食品化学ppt课件.ppt

第二章碳水化合物 Unit2Carbohydrates 曹东旭副教授天津科技大学 1 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 2 2 1Introduction引言 一 碳水化合物的一般概念 1 Definition碳水化合物 Carbohydrates 表达式Cx H2O y多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物 3 2 1Introduction引言 2 Classification分类 按组成分类1 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位 单糖又分为醛糖和酮糖 2 低聚糖 寡糖Oligosaccharides 由2 10个单糖分子缩合而成 水解后生成单糖 3 多糖 Polysaccharides 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 4 2 1Introduction引言 2 Classification分类 按功能组成分类1 结构多糖2 贮存多糖3 抗原多糖 5 2 1Introduction引言 二 食品原料中的碳水化合物 Carbohydratescomprisemorethan75 ofthedrymatterofPlants eg corn vegetable fruit andsoon Monosaccharides Oligasaccharidesisusuallyfoundinthevegetableandfruit Polysaccharidescanmainlybefoundincorn seed root stemplants 6 2 1Introduction引言 常见水果 蔬菜中的游离糖含量 鲜重计 7 2 1Introduction引言 常见水果 蔬菜中的游离糖含量 鲜重计 含量很少 1 6 8 9 2 1Introduction引言 从上表中可以看出 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 10 2 1Introduction引言 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 糖 淀粉的转化 11 2 1Introduction引言 三 食品中碳水化合物的作用 碳水化合物与食品加工质量 碳水化合物与食品的营养 色泽与碳水化合物 口感与碳水化合物 质构与碳水化合物 提供膳食热量 促进肠道蠕动 具有保健功能 12 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 1 单糖 Monosaccharides 2 低聚糖 Oligosaccharides 3 糖苷 Glycosides 13 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 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 14 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 链式结构 醛糖 15 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 链式结构 酮糖 16 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 环状结构 手性碳原子 镜面 17 与 构型 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 环状结构 18 与 构型 同侧 异侧 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 环状结构 C1为手性碳原子 它有右侧两种端位异构 19 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 环状结构 与 构型 20 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 己糖可以形成呋喃型和吡喃型 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 环状结构 21 一 单糖和低聚糖的结构StructureofCarbohydrates 命名 3个碳原子 三糖 1个手性碳原子D 甘油醛糖 L 甘油醛糖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 22 三糖 四糖 五糖 六糖 C4差向异构 C2差向异构 D n糖2 n 3 个异构体 23 L 糖 最高编号的手性C原子上的 OH在左边两种L 糖 具有生物化学作用 24 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 1 单糖 Monosaccharides 2 低聚糖 Oligosaccharides 3 糖苷 Glycosides 25 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 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 26 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 2 低聚糖 Oligosaccharides 一般由 个糖基构成 较重要的低聚糖有蔗糖 麦芽糖 乳糖 饴糖 麦芽糊精和环状糊精 沙丁格糊精 27 食品中重要的低聚糖 麦芽糖Maltose 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 28 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Lactose 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 29 非还原性二糖 