第三章 糖类化合物ppt课件

.,第三章糖类化合物,.,3.1概述3.2食品中的单糖类化合物3.3食品中的低聚糖类化合物3.4食品中的多糖类化合物,主要内容,.,3.1概述,3.1.1糖类化合物的定义与来源糖类化合物糖类化合物可以定义为多羟基的醛类、酮类化合物或其聚合物及其各类衍生物的总称，是自然界中最丰富的天然有机化合物，是生物体所需能量的主要来源。习惯上也称其为碳水化合物，这是因为此类化合物的一般通式可以表示为Cn(H20)m。糖类化合物是绿色植物经过光合作用形成的产物，一般占植物体干重的80%左右。,.,根据其水解程度分类单糖：指凡不能被水解为更小单位的糖类物质，如葡萄糖、果糖等；低聚糖：聚合度小于或等于10的糖类物质，如蔗糖、乳糖、麦芽糖等；多糖：聚合度大于10的糖类物质，如淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。,3.1.2糖类化合物的分类,.,.,多糖的分类,根据多糖的组成分类均多糖：指只有一种单糖组成的多糖，如淀粉，纤维素等杂多糖：指由两种或两种以上的单糖组成的多糖，如香菇多糖等。根据是否含有非糖基团纯粹多糖：不含有非糖基团的多糖，也就是一般意义上的多糖；复合多糖：含有非糖基团的多糖，如糖蛋白、糖脂等根据多糖的生物学功能来分类结构多糖：组成生物体的多糖。纤维素、糖蛋白、糖脂等；贮存多糖：淀粉、糖原；功能多糖：在生物体中起信号传导、生物信息识别等功能的多糖，糖工程、多糖代谢；抗原多糖：指具有抗原性的多糖类。在多数情况下，多糖类属不完全抗原；但在免疫及试管内反应方面有作为完全抗原而起作用的事实。,.,1从食品工艺学的角度：a赋予食品香甜味：面包、饼干中的糖类物质；b增加食品体系的粘稠性：饮料；c改善和维持食品体系的质地稳定性：果冻、果汁；d改善食品体系的香味和色泽：糖醋排骨。,3.1.3糖类化合物在食品体系中的功能,.,2从食品生化的角度,a作为人类活动的能源物质；b构成机体或食品体系；C转化形成生命必需物质，如蛋白质和脂类。,.,3.2食品中的单糖类化合物3.2.1单糖与食品相关的物理学特性1单糖的甜度单糖类化合物均有甜味，甜味的强弱用甜度来区分，不同的甜味物质其甜度大小不同。甜度是食品鉴评学中的单位，这是因为甜度目前还难以通过化学或物理的方法进行测定，只能通过感官比较法来得出相对的差别，所以甜度是一个相对值。一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20时的甜度为1.0来确定其它甜味物质的甜度，因此又把甜度称为比甜度。下面是一些单糖的比甜度：-D-葡萄糖0.70-D-半乳糖0.27-D-甘露糖0.59-D-木糖0.50-D-呋喃果糖1.50不同的单糖其甜度不同，这种差别与分子量及构型有关；一般的讲，分子量越大，在水中的溶解度越小，甜度越小；环状结构的构型不同，甜度亦有差别，如葡萄糖的-构型甜度较大，而果糖的-构型甜度较大。,.,2旋光性和变旋现象,旋光性是一种物质使直线偏振光的振动平面发生旋转的特性。右旋为D-或（+），左旋为L-或（-）。大多数单糖都有旋光性（丙酮糖除外），见P48表3-2.旋光性是鉴定糖的一个重要指标。当单糖溶解在水中的时候，由于开链结构和环状结构直接的互相转化，因此会出现变旋现象（糖刚溶解于时，其比旋光度是处于变化中的，但到一定时间后就稳定在一恒定的旋光度上的现象）。在通过测定比旋光确定单糖种类时，一定要注意静置一段时间（24h）。,是指1mL含1g糖的溶液在其透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度,.,单糖类化合物在水中都有比较大的溶解度，但不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。不同的单糖在水中的溶解度不同，其中果糖最大，如20时，果糖在水中的溶解度为374.78g/100g，而葡萄糖为87.67g/100g。随着温度的变化，单糖在水中的溶解度亦有明显的变化，如温度由20提高到40,葡萄糖的溶解度则变为162.38g/100g。利用糖类化合物较大的溶解度及对于渗透压的改变，可以抑制微生物的活性，从而达到延长食品保质期的目的。但要做到这一点，糖的浓度必需达到70%以上。常温下（20-25)，单糖中只有果糖可以达到如此高的浓度，其它单糖及蔗糖均不能。