食品化学第四章碳水化合物.ppt

第四章 碳水化合物,重 点,食品中单糖、低聚糖、多糖等物理化学性质； 食品在储藏加工条件下糖类化合物的美拉德褐变 反应及其对食品营养、感观性状和安全的影响； 3.淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用；,难 点,糖类化合物的结构与功能间的关系,本 章 主 要 内 容,第二节 单糖及低聚糖,第三节 多糖,第一节 概述,4.1 概述,一、碳水化合物的一般概念,1.碳水化合物 (Carbohydrates) 表达式Cn(H2O)m 多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。,分 类,按组成分,按功能分,单糖,低聚糖,多糖,结构多糖,储存多糖,抗原多糖,单糖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。 低聚糖由2-10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。 多糖由10个以上单糖分子缩合而成。根据组成多糖的单糖种类,又分为均多糖和杂多糖。,二、食品中的碳水化合物,碳水化合物在植物中含量占干重的80%以上 如：玉米，蔬菜，水果等 单糖及低聚糖主要存在于蔬菜和水果中。 多糖主要存在于玉米，种子，根，茎植物。,从上图表中可以看出: 天然食物中游离糖的含量很少；加工的食品中则较多。,如何将植物源食物中的贮存多糖和结构多糖转化为可溶性多糖？ 目前可采取的方法有： 适时采收； 采后处理； 加工中添加水解酶等,玉米-在蔗糖转化为淀粉前采摘，加热破坏转化酶系，玉米很甜。成熟后采摘或未及时破坏酶系，玉米失去甜味，而且变硬变老,水果成熟前采摘，后熟过程中酶促反应使淀粉转变为糖，水果变软，变熟，变甜,三、食品中碳水化合物的作用,4.2 单糖及低聚糖,一、单糖和低聚糖的结构及功能,1、单糖（Monosaccharides）,2、低聚糖（Oligosaccharides）,3、糖苷（Glycosides）,手性碳原子,碳水化合物含有手性碳原子，手性碳原子连接四个不同的基团，四个基团在空间的两种不同排列（构型）呈镜面对称。,链式结构差向异构 醛糖：C4 差向异构、C2 差向异构 酮糖：C5 差向异构 环状结构端位异构,1、单糖（Monosaccharides）,糖分子中除了C1外，任何一个手性碳原子 具有不同的构型称为差向异构。 如D甘露糖是D葡萄糖的C2差向异构。,链式结构醛糖,链式结构酮糖,-与-构型,同侧,异侧,C1为手性碳原子，它有右侧两种端位异构,环状结构,己糖构象 己糖可以形成呋喃型和吡喃型,环式与开环式相互转换,-D-吡喃葡萄糖溶于水时，形成具有：开环、五元环、六元环及七元环等不同异构体的混合物。 室温下，以六元环为主。,命 名,3个碳原子：三糖，1个手性碳原子 4个碳原子：四糖，2个手性碳原子 5个碳原子；五糖，3个手性碳原子 6个碳原子：六糖，己糖，己醛糖 n-糖有n-2个手性碳原子,2、低聚糖（Oligosaccharides）,食品中重要的低聚糖 具有特殊功能的低聚糖 环状低聚糖,食品中重要的低聚糖麦芽糖,淀粉水解后得到的二糖 具有潜在的游离醛基，是一种还原糖 温和的甜味剂,1,4,糖苷配基,D-葡萄糖,D-半乳糖,D-葡萄糖,-1,4,糖苷配基,食品中重要的低聚糖乳糖,牛乳中的还原性二糖 发酵过程中转化为乳酸 在乳糖酶作用下水解 乳糖不耐症,发酵乳制品如大多数酸奶和干酪中乳糖含量很少，一些乳糖发酵过程中被转化成乳酸。 乳糖在水解成单糖D-葡萄糖和D-半乳糖之后才能作为能量利用。 乳糖到达小肠后才被消化，小肠内存在乳糖酶。 乳糖促进肠道钙的吸收和保留。,乳糖不耐症,乳糖保留在小肠肠腔内，由于渗透压的作用，乳糖有将液体引向肠腔的趋势，产生腹胀和痉挛。 乳糖不耐症随着年龄增大而加重。 有两种方法可以克服乳糖酶缺乏的影响， 一种方法是通过发酵如在生产酸奶和乳制品时除去乳糖 另一种方法是加入乳糖酶减少乳中乳糖。,-葡萄糖和-果糖头头相连 非还原性二糖 具有极大的吸湿性和溶解性，能形成具高渗透性的高浓度溶液。