（精選）食品化學(xué).ppt

1、第二章 碳水化合物,Unit2 Carbohydrates,曹東旭 副教授 天津科技大學(xué),1,Contents,本 章 主 要 內(nèi) 容,第二節(jié) 單糖和低聚糖,第三節(jié) 多糖,第一節(jié) 引 論,2,2.1 Introduction 引言,一、碳水化合物的一般概念,1. Definition 碳水化合物 (Carbohydrates) 表達(dá)式Cx(H2O)y 多羥基醛或酮及其衍生物和縮合物。,3,2.1 Introduction 引言,2. Classification 分類 ： 按組成分類 1) 單糖（Monosaccharides）： 不能再被水解的多羥基醛、酮，是碳水化合物的基本單位。單糖又分為

2、醛糖和酮糖。 2）低聚糖（寡糖Oligosaccharides)： 由2-10個單糖分子縮合而成，水解后生成單糖。 3）多糖(Polysaccharides) ： 由10個以上單糖分子縮合而成。 根據(jù)組成多糖的單糖種類,又分為均多糖和雜多糖。,4,2.1 Introduction 引言,2. Classification 分類 ： 按功能組成分類 1）結(jié)構(gòu)多糖 2）貯存多糖 3）抗原多糖,5,2.1 Introduction 引言,二、食品原料中的碳水化合物,Carbohydrates comprise more than 75%of the dry matter of Plants. eg:

3、 corn, vegetable, fruit, and so on. Monosaccharides & Oligasaccharides is usually found in the vegetable and fruit . Polysaccharides can mainly be found in corn , seed, root, stem plants.,6,2.1 Introduction 引言,常見水果、蔬菜中的游離糖含量（鮮重計(jì)）,7,2.1 Introduction 引言,常見水果、蔬菜中的游離糖含量（鮮重計(jì)）,含量很少: 16%,8,9,2.1 Introducti

4、on 引言,從上表中可以看出: 天然食物中游離糖的含量很少；加工的食品中則較多。,如何將植物源食物中的貯存多糖和結(jié)構(gòu)多糖轉(zhuǎn)化為可溶性多糖？ 目前可采取的方法有： 適時(shí)采收； 采后處理； 加工中添加水解酶等,10,2.1 Introduction 引言,玉米 在蔗糖轉(zhuǎn)化為淀粉前采摘，加熱破壞轉(zhuǎn)化酶系，玉米很甜 成熟后采摘或未及時(shí)破壞酶系，玉米失去甜味，而且變硬變老 水果 成熟前采摘，后熟過程中酶促反應(yīng)使淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，水果變軟，變熟，變?糖淀粉的轉(zhuǎn)化,11,2.1 Introduction 引言,三、食品中碳水化合物的作用,碳水化合物與食品加工質(zhì)量,碳水化合物與食品的營養(yǎng),色澤與碳水化合物,口感

5、與碳水化合物,質(zhì)構(gòu)與碳水化合物,提供膳食熱量,促進(jìn)腸道蠕動,具有保健功能,12,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,1、單糖（Monosaccharides）,2、低聚糖（Oligosaccharides）,3、糖苷（Glycosides）,13,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)差向異構(gòu) 醛糖：

6、 C4 差向異構(gòu) C2 差向異構(gòu) 酮糖： C5 差向異構(gòu) 環(huán)狀結(jié)構(gòu)端位異構(gòu),1、單糖（Monosaccharides）,糖分子中除了C1外，任何一個手性碳原子具有 不同的構(gòu)型稱為差向異構(gòu)。如D甘露糖是D葡萄 糖的C2差向異構(gòu)。,14,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)醛糖,15,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)酮糖,16,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,環(huán)狀結(jié)構(gòu),手性碳原子,鏡面,17,-與-構(gòu)型,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure o

7、f Carbohydrates,環(huán)狀結(jié)構(gòu),18,-與-構(gòu)型,同側(cè),異側(cè),一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,環(huán)狀結(jié)構(gòu),C1為手性碳原子，它有右側(cè)兩種端位異構(gòu),19,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,環(huán)狀結(jié)構(gòu),-與-構(gòu)型,20,己糖構(gòu)象 構(gòu)象：是由原子基團(tuán)圍繞單糖旋轉(zhuǎn)一定位置而形成的。 己糖可以形成呋喃型和吡喃型,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,環(huán)狀結(jié)構(gòu),21,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu) Structure of Carbohydrates,命 名,3個碳原子：三糖，