而含有果糖的果葡糖浆可以达到所需要的浓度。果酱和蜜饯类食品就是利用糖作为保藏剂的。,3溶解度,.,吸湿性和保湿性反映了单糖和水分之间的关系，分别指在较高空气湿度条件下吸收水分的能力和在较低空气湿度湿度下保持水分的能力。这两种性质对于保持食品的柔软性、弹性、贮存及加工都有重要的意义。如：生产硬糖时要求生产材料的吸湿性低，如蔗糖；相反，生产软糖时要求生产材料的吸湿性要高，如转化糖和果葡糖浆；不同的单糖其结晶形成的难以程度不同，如葡萄糖容易形成结晶且晶体细小，果糖难于形成结晶等。,4吸湿性、保湿性与结晶性,.,5其它,a粘度：葡萄糖、果糖木糖）六碳糖（半乳糖甘露糖葡萄糖。二糖或含单糖更多的聚合糖由于分子量增大反应的活性迅速降低。B、氨基化合物同样，能够参加Maillard反应的氨基类化合物也不局限于氨基酸，胺类、蛋白质、肽类均具有一定的反应活性。一般地，胺类反应的活性大于氨基酸；而氨基酸中，碱性氨基酸的反应活性要大于中性或酸性氨基酸；氨基处于位或碳链末端的氨基酸其反,.,应活性大于氨基处于位的。C、pH受胺类亲核反应活性的制约，碱性条件有利于Maillard反应的进行，而酸性环境，特别是pH硫酸草酸，在工业上用酸水解淀粉产生葡萄糖时，产物往往含有5%左右的异麦芽糖和龙胆二糖，影响糖的结晶性和风味。,.,脱水反应,戊糖（加热和强酸条件）糠醛；己糖（加热和强酸条件）5-羟甲基糠醛甲酸等（分解）有色物质（聚合）。,.,3.2.2.5单糖的氧化反应,单糖具有醛的通性（酮基在稀碱溶液中能转化成醛基），既可被氧化为糖酸，又可被还原为糖醇。糖酸加热很容易失水形成内酯，如葡萄糖氧化并失水的产物葡萄糖酸内酯可用作凝固剂，用于豆腐生产，1989年以后，又被批准用于鱼虾保鲜，可使鱼虾外观光泽，富有弹性。,.,3.2.2.6单糖的还原反应,糖的还原产物如山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇，是目前人们较为关注的功能性甜味剂。具有清凉甜味（甜度为蔗糖的0.5-0.7倍）体内代谢不需胰岛素参与，可用作糖尿病人的代糖物；在食品加工中还常用作保湿剂。,.,3.2.2.7食品中单糖的酯化与醚化,糖中的羟基与醇羟基相同，它与有机酸或无机酸相互作用生成酯。天然多糖中存在醋酸酯和其它羧酸酯。eg.蔗糖脂肪酸酯是一种很好的乳化剂。糖中的羟基除了形成酯外，还能形成醚，但不如天然存在的酯多。,.,3.3食品中的主要单糖,3.3.1葡萄糖室温下，水溶液结晶析出的是含有1分子结晶水的单斜晶系晶体，构型为-D-葡萄糖；50以上为无水葡萄糖；98以上的热水溶液或酒精溶液中析出的葡萄糖是无水的斜方晶体，构型为-D-葡萄糖；,.,葡萄糖的甜度约为蔗糖的56%75%，其甜味有凉爽之感，适宜食用；葡萄糖能被多种微生物发酵，是发酵工业的重要原料：,工业上生产葡萄糖，都以淀粉为原料，经酸法或酶法水解而制得。,.,3.3.2果糖,果糖与葡萄糖共存于果实及蜂蜜中；果糖易溶于水，在常温下难溶于酒精；果糖吸湿性较强，因而从水溶液中结晶较困难，但果糖从酒精溶液析出的无水结晶，熔点为102104；果糖为左旋糖；,.,果糖很容易消化，适于幼儿和糖尿病患者食用，它不需要胰岛素的作用，能直接被人体代谢利用；在食品工业上，用异构化酶在常温常压下，使葡萄糖转化为果糖。,.,3.4食品中的单糖衍生物,3.4.1氨基糖单糖中一个或多个羟基被氨基取代而生成的化合物称为氨基糖；D-葡萄糖胺、D-半乳糖胺是重要的氨基糖；天然物中氨基糖以N-乙酰基，而很少以N-磺酰基衍生物的形式存在。,.,3.4.2糖苷,单糖的羰基与同一糖分子上的醇基形成半缩醛或半缩酮，由于醛基或酮基的内酯化，形成一个新的羟基，这个羟基特别活泼，称为半缩醛羟基；半缩醛羟基在酸性条件下与其他分子的醇羟基、酚羟基、-NH2、-SH等结合，脱去一分子水而得到的产物叫糖苷；糖苷一般以呋喃糖苷或吡喃糖苷的形式存在。,.,1组成糖+配基（非糖部分）；醛糖或酮糖均可以形成糖苷；2性质无变旋现象，无还原性，酸中水解，碱中稳定存在，吡喃糖苷比呋喃糖苷稳定。,.,3生物功能黄豆苷（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，能治疗冠心病和脑血栓；银杏黄酮醇苷，具有扩张冠状血管、改善血液循环的功效。