葡萄糖和 果糖头头相连具有极大的吸湿性和溶解性冷冻保护剂 1 2 食品中重要的低聚糖 蔗糖Sucrose 30 三糖麦芽三糖 甘露三糖 蔗果三糖聚合度为4 10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 31 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 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 32 食品中单糖和低聚糖的功能 甜味剂 亲水功能 蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖 果糖 葡萄糖等含量 甜度 果糖 蔗糖 葡萄糖 麦芽糖 半乳糖 糖分子中含有羟基 具有一定的亲水能力 吸湿性或保湿性和防腐能力 褐变产物赋予食品特殊风味 如麦芽酚 异麦芽酚增加溶解性 如环状糊精 麦芽糊精 糊精做固体饮料的增稠剂和稳定剂 赋予风味 特殊功能 稳定剂 保健功能 33 具有特殊功能的低聚糖 功能性食品低热 低脂 低胆固醇 低盐 高纤维素低聚糖 寡糖 和短肽 寡肽 具有特殊保健功能的低聚糖低聚果糖 乳果聚糖 低聚异麦芽糖 低聚木糖 低聚氨基葡萄糖 34 具有特殊功能的低聚糖 低聚果糖 分子式特点 G F Fn Glucose Fructose G F 蔗 G 葡 G F 蔗 G F F 蔗果三糖 G F F F 蔗果四糖 G F F F F 蔗果五糖 果糖转移酶 35 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 是一种低热量糖水溶性食物纤维抑制腐败菌 维护肠道健康防止龋齿 生理活性 36 具有特殊功能的低聚糖 低聚果糖 低聚果糖存在于天然植物中香蕉 蜂蜜 大蒜 西红柿 洋葱作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料产酶微生物米曲霉 黑曲霉 37 具有特殊功能的低聚糖 低聚木糖 主要成分为木糖 木二糖 木三糖及木三糖以上的木聚糖木二糖含量 产品质量 甜度为蔗糖的40 木二糖的分子结构 1 4 低聚木糖的特性 较高的耐热 100 1h 和耐酸性能 pH2 8 双歧杆菌所需用量最小的增殖因子代谢不依赖胰岛素 适用糖尿病患者抗龋齿 38 具有特殊功能的低聚糖 低聚木糖 木二糖的分子结构 1 4 低聚木糖的生产 两步 提取木聚糖 木聚糖酶法水解丝状真菌内切木聚糖酶水解得到低聚木糖 1 4木糖苷酶水解木二糖为木糖菌株筛选 39 水溶性D 氨基葡聚糖 具有特殊功能的低聚糖 甲壳低聚糖 D 氨基葡萄糖 甲壳低聚糖的结构 生理功能 降低肝脏和血清中的胆固醇提高机体的免疫功能增殖双歧杆菌抗肿瘤作用 防治溃疡病等 40 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 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 41 环状低聚糖 Cyclodextrin 又名沙丁格糊精 SchardingerDextrin 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 42 环状低聚糖 Cyclodextrin 43 环状糊精 Cyclodextrin 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 44 环状糊精 Cyclodextrin 环状糊精的立体结构示意图 环状糊精制备工艺 淀粉调浆 液化 转化 终止反应 脱色 过滤 离交法脱盐 真空浓缩 喷雾干燥 干粉 环状糊精为中空圆柱形结构 可包埋与其大小相适的客体分子 起到稳定缓释 提高溶解度 掩盖异味的作用 45 食品行业 做增稠剂 稳定剂 提高溶解度 做乳化剂 掩盖异味等等 固体果汁和固体饮料酒载体 保持食品香味的稳定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 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包接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 46 农业 应用在农药上 环状糊精的应用 化妆品 作乳化剂 提高其稳定性 减轻对皮肤的刺激作用 医学 如用环状糊精包接前列腺素的试剂 注射剂 共基青霉素 环糊精 其它方面 香精包含在环状糊精制成的粉末 而混合到热塑性塑料中 可制成各种加香塑料 如tide 汰渍 洗衣粉留香 可经 包接香精后添加到洗衣粉中 47 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 1 单糖 Monosaccharides 2 低聚糖 Oligosaccharides 3 糖苷 Glycosides 48 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 3 糖苷 Glycosides 糖苷的基本概念糖苷的基本性质食品中不同类型糖苷简介 49 糖苷的基本概念Glycosides Definition 定义 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 等发生缩合反应而得的化合物 组成 糖配基 非糖部分 50 糖苷的基本概念Glycosides Definition 51 糖苷的基本性质Glycosides Properties 糖苷的类型 O 糖苷 S 糖苷 N 糖苷 52 糖苷的基本概念Glycosides Definition 糖苷 功能特性黄酮糖苷 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 53 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 3 糖苷 Glycosides 糖苷的基本概念糖苷的基本性质食品中不同类型糖苷简介 54 糖苷的基本性质Glycosides Properties 1 糖苷的物理性质 2 糖苷的酸水解 3 糖苷的酶水解 5 糖苷的生物活性和毒性 4 