8、1個手性碳原子 D-甘油醛糖，L-甘油醛糖 4個碳原子：四糖，2個手性碳原子 5個碳原子；五糖，3個手性碳原子 6個碳原子：六糖，己糖，己醛糖 n-糖有n-2個手性碳原子,22,三糖,四糖,五糖,六糖,C4差向異構(gòu),C2差向異構(gòu),D-n糖 2（n-3）個異構(gòu)體,23,L-糖：最高編號的手性C原子上的-OH在左邊 兩種L-糖，具有生物化學(xué)作用,24,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,1、單糖（Monosaccharides）,2、低聚糖（Oligos

9、accharides）,3、糖苷（Glycosides）,25,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,2、低聚糖（Oligosaccharides）,食品中重要的低聚糖 具有特殊功能的低聚糖 環(huán)狀低聚糖,26,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,2、低聚糖（Oligosaccharides）,一般由個糖基構(gòu)成

10、，較重要的低聚糖有蔗糖、麥芽糖、乳糖、飴糖、麥芽糊精和環(huán)狀糊精（沙丁格糊精）,27,食品中重要的低聚糖麥芽糖Maltose,淀粉水解后得到的二糖 具有潛在的游離醛基，是一種還原糖 溫和的甜味劑,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,牛乳中的還原性二糖 發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化為乳酸 在乳糖酶作用下水解 乳糖不耐癥,29,非還原性二糖 -葡萄糖和-果糖頭頭相連 具有極大的吸濕性和溶解性 冷凍保護(hù)劑,1,2,食品中重要的低聚糖蔗糖Sucrose,30,三糖 麥芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖 聚合度為410的低聚糖 麥芽低聚糖、甘露低

11、聚糖、低聚木糖,食品中重要的低聚糖,31,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,2、低聚糖（Oligosaccharides）,食品中重要的低聚糖 具有特殊功能的低聚糖 環(huán)狀低聚糖,32,食品中單糖和低聚糖的功能,甜味劑:,親水功能:,蜂蜜和大多數(shù)果實(shí)的甜味主要取決于蔗糖、果糖、葡萄糖等含量（甜度：果糖蔗糖葡萄糖麥芽糖半乳糖） 糖分子中含有羥基，具有一定的親水能力、吸濕性或保濕性和防腐能力。 褐變產(chǎn)物賦予食品特殊風(fēng)味,如麥芽酚,異麥芽酚 增加溶解性，如

12、環(huán)狀糊精、麥芽糊精。 糊精做固體飲料的增稠劑和穩(wěn)定劑。,賦予風(fēng)味:,特殊功能:,穩(wěn)定劑:,保健功能:,33,具有特殊功能的低聚糖,功能性食品 低熱、低脂、低膽固醇、低鹽、高纖維素 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、低聚異麥芽糖、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,分子式特點(diǎn)： 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),果糖轉(zhuǎn)移酶,35,具有特殊功能的低聚糖低聚果糖,2,1,GF

13、2,GF4,GF3,增殖雙歧桿菌 難水解，是一種低熱量糖 水溶性食物纖維 抑制腐敗菌，維護(hù)腸道健康 防止齲齒,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、西紅柿、洋蔥 作為新型的食品甜味劑或功能性食品配料 產(chǎn)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,主要成分為木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖 木二糖含量，產(chǎn)品質(zhì)量 甜度為蔗糖的40%,木二糖的分子結(jié)構(gòu),-1，4,低聚木糖的特性：,較高的耐熱（100/1h）和耐酸性能（pH28） 雙歧桿菌所需用量最小的增殖因子 代謝不依賴胰島素，適用糖尿病患者 抗齲齒,38,具有特殊功能

14、的低聚糖低聚木糖,木二糖的分子結(jié)構(gòu),-1，4,低聚木糖的生產(chǎn)：,兩步：提取木聚糖，木聚糖酶法水解 絲狀真菌 內(nèi)切木聚糖酶水解得到低聚木糖 -1,4木糖苷酶水解木二糖為木糖 菌株篩選,39,水溶性 D-氨基葡聚糖,具有特殊功能的低聚糖甲殼低聚糖,D-氨基葡萄糖,甲殼低聚糖的結(jié)構(gòu),生理功能：降低肝臟和血清中的膽固醇 提高機(jī)體的免疫功能 增殖雙歧桿菌 抗腫瘤作用，防治潰瘍病等,40,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,2、低聚糖（Oligosacchari

