《食品化学》教案.doc

食品化学教案第 59次课 10学时一、授课题目第三章 糖类二、教学目的和要求了解单糖、低聚糖的种类和结构掌握多糖的性质和功用了解多糖改性技术掌握美拉德反应原理及其在食品加工中的应用。三、教学重点和难点重点：多糖的性质和功用多糖改性技术美拉德反应原理难点：多糖改性技术美拉德反应原理四、主要参考资料食品化学，王璋、许时婴、汤坚 编，中国轻工业出版社，2007，4；食品化学，刘邻渭 主编，中国农业大学出版社，2003，3；食品化学，谢笔钧 主编，科学出版社，2006，6；五、教学过程教学方法：讲授法辅导手段：PPT板书：板书+多媒体教学内容：糖的结构糖的性质食品中单糖和低聚糖美拉德反应 食品化学教案第 5次课 2学时一、授课题目第一节、概述第二节、糖类的结构第三节、糖类的性质二、教学目的和要求了解糖的概念及分类了解食品中常见的糖类理解单糖的不对称性掌握单糖的结构，糖苷的种类，结构及作用三、教学重点和难点重点：单糖的结构难点：单糖的结构四、主要参考资料食品化学，王璋、许时婴、汤坚 编，中国轻工业出版社，2007，4；食品化学，刘邻渭 主编，中国农业大学出版社，2003，3；食品化学，谢笔钧 主编，科学出版社，2006，6；五、教学进程第一节、概述糖类是自然界分布广泛，数量最多的有机化合物，是食品的主要组成成分之一。根据糖类的化学结构特征，其定义为多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。其主要功能为：供能、提供人们期望的质构、好的品质、结构及大家喜爱的甜味。一、糖的种类（按组成分类）1、分类单糖：不能被水解的糖，可根据官能团不同醛糖酮糖寡糖：2-20个单糖缩合而成多糖：大于20个单糖缩合而成的。根据糖基各类不同分为：同聚多糖、杂聚多糖根据结构有无支链分：直链多糖、支链多糖根据功能分为：结构多糖、储存多糖、抗原多糖2、食品中常见的糖有五碳糖：L阿拉伯糖、D木糖、D核糖、D2脱氧核糖六碳糖：醛糖：D，L半乳糖，D葡萄糖，D甘露糖糖衍生物第二节、糖的结构一、单糖糖类分子中含有手性碳原子，即不对称碳原子，它连接4个不同的原子或基团，在空间形成两种不同的差向异构体，立体构型呈镜面对称。单糖的相对分子质量较小，一般含56个碳原子，均为D一甘油醛衍生物，单糖可以形成缩酮和缩醛：糖分子的的羰基与糖分子本身的一个醇基反应，形成半缩醛/半缩酮，（分子内），进一步形成五元环（呋喃环）或六元环（吡喃环）。天然存在的糖环实际并非平面结构，吡喃G具有两种不同构象，椅式/船式，但大多已糖以椅式存在。糖分子中除G外，任何一个手性碳原子具有不同的构型称为差向异构，如果在最高编号的手性碳原子上的羰基位于左边位置，则称L，天然存在的L不多，食品中有两种L半乳糖、L拉伯糖，L糖往往具有重要的生化作用。二、糖苷糖在酸性条件下与醇发生反应，脱水后产品称糖苷，糖苷中糖部分称糖基，非糖部分称为配基。1、可以形成糖苷的配基有：醇基、硫醇、胺等。2、糖苷种类（天然）：糖基主要来源于核苷酸生物。3、作用：生理功能，使食品具有苦味和其它甜味和颜色，（类黄酮苷）注。使配基由不溶溶于水，便于运输。强泡沫形成剂及稳定剂（皂角苷）强心剂：毛地黄苷。注：当配基甲基时，会产生微弱及极强的苦味，涩味。4、举例：氧糖苷：O糖苷：中性，碱性稳定。H易水解，糖苷酶也可水解。