糖苷水解对食品质量的影响 55 糖苷的基本性质Glycosides Properties 1 糖苷的物理性质 纯品糖苷一般是无色结晶 味苦 糖苷与其相应的配基相比 溶解性增加很多 因此 不同的糖苷是否被水解 对其食品的品质有很大的影响 如黄酮苷类 无还原性 无变旋光现象 由于糖苷键多为 型 易酸和酶水解 56 1 糖苷的酸水解 甲基吡喃的酸水解过程 2 糖苷的酸水解 途径一通过佯盐 Oxoniunsalt 和离子 途径二经过 和环离子 最终都生成吡喃糖 但以 途径为主 2 4 3a 3b 1 5 6a 6a 57 影响糖苷酸水解的因素 2 糖苷的酸水解 糖苷键的构型 型 型 糖环上的取代基 A B C 糖基氧环的大小 呋喃糖苷比吡喃糖苷快10 100倍 58 3 糖苷的酶水解 酶水解的位置均在糖苷的C O之间 酶对糖苷和配基均有一定的专一性 59 4 糖苷水解对食品质量的影响 对味的影响 苦味减轻 甜味增加对色的影响 许多配体具有某种颜色 但不溶于水 水解后会对食品颜色产生影响对香气的影响 60 5 糖苷的生物活性和毒性 生物活性许多糖苷仅存在于植物中 表现出一定的生物活性 如 黄豆苷 大豆 葛根中含有 可以促进血液循环 提高脑血流量 对心血管疾病有显著疗效 治冠心病 脑血栓 银杏中的有效成分 银杏黄酮醇苷 扩张冠状血管 改善血液循环 61 5 糖苷的生物活性和毒性 糖苷的毒性某些氰糖苷在体内转化为氢氰酸 使人体中毒 如 苦杏仁苷 杏 木薯 马利豆 亚麻苦苷 金甲豆 62 5 糖苷的生物活性和毒性 糖苷的毒性 有害糖苷多为生氰配糖体类 糖基多为葡萄糖 鼠李糖为防止氰化物中毒 必须充分煮熟后再充分洗涤 有害糖苷主要存在于木薯 甜土豆 干果类 菜豆 利马豆 小米 黍等作物中 食入过量的有害糖苷类 主要表现在阻断细胞呼吸 造成胃与肠道不适症 影响糖及钙的转运 高剂量使碘失活等 63 食品原料中的主要有害糖苷类 64 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 3 糖苷 Glycosides 糖苷的基本概念糖苷的基本性质食品中不同类型糖苷简介 65 食品中不同类型糖苷简介 O 糖苷 糖在酸性条件下与醇发生反应 失去水后形成的产品 糖苷一般含有呋喃或吡喃糖环 糖苷配基 糖苷的形成提高了配糖基的水溶性 糖基 66 食品中不同类型糖苷简介 O 糖苷的性质 在中性和碱性条件下一般是稳定的在酸性条件下能被水解可被糖苷酶水解 食品中的许多风味成分是以O 糖苷存在 如芳香醇糖苷 脂肪醇糖苷 酚化苷 phenolicglycosides 黄酮醇及黄酮化合物与糖结合所产生的糖苷 67 食品中不同类型糖苷简介 N 糖苷 糖 胺RNH2氨基葡萄糖苷 N 糖苷 R H肌苷5 单磷酸盐R OH黄苷5 单磷酸盐R NH2鸟苷5 单磷酸盐 68 食品中不同类型糖苷简介 N 糖苷的性质 稳定性不如O 糖苷在水中容易水解 使溶液的颜色变深 黄色变为暗棕色 导致Maillard褐变有些相当稳定N 葡基酰胺 嘌呤 嘧啶例如肌苷 黄苷 鸟苷的5 单磷酸盐风味增效剂 69 食品中不同类型糖苷简介 S 糖苷 糖 硫醇RSH硫葡萄糖苷 S 糖苷 糖基与糖苷配基之间有一硫原子芥菜子和辣根的组分S 糖苷是一类生氰糖苷 它们的降解会产生氢化物 有毒性 70 裂解和分子重排 芥子油具有特殊风味 S 糖苷的酶分解 71 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 二 单糖和低聚糖的物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 三 单糖和低聚糖的化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 72 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 1 甜度定义Definition 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 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 73 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 1 甜度 糖的不同构型 型 葡萄糖 1 1 71 5倍0 80 果糖 3 7 7 33倍浓度高 构型多 与浓度有关 与温度有关 与温度无关 74 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 2 溶解度 g 100gH2O 温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响 高浓度的糖液具有防腐保质的作用 在70 以上能抑制霉菌 酵母的生长 T 60 时 葡萄糖 蔗糖 T 60 时 葡萄糖 蔗糖 T 60 时 反之 T 10 时 若配比不合格 常温下G即结晶 反砂 果浆类不易贮存在10 以下 以防结晶 工业上贮存G高温高浓 55 70 不结晶 75 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 2 溶解度 g 100gH2O 温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响 高浓度的糖液具有防腐保质的作用 在70 以上能抑制霉菌 酵母的生长 t 20 时 葡萄糖48 蔗糖66 果糖79 果糖具有较好的食品保存性 果葡糖浆的浓度 果葡糖浆中果糖含量 714277558090果糖含量较高的果葡糖浆 其保存性能较好 76 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 3 吸湿性和保湿性 概念吸湿性 糖在空气湿度较高情况下吸收水分的性质保温性 糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质 应用 果糖 转化糖 葡萄糖 麦芽糖 蔗糖 77 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 3 吸湿性和保湿性 应用 硬糖生产 蔗糖 葡萄糖3 1 不翻砂不发烊 季节地区变化 