15、des）,食品中重要的低聚糖 具有特殊功能的低聚糖 環(huán)狀低聚糖,41,環(huán)狀低聚糖(Cyclodextrin),又名沙丁格糊精（Schardinger Dextrin）或環(huán)狀淀粉，由-葡萄糖通過1,4-糖苷鍵首尾相連構(gòu)成。聚合度為6,7,8,分別稱為,環(huán)狀糊精。,N=6,N=7,N=8,42,環(huán)狀低聚糖(Cyclodextrin),43,環(huán)狀糊精(Cyclodextrin),環(huán)狀糊精的立體結(jié)構(gòu)示意圖,高度對稱性 圓柱形 -OH在外側(cè)，C-H和O在環(huán)內(nèi)側(cè) 環(huán)的外側(cè)親水，中間空穴是疏水區(qū)域 作為微膠囊壁材，包埋脂溶性物質(zhì) 風(fēng)味物、香精油、膽固醇,環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,44,環(huán)狀糊精(Cyclodex

16、trin),環(huán)狀糊精的立體結(jié)構(gòu)示意圖,環(huán)狀糊精制備工藝： 淀粉調(diào)漿液化轉(zhuǎn)化終止反應(yīng)脫色,過濾離交法脫鹽真空濃縮噴霧干燥干粉,環(huán)狀糊精為中空圓柱形結(jié)構(gòu)，可包埋與其大小相適的客體分子，起到穩(wěn)定緩釋，提高溶解度，掩蓋異味的作用。,45,食品行業(yè):做增稠劑,穩(wěn)定劑, 提高溶解度（做乳化劑）,掩 蓋異味等等。固體果汁和固體飲料酒載體。 保持食品香味的穩(wěn)定 食用香精和稠味劑用CD包接，用于烤焙食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風(fēng)味穩(wěn)定。如食用香精玫瑰油，茴香腦等易揮發(fā)，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穩(wěn)定 如：蝦黃素經(jīng)CD的包接，提高對光和氧的穩(wěn)定性。

17、食品保鮮 將CD和其它生物多糖制成保鮮劑涂于面包、糕點(diǎn)表面可起保水保形作用 除去食品的異味 魚品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。,環(huán)狀糊精的應(yīng)用,46,農(nóng)業(yè): 應(yīng)用在農(nóng)藥上,環(huán)狀糊精的應(yīng)用,化妝品:作乳化劑,提高其穩(wěn)定性,減輕對皮膚的刺激作用。,醫(yī)學(xué)：如用環(huán)狀糊精包接前列腺素的試劑,注射劑, 共基 青霉素-環(huán)糊精,其它方面： 香精包含在環(huán)狀糊精制成的粉末，而混合到熱塑性塑料中，可制成各種加香塑料。 如tide（汰漬）洗衣粉留香，可經(jīng)包接香精后添加到洗衣粉中。,47,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 St

18、ructure & Function of Carbohydrates,1、單糖（Monosaccharides）,2、低聚糖（Oligosaccharides）,3、糖苷（Glycosides）,48,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,3、糖苷（Glycosides）,糖苷的基本概念 糖苷的基本性質(zhì) 食品中不同類型糖苷簡介,49,糖苷的基本概念Glycosides-Definition,定義： 是由單糖或低聚糖的半縮醛羥基和另一個分子中的-OH、

19、-NH2、-SH（巰基）等發(fā)生縮合反應(yīng)而得的化合物。 組成： 糖 配基（非糖部分 ）,50,糖苷的基本概念Glycosides-Definition,51,糖苷的基本性質(zhì)Glycosides-Properties,糖苷的類型,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 黃酮糖苷：具有苦味和其它風(fēng)味和顏色 毛地黃苷：強(qiáng)心劑 皂角苷：起泡劑和穩(wěn)定劑 甜菊苷：甜味劑,53,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carboh