氮糖苷：N糖苷：稳定性差，易水解（导致Mailard反应），也有特例，egN葡基酰胺，N嘾呤/嘧碇，风味增效剂。硫糖苷：S糖苷：芥子和辣根中存在。硫葡糖苷。分子内氧糖苷：形成氧糖苷时，如果D供体基团是同一分子中的羰基，即形成分子内糖苷。热D葡糖1.6脱水BD吡喃G（苦味）。H20在焙烤/加热糖或糖浆至高没温即会发生：生氰糖苷（O糖苷）：在自然界分布广泛，尤其在杏，木薯，高果，竹中。如苦杏仁苷，体内HSO4蜀黍苷HGN硫氰酸盐，解毒。E版书设计第二章 糖类第一节、概述1、 糖类概念(5min)2、 糖的分类(5min) 单糖 寡糖 2-20 多糖 20自然界常见单糖(15min) 第二节、糖类的结构1、 单糖结构(15min) 开链结构 D-，L-缩醛/缩酮结构-，-2、糖苷(10min) 定义 种类作用 疑难字词 六、作业1、糖的分类？2、可以形成糖苷的配基有哪些？七、课后记食品化学教案第 6次课 2学时一、授课题目第二节、糖类的结构第三节、糖类的性质二、教学目的和要求了解低聚糖的结构，掌握其构象了解低聚糖的结构，掌握其构象及特性掌握多糖的结构特征三、教学重点和难点重点：低聚糖及多糖的结构及构象多糖的空间结构难点：低聚糖及多糖的构象四、主要参考资料食品化学，王璋、许时婴、汤坚 编，中国轻工业出版社，2007，4；食品化学，刘邻渭 主编，中国农业大学出版社，2003，3；食品化学，谢笔钧 主编，科学出版社，2006，6；五、教学进程三、低聚糖（2-20个糖单位以糖苷键结合构成糖类）。核苷酸的糖基衍生物缩合而成。1、天然低聚糖来源多糖水解（E作用下）同聚糖，杂聚糖。2、自然界中常见的糖：双糖和三糖还原糖，非还原糖习惯命名3、命名系统命名4、空间构象维系：氢键，水溶液中的构象结晶时构象非水溶液中构象纤维二糖1C3OH糖残基环上O同前乳糖：1 C3OH糖残基环上O同前麦芽糖：1G残基CH2OHC2C3羟基，形成氢键。C3OHFC1OHG C2OH蔗糖：2个FC6OHGO环状糊精（7个G）5、常见种类低聚糖存在于多种天然食物中，尤其以植物类食物较多。此多，在牛奶，蜂蜜和昆虫类中也含有。食品加式中最常用的低聚糖有：蔗糖、麦芽糖、乳糖和环状糊精。具有特殊功能的低聚糖：低聚果糖，低聚木糖、甲壳低聚糖、低聚魔芋葡苷露糖特性：对碱较稳定，易被酸水解，水解后旋光度发生改变，-糖苷裂解，旋光度降低，-糖苷裂解，旋光度增大。四、多糖超过20个单糖的聚合称为多糖，单糖的个数称为聚合度（DP）。DP支），所带（同一种）带电不带电，假塑性流体净电荷和溶液的构象触变流体线性多糖黏度取决于多糖聚合度，伸展程度和刚性，溶剂后形状和柔顺性有半。支链多糖：分子之间碰撞频率低，黏度远低于同DP线性多糖。仅带一种电荷的线性多糖，静电排斥，使分子伸展，阻止分子间缔合。高黏度。多糖相对分子质量越大表现出现出假塑性越大假塑性小，有黏性。假塑性大，口感不黏。3、 胶凝（作用力）氢键，疏水相互作用，范德华引力，离子桥接，缠结/其价健，与水分子缔合。凝胶兼有固体和液体特征，无完全流动性，也无明显刚性。是一种能保持一定形状，可显著抵抗外界应力作用，肯有黏性液体某些特性的黏弹性半固体。其强度取决于联结区结构强度，适当控制联结区长度可形成多种不同硬度和稳定性的凝胶，交链分子和杂聚糖不能形成凝胶，有增稠，稳定作用，带电荷基因分子，也形不成凝胶。4、 水解在E或酸催化下，低聚糖和多糖糖苷键易水解，且黏度降低。水解与多糖结构，PH、时间、T、E活力影响。