,.,4糖苷的毒性某些生氰糖苷在体内转化为氢氰酸，使人体中毒：,.,3.4.3糖醇,糖醇是多元醇，主要有D-山梨糖醇、D-甘露糖醇、半乳糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇等，糖醇无还原性。,.,1山梨糖醇低温时对稀酸、稀碱和大气中的氧是稳定的。不能还原菲林试剂，也不能被酵母发酵和细菌分解，能长期保存。但在酸催化剂存在条件下加热，会生成内醚同时脱去水分子。它易溶于水，微溶于甲醇、乙醇和乙酸，但其水溶液可以与甲醇、乙醇和甘油任意混溶。,.,山梨糖醇不易挥发，用它制成的糖果在受热和冷却时不会损耗；除了在糖果业中用于保鲜和保软外，还用于糖尿病人。它在人体代谢中被酶氧化首先转化为果糖，尽管比葡萄糖和蔗糖好的多，但要控制量，否则会危及胰岛素的平衡。,.,2木糖醇木糖醇甜度是蔗糖的70%左右，是一种非旋光性的戊糖。用作糖尿病人的食糖替代品，进入人体代谢循环时，类似山梨糖醇，能为人体充分利用而没有生理伤害。另外，山梨糖醇和木糖醇都不参与美拉德反应，这对制备糖尿病人的食物是极其重要的，不会产生营养损失。,.,3.4.4脱氧糖,单糖分子中一个或多个羟基被氢原子取代而生成的化合物称为脱氧糖。如-脱氧-D-核糖（脱氧核糖）,.,3.5食品中的低聚糖,由2-10个单糖通过糖苷键连接而成。低聚糖构象的稳定主要靠氢键维持。低聚糖是否具有还原性对食品加工具有重要意义。低聚糖除具有糖的性质（甜度、粘性、还原性、吸湿性、保湿性、结晶性等）外，大多具有生理活性。,.,3.5.1常见种类、结构及苷键类型-1,4-糖苷键：,-1,4-糖苷键：,.,-1,6-糖苷键：,.,-1,6-糖苷键：,.,-1,2-糖苷键：,混合键型低聚糖：,-1,6-,-1,2,.,-1,4-,-1,2,.,3.5.2食品中低聚糖的性质a水解反应-转化糖的形成低聚糖的水解反应指低聚糖在酶、酸或碱作用下，苷键断裂、糖链分解的过程；低聚糖一般的水解产物为单糖；如：,.,蔗糖在酶或酸的作用下形成的产物叫做转化糖。,所谓转化就是水解前后溶液的旋光度发生变化的反应。,.,酶催化的低聚糖的水解是食品或食品原料中经常进行的反应，如蜂蜜大量存在的转化糖、乳糖酶催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖等。化学法水解低聚糖常以酸作为催化剂，在酸性条件下，除低聚糖中的1,6-苷键较难水解外，其它苷键均可分解。,.,b褐变反应低聚糖发生褐变的程度相对比单糖小，具有还原性的低聚糖如麦芽糖、异麦芽糖能发生Maillard褐变反应，其褐变的中间产物具有明显的抗氧化作用。在高温条件下低聚糖也能发生焦糖化褐变反应。c抗氧化作用低聚糖水溶液具有抗氧化性。其原因有三：.溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度；如在60%的蔗糖溶液中，氧的溶解度约为纯水的1/6。.可以阻断其它成分与空气氧的接触；.具有还原性，可以首先与氧发生反应。d提高渗透压随着糖溶液浓度的提高，其渗透压也提高。当控制合适的糖溶液浓度时，会因较高的渗透压而抑制微生物的生长。,.,e发酵性糖类发酵对食品具有重要的意义，如酿酒和面团的发酵；主要发酵菌类：酵母菌、乳酸菌；前者能使葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、甘露糖等发酵生成酒精，同时产生CO2。后者除了发酵以上糖外，还能发酵乳糖产生乳酸。酵母发酵糖的顺序：葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖,大多数低聚糖不能被直接发酵，水解产生单糖后方可。,生产中常用其它甜味剂代替蔗糖,.,f吸湿性、保湿性与结晶性低聚糖多数吸湿性较小，因此可以作为糖衣材料，或用于硬糖、酥性饼干的甜味剂。,.,就单糖和双糖的结晶性而言：蔗糖葡萄糖果糖和转化糖。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。在生产硬糖是不能完全使用蔗糖，当熬煮到水分含量到3%以下时，蔗糖就结晶，不能得到坚硬、透明的产品。一般在生产硬糖时添加一定量的（30%-40%）的淀粉糖浆。在生产硬糖时添加一定量淀粉糖浆的优点是：（1）不含果糖，不吸湿，糖果易于保存；（2）糖浆中含有糊精，能增加糖果的韧性；（3）糖浆甜味较低，可缓冲蔗糖的甜味，使糖果的甜味适中。