20、ydrates,3、糖苷（Glycosides）,糖苷的基本概念 糖苷的基本性質(zhì) 食品中不同類型糖苷簡介,54,糖苷的基本性質(zhì)Glycosides-Properties,(1) 糖苷的物理性質(zhì),(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) 糖苷水解對食品質(zhì)量的影響,55,糖苷的基本性質(zhì)Glycosides-Properties,(1) 糖苷的物理性質(zhì),純品糖苷一般是無色結(jié)晶，味苦。糖苷與其相應(yīng)的配基相比，溶解性增加很多。因此，不同的糖苷是否被水解，對其食品的品質(zhì)有很大的影響，如黃酮苷類。,無還原性，無變旋光現(xiàn)象。,由于糖苷鍵多為型，易酸和酶水解。,56,(1

21、) 糖苷的酸水解,甲基吡喃的酸水解過程：,(2) 糖苷的酸水解,途徑一 通過佯鹽(Oxoniun salt) 和離子； 途徑二 經(jīng)過和環(huán)離子； 最終都生成吡喃糖 但以 途徑為主。,2,4,3a,3b,1,5,6a,6a,57,影響糖苷酸水解的因素：,(2) 糖苷的酸水解,糖苷鍵的構(gòu)型：型型,糖環(huán)上的取代基：ABC,糖基氧環(huán)的大?。?呋喃糖苷比吡喃糖苷快10100倍,58,(3) 糖苷的酶水解,酶水解的位置均在糖苷的C-O之間； 酶對糖苷和配基均有一定的專一性；,59,(4) 糖苷水解對食品質(zhì)量的影響,對味的影響： 苦味減輕，甜味增加 對色的影響： 許多配體具有某種顏色，但不溶于水，水解后會對食

22、品顏色產(chǎn)生影響 對香氣的影響：,60,(5) 糖苷的生物活性和毒性,生物活性 許多糖苷僅存在于植物中，表現(xiàn)出一定的生物活性。 如：黃豆苷（大豆，葛根中含有）,可以促進(jìn)血液循環(huán)，提高 腦血流量，對心血管疾病 有顯著療效，治冠心病， 腦血栓。 銀杏中的有效成分：銀杏 黃酮醇苷，擴(kuò)張冠狀血管, 改善血液循環(huán)。,61,(5) 糖苷的生物活性和毒性,糖苷的毒性 某些氰糖苷在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為氫氰酸，使人體中毒。 如：苦杏仁苷(杏,木薯,馬利豆) 亞麻苦苷(金甲豆),62,(5) 糖苷的生物活性和毒性,糖苷的毒性,有害糖苷多為生氰配糖體類，糖基多為葡萄糖、鼠李糖 為防止氰化物中毒，必須充分煮熟后再充分洗滌,有害糖

23、苷主要存在于木薯、甜土豆、干果類、菜豆、利馬豆、小米、黍等作物中。食入過量的有害糖苷類，主要表現(xiàn)在阻斷細(xì)胞呼吸、造成胃與腸道不適癥、影響糖及鈣的轉(zhuǎn)運(yùn)、高劑量使碘失活等。,63,食品原料中的主要有害糖苷類,64,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,3、糖苷（Glycosides）,糖苷的基本概念 糖苷的基本性質(zhì) 食品中不同類型糖苷簡介,65,食品中不同類型糖苷簡介,O-糖苷,糖在酸性條件下與醇發(fā)生反應(yīng)，失去水后形成的產(chǎn)品。 糖苷一般含有呋喃或吡喃糖環(huán)。

24、,糖苷配基,糖苷的形成提高了配糖基的水溶性,糖基,66,食品中不同類型糖苷簡介,O-糖苷的性質(zhì),在中性和堿性條件下一般是穩(wěn)定的 在酸性條件下能被水解 可被糖苷酶水解,食品中的許多風(fēng)味成分是以O(shè)糖苷存在，如芳香醇糖苷、脂肪醇糖苷、酚化苷(phenolic glycosides, 黃酮醇及黃酮化合物與糖結(jié)合所產(chǎn)生的糖苷。）,67,食品中不同類型糖苷簡介,N-糖苷,糖+胺RNH2 氨基葡萄糖苷(N-糖苷) R=H 肌苷5-單磷酸鹽 R=OH 黃苷5 -單磷酸鹽 R=NH2 鳥苷5 -單磷酸鹽,68,食品中不同類型糖苷簡介,N-糖苷的性質(zhì),穩(wěn)定性不如O-糖苷 在水中容易水解,使溶液的顏色變深，黃色變?yōu)?/p>