软糖 转化糖浆和果葡糖浆面包糕点 转化糖浆和果葡糖浆山梨醇 食品工业中良好的保湿剂 78 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 结晶性和抗结晶性 不同糖的结晶特性乳糖结晶蔗糖易结晶 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 乳糖结晶特性 T 93 5 脱水乳糖结晶玻璃状T 93 5 水化乳糖结晶无定形 79 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 结晶性和抗结晶性 应用 淀粉糖浆 G 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 80 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 5 渗透压 防腐 浓度越高 分子数目越多 渗透压越大 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 蜂蜜也会变坏浓缩奶生产 葡萄糖替代部分蔗糖 81 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 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 82 二 单糖和低聚糖物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 7 粘度 调节食品稠度和可口性 G和F溶液 蔗糖溶液 淀粉糖浆较高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 83 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 84 2 2Monosaccharide Oligosaccharides 一 单糖和低聚糖的结构及功能Structure FunctionofCarbohydrates 二 单糖和低聚糖的物理性质在食品中应用PhysicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 三 单糖和低聚糖的化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 85 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 1 水解反应 低聚糖 糖苷及多糖在酸或酶的作用下 可水解生成单糖或低聚糖 C12H22O11 H20 C6H12O6 C6H1206 转化糖 柠檬酸 蔗糖酶 86 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 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 87 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 2 烯醇化和异构化反应 与碱的作用在稀碱条件下 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 88 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 果葡糖浆 FG总固形物甜度第一代42 52 71 1第二代55 40 77 1 1第三代90 1 5 1 7 发展 稀碱异构化 异构化酶 异构化乳糖 89 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 3 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 缩合失水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 2C6H12O6C12H22O11 H2O2分子的G复合成异麦芽糖 1 6 龙胆二糖 1 6 90 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 3 复合反应和脱水反应 与酸的作用 脱水反应 分子内脱水 酸 热条件下的反应在室温下 稀酸对单糖的稳定性无影响当酸浓度大于12 的浓盐酸以及热的作用下 单糖易分子内脱水 生成糠醛及其衍生物 复合反应 分子间脱水 91 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 92 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 氧化反应 在不同氧化条件下 糖类被氧化成不同产物 酮糖如F不发生此反应 93 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 葡萄糖酸 D 葡萄糖 内酯 闭环是酯 加热后开环是酸内酯是一种温和的酸化剂完全水解需要3h 随着水解不断进行 质子均匀缓慢地释放出来 pH逐渐下降 慢慢酸化在豆制品中 形成三维网络结构 细嫩的凝胶结构在焙烤食品中作为膨松剂的一个组分缓慢释放的H 与CO32 结合 缓慢释放CO2与Ca2 Fe2 Zn2 结合 矿物质饮食补充剂 94 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 氧化反应 强氧化剂 GCO2 H2O Br H2O G葡萄糖酸 内酯 浓硝酸 醛糖二元酸 95 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 氧化反应 浓硝酸 醛糖二元酸 96 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 氧化反应 强氧化剂 GCO2 H2O Br H2O G葡萄糖酸 内酯 浓硝酸 醛糖二元酸 G氧化酶 G葡萄糖醛酸 97 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 4 氧化反应 G氧化酶 G葡萄糖醛酸 葡萄糖醛酸的功能 甙类 98 