食品化学_碳水化合物2 部分教案.doc

食品化学_碳水化合物部分教案学时：6第1次：第一节 小分子碳水化合物：结构、反应与功能教学操作碳水化合物在食品当中的存在及意义储藏能量，甜味剂，基质，持水、增稠、稳定、胶凝加工储藏中碳水化合物的变化及意义分类：按分子量，按消化性能其他糖类衍生物：糖醇、糖酸、糖苷、改性多糖含量，看课本上表举例，如蔗糖和淀粉转化，水解，褐变投影：分类表碳水化合物的化学结构：多羟基醛或多羟基酮(开环投影式)手性与旋光性溶液中的单糖：半缩醛结构(闭环透视简式)-葡萄糖与-葡萄糖船式与椅式结构，吡喃环与呋喃环(闭环透视构象式)各种形式在水中存在着平衡，平衡趋向吡喃环。投影：葡萄糖结构旋光性应用：-乳糖半缩醛形成：板书反应通式葡萄糖和果糖的溶液中结构各种结构的互变平衡，课本上49页图单糖的化学反应与糖的衍生物糖苷的生成：糖在酸性条件下与醇(硫醇、胺)发生反应失去一分子水，形成糖苷(S-糖苷、N-糖苷)。糖苷有味觉，多具生理活性。糖苷可以被酸水解或酶水解。氧化反应：糖在氧化酶作用下形成糖酸。还原反应：糖在催化剂作用下加氢生成糖醇。包括山梨醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇等，其中山梨醇是保湿剂，甘露糖醇则几乎不吸湿。糖醇的糖度为蔗糖的50100%，是保健甜味剂。酯化反应：糖具有羟基可以与酸反应形成酯。某些糖酯是优良的乳化剂。羰胺褐变反应：美拉德反应，反应条件与控制因素中等水分活度，pH7.8-9.2之间褐变速度最快，金属离子催化降低Aw、降低pH、降温、早期添加亚硫酸盐、除去糖分等可以抑制反应的发生。焦糖化反应：糖直接加热到200度以上引起分子脱水，然后聚合，生成焦糖色素并产生香气。其中部分产物如麦芽酚等具有增香增甜作用。课本49页分子式D-葡萄糖酸-内酯较重要课本51页反应式介绍木糖醇、山梨醇在食品中的功能如蔗糖脂肪酸酯，板书其分子示意图，p56蔗糖分子式p53页反应途径p54形成羟甲基糠醛低聚糖还原糖：麦芽糖、乳糖等；非还原糖：蔗糖，海藻二糖功能性低聚糖：低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖等环状低聚糖：-，-，-环糊精，其内部为疏水环境结构式，课本56页课本57页：低聚果糖结构课本59页：环糊精结构单糖和低聚糖在食品中的功能特性甜度：溶解性与结晶性：吸湿性：对粘度和质地的影响：投影片：甜度比较投影片：溶解性比较投影片：结晶性比较投影片：吸湿性比较第2次：第二节 淀粉：结构、性质与功能教学操作淀粉的结构，直链淀粉与直链淀粉1淀粉的化学结构淀粉含有两种不同结构的多糖成分：直链淀粉和支链淀粉直链淀粉：-1，4糖苷键相联支链淀粉：-1，4糖苷键和-1，6糖苷键分支，ABC链直链淀粉和支链淀粉性质比较：连接，分子量，溶解性，碘水显色等。糯性品种和普通品种的区别：全支链淀粉淀粉在水中的构象：螺旋状2 淀粉的反应* 与小分子化合物形成包合物：与碘，醇类等* 直链淀粉与乙醇等通过氢键相互作用，失水沉淀。* 直链淀粉与脂类中可接触到的脂肪酸链结合成稳定的“淀粉脂类复合物”，直到淀粉被加热到100才能分开。