,.,3.5.3食品中重要的低聚糖,1蔗糖2麦芽糖与异麦芽糖3乳糖4纤维二糖与海藻糖5果葡糖浆6棉籽糖,.,1蔗糖,蔗糖是由1分子-D-吡喃葡萄糖和1分子-D-呋喃果糖通过,-1,2糖苷键结合而成的非还原糖；蔗糖是人类需求最大，也是食品工业中最重要的能量型甜味剂，制糖工业常用甘蔗和甜菜为原料提取。,.,2麦芽糖与异麦芽糖,麦芽糖是由2分子吡喃葡萄糖通过-1,4糖苷键结合而成的还原糖，能被酵母发酵；麦芽糖存在于麦芽、花粉、花蜜、树蜜以及大豆植株的叶柄、茎和根部，是淀粉在-淀粉酶作用下的最终水解产物；麦芽糖易消化，在糖类化合物中营养最丰富；异麦芽糖由2分子吡喃葡萄糖通过-1,6糖苷键结合而成，不能被酵母发酵。异淀粉酶可催化淀粉的-1,6糖苷键水解，生成麦芽糖。,.,3乳糖,乳糖是由1分子-D-吡喃半乳糖和1分子D-吡喃葡萄糖通过-1,4糖苷键结合而成的还原糖；乳糖是哺乳动物乳汁中的主要糖成分：牛乳中4.6%-5%，人乳中5%-7%；乳糖易消化有利于机体内钙的代谢和吸收，但对体内缺乏乳糖酶的人群来说，容易导致乳糖不耐症；乳糖在植物界很少见，也是食品工业中最重要的能量型甜味剂，制糖工业常用结晶的方法从乳清中制备乳糖。,.,4纤维二糖与海藻糖,纤维二糖是纤维素的基本组成单位，是由2分子吡喃葡萄糖通过-1,4糖苷键结合而成，是典型的-葡萄糖苷，有、两种立体异构体，其化学性质类似于麦芽糖；海藻糖是由2分子吡喃葡萄糖通过,-1,1糖苷键结合而成的非还原糖；海藻糖有特殊的生物学功能，可以保护蛋白质、生物膜及敏感细胞的细胞膜避免受干旱、冷冻、渗透压变化等造成的伤害，工业上可用作不稳定药品、食品、化妆品的稳定剂等。,.,5果葡糖浆,又称高果糖浆或异构糖浆，是由果糖和葡萄糖为主要成分组成的混合糖糖浆；果葡糖浆根据含果糖的多少，分为果糖含量为42%、55%、90%三代产品，其甜度分别为蔗糖的1.0、1.4、1.7倍；果葡糖浆是重要的天然甜味剂，一般以玉米为原料制备，目前作为蔗糖的替代品在食品工业中具有广泛的应用。,.,6棉籽糖及水苏糖（大豆低聚糖）,.,棉籽糖,是非还原糖，酵母不可发酵，经蔗糖酶或-半乳糖苷酶催化水解后则生成可发酵性糖；棉籽糖是除蔗糖外在植物界广泛分布的另一种低聚糖，在棉籽、桉树干分泌物以及甜菜中含量较多；纯净的棉籽糖是白色或黄色结晶体，易溶于水，甜度为蔗糖的20%-40%，微溶于乙醇，不溶于石油醚。其吸湿性在所有低聚糖中是最低的。,.,3.5.4食品中的功能性低聚糖,1低聚果糖2低聚木糖3异麦芽酮糖4甲壳低聚糖,.,1低聚果糖,.,低聚果糖及其生理功能,又称寡果糖或蔗果三糖族低聚糖，是蔗糖分子中的D-果糖以-2,1糖苷键连接1-3个果糖而成的蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖及其混合物，属于果糖和葡萄糖构成的直链杂低聚糖。生理功能：a能被大肠内双歧杆菌选择性的利用，使体内双歧杆菌数量大幅度增加；b很难被人体消化道酶水解，是一种低热量糖；c可认为是一种水溶性膳食纤维；d抑制场内沙门菌和腐败菌的生长，促进肠胃功能；e防止龋齿。,.,2低聚木糖,由2-7个木糖以（14）糖苷键连接而成，以木二糖为主要成分，甜度为蔗糖的50%，其最大的特点是稳定性好，耐酸、耐热、不易分解，是有效剂量所需用量最小的低聚糖。,功能：a有显著的双歧杆菌数增殖作用；b改善肠道菌群；c促进机体对钙的吸收；d防止龋齿。,.,3异麦芽酮糖,是一种结晶性的还原性双糖，甜度为蔗糖的42%，其最大的特性是不为大多数细菌和酵母所利用，因此可用于防龋齿食品。,.,4甲壳低聚糖,是一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖或D-氨基葡萄糖通过-1,4糖苷键连接起来的低聚合度水溶性氨基葡萄糖，具有以下生理活性：a能降低肝脏和血清中的胆固醇；b提高机体免疫力；c抗肿瘤；d是益生菌的增殖因子；e可治疗消化性溃疡和胃酸过多症。,.,3.5.5环状糊精,由D-葡萄糖以（14）糖苷键连接而成的环状低聚糖，聚合度有6、7、8三种，分别称为-、-、-环状糊精。,.,多糖又称多聚糖，是指单糖聚合度大于10的糖类。多糖具有两种结构：直链和支链。多糖大分子结构与蛋白质一样，也可以分为一级、二级、三级和四级结构层次。