8/16,115,糖、有机酸,阻止,;,脂类、,乳化剂,防止,;,甘油棕榈酸一酯，甘油一酯及其衍生物，硬脂酰乳酸钠,变性淀粉、蛋白质,减缓,;,果胶,促进；,膨化,2023/8/26115糖、有机酸阻止;,2024/8/16,116,老化的利用,选用含直链淀粉多的绿豆淀粉，糊化后使它在,4,左右冷却，促使老化发生。老化后随即干燥，可制得粉丝、粉皮、虾片等成品。,制,备,粉,丝,等,食,品,的,原,理,2023/8/26116老化的利用 选用含直链,2024/8/16,117,（三）改性（,Modification,）,在一定条件下，通过物理或化学的方法，使多糖的形态或结构发生变化，从而改变多糖的理化性质。,处理金属废水,2023/8/26117（三）改性（Modification,2024/8/16,118,处理金属废水,2023/8/26118处理金属废水,2024/8/16,119,二、果胶（,Pectin,）,（一）概述,主链是,-D-,半乳糖醛酸基通过,1,4,糖苷键连接而成，由均匀区和毛发区组成（,P50,图,2-16,、,2-17,）。,各种果胶之间的重要差异在于甲酯含量和酯化程度不同。,2023/8/26119二、果胶（Pectin）（一）概述,2024/8/16,120,2023/8/26120,2024/8/16,121,(-D-,半乳糖醛酸基,),(-L-,鼠李半乳糖醛酸,),2023/8/26121(-D-半乳糖醛酸基)(-L-鼠,2024/8/16,122,（二）,天然果胶类型,高,甲氧基,果胶,（,High,methoxyl,pectin,，,HM,）：分子中有,50%,以上的,-COOH,被甲酯化，又称糖,-,酸,-,果胶凝胶。,低甲氧基果胶,（,Low methoxylpectin, LM,）：分子中有,50%,以下的,-COOH,被甲酯化。须在,Ca,2+,存在下才能凝胶。,2023/8/26122（二）天然果胶类型,2024/8/16,123,（三）成熟果实中果胶的变化,原果胶,（未成熟果实，坚硬）在,PG,（聚半乳糖醛酸,酶,polygalacturonase,）,作用下半乳糖醛酸链断裂，形成,果胶,（成熟果实，软而有弹性）， 在,PE,（果胶酯酶,pectinesterase,）,作用下生成,果胶酸,（果实过熟、过软、甚至腐烂）。,2023/8/26123 （三）成熟果实中果胶的变化,2024/8/16,124,不含甲酯基，即羟基游离的果胶物质。,原果胶,(Protopectin),果胶,（,Pectin),高度甲酯化的果胶物质,.,只存在于植物细胞壁和未成熟的果实和蔬菜中,使其保持较硬的质地,.,不溶于水,果胶酸,(Pectic acid),部分甲酯化的果胶物质存在于植物汁液中。,甲酯化程度,根据果蔬成熟过程，果胶物质一般有三种形态：,2023/8/26124不含甲酯基，即羟基游离的果胶物质。,2024/8/16,125,思考题,1,、名词解释,:,多糖、直链淀粉、支链淀粉、淀粉糊化与老化、淀粉的改性、均一多糖、非均一多糖。,2,、直链淀粉和支链淀粉结构和性质上的差异。,3,、纤维素衍生物的性质。,4,、黄杆菌胶、环状糊精的结构及应用。,5,、果胶类型及果实成熟时硬度变化的原因。,6,、美拉德反应与焦糖化反应异同及对食品属性影响。,7,、碳水化合物的功能性质 有哪些？,8,、碳水化合物在食品加工和贮藏中会发生哪些变化？,2023/8/26125思考题1、名词解释: 多糖、直链淀粉,2024/8/16,126,本 章 结 束,2023/8/26126本 章 结 束,