可用作防腐剂和保湿剂。 冷冻保护剂，可防止脱水和由冷冻引起的结构和质构的破坏。 甘蔗与甜菜,食品中重要的低聚糖蔗糖,三糖 麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖 聚合度为410的低聚糖 麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖,食品中重要的低聚糖,具有特殊功能的低聚糖,功能性食品 西方国家：低热、低脂、低胆固醇、低盐、低糖及高纤维食品 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、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖等。 功能性低聚糖的主要功能 增殖双歧杆菌维护肠道健康,具有特殊功能的低聚糖低聚果糖,2,1,GF2,GF4,GF3,增殖双歧杆菌 难水解，热量低 抑制腐败菌，维护肠道健康 防止龋齿 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱,生理活性：,环状低聚糖,又名沙丁格糊精或环状淀粉，由-葡萄糖通过1,4-糖苷键首尾相连构成。 聚合度为6,7,8,分别称为,环状糊精。,N=6,N=7,N=8,环状糊精的立体结构示意图,高度对称性 圆柱形 -OH在外侧，C-H和O在环内侧 环的外侧亲水，中间空穴是疏水区域 作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质 风味物、香精油、胆固醇,环状糊精的结构特点：,保持食品香味的稳定 食用香精和调味剂用CD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。 保持天然食用色素的稳定 如：虾青素经CD的包接，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、糕点表面可起保水保形作用 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CD包接可除去,环状糊精的应用,是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和另一个分子中的-OH、-NH2、-SH（巯基）等发生缩合反应，失去水后形成的化合物。 组成：糖、配基（非糖部分 ）,糖苷的基本概念,配基部分,O-糖苷,S-糖苷,N-糖苷,类黄酮糖苷：具有苦味和其它风味和颜色 毛地黄苷：强心剂 皂角苷：起泡剂和稳定剂 甜菊苷：甜味剂 糖苷一般在碱性条件下稳定，在温或热的酸性水溶液中通过水解产生还原糖。,糖苷的生理功能,4.2 单糖及低聚糖,一、单糖和低聚糖的结构及功能,二、单糖和低聚糖的物理性质,三、单糖和低聚糖的化学性质,1、甜度 比甜度:以蔗糖（非还原糖）为基准物，一般以10或15的蔗糖水溶液在20时的甜度定为1.0。 产生甜味的基团:-CH2OH-CH2OH- 影响甜度的因素： 分子量越大溶解度越小，则甜度也小 糖的不同构型（、型）,二、单糖和低聚糖的物理性质在食品中应用,T=20时 蔗糖溶液（10/15） 1.00（甜度） D-葡萄糖 0.70（比甜度） D呋喃果糖 1.50（比甜度） （甜度：果糖蔗糖葡萄糖麦芽糖半乳糖）,糖的不同构型（、型） 葡萄糖: :=1:1.7 1.5倍 0 80 果 糖: :=3:7 :=7:3 3倍 浓度高，构型多,与浓度有关,与温度有关,与温度无关,1、甜度,2、溶解度（g/100gH2O）,果汁、蜜饯、果脯类食品利用糖作保存剂，需要糖具有高溶解度，具有高的渗透压。在70以上能抑制霉菌、酵母的生长。,均易溶于水，但溶解度不同。 温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响。