食品化学第三章碳水化合物图文

食品化学第三章碳水化合物图文93（3）

淀粉醚化

淀粉含有大量的羟基，如少量的羟基被酯化、醚化或氧化，则淀粉的性质

将发生相当大的变化，从而扩大了淀粉的用途。

淀粉分子中D-吡喃葡萄糖上三个游离羟基均可进行醚化。低取代度

(degree

of

substitution,

DS)的羟乙基淀粉糊化温度降低，淀粉颗粒的溶胀速

度加快，淀粉糊形成凝胶和老化的趋势减弱。羟烷基淀粉如羟丙基淀粉可作为

色拉调味汁、馅饼食品的添加剂和其他食品的增稠剂。

（4）

淀粉酯

淀粉和酸式正磷酸盐、酸式焦磷酸盐以及三聚磷酸盐的混合物在一

定温度范围内反应可制成淀粉磷酸单脂。淀粉单磷酸酯因具有极好的冷

冻-解冻稳定性，通常作为冷冻肉汁和冷冻奶油馅饼的增稠剂。

淀粉可与有机酸在加热条件下反应生成淀粉有机酸酯，其增稠性、

糊的透明性和稳定性均优于天然淀粉，可用作焙烤食品、汤汁粉料、

沙司、布丁、冷冻食品的增稠剂和稳定剂，以及脱水水果的保护涂层

和保香剂、微胶囊包被剂。第2页,共28页，2024年2月25日，星期天94

（5）

交联淀粉

交联淀粉是由淀粉与含有双或多官能团的试剂反应生成的衍生物。两条相邻的淀粉链各有一个羟基被酯化，因此，在毗邻的淀粉链之间可形成一个化学桥键，这类淀粉称为交联淀粉。这种由淀粉链之间形成的共价键能阻止淀粉粒溶胀，对热和振动的稳定性更大。

（6）氧化淀粉

淀粉水悬浮液与次氯酸钠在低于糊化温度下反应发生水解和氧化，生成的氧

化产物平均每25～50个葡萄糖残基有一个羧基，氧化淀粉用于色拉调味料和蛋黄

酱等较低粘度的填充料，但它不同于低粘度变性淀粉，既不易老化也不能凝结成

不透明的凝胶。OOOHOCOOOHOOHOHCH

2OH

O氧化淀粉第3页,共28页，2024年2月25日，星期天种类直链淀粉/支链淀粉糊化温度范围(℃)性质普通淀粉1:362～72冷却解冻稳定性不好糯质淀粉0:163～70不易老化高直链淀粉3:2—4:166～92颗粒双折射小于普通淀粉酸变性淀粉可变69～79与未变性淀粉相比，热糊的粘性降低羟乙基化淀粉可变58～68(DS)0.04增加糊的透明性，降低老化作用磷酸单酯淀粉可变56～66降低糊化温度和老化作用交联淀粉淀粉可变高于未改性的淀粉，取决于交联度峰值粘度减小，糊的稳定性增大乙酰化淀粉可变55～65糊状物透明，稳定性好95玉米淀粉改性前后的性质比较第4页,共28页，2024年2月25日，星期天96

（二）、

糖原

糖原又称动物淀粉，是肌肉和肝脏组织中的主要储存的碳水化合物，因为它在肌肉和肝脏中的浓度都很低，糖原在食品中的含量很少。

糖原是同聚糖，与支链淀粉的结构相似，含α-D-(1,4)和α-D-(1,6)糖苷键；但糖原比支链淀粉的分子量更大，支链更多。从玉米淀粉或其他淀粉中也可分离出少量植物糖原（phytoglycogen），它属于低分子量和高度支化的多糖。第5页,共28页，2024年2月25日，星期天97

三、纤维素和半纤维素（一）、纤维素

由β-D-吡喃葡萄糖基单位通过1→4糖苷键连接而成的高分子直链不溶

性的均一高聚物。

纤维素分子在广泛区域内缔合，形成多晶纤维束。结晶区是由大量氢

键连接而成，结晶区之间由无定形区隔开。

纤维素不溶于水，欲使纤维素溶于水，大多数氢键必须立即被打破。

纤维素和改性纤维素是一种膳食纤维，不提供营养与热量，但具有重

要的功能。

纯化的纤维素粉末被用作食品配料.第6页,共28页，2024年2月25日，星期天改性纤维素第7页,共28页，2024年2月25日，星期天981.