25、暗棕色，導(dǎo)致Maillard褐變 有些相當(dāng)穩(wěn)定 N-葡基酰胺、嘌呤、嘧啶 例如肌苷、黃苷、鳥苷的5 -單磷酸鹽 風(fēng)味增效劑,69,食品中不同類型糖苷簡介,S-糖苷,糖+硫醇RSH 硫葡萄糖苷（S-糖苷） 糖基與糖苷配基之間有一硫原子 芥菜子和辣根的組分 S-糖苷是一類生氰糖苷，它們的降解會產(chǎn)生氫化物，有毒性。,70,裂解和分子重排,芥子油 具有特殊風(fēng)味,S-糖苷的酶分解,71,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,二、單糖和低聚糖的物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用

26、 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,三、單糖和低聚糖的化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,72,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,1、甜度 定義 Definition: 比甜度:以蔗糖（非還原糖）為基準(zhǔn)物.一般以10或 15的蔗糖水溶液在20時(shí)的甜度定為1.0 產(chǎn)生甜味的基團(tuán):-CH2OH-CH2OH- 影響甜度的因素

27、： 分子量越大溶解度越小，則甜度也小 糖的不同構(gòu)型（、型）,T=20時(shí) 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：果糖蔗糖葡萄糖麥芽糖半乳糖）,73,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,1、甜度-糖的不同構(gòu)型（、型） 葡萄糖: :=1:1.7 1.5倍 0 80 果 糖: :=3:7 :=7:3 3倍 濃度高，構(gòu)型多,與濃度有關(guān),與溫度有關(guān),與溫度無關(guān),74,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical

28、Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2、溶解度（g/100gH2O）,溫度對溶解過程和溶解速度具有決定性影響,高濃度的糖液具有防腐保質(zhì)的作用 ，在70以上能 抑制霉菌、酵母的生長。,T=60時(shí)，葡萄糖蔗糖； T60時(shí)，葡萄糖蔗糖，T=60時(shí)，反之； T10時(shí)，若配比不合格，常溫下G即結(jié)晶，反砂； 果漿類不易貯存在10以下，以防結(jié)晶。 工業(yè)上貯存G高溫高濃，55 ，70（不結(jié)晶）。,75,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2、溶解度

29、（g/100gH2O）,溫度對溶解過程和溶解速度具有決定性影響,高濃度的糖液具有防腐保質(zhì)的作用 ，在70以上能 抑制霉菌、酵母的生長。,t=20時(shí)，葡萄糖 48 蔗糖 66 果糖 79 果糖具有較好的食品保存性。 果葡糖漿的濃度 果葡糖漿中果糖含量 71 42 77 55 80 90 果糖含量較高的果葡糖漿，其保存性能較好。,76,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,3、吸濕性和保濕性,概念 吸濕性：糖在空氣濕度較高情況下吸收水分的性質(zhì) 保溫性：糖在空氣濕度較低條件下保持水分的性質(zhì),應(yīng)

30、用: 果糖、轉(zhuǎn)化糖 葡萄糖,麥芽糖 蔗糖,77,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,3、吸濕性和保濕性,應(yīng)用: 硬糖生產(chǎn): 蔗糖:葡萄糖 3:1，不翻砂不發(fā)烊 （季節(jié)地區(qū)變化） 軟糖： 轉(zhuǎn)化糖漿和果葡糖漿 面包糕點(diǎn)：轉(zhuǎn)化糖漿和果葡糖漿 山梨醇：食品工業(yè)中良好的保濕劑,78,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、結(jié)晶性和抗結(jié)晶性,不同糖的結(jié)晶特性 乳糖結(jié)晶 蔗糖易結(jié)晶，晶體生成

31、很大； 葡萄糖易結(jié)晶，晶體生成細(xì)小； 果糖、轉(zhuǎn)化糖較難結(jié)晶； 應(yīng)用：硬糖的生產(chǎn)不能單獨(dú)使用蔗糖 舊法：加酸，蔗糖 轉(zhuǎn)化糖 新法：加入淀粉糖漿,乳糖結(jié)晶特性： T93.5 -脫水乳糖結(jié)晶 玻璃狀 T=93.5 -水化乳糖結(jié)晶 無定形,79,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、結(jié)晶性和抗結(jié)晶性,應(yīng)用： 淀粉糖漿：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，增加糖果韌性、強(qiáng)度和黏性，不易碎裂； 甜度低，溫和可口； 雪糕、冰淇淋等加淀粉糖漿替代部分蔗糖 23 ，蔗糖結(jié)