,果糖 蔗糖 葡萄糖 乳糖 20 78.9% 66.6% 46.7% 16.1% 50 86.9% 72.0% 70.9% 61.2%,3、渗透压防腐,随温度，渗透压；分子数目越多，渗透压 渗透压越大对食品保存越有利； 不同微生物对渗透压的耐受有差别： 酵母 50蔗糖溶液 霉菌 60蔗糖溶液 细菌 80蔗糖溶液 耐高渗酵母、霉菌蜂蜜也会变坏,4、吸湿性和保湿性,吸湿性：糖在空气湿度较高情况下吸收水分的性质。 表示糖以氢键结合水的数量大小。 果糖、转化糖 葡萄糖,麦芽糖 蔗糖 保湿性：糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质。 表示糖与氢键结合力的大小有关，即键的强度大小。,糖类具有亲水功能： 糖类含有许多羟基与水分子通过氢键相互作用 具有亲水功能（基本的物理性质之一）,硬糖果要求吸湿性低（避免遇潮湿天气因吸收水分而导致溶化）以蔗糖为主（添加淀粉糖浆防止结晶） 软糖果则需保持一定水分（避免遇干燥天气而干缩），应用果葡糖浆、淀粉糖浆为宜。 糕饼为了限制水进入食品，其表层涂抹糖霜粉，吸湿性要小。如添加乳糖、蔗糖、麦芽糖。 蜜饯、面包、糕点为控制水分损失、保持松软，必须添加吸湿性较强的糖。如淀粉糖浆（转化糖浆）、果葡糖浆,不同种类食品对于糖的吸湿性和保湿性要求不同,5、结晶性和抗结晶性,不同糖的结晶特性 蔗糖易结晶，晶体生成很大； 葡萄糖易结晶，晶体生成细小； 果糖、转化糖较难结晶； 应用：硬糖的生产不能单独使用蔗糖 旧法：加酸，蔗糖转化糖 新法：加入淀粉糖浆,吸湿性与结晶性的关系：结晶性越好，则吸湿性越小。,5、结晶性和抗结晶性,淀粉糖浆：葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物 不含果糖，吸潮性低，保存性好； 含糊精，增加糖果韧性、强度和黏性，不易碎裂； 甜度低，温和可口； 雪糕、冰淇淋等加淀粉糖浆替代部分蔗糖 23 ，蔗糖结晶成含水晶体，聚合成球形,6、冰点降低,溶液浓度越高，分子量越小，冰点降低越多 葡萄糖蔗糖淀粉糖浆,应用: 雪糕、冰淇淋等加淀粉糖浆替代部分蔗糖 冰点降低小，节约电能； 抗结晶性，冰粒细腻； 粘度，口感好； 甜度，温和；,7、粘 度调节食品稠度和可口性,粘度与糖的种类：淀粉糖浆蔗萄、果 粘度与温度有关 葡萄糖溶液粘度随T而 ； 蔗糖溶液粘度随T 而 ；,8、抗氧化性保持水果的风味、颜色和Vc,糖溶液中溶氧量小 糖本身具有抗氧化性,单糖和低聚糖物理性质 小 结,甜度 溶解度 吸湿性和保湿性 结晶性和抗结晶性 渗透压 冰点降低 粘度 抗氧化性,4.2 单糖及低聚糖,一、单糖和低聚糖的结构及功能,二、单糖和低聚糖的物理性质,三、单糖和低聚糖的化学性质,褐变反应,非氧化褐变,氧化褐变,酶促褐变,非酶促褐变,氧或酚类物质在多酚 氧化酶催化下的反应,焦糖化反应 美拉德反应,1.美拉德反应（Maillard eaction) 食品中的还原糖与氨基化合物发生缩合、聚合生成类黑色素物质的反应，又称羰氨反应。 反应物三要素： 氨基化合物、还原糖和水,三、单糖和低聚糖化学性质在食品中应用,Maillard反应机理（过程）:反应分为三个阶段,开始和引发阶段 a. 氨基和羰基缩合葡基胺 b. Amadori分子重排醛糖 中间阶段 c. 糖脱水 d. 糖裂解 e. 氨基酸降解 后期阶段 f. 醇、醛缩合 g. 胺-醛缩合褐色色素,在稀酸条件下羰氨缩合 产物易于水解；亚硫酸根 可与醛形成加成化合物 可阻止N-葡萄糖基胺,影响Maillard反应因素,糖的种类：戊糖 已糖 双糖， 半乳糖 甘露糖 葡萄糖 果糖， 醛糖 酮糖 氨基酸： 胺类 氨基酸、肽 蛋白质； 碱性氨基酸(末端)的氨基易褐变,如赖AA、精AA、组AA。 温度： T，速度，每增加10，速度3-5倍。 30以上加快，20以下变慢，故低温可防止褐变 氧气： 室温下氧能促进褐变，氧促进VC、脂肪氧化褐变。,水分： 10-15%含水量最易褐变，干燥食品，褐变抑制，如冰淇淋粉的含水量，不易褐变。 pH： pH3时，pH，速度，pH=7.8-9.2 ，速度 pH6,速度增加慢。 金属： 催化Maillard反应，速度（Fe3+,Fe2+ ） 亚硫酸盐： 阻止生成薛夫氏碱，葡萄糖基胺,抑制Maillard反应的方法,稀释或降低水分含量 降低pH 降低温度 除去一种作用物 加入葡萄糖转化酶，除去糖，减少褐变 色素形成早期加入还原剂（如亚硫酸盐），可起到脱色效果。