羧甲基纤维素（CMC）

纤维素经化学改性，可制成纤维素基食物胶。最广泛应用的纤维

素衍生物是羧甲基纤维素钠，它是用氢氧化钠-氯乙酸处理纤维素制

成的，一般产物的取代度DS为0.3～0.9，聚合度为500～2000，其反

应如下所示：OHOOHCH2OCH

2COONa

+OnNaOHnOClCH

2COOHOHOCH

2

OHOH纤维素羧甲基纤维素钠盐第8页,共28页，2024年2月25日，星期天99•

高粘度和稳定作用

–

CMC分子中的大量的离子化羧基具有静电斥

力，这使CMC分子在溶液中处于伸展状态。相

邻链间的相互排斥作用使CMC溶液具有高粘性

和稳定的倾向。

–

CMC能稳定蛋白质分散体系，特别是在接近等

电点的pH值。如鸡蛋清可用CMC一起干燥或

冷冻而得到稳定

–

CMC也能提高乳制品稳定性以防止酪蛋白沉淀。第9页,共28页，2024年2月25日，星期天1002.

甲基纤维素和羟丙基纤维素

甲基纤维素是纤维素的醚化衍生物，其制备方法与羧甲基纤维素相似，在强碱性条件下将纤维素同三氯甲烷反应即得到甲基纤维素（methylcelluose,

MC）,取代度依反应条件而定，商业产品的取代度一般为1.1～2.2。

羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropylmethylcellulose,HPMC）是纤维素与氯甲烷和环氧丙烷在碱性条件下反应制备的，取代度通常在0.002～0.3范围。第10页,共28页，2024年2月25日，星期天101•

冷水可溶。甲基和羟丙基醚基沿着主链伸

向空间，阻止了纤维素分子间缔合。

–

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。•

这是此类胶的独特性质，即加热时形成凝

胶，冷却时溶解。第11页,共28页，2024年2月25日，星期天102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。第12页,共28页，2024年2月25日，星期天103

（二）、半纤维素

半纤维素也植物细胞壁的构成成分，是一类聚合物，水解时生成的大量戊糖、葡萄糖醛酸和某些脱氧糖。

食品中最普遍存在的半纤维素是由β-(1，4)-D-吡喃木糖单位组成的木聚糖，这种聚合物通常含有连接在某些D-木糖基3碳位上的β-L-呋喃阿拉伯糖基侧链，其他特征成分是D-葡萄糖醛酸4-O-甲基醚，D-或L-半乳糖和乙酰酯基。

半纤维素在食品焙烤中最主要的作用是提高面粉对水的结合能力，改善面包面团的混合品质，降低混合所需能量，有助于蛋白质的掺合，增加面包体积。含植物半纤维素的面包比不含半纤维素的可推迟变干硬的时间。半纤维素也是膳食纤维的来源之一。第13页,共28页，2024年2月25日，星期天104

四、果胶

（一）、果胶物质的化学结构与分类

天然果胶存在于所有陆生植物的细胞壁和细胞中间层。

果胶分子的主链是由150-500个α-D-吡喃半乳糖醛酸基（相对分子质量为30,000-1,000,000?）通过1,4糖苷键连接而成的

，在主链中相隔一定距离含有L-鼠李吡喃糖基侧链，因此果胶分子结构由均匀区与毛发区组成。

均匀区是由α-D-吡喃半乳糖醛酸基组成

毛发区是由高度支链的α-

L

-鼠李半乳糖醛酸组成。第14页,共28页，2024年2月25日，星期天105第15页,共28页，2024年2月25日，星期天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。

高甲氧基果胶—HMDE>50%低甲氧基果胶—LMDE<50%第16页,共28页，2024年2月25日，星期天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：(Pecticacid)中等度甲酯化的多聚半乳糖醛酸，存在于植物汁液中。甲酯化程度↓第17页,共28页，2024年2月25日，星期天106•

果胶的化学组成和性质与来源、加工条件以及后处理有关。•

原果胶是存在于未成熟水果和蔬菜的果肉中的果胶物质，

高度甲酯化，不溶于水。•

果胶酯酸是甲酯程度不高的果胶物质，可以是胶体或水溶

性的（取决于DP和甲酯化程度。•

高甲氧基（HM）果胶超过一半以上的羧基是甲酯化的，

而余下的羧基以游离酸（-COOH）和盐（-COO-Na+）的

混合物存在。•

低甲氧基（LM）果胶

低于一半羧基是甲酯化的，也称水溶

性的果胶酯酸。•

果胶酸

果胶酯酸的甲酯基完全被除去生成了果胶酸。•

酯化度（DE）

羧基被甲醇酯化的百分数。第18页,共28页，2024年2月25日，星期天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，果实变成软饧状态。第19页,共28页，2024年2月25日，星期天107（二）果胶的性质