应用：生产中浆：方法，酸转化法、H、1401600C、1520min 、调PH4SS酸酶转化法、酸处理、E处理酶酶转化法 第三节、糖的性质一、链状糖类反应 还原性糖在溶液中以多种形式存在，且有变旋现象（酸/碱作用下） 大多数糖苷对碱稳定，酚类/酮糖苷，烯醇与羰基共糖苷及配基能发生-消去反应的糖苷在碱性介质中稳定，发生明显降解。 酸/OH浓度过高，糖发生烯醇化。原因：OH作用，糖，环链。PH34，大多数还原糖稳定。Ca(OH)2吡啶，铝酸钠，硼酸，三乙胺。二、氧化反应Br2醛糖醛糖酸（PH3，产率最高），吡喃G易发生。 中性，碱性，缓冲液DG1.5（支）内酯：温和酸化剂，作焙烤食品发酵剂。三、还原反应EH化山梨糖醇，甘露糖醇，代替蔗糖单糖糖醇作软化剂，保湿剂，结晶抑制剂，改善复水性。硼氢化钠电解四、酯化/醚化反应糖分子中OH有机/无机酸酯。蔗糖脂肪酸脂：乳化剂。OH碱OH醚。羰甲基纤维素钠/羰丙基淀粉。五、脱水和热降解（OH/H催化）H2O（HMF）戊糖脱水2呋喃醛。已糖5-羰甲基2呋喃醛其他H2O2-羰2酸呋喃酮糖异麦芽相酚H2O戊糖2-呋喃醛醛糖已糖5-羰甲基-2-酸呋喃醛热降解：碳碳不断裂发生正异构化2/DG2/平衡醛酮糖异构化分子内/分子间脱水（形成糖苷键）碳碳断裂：挥发性转糖苷性酸：醛、酮、二酮、醇、芳香族化合物、CO、CO2版书设计第二节、糖类的结构3、多糖特性 溶解性(5min) 黏度与稳定性(5min) 胶凝作用(5min) 水解后多糖变化(5min) 第三节 糖类的性质一、链状糖的性质(10min)二、氧化反应(5min)三、还原反应(5min)四、酯化/醚化反应(5min)五、脱水和热降解(5min) 疑难字词 六、作业1、多糖的特性及其应用？七、课后记食品化学教案第 8次课 2学时一、授课题目第三节、糖类的性质第四节、单糖和低聚糖的功能二、教学目的和要求掌握美拉德反应机理，影响因素，控制方法理解单糖和低聚糖的功能了解单糖和低聚糖在食品工业中的应用三、教学重点和难点重点：美拉德反应机理影响美拉德反应速率因素，防止美拉德反应发生措施难点：美拉德反应机理四、主要参考资料食品化学，王璋、许时婴、汤坚 编，中国轻工业出版社，2007，4；食品化学，刘邻渭 主编，中国农业大学出版社，2003，3；食品化学，谢笔钧 主编，科学出版社，2006，6；五、教学进程六、非酶褐变1、焦糖化作用H、盐（少量）异头移位（左旋） 风味糖/糖浆环大小改变（双键形成）聚合、吸光色泽加热糖苷键形成/断裂 盐的种类：铵盐NH4HSO3耐酸焦糖色素，pH 0.2-4.5，可乐饮料 铵离子NH4+带正电荷胶体粒子，pH 4.2-4.8，焙烤食品不加焙烤略带负电荷粒子，pH 3- 4，啤酒、酒精饮料2、美拉德反应1) 反应物：氨基酸、肽、蛋白质、还原糖、少量水2) 生成物：可溶或不可溶的高聚物3) 反应历程反应初期：还原糖+胺葡基胺（无色溶液，还原力强）HMF（五羟甲基二呋喃醛）黄色 -二羰基化合物色素4) 后果：必需AA损失5) 影响因素糖的种类和含量 D-木糖L-阿拉伯糖己糖二糖 D-FruD-Glc-NH2含量和种类 -NH2在-位或在末端，比-位易褐变T升高，易褐变pH pH 6 褐变程度微弱（氨基质子化，阻止葡基胺的形成） pH = 7.89.2 （偏碱性），褐变速率最快中等水分含量 褐变为氧化还原反应，中等水分含量褐变最快（30%） 保持低水分，Aw 0.2，褐变最慢金属离子Cu2+与Fe3+促进褐变Ca2+抑制，Na+无影响糖的结构 链式糖（游离羰基）发生褐变6) 防止褐变措施原料选择：选AA、还原糖含量少的品种，用蔗糖。