,利用Maillard反应调制感官质量,控制原材料：核糖+ 半胱氨酸：烤猪肉香味 核糖+ 谷胱甘肽：烤牛肉香味,控制温度：葡萄糖 + 缬氨酸 100-150 烤面包香味 180 巧克力香味 木糖-酵母水解蛋白 90 饼干香型 160 酱肉香型,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,美拉德反应对食品的影响,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。 营养还原糖与氨基酸的反应破坏氨基酸，特别是必需氨基酸L-赖氨酸所受的影响最大，赖氨酸含有-氨基，即使存在于蛋白质分子中也能参与美拉德反应。 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。,2.焦糖化反应（卡拉蜜尔作用）,糖类物质在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上（蔗糖200）时，糖发生脱水与降解并生成黑褐色物质的反应。 糖受强热生成两类物质 一种是糖脱水形成焦糖（酱色） 另一种是糖裂解形成一些挥发性的醛酮物质，这些物质进一步缩合，聚合成深褐色的物质。,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物 耐酸焦糖色素：水溶液pH为pH2-4.5 亚硫酸氢铵催化产生 应用于可乐饮料、酸性饮料，生产量最大 焙烤食品用色素：水溶液pH为4.2-4.8 糖与胺盐加热，产生棕红色 啤酒用焦糖色素：水溶液的pH为3-4 蔗糖直接热解产生棕红色 应用于啤酒和其它含醇饮料,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。,C12H22O11 + H20,C6H12O6 + C6H1206,转化糖,柠檬酸，蔗糖酶,3、水解反应：,影响水解反应的因素： 结构,-异头物 -异头物 呋喃糖苷 吡喃糖苷 -D糖苷 -D糖苷,温度 温度提高，水解速度急剧加快。,在稀碱条件下，开环，生成差向异构体。,继续烯醇化 2,3- 3,4- ,形成己糖全部可能异构体,果葡糖浆,4、烯醇化和异构化反应与碱的作用,5、复合反应和脱水反应与酸的作用,复合反应,单糖受酸和热的作用，失水缩合生成 低聚糖的反应称为复合反应。 连接方式: 1,3-糖苷键, 1,6-糖苷键 不是水解反应的逆反应。,例如：2 C6H12O6 C12H22O11 + H2O 2分子的G复合成 异麦芽糖(-1,6) 龙胆二糖(-1,6),脱水反应分子内脱水,复合反应分子间脱水,5、复合反应和脱水反应与酸的作用,6、氧化反应,在不同氧化条件下，糖类被氧化成不同产物,浓硝酸： 醛糖 二元酸,G氧化酶： G 葡萄糖醛酸,Contents,本 章 主 要 内 容,第二节 单糖和低聚糖,第三节 多糖,第一节 引 论,4.3 多糖 Polysaccharides,一、概述,定义: 超过10个单糖的聚合物为多糖,单糖的个数称为聚合度（DP-Degree of Polymerization） 大多数多糖的DP为200-3000 纤维素的DP最大，达7000-15000,储存多糖,抗原多糖,结构多糖,植物中的纤维素、木聚糖、虾蟹外壳中的甲壳素、细菌的夹膜，都是这类糖。这类糖性质稳定，不溶于水，不易水解。,这类多糖有淀粉、糖原等。淀粉是植物的贮藏养料，分为直链和支链两种,聚合度300-500。,糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质如某些抗体、酶和激素的组成部分。,多糖的作用：生理功能,膳食纤维-植物多糖,很高的持水力； 对阳离子有结合交换能力； 对有机化合物有吸附螫合作用； 具有类似填充的容积； 可改变肠道系统中的微生物群组成。