,3.6多糖3.6.1多糖的结构,.,多糖的一级结构：多糖线性链中糖苷键连接单糖残基的顺序；多糖的二级结构：指多糖骨架链间以氢键结合所形成的各种聚合体，只关系到多糖分子主链的构象，不涉及侧链的空间排布；多糖的三级结构：在多糖的一级结构和二级结构的基础上形成的有规则而粗大的空间构象；多糖的四级结构：指多糖链间以非共价键结合而形成的聚集体。,.,3.6.2多糖的性质1多糖的溶解性,多糖具有大量羟基，因而具有较强的亲水性，除了高度有序具有结晶的多糖不溶于水外，大多数多糖易于水合和溶解，不能结晶。水溶性多糖或多糖衍生物常被称为胶或亲水胶体。在食品体系中，多糖具有控制水分移动的能力，如在冷冻食品中加入多糖能有效地抑制冰晶的长大，保护食品的结构和质地不受破坏。,.,2多糖溶液的粘性和稳定性,多糖溶液具有高粘性，一般0.25%-0.5%的多糖溶液即能产生极高的粘度甚至形成凝胶。直链多糖在水溶液中呈无序的无规则线团状，分子旋转时占用很大空间，分子彼此碰撞频率高，产生摩擦，因而具有很高粘度。支链多糖比具有相同分子量的直链多糖分子占有的空间体积小得多，因而溶液的粘度也比较低。不带电的直链均匀多糖（如直链淀粉）倾向于通过氢键在分子间形成缔合和形成部分结晶；而带电的直链多糖由于静电斥力阻止链段相互接近，因而不易于缔合、结晶，能形成稳定的溶液，如海藻酸钠、卡拉胶。,.,多糖溶液一般具有两类流动性质：假塑性和触变性。假塑性流体：随剪切速率增加，表观粘度降低，其流变特性与剪切时间无关。当剪切停止后，立即恢复到原有粘度。触变性流体：流变特性随时间而变化，即在恒定的剪切速率，流体的表观粘度随时间而变化。,.,3多糖的凝胶性,凝胶：是高聚物分子（大多是多糖和蛋白质）通过氢键、疏水相互作用、范德华力、离子桥联、共价键、分子缠结等形成的三维网状结构，网孔中充满了液相。很多多糖都具有凝胶特性，但形成凝胶的条件及所形成的凝胶的性质各有不同。多数亲水胶体具有多功能用途，可以作为增稠剂、结晶抑制剂、絮凝澄清剂、成膜剂、脂肪代用品、泡沫稳定剂，缓释剂、悬浮稳定剂、吸水膨胀剂、乳状液稳定剂以及胶囊剂等。一种食品中可能用到胶的一种或几种性质。,.,4多糖的水解多糖的水解指在一定条件下，糖苷键断裂，多糖转化为低聚糖或单糖的反应过程。多糖水解的条件主要包括酶促水解和酸碱催化水解；调节或控制多糖水解是食品加工过程中的重要环节。a.酶促水解常见处理对象、酶种类、意义总结如下页表。b.酸碱催化水解(1)酸催化*机理：,.,.,*影响因素：多糖类型：对中性多糖起作用，其它糖不一定温度：温度提高，酸催化速度大大提高苷键类型：苷键比苷键水解容易。1,6-1,4-1,3-1,2-单糖环的大小：呋喃环比吡喃环容易水解多糖结晶程度：结晶区较难水解(2)碱催化-转消性水解果胶在碱性条件下的水解属于此种类型（反应机理见下页）由图可以看出，果胶的转消性水解属于碱催化的苷键断裂过程，本质是碱帮助半缩醛羟基形成的苷键发生断裂，类似于醚碱的反应，碱的帮助作用主要体现在亲核取代。果胶的这种水解被用在食品加工中的去皮过程。,.,.,5多糖的生理活性,膳食纤维：一些多糖或其有控制的水解产物具有膳食纤维的功能，可预防或辅助治疗一些疾病，或可间接起到改善其它生理机能的作用。很多真菌多糖具有良好的提高免疫力、防止癌变的功能。目前已有多种多糖因其特殊的生物活性而被作为临床用药。,.,1淀粉粒的特性,淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。（1）形状：圆形、椭圆形、多角形等。（2）大小：0.0010.15毫米之间，马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。（3）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。,3.6.3淀粉多糖,.,2淀粉的结构,由直链淀粉（Amylose）和支链淀粉（Amylopectin）组成。,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。支链淀粉包括-1,4-糖苷键和-1,6-糖苷键，其分子中存在有大量的分支，支其中支链的长度一般为2030个葡萄糖基。