* 淀粉与乳化剂的相互作用* 淀粉的水解：形成一系列淀粉糖类产品投影片：淀粉通式(p66)直链淀粉和支链淀粉示意图p66：分子示意图表3-4：食品中直链和支链淀粉含量投影片：直链淀粉与支链淀粉性质的比较举例：蜡玉米、糯稻米、粘小米幻灯片：淀粉-碘反应机理板书画图，示意淀粉与脂肪酸的作用、与乳化剂的相互作用淀粉水解酶的作用，淀粉水解产物投影片：淀粉水解程度产物性质比较淀粉粒的结构和特性：淀粉以淀粉粒形式存在。颗粒大小形状具有种属特征。马铃薯淀粉粒最大，玉米最小。常温下不溶于水，但能可逆性地吸水膨胀晶体区域和无定形区域：生淀粉粒的晶体性是支链淀粉的线状片段排列成结晶的微束所造成。偏振光下双光十字各种淀粉粒：幻灯片p67图3-29：淀粉颗粒中直链淀粉和支链淀粉排列示意图淀粉粒的层状结构：幻灯片淀粉粒双光十字纹：幻灯片淀粉的糊化宏观表现：大量吸水，粘度增加，外形崩溃，失去双折光性糊化前的变化：可逆吸水膨胀，无定形区域的变化糊化的过程：能量达到某个温度，氢键力被打破，结晶区消失，不可逆吸水膨胀，淀粉逸出到溶液中。糊化有一个温度范围：起点，中点和终点在淀粉大量逸出、淀粉粒崩溃之前粘度达到最大，以后下降。直链淀粉与脂肪形成的复合物在100120度才被打破。幻灯片：不同温度下淀粉粒的膨胀板书：糊化过程的微观变化进程讲解：粘度的微观含义投影片：不同淀粉糊化温度范围p67图3-30淀粉颗粒加热中的粘度曲线淀粉的老化/回生和凝胶淀粉糊化之后快速冷却形成淀粉凝胶，慢冷则发生老化。老化的机理：直链淀粉和长的直链淀粉分支重新排列，将水分子从分子中排出，重新发生沉淀凝胶的机理：直链淀粉之间部分以氢键结合，形成三维持水结构。凝胶需要足够的淀粉浓度老化的最佳条件：含水3060，温度060度，2-4度最适幻灯片：凝胶和老化的分子示意图p68图3-31淀粉粒加热与冷却的变化讲解：老化必须有直链淀粉的参与讲解：方便主食品的制造机理快速脱水，或快速冷冻第3次：第三节 功能性多糖的结构、性质与应用教学操作多糖结构与功能的关系多糖的溶解性：多糖含有大量羟基，具有强烈亲水性，易溶于水形成亲水胶体。多糖粒子数较少，对冰点影响小，但是由于粘度高，限制冰晶形成，可以起到冷冻保护作用。多糖的粘度与稳定性：亲水胶体在低浓度下具有较高粘度。粘度与分子的大小、链的形状和柔韧性有关。在同样分子量下，分支多者体积小，粘度较低。变形能力差者粘度高。分子内有静电斥力者粘度高。不带电的直链分子容易相互靠近，出现沉淀或凝胶现象。带电的多糖分子间难以靠近因而形成稳定溶液。多糖的凝胶：凝胶实际上是三维持水网络结构。由氢键、疏水力、分子间力、离子引力和共价键形成连接，网孔中含有水和其他低分子量物质。形成凝胶需要分子间足够靠近。带电的多糖分子除非加入多价金属离子，否则难以形成凝胶。假塑性凝胶和触变性凝胶：静态时粘度大，受到外力后流动性增强。前者受外力越大粘度越小，外力终止后粘度立刻恢复；后者受力或终止受力过一段时间之后方可发生粘度下降或恢复。