保持低水分含量：干制品密封、用干燥剂降低pH：加酸降低温度除去一种作用物：热水烫漂，去除可溶性固形物，减少还原糖含量。加入葡萄糖转化酶，除去糖。色素形成早期加入还原剂（亚硫酸盐），钙处理第四节、单糖和低聚糖的功能一、亲水功能1、原因：大量OH靠H键与水分子相互作用，使糖及其聚合物发生溶剂化或增溶作用。2、特点:糖的结构影响结合水的速度和数量。 例：D-果糖 D-葡萄糖 蔗糖 = 麦芽糖 乳糖不纯的糖或糖浆比纯糖吸湿快，低聚糖吸湿更明显。 例：结晶糖不吸湿，不易潮解。饴糖、玉米糖浆中的麦芽低聚糖。保湿性作用：糖结合水的能力（称为保湿性）和控制食品的水分活度是碳水化合物最重要的功能性质之一。在食品中的应用：限制水进入食品例：糖霜，防止结块，需采用吸水能力弱的糖，如：乳糖或麦芽糖控制食品水分损失 例：糖果蜜饯、焙烤食品为防止水分损失，则添加吸湿性较强的糖，如：玉米糖浆、高果糖玉米糖浆、转化糖、糖醇。二、风味结合功能1、在食品脱水过程中，对于保持食品的色泽和挥发性风味成分起重要作用 糖-水风味剂 糖-风味剂水 2、双糖、低聚糖是有效的风味结合剂。例如：环状糊精 3、多糖是很好的风味固定剂。 阿拉伯树胶可在风味物周围形成一层厚膜，阻止其吸潮、蒸发、氧化。 阿拉伯树胶明胶混合物用于微胶囊技术。三、褐变产物及风味褐变风味产物：麦芽酚、乙基麦芽酚、异麦芽酚。具有特征的焦糖气味，作为甜味增强剂。产生挥发性香味成分：吡啶、吡嗪、咪唑等。参加反应的 不同AA产生不同香味 例： Val + 葡萄糖奶油香气四、甜味食品果实的甜味主要取决于蔗糖、果糖、葡萄糖含量。甜度是一个相对值，以蔗糖甜度为1或100比较 Fru Suc Glc Mal Gal 结晶更甜糖醇可作甜味剂版书设计第三节 糖类的性质六、非酶促褐变1、焦糖化作用(10min)2、美拉德反应(5min)反应物 生成物 反应历程 后果影响因素 第四节、单糖和低聚糖的功能一、亲水功能(10min)二、风味结合功能(10min)三、改变色泽及风味(10min)四、甜味(5min)疑难字词 六、作业1、影响Maillard反应的主要因素？对食品品质的影响？如何抑制不期望的Maillard反应？2、单糖和低聚糖在食品中有哪些功能？七、课后记食品化学教案第 9次课 2学时一、授课题目第五节、食品中的多糖二、教学目的和要求了解食品中常见的多糖及其应用掌握淀粉糊化，老化原理及其影响因素掌握果胶形成的凝胶类型及形成原理和条件了解多糖改性技术三、教学重点和难点重点：多糖的性质和功用淀粉糊化和老化果胶形成的凝胶类型及形成原理和条件难点：淀粉糊化和老化多糖改性技术四、主要参考资料食品化学，王璋、许时婴、汤坚 编，中国轻工业出版社，2007，4；食品化学，刘邻渭 主编，中国农业大学出版社，2003，3；食品化学，谢笔钧 主编，科学出版社，2006，6；五、教学进程一、淀粉1. 淀粉粒特性以颗粒状态存在：圆形、椭圆、多角形偏光十字，双折射现象半结晶结构，结晶区、无定形区交替成层状支链和支链形成螺旋结构，再缔合成束状。直链淀粉在溶液中以双螺旋形式存在，能截留脂肪酸、烃类物质，成为包含复合物。直链淀粉结构 a-D-Glc以a-1,4糖苷键连接成线性聚合物。