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 5 还原反应 双键加氢称为氢化 D 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D 葡萄糖醇 山梨醇 99 保湿剂甜度为蔗糖50 不被微生物利用不依赖胰岛素 Ni 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 5 还原反应 山梨糖醇 100 甘露糖醇 C2差向异构 甜度为蔗糖的65 应用于硬糖 软糖和不含糖的巧克力中保湿性小 作为糖果的包衣 101 由半纤维素制得的木糖氢化甜度为蔗糖的70 在硬糖或胶姆糖中替代蔗糖防止龋齿 治疗糖尿病注意安全性 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 5 还原反应 木糖醇 102 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 6 酯化与醚化反应 酯化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 马铃薯淀粉 硫酸酯 卡拉胶 等羧酸酯蔗糖酯是一种很好的乳化剂卡拉胶中含有硫酸酯基 OSO3 和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 103 三 单糖和低聚糖化学性质在食品中应用ChemicalPropertyofMono Oligosaccharidesinfood 6 酯化与醚化反应 醚化进一步改良功能性如羧甲基纤维素钠 羟丙基淀粉红藻多糖C3与C6间形成内醚 3 6 脱水环 琼脂胶 卡拉胶 6 3 104 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 105 2 3Polysaccharides多糖 一 概述Introduction Definition 超过10个单糖的聚合物为多糖 单糖的个数称为聚合度 DP DegreeofPolymerization 大多数多糖的DP为200 3000纤维素的DP最大 达7000 15000 106 2 3Polysaccharides多糖 一 概述Introduction Function 多糖的作用 生理功能 水的结合功能 107 Function 多糖的作用 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 108 水的结合功能 做增稠剂 胶凝剂 澄清剂等 Function 多糖的作用 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 109 Function 多糖的作用 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 5 110 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 111 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 Function 多糖的作用 多糖溶液的黏度与稳定性 112 Function 多糖的作用 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 113 二 淀粉 Starch Contents 114 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 115 二 淀粉的结构 直链淀粉 由D 吡喃葡萄糖 1 4糖苷键连接支链淀粉 由D 吡喃葡萄糖 1 4和 l 6糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子 25 直链淀粉分子内的氢键作用成右手螺旋状 每个环含有6个葡萄糖残基 116 二 淀粉的结构 支链淀粉 由D 吡喃葡萄糖 1 4和 l 6糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子 117 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 118 马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字 二 淀粉的结构 119 一些淀粉中直链与支链淀粉的比例 120 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 121 酸水解酶水解 淀粉酶 淀粉酶葡萄糖淀粉酶 淀粉的水解 122 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 123 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 124 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 125 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反映还原性 水解程度的大小DE 20的水解产品为麦芽糊精DE 20 60 玉米糖浆 DP 聚合度 淀粉的水解 酶水解 126 四 淀粉的糊化 几个概念 淀粉 具有胶束结构的生淀粉称为 淀粉 淀粉 指经糊化的淀粉 直链 支链 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 偏光十字 胶束 氢键 127 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 淀粉 淀粉 氢键 H2O 四 淀粉的糊化 128 糊化作用的三个阶段 a可逆吸水阶段 水分进入淀粉粒的非晶质部分 体积略有膨胀 此时冷却干燥 可以复原 双折射现象不变 b不可逆吸水阶段 随温度升高 水分进入淀粉微晶间隙 不可逆大量吸水 结晶 溶解 c淀粉粒解体阶段 淀粉分子全部进入溶液 129 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 1