,.,淀粉是由葡萄糖组成的多糖，糖残基之间存在两种不同的连接方式，即直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是由-D-吡喃葡萄糖残基以14键连接而成的线型聚合物分子量为106左右。大多数分子链上还存在很少量的-D-（16）键分支，有的支链很长，有的则很短，然而支链和支链之间的距离相隔很远，平均每180320个糖单位有一个支链，支链约占直链淀粉的0.3%0.5%，因此，直链淀粉的性质基本上同线型大分子一样。,.,.,3淀粉的物理性质,白色粉末，在热水中溶胀；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：在68-80时，直链淀粉在水中溶胀而形成胶体，支链淀粉则仍为颗粒，但是，一旦支链淀粉溶解后冷却则不易析出。,.,4淀粉的化学性质,无还原性；遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色；酶水解和酸水解。,.,与碘反应：,直链淀粉与碘反应呈棕蓝色，而支链淀粉与碘反应呈蓝色，糊精与碘的反应随分子质量的减小，溶液呈色依次变化为：蓝色-紫色-橙色-无色。但淀粉、糊精与碘的反应并不是化学反应，是一个物理过程。原因是由于碘在淀粉分子螺旋中吸附而引起的。在淀粉分子的每一个螺旋中能吸附一分子的碘，吸附的作用力为范德华力，这种作用力改变了碘的原有色泽。对于糊精来说，聚合度为4-6与碘呈无色，聚合度为8-20与碘呈红色，聚合度为大于40与碘呈蓝色。支链淀粉一般与碘呈紫色，因为其支链的长度一般为20-30。,.,水解反应：,工业上常通过淀粉水解来生产各种化工原料，根据淀粉的水解程度的不同可得到糊精、淀粉糖浆、果葡糖浆、麦芽糖浆、葡萄糖等，常用的生产方法有酸法和酶法。（1）酸法：用无机酸作为催化剂使淀粉发生水解反应转变成葡萄糖，这个工序在工业上称为“糖化”。淀粉在酸性条件下加热除发生糖化反应形成葡萄糖外，还有其他副反应发生，如发生复合反应形成异麦芽糖和龙胆二糖，发生脱水反应生成糠醛。,.,影响淀粉水解反应的因素有：,A淀粉的种类：不同淀粉的可水解难易程度不一样，由难到易依次为马铃薯淀粉-玉米、高粱等谷类淀粉-大米淀粉。B淀粉的形态：无定性的淀粉比结晶态的淀粉容易被水解。C淀粉的化学结构：直链淀粉比支链淀粉易于水解，-1，4糖苷键比-1，6糖苷键易于水解。D催化剂：不同的无机酸对淀粉水解反应的催化效果不一样，在相同浓度下，催化强弱顺序为：盐酸硫酸草酸。E温度。,.,（2）酶法：,酶法对淀粉的水解包括糊化、液化和糖化三个工序。常用于淀粉水解的酶有-淀粉酶、-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。-淀粉酶用于液化淀粉又称为液化酶，-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶用于淀粉糖化，又称为糖化酶。-淀粉酶:是一种内切酶，只能水解-1，4糖苷键，不能水解-1，6糖苷键，但可越过-1，6糖苷键水解-1，4糖苷键，但不能水解麦芽糖中的-1，4糖苷键，利用-淀粉酶对淀粉进行水解，产物中含有葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖。-淀粉酶：是一种外切酶，从淀粉的还原端开始对淀粉进行水解，能水解-1，4糖苷键，不能水解-1，6糖苷键，且不能越过-1，6糖苷键水解-1，4糖苷键，利用-淀粉酶对淀粉进行水解，产物中含有-麦芽糖和-极限糊精。葡萄糖淀粉酶：是一种外切酶，从淀粉的非还原端水解-1，4，-1，6和-1，3糖苷键，最终产物为葡萄糖。,.,5淀粉的糊化,-淀粉：指具有胶束结构的生淀粉；-淀粉：指不具有胶束结构的淀粉，也就是处于糊化状态的淀粉；膨润现象：淀粉颗粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉的胶束结构即行消失的现象。,.,（1）糊化的定义,淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀的糊状溶液的过程称为糊化。其本质是微观结构从有序转变成无序。,.,（2）糊化温度,指双折射消失时的温度。淀粉糊化温度必须达到一定程度，不同淀粉的糊化温度不一样，同一种淀粉，颗粒大小不一样，糊化温度也不一样，颗粒大的先糊化，颗粒小的后糊化。糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。一般而言，双折射开始消失时的温度，为糊化的开始温度；双折射完全消失时的温度为糊化的终了温度。,.,几种淀粉的糊化温度,.,（3）淀粉糊化的三个阶段：,a.可逆吸水阶段：水分浸入淀粉颗粒的非晶质部分，体积略有膨胀；此时如冷却干燥可以复原，双折射显现不变。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：淀粉分子完全进入溶液。,.,（4）影响糊化的因素,A淀粉的种类和颗粒大小：直链淀粉小于支链淀粉；B食品中的含水量：Aw提高，糊化程度提高；C添加物：高浓度糖降低淀粉的糊化，脂类物质能与淀粉形成复合物降低糊化程度，提高糊化温度，食盐：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。但对马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。D酸度：pH果胶果胶酸。,.,b天然果胶,(1)高甲氧基果胶highmethoxyl(HM)pectin(2)低甲氧基果胶lowmethoxyl(LM)pectin,.,3）果胶的物理、化学性质,A.水解果胶在酸、碱条件下发生水解，生成去甲酯及苷键裂解产物。原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。B.溶解度果胶与果胶酸在水中溶解度随链长增加而减少。C.粘度粘度与链长成正比。,.,4）四种不同酯化程度果胶形成凝胶条件,.,5）果胶凝胶的形成的条件与机理,（）HM(DE50%)*条件：当果胶水溶液含糖量在6065，pH在2.03.5，果胶含量为0.30.7时，果胶溶胶形成凝胶。*机理：*1在胶凝过程中，溶液中过量的水不利于果胶形成凝胶，因此在果胶溶液中添加糖类脱水，使胶粒表面吸附水减少，胶粒与胶粒易于结合而为链状胶束；*2高度失水能加快胶束的凝聚、相互交织，无定向地组成一种连接松弛的三维网络结构；*3在网络交界处形成空隙，由于氢键、分子间引力的作用，紧紧吸附着糖-水的分子。果胶的胶束失水后形成结晶而沉淀，形成一种具有一定强度和结构类似海绵的凝胶体。*4在果胶一糖溶液分散体系内添加一定数量的酸(酸产生的氢离子能中和果胶所带的负电荷)，当PH达到一定值时，果胶近电中性，于是其溶解度降至最小。故加酸必能加速果胶胶束结晶、沉淀和凝聚，有利于形成凝胶。简而言之，脱水剂使高度含水的果胶分子脱水以及加酸使果胶所带的负电荷被中和而形成凝集体。,.,（）LM(DE50%)*条件：当二价阳离子（如Ca2+)存在时，水溶液含糖量在1020，pH在2.56.5。*机理：不同分子链的均匀区间形成分子间接合区，胶凝能力随DE的减少而增加。,.,5）影响凝胶强度的因素,（）果胶分子量与凝胶强度的关系二者成正比关系，因为在果胶溶液转变为凝胶时是每68个半乳糖醛酸单位形成一个结晶中心，所以随着分子量的增大，凝胶强度也随之增大。（）酯化程度与凝胶强度的关系果胶凝胶的强度随酯化程度增大而增高，因为凝胶网络结构形成时的结晶中心位于酯基团之间，另外果胶的酯化程度也影响胶凝速度，果胶的胶凝速度随酯化度减小而减慢。一般规定甲氧基含量大于7者为高甲氧基果胶，小于或等于7者为低甲氧基果胶。,.,（)PH值的影响一定PH值有助于果胶一糖凝胶体的形成，不同类型的果胶形成凝胶有不同的PH范围，低甲氧基果胶(LMP)对PH变化的敏感性差于标准的果胶凝胶，低甲氧基果胶凝胶能在2.56.5的PH范围内形成，而正常果胶则限于2.73.5的PH范围，不适当的PH值不但无助于凝胶的形成，反而会导致果胶水解和糖分解，尤其是高甲氧基果胶。当果胶处于高PH(碱性)条件下，即使在室温下，果胶分子中酯键部分也会发生水解，使凝胶强度降低。（）糖浓度的影响低甲氧基果胶凝胶不需要糖，但加入1020蔗糖所得到的凝胶具有较好的质构。如果不加入糖或某种增稠剂，那么低甲氧基果胶凝胶是脆性的，其弹性比正常果胶差。（）温度的影响当脱水剂(糖)的含量和PH值适当时，在050范围内，温度对果胶凝胶影响不大，但温度过高或加热时间长，果胶将发生降解，蔗糖也发生转化，从而影响果胶强度。,.,（）果胶应用,果酱、果冻的胶凝剂乳饮料、浑浊型果汁的增稠稳定剂,.,（2）纤维素和半纤维素,相关内容在膳食纤维一章中讲解,.,2其它植物多糖1）瓜尔胶（GG）与刺槐豆胶（LBG）,都是半乳甘露聚糖。