,真菌多糖 增强免疫,降血糖,降血脂,抗肿瘤,抗病毒 如香菇多糖，人参多糖，灵芝多糖和茶叶多糖等,水的结合功能：做增稠剂，胶凝剂，澄清剂等,多糖的作用：水的结合功能,多糖的溶解性:,多羟基，氧原子，形成氢键 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 保护产品结构和质构，提供贮藏稳定性 大多数多糖不结晶 胶或与亲水胶体,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、形态及其在溶剂中的构象有关。,主要具有增稠和胶凝功能 还控制流体食品与饮料的流动性质与质构以及改变半固体食品的变形性等 0.25%0.5%,线性分子，很高粘度,支链分子，粘度较低,占有空间 碰撞频率,多糖溶液的黏度与稳定性,直链多糖,带电的，粘度提高 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 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 下产生沉淀和部分结晶 淀粉老化,多糖溶液的黏度与稳定性,凝胶,三维网络结构 氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥连、缠结或共价键 网孔中液相 凝胶特性二重性 固体-液体 粘弹性的半固体,二、淀粉 (Starch),Contents,（一）淀粉的一般性质,形状：圆形、椭圆形、多角形等。 大小：0.001-0.15毫米之间，马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。 晶体结构：用偏振光显微镜观察及X-射线研究，能产生双折射及X衍射现象。,淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。,（二）淀粉的结构,直链淀粉（Amylose） 直链淀粉叫糖淀粉，是葡萄糖通过-14连接而成，聚合度300-500。,直链淀粉（Amylose）,空间构型： 呈螺旋形，内部仅含-H，亲油性;-OH亲水性在外部。 淀粉分子的螺旋结构既可以是双螺旋也可以是单螺旋；双螺旋中每一圈每股包含三个糖基，而单螺旋中每一圈包含六个糖基。,支链淀粉又叫脂淀粉，也是葡萄糖通过-1,4糖苷键连接而成，但在C6上有分支糖链，聚合度3000，平均支链长25个葡萄糖单位。,支链淀粉（Amylopectin）,支链淀粉分子排列,分支是成簇和以双螺旋形式存在 形成许多小结晶区 偏光黑十字 侧链的有序排列,（二）淀粉的结构,马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字,（二）淀粉的结构,一些淀粉中直链与支链淀粉的比例,物理性质 白色粉末在，热水中融溶胀。 纯支链淀粉能溶于冷水中，而直链淀粉不能，直链淀粉能溶于热水。 化学性质 无还原性；遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色；水解（酶解 ，酸解）。,（三）淀粉的理化性质,酸水解 酶水解 淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶,淀粉的水解,淀粉糊精寡糖麦芽糖葡萄糖,淀粉的水解酶水解,淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶,1,4,1,6,越过1,6？,水解单元,水解支链淀粉终产物,能,能,能,否,1G,葡萄糖 麦芽糖 异麦芽糖,否,否,2G,麦芽糖 极限糊精,能,能,能,1G,葡萄糖,淀粉的水解糊精,概念：,淀粉水解过程中所产生的分子量不等的多糖苷片断,分类：,根据与I2呈色不同，分为,-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶,葡萄糖异构酶,D-果糖,玉米淀粉,D-葡萄糖,玉米糖浆,玉米糖浆：58%D-葡萄糖，42%D-果糖 高果糖浆：55%D-果糖，软饮料的甜味剂,（果葡糖浆）,淀粉的水解酶水解,葡萄糖当量（DE）,用来衡量淀粉转化为D-葡萄糖的程度 定义：还原糖（按葡萄糖计）在玉米糖浆中的百分比 DE反映水解程度大小的指标 当DE，更多的寡糖，更少的多糖 当DE，更甜和粘性更小的产品,DP：聚合度,玉米淀粉的水解酶水解,定义：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，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。 