课本p60联系水分一章细致讲解解释p61图3-24分析不同带电情况和分子形状对粘度的影响分析有无分支的线性分子互相靠近的可能分析带电分子在什么情况下分子可以相互靠近p62改性淀粉和改性纤维素改性淀粉：意义改善功能性质包括酸水解改性淀粉，也包括化学改性一般以羟基作为反应基团，连接酯(和酸酐反应)和醚基(和环氧化物反应)，取代度较低。反应之后增加分枝，使分子亲水性提高，不易沉淀稳定化淀粉，包括磷酸化、羟丙基化和羧甲基化淀粉交联淀粉造成分子链之间的交联，提高酸、热稳定性经过处理，各种淀粉均可制成化淀粉。改性纤维素：意义无能量增稠剂羧甲基、羟丙基、甲基纤维素其水溶和凝胶性质与分子长度和取代度有关。甲基取代具有表面活性和热凝胶性，羟丙基取代亲水性更强。羧甲基纤维素钠盐易溶于水，高粘度，应用广投影：改性淀粉总结课本p69p70反应式板书画图解释改性效果的分子结构基础预糊化淀粉原理p71p72p73海藻胶海藻酸盐：由甘露糖醛酸和古洛糖醛酸组成，交错排列或连续集中排列，线型分子。两条海藻酸盐分子链与钙离子作用形成“蛋箱结构”，成为热不可逆凝胶，凝胶耐热。与果胶有协同作用。用作胶凝剂、增稠剂、蛋白稳定剂。卡拉胶：由硫酸基化的版图堂和3，6-脱水半乳糖交联而成。按硫酸酯基数目和位置分为，三类。前两者可形成热可逆凝胶。含有强酸阴离子，因而易溶于水。卡拉胶与蛋白质胶粒发生静电相互作用而稳定蛋白质和其他微粒。卡拉胶与角豆胶可以相互作用而提高凝胶性钾离子和钙离子促进凝胶形成。在食品工业中具有广泛应用价值，乳、肉、甜食、饮料P73结构式p74图p77结构式和凝胶机理投影片p78：卡拉胶与角豆胶p78：应用举例表格果胶-D-半乳糖醛酸主链，少量-L-鼠李糖分支侧链。高甲氧基果胶(HM)和低甲氧基果胶(LM)酯化度DE超过50%，加糖、酸可以形成凝胶。低于50%，则需要加入钙离子凝胶。糖-酸-果胶凝胶机理：pH、糖有利分子靠近钙离子凝胶机理：蛋箱结构应用：胶凝剂、蛋白质饮料稳定剂、增稠剂、稳定剂结构示意图，课本p75p75表：果胶分类与胶凝条件p76图：LM果胶胶凝模型种子胶瓜尔胶：半乳甘露聚糖，-D-甘露糖以1,4键连接，每2个糖基有1个-D-半乳糖分支(M:G=1.6)。它在所有商品胶体当中粘度最高，但不能形成凝胶。用作增稠剂。刺槐豆胶(角豆胶)：半乳甘露聚糖，-D-甘露糖以1,4键连接，但支链少(M:G=3.5)，而且分布不均匀，具有-D-半乳糖分支毛发区和光滑区。它可以与黄原胶、卡拉胶的双螺旋发生协同凝胶作用。它们一般与其他胶复配使用。LBG也是凝胶中重要成分。投影片： 课本p79卡拉胶与角豆胶的协同凝胶作用机理黄原胶由纤维素主链和三糖侧链构成。其中三糖侧链是两个甘露糖和一个葡萄糖醛酸。侧链在溶液中与主链平行，形成僵硬的棒状结构，呈螺旋状结构。黄原胶胶体具有高度的假塑性，受到剪切力之后粘度迅速下降，力终止之后粘度快速恢复。这是由于其侧链在剪切时与主链分散，终止后快速回复平行状态所致。黄原胶极其稳定，冷热水均可溶，0-100度之间，pH1-11之间粘度基本不变，不受盐浓度的影响。这是因为侧链保护主链糖苷键不受水解。黄原胶可以和多种交替发生协同作用，如角豆胶。它具有非常好的粘度和解冻稳定性，还能稳定乳浊液。在食品中应用极其广泛。p81黄原胶的结构图：黄原胶胶凝机理魔