形成凝胶

当DE>50%

（HM）时，

形成凝胶的条件：可溶性固

形物（一般是糖）超过55%，pH2.0-3.5。

当DE<50%

（LM）时，

通过加入Ca2+形成凝胶，可溶性固形物为10-20%，pH2.5-6.5。

根据胶凝时间和胶凝温度将HM果胶分类快速胶凝的果胶（高酯化度）在pH3.3也可以胶凝。慢速胶凝的果胶（低酯化度）在pH2.8可以胶凝。第20页,共28页，2024年2月25日，星期天108（三）形成凝胶机理•

HM果胶溶液须糖和酸存在。糖-酸-果胶凝胶

在果胶溶液中加入足够的酸和糖就会胶凝。由于果胶溶液

pH降低时，高度水合和带电的羧基转变成不带电荷的和仅

少量水合的羧基。失去了一些电荷和降低了水合程度后，

高聚物分子链的某些部分就能缔合，使高聚物链形成接合

和网状结构，网孔中固定了溶质分子的水溶液。由于高浓

度糖（~65％，至少55％）能竞争水合水，因而降低了分

子链的溶剂化，这样使分子链间相互作用，促进了接合区

的形成。

影响凝胶的形成条件和凝胶强度的因素，最主要的是分子

链长和连接区的化学性质。链越长，凝胶强度越大。酯化

度、温度、pH、离子强度、糖浓度。第21页,共28页，2024年2月25日，星期天111（四）果胶的主要用途

果酱与果冻的胶凝剂

慢胶凝的HM果胶和LM果胶用于制造凝胶软糖。添加量2-5%。

酸奶的水果基质

LM果胶特别适合

增稠剂和稳定剂

HM果胶可应用于乳制品。在pH3.5-4.2能阻止加热时酪蛋

白聚集，适合于巴氏杀菌或高温杀菌的酸奶、酸豆奶以及

牛奶与果汁的混合物。

HM和LM果胶也能用于蛋黄酱、番茄酱、混浊型果汁饮

料以及冰淇淋等。添加量一般<1%。第22页,共28页，2024年2月25日，星期天112

第四节

膳食纤维

一、概述膳食纤维被现代医学界和营养学界公认为继蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素等六大营养素之后并列的影响人体健康所必需的

“第七大营养素”。第23页,共28页，2024年2月25日，星期天113二、膳食纤维的结构与性质1

膳食纤维的定义

1985年美国食品与药物管理局（FDA）和世界卫生组织（WHO）定义膳食纤维为“能用公认的定量方法测定的，人体消化器官不能水解的动植物组成成分”；

根据联合国FAO和美国FDA的定义：“膳食纤维是指各种食用动植物的所有构成成分中，不受人的消化酶作用而发生加水分解作用的物质”；

膳食纤维定义工作委员会于1999年11月2日在84th美国谷物化学家协会（AACC）年会上举行专门会议对膳食纤维的定义进行了讨论，膳食纤维被定义为“凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和”，这一定义包括了食品中的大量组成成分：纤维素、半纤维、低聚糖、果胶、木质素、脂质类质素、胶质、改性纤维素、粘质及动物性壳质、胶原等。在有些情况下，那些不被人体消化吸收的、在植物体内含量较少的成分，如糖蛋白、角质、蜡和多酚脂等也包括在内。

虽然，膳食纤维在人的口腔、胃、小肠内不能消化吸收，但人体大肠内的某些微生物能降解部分膳食纤维，从这种意义上来说，膳食纤维的净能量不严格等于零。第24页,共28页，2024年2月25日，星期天1142.2

按膳食纤维的来源分2

膳食纤维的分类

水溶性膳食纤维（SDF）2.1

按膳食纤维在水中的溶解能力分

水不溶性膳食纤维（IDF）

植物类动物类合成类第25页,共28页，2024年2月25日，星期天115

（1）溶解性与黏性

（2）具有很高的持水性

（3）对有机化合物的吸