本质：微观结构从有序转变成无序，结晶区被破坏。,（四）淀粉的糊化,（四）淀粉的糊化,糊化作用的三个阶段,糊化温度 指双折射消失的温度。 糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。 糊化点或糊化开始温度 双折射开始消失的温度 糊化终了温度 双折射完全消失的温度,（四）淀粉的糊化,影响淀粉糊化的因素：,结构：直链淀粉支链淀粉。 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。 温度：温度越高，糊化程度越大。,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。,影响淀粉糊化的因素：,淀粉糊化性质的应用,“即食”型方便食品 方便面、方便米饭：糊化后瞬时干燥。,老化：-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沉淀的现象。 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分子粉末。,糊化淀粉,老化淀粉,糊化的逆过程,比生淀粉的晶 化程度低,（五）淀粉的老化,稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。 一般直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快；支链淀粉老化需要很长时间。,（五）淀粉的老化,PH,24最适宜， 20 T60不老化,3060易老化10不易，过高也不易,10 老化减弱,改性淀粉不易老化（改性后，不均匀性提高）,聚合度中等的易老化；直链比例越高越易于老化,脂类和乳化剂，多糖（果胶例外）、蛋白质亲水分子：阻止淀粉分子的重新排列，起抗老化作用。,直链和支链的比例,结构,共存物影响,温度,含水量,影响老化的因素,pH值,（六）淀粉的改性,酸改性淀粉,预糊化淀粉,醚化淀粉,交联淀粉,磷酸化淀粉,乙酰化淀粉,天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定的需要，这种淀粉被称为改性淀粉或变性淀粉。,一类由-1，4糖苷键连接的半乳糖醛酸及其衍生物。 广泛存在于水果蔬菜中 在高pH值中易被破坏,三、果胶物质 (Pectic Substance),均匀区： -D-吡喃半乳糖醛酸,半乳糖、阿拉伯糖,-L-鼠李吡喃糖基,毛发区：,三、果胶物质 (Pectic Substance),果胶物质的分类,部分羧基被甲醇酯化 酯化度（DE）：酯化的半醛酸残基(羧基)数占半乳糖醛酸残基总数的百分数。,果胶物质的分类,未甲酯化的多聚半乳糖醛酸。,原果胶(Protopectin),果胶（Pectin),高度甲酯化的多聚半乳糖醛酸，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),中等度甲酯化的多聚半乳糖醛酸，存在于植物汁液中。,果蔬的成熟过程,未成熟果实细胞间含大量原果胶，与纤维素、木质素、半纤维素等在一起，组织坚硬。随着成熟的进程,原果胶水解成果胶,与纤维素分离,并掺入细胞内、果实组织变软，而有弹性，发生去甲酯化，生成果胶酸。由于果胶酸不具有粘性，果实变成软疡状态。,果胶的物理化学性质,水解： 果胶在酸碱条件下水解，生成去甲酯和糖苷键裂解产物。 原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。 溶解度： 果胶与果胶酸在水中溶解度随链长增加而减少 粘度： 粘度与链长正比。