主要组分：半乳糖和甘露糖，主链由-D-吡喃甘露糖通过1，4糖苷键连接而成，在1-6位连接-D-吡喃半乳糖侧链。瓜尔胶（GG）:商品胶中黏度最高的一种胶，易于水合产生很高的黏度。刺槐豆胶（LBG）:分子具有长的光滑区，能与其他多糖如黄原胶和卡拉胶的双螺旋相互作用，形成三维网状结构的黏弹性凝胶。,.,2）魔芋胶,魔芋胶即魔芋葡甘露聚糖，是由甘露糖与葡萄糖通过1,4糖苷键连接而成的多糖。能溶于水，形成高粘度的假塑性流体。经碱处理脱乙酰后形成弹性凝胶，是一种热不可逆凝胶。可用于各种仿生食品（如虾仁、海参、海蜇皮等）,.,3）阿拉伯胶,阿拉伯胶由30%的多糖和近30%的蛋白质成分构成。阿拉伯胶的独特性质是在水中溶解度高（甚至能达到50%），溶液粘度低，是一种良好的乳状液稳定剂。用于固体香精，可避免香味成分的挥发与氧化，而在使用时能快速分散与释放风味，且不影响产品的粘度。另一特点与高糖具有相溶性，可用于软糖、软果糕等高糖低水分食品中，起到阻止糖结晶和乳化稳定脂肪成分，防止白霜出现。,.,3食品中的海洋多糖,1）琼脂是常用的细菌培养基，琼脂凝胶具有热可逆性，是一种最稳定的凝胶。其基本二糖重复单元是-1，4糖苷键连接的半乳糖和3,6-脱水半乳糖。,.,2）海藻（酸）胶,海藻酸大多以钠盐的形式存在，是由1,4甘露糖醛酸和1,4古洛糖醛酸组成的线状高分子。甘露糖醛酸集中的区域称M块，古洛糖醛酸集中的区域称G块。海藻酸盐能与钙形成热不可拟凝胶，使其可用于重组食品和仿生食品。也可用于汤料增稠剂、冰激凌和乳制品稳定剂。,.,海藻酸盐凝胶机理示意图,.,3）壳聚糖,壳多糖：存在于甲壳类动物的骨骼及外壳中以1,4糖苷键连接的N-乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖，其水溶性差。壳多糖脱去分子中的乙酰基后，溶解性增强，称壳聚糖。其基本结构单元是壳二糖,.,壳聚糖的功能及应用,壳聚糖用作粘结剂、保湿剂、澄清剂、填充剂乳化剂、增稠稳定剂等。还有降低胆固醇、提高机体免疫力、抗肿瘤等功能。,.,4）卡拉胶,是由红藻通过热碱分离提取而制得的非均一型多糖。由硫酸化或非硫酸化的半乳糖通过1,3糖苷键和1,4糖苷键交替连接而成。因含有硫酸盐阴离子，因此易溶于水。卡拉胶具有熔点高的特点，其凝胶比较硬且脆度高，可通过与其它胶的复配改变凝胶硬度，增加凝胶的弹性。,.,4微生物多糖,1）黄杆菌胶是葡萄糖通过1,4糖苷键连接的主链和三糖侧链组成的生物高分子聚合物。是一种非胶凝多糖，易溶于水。是一种用途广泛的亲水胶。其特性：粘性很高，在低粘度也有高粘性具有良好的乳化稳定功能是一种典型的假塑性流体其粘度受温度的影响很小，高温下也具有高粘度。,.,2）黄原胶,（1）组成:D-葡萄糖，D-甘露糖，D-葡萄醛酸。（2）性质:黄原胶溶液在28-80以及广泛PH1-11范围内黏度基本不变，与高盐具有相容性。黄原胶与瓜儿豆胶具有协同作用。与LBG相互作用形成热可逆凝胶。能溶于冷水和热水，低浓度时具有高的黏度，在宽广的范围内（0-100），溶液黏度不变，与盐具有相容性，在酸性食品中保持溶解与稳定，具有良好的冷冻与解冻稳定性。,.,黄原胶的结构,.,3）茁霉胶,茁霉胶是以-1,6糖苷键连接的麦芽三糖单位。易溶于水，用其制成的薄膜阻氧性强，强度近似尼龙，对人体无毒，适用于易氧化的食品及药物的包装。,.,4）葡聚糖,是由肠膜状明串珠菌分泌的胞外多糖，由-D-吡喃葡萄糖残基通过-1,6-糖苷键连接构成的多糖。葡聚糖易溶于水，溶于水后形成清晰的黏溶液，可做糖果的保湿剂，能保持糖果和面包产品中的水分。在口香糖、软糖、冰激凌和布丁中都有重要的应用。,.,本章小结,1.糖类化合物主要由单糖，低聚糖和多糖组成。2.单糖的主要功能是作为甜味剂及保湿剂。3.低聚糖主要功能是赋予风味，稳定剂及保健功能。4.多糖的主要功能是提供能量。5.糖苷主要由糖和配基组成，有的糖苷有毒性，有的糖苷有生物活性。6.单糖在食品贮藏与加工中的化学反应为脱水反应，复合反应，变旋现象，烯醇化及褐变反应。7.褐变反应主要由酶促褐变和非酶促褐变组成，是食品变色的主要原因之一，同时提供食品特殊的风味。8.淀粉的主要性质是糊化和老化，食品加工过程中经常用的淀粉糊化和老化这些性质。,.,本章应重点掌握的内容：1.单糖类化合物基