存在少量a -1,6糖苷键分支，占0.3-0.5%。相对分子质量约为106，甚至更大 分子内的氢键作用成右手螺旋构象，每个螺旋含有6个Glc残基，内H 外-OH。 25%直链淀粉支链淀粉结构 C链为主链，由 a -1,4连接 具有平行排列的双螺旋分支而成簇状，是淀粉粒的主要结晶部分。 大多数淀粉中含约75%的支链淀粉。 马铃薯淀粉在O-6和O-3位有-P，略带负电，水中加热形成非常粘的透明溶液，不易老化2. 糊化完整的淀粉粒不溶于水，但能可逆的吸水、略微溶胀。T升高，分子运动加剧，分子间氢键断裂，所以有更多位点与水分子氢键缔合。水的渗入使淀粉分子结构混乱，结晶区的数目减少，淀粉发生不可逆溶胀。1) 糊化：支链淀粉由于水合作用出现无规卷曲，淀粉分子的有序结构受到破坏，成为无序状态，双折射和结晶结构完全消失，此过程称为糊化。糊化点（糊化初始温度）双折射开始消失的温度糊化末端温度双折射完全消失的温度糊化应用：即食型方便食品2) 影响淀粉的糊化的因素结构与含量：支链淀粉易糊化；直链淀粉含量越高，淀粉越难以糊化。温度/Aw ：T /Aw越高，糊化程度越大。糖：高浓度糖降低糊化速率、黏度和凝胶强度。双糖单糖水分结合力强，降低Aw，与淀粉争夺结合水，阻止淀粉糊化。盐：高浓度盐降低糊化速率，低浓度无影响（土豆除外）。 脂类：降低糊化速率。与直链淀粉形成配合物，包合在淀粉螺旋环中，不易从环中渗出，并阻止水渗入淀粉粒。酸：pH4-7，对糊化影响小；pH10，溶胀速率增大；在低PH值时，淀粉水解为糊精，黏度下降，故糊化使用交联淀粉。3. 老化定义：淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用再缔合产生沉淀或不溶解的现象。 实质：分子再结晶过程。举例：面包陈化、米汤黏度下降，产生白色沉淀 。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。影响淀粉老化的因素：温度：2-4易老化；60或-20不老化。含水量：30-60%易老化结构：直链淀粉易老化。均匀性，老化。共存物：低聚糖、糖醇、大分子亲水性多糖、Pro等阻止淀粉分子缔合，夺取凝胶中的水，防止老化。表面活性剂、极性脂类抑制老化。改性淀粉抑制老化（引入亲水性强基团提高淀粉亲和力，降低糊化温度）。淀粉的来源，淀粉老化趋势: 马铃薯玉米50%LM 低甲氧基果胶：DE50%原果胶：高度甲酯化的果胶物质果胶酸：不含甲酯基3、HM果胶胶凝机理条件：高糖浓度 58% 75%，低pH 2.8 3.5，果胶1%机理：a. pH足够低时，羧酸盐转化为-COOH，不能离解，因此分子不再带电，分子间斥力，水合程度，有利于分子间缔合形成三维网络结构。 b.糖与分子链竞争水，溶剂化程度大大下降，有助于链间形成氢键和凝胶。4、LM果胶胶凝机理条件：在二价阳离子（Ca2+） 存在条件下形成凝胶。机理：COO与Ca2作用形成蛋盒模型。影响因素: 与T、pH、离子强度、 Ca2+浓度有关。五、瓜尔豆胶和角豆胶来源：豆的胚乳结构：半乳甘露聚糖 主链-1,4-D-吡喃甘露糖(Mannose) 支链-1,6-D-吡喃半乳糖(Galactose)瓜尔豆胶：M : G = 1.6，粘度最高，主要作为增稠剂，可与明胶，CMC，卡拉胶，黄原胶复配。刺槐豆胶： M : G = 3.5，支链少，粘度低于瓜尔胶。具有