,HM果胶胶凝机理,条件：（糖-酸-果胶凝胶） 糖55%，pH2.03.5，果胶=0.30.7%，室温100 机理： 酸的作用阻止羧基离解，中和电荷，胶束结晶、凝聚而形成凝胶。 糖的作用脱水以减少胶粒表面的吸附水。促进形成链状胶束，形成果胶分子间氢键。胶束失水后而凝聚（结晶沉淀），形成一种具有一定强度和结构类似海绵的凝胶体。空隙处吸附着糖水分子。,影响因素,相对分子质量，凝胶强度 酯化度影响胶凝温度，进一步分类 酯化度也影响胶凝所需的pH 快速胶凝pH高 慢速胶凝pH低 固形物含量与pH 固形物含量，pH，较高温度下胶凝,凝胶形成速度： HM DE越高形成凝胶的速度越快 LM DE越高形成凝胶的速度越慢,LM果胶胶凝机理,二价阳离子（Ca2+） 均匀区形成分子间接合区 蛋盒模型 与温度、pH、离子强度、 Ca2+浓度有关,果胶的主要用途：,果酱与果冻的胶凝剂 制造凝胶糖果 酸奶的水果基质（LM） 增稠剂和稳定剂 乳制品（HM）,纤维素,植物细胞壁的主要结构成分，对植物性食品的质地影响较大。 结构和性质 由5000-15000个（1，4）D吡喃葡组成。 线性结构，无定型区和结晶区构成。 决定食品的紧密性、脆性和良好的口感。 大多数不溶于水和难以消化，人体不能产生分解纤维素酶，促进肠道的蠕动有利于健康。 无还原性。 水解比淀粉困难的多。,纤维素 作为植物的骨架,改性纤维素,纤维素与氢氧化钠、一氯乙酸作用生成的含有羧基的纤维素醚。 可与蛋白质形成复合物，有助于蛋白质食品的增溶，在馅饼、牛奶、蛋糊及布丁中作增稠剂和粘接剂。 由于羧甲基纤维素对水的结合容量大，在冰淇淋和其它冷冻食品中，可阻止冰晶的形成。 防止糖果，糖浆中产生糖结晶，增加蛋糕等烘烤食品的体积，延长食品的货架期。,羧甲基纤维素(CMC),MCC微晶纤维素：,用稀酸处理纤维素,可以得到极细的纤维素粉末，称为微晶纤维素。 特点： 不溶于水，稀酸、稀碱及大多数有机溶剂，可吸水胀润。 功能及作用： 抗结剂、无热量填充剂、乳化剂、分散剂、热稳定剂等。,甲基纤维素,特点：热胶凝作用，加热时变成凝胶，冷却时变成正常溶液。？ 由于极性较小的醚基替代了持水的羟基，因而水合能力有所下降。 因此，当水溶液加热时，高聚物溶剂化的水分子从主链上解离出来，水合明显下降，分子间缔合加强，产生胶凝。一旦温度降低，又开始溶解，所以胶凝是可逆的。,甲基纤维素的4种重要功能：,增稠 表面活性（非离子纤维素醚） 成膜性 形成热凝胶（冷却时熔化） 用于油炸食品 油摄入可减少50% 使用甲基纤维素可以减少脂肪用量，两个机理： a.它们能提供类脂肪的性质，所以产品的脂肪含量可以减少； b.可以减少油炸食品中的吸附，这是由于由热胶凝产生的凝胶结构具有阻油和持水的能力，它好似一种粘合剂,魔芋胶-魔芋葡甘聚糖,由D-葡萄糖、D-甘露糖，通过-1，4糖苷键连接成主链。 溶于水，可形成热不可逆弹性凝胶。利用这一特性。可制作魔竽糕、魔芋豆腐，仿生食品，如虾仁，腰花、肚片、蹄筋、鱿鱼、海参、海蜇皮 魔芋葡甘聚糖与黄原胶混合（1：1），可形成热可逆性凝胶（熔化温度（6063）利用这一特性可制造果冻布丁、果酱、糖果。,海藻胶,又称海藻酸盐，海藻酸盐结合Ca2+形成“蛋盒”模型。 形成热不可逆凝胶，具有热稳定性。 可作组食品。如仿水果、凝胶糖果 海藻酸盐与带正电荷氨基酸作用，用于重组肉制品。 可用作增稠剂。,黄原胶 (xanthan),一种微生物多糖。 特性 良好的增稠性,1%溶液粘度相当于100倍1%明胶溶液 较宽的pH范围(111)内稳定,粘度不变（耐酸碱) 0100内粘度变化比较小 具有稳定悬浮液作用 具有摇变性和假塑性，摇动时，静止恢复 与瓜尔豆胶、刺槐豆胶有协同作用。,应用： 罐头：悬浮、稳定 冷冻食品：解冻稳定，防脱水 调味品：耐酸、盐、增稠 面包、糕点：保水、防老化 粉丝：耐煮 面团：提高弹性、持气能力。,黄原胶 (xanthan),第四章 小 结,单糖和低聚糖的结构 单糖的物理性质 化学反应 食品重要的低聚糖 多糖的性质 淀粉糊化、老化 果胶酯化度与分类,作业,1. 何谓Maillard反应？如何抑制不期望的Maillard反应？ 2. 什么是淀粉的糊化、老化？ 3. 何谓HM果胶、LM果胶？其胶凝机理有何不同？,