32、晶成含水晶體，聚合成球形,80,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,5、滲透壓防腐,濃度越高，分子數(shù)目越多，滲透壓越大； 滲透壓越大對食品保存越有利； 不同微生物對滲透壓的耐受有差別： 酵母 50蔗糖溶液 霉菌 60蔗糖溶液 細(xì)菌 80蔗糖溶液 耐高滲酵母、霉菌蜂蜜也會變壞 濃縮奶生產(chǎn)：葡萄糖替代部分蔗糖,81,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,6、冰點(diǎn)降低,溶液濃度越高，分

33、子量越小，冰點(diǎn)降低越多 葡萄糖蔗糖淀粉糖漿,應(yīng)用: 雪糕、冰淇淋等加淀粉糖漿替代部分蔗糖 冰點(diǎn)降低小，節(jié)約電能； 抗結(jié)晶性，冰粒細(xì)膩； 粘度，口感好； 甜度，溫和；,82,二、單糖和低聚糖物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,7、粘 度調(diào)節(jié)食品稠度和可口性,G和F溶液 蔗糖溶液，淀粉糖漿較高 與溫度有關(guān) 葡萄糖溶液粘度隨T而 ； 蔗糖溶液粘度隨T 而 ；,8、抗氧化性保持水果的風(fēng)味、顏色和Vc,糖溶液中溶氧量小 糖本身具有抗氧化性,83,單糖和低聚糖物理性質(zhì) 小 結(jié),甜度 溶解度 吸濕性和保濕性 結(jié)晶性

34、和抗結(jié)晶性 滲透壓 冰點(diǎn)降低 粘度 抗氧化性,84,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、單糖和低聚糖的結(jié)構(gòu)及功能 Structure & Function of Carbohydrates,二、單糖和低聚糖的物理性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,三、單糖和低聚糖的化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,85,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Prop

35、erty of Mono- & Oligosaccharides in food,1、水解反應(yīng)： 低聚糖，糖苷及多糖在酸或酶的作用下，可水解生成 單糖或低聚糖。,C12H22O11 + H20,C6H12O6 + C6H1206,轉(zhuǎn)化糖,檸檬酸，蔗糖酶,86,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,影響水解反應(yīng)的因素： 結(jié)構(gòu),-異頭物 -異頭物 呋喃糖苷 吡喃糖苷 -D糖苷 -D糖苷,溫度 溫度提高，水解速度急劇加快。,87,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Prop

36、erty of Mono- & Oligosaccharides in food,2、烯醇化和異構(gòu)化反應(yīng)與堿的作用 在稀堿條件下，開環(huán)，生成差向異構(gòu)體。,繼續(xù)烯醇化 2,3- 3,4- ,形成己糖全部可能異構(gòu)體,果葡糖漿,88,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,果葡糖漿,F G 總固形物 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,發(fā)展,稀堿異構(gòu)化,異構(gòu)化酶,異構(gòu)化乳糖,89,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用

37、Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,3、復(fù)合反應(yīng)和脫水反應(yīng)與酸的作用,復(fù)合反應(yīng),單糖受酸和熱的作用，縮合失水生成 低聚糖的反應(yīng)稱為復(fù)合反應(yīng)。 連接方式: 1,3-糖苷鍵, 1,6-糖苷鍵 不是水解反應(yīng)的逆反應(yīng)。,例如：2 C6H12O6 C12H22O11 + H2O 2分子的G復(fù)合成 異麥芽糖(-1,6) 龍膽二糖(-1,6),90,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,3、復(fù)合反應(yīng)和脫水反應(yīng)與酸的作用,脫水反應(yīng)分

38、子內(nèi)脫水,酸、熱條件下的反應(yīng) 在室溫下，稀酸對單糖的穩(wěn)定性無影響 當(dāng)酸濃度大于12%的濃鹽酸以及熱的作用下，單糖易分子內(nèi)脫水，生成糠醛及其衍生物。,復(fù)合反應(yīng)分子間脫水,91,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,92,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、氧化反應(yīng),在不同氧化條件下，糖類被氧化成不同產(chǎn)物,酮糖如F不發(fā)生此反應(yīng),93,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chem

39、ical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,葡萄糖酸,D-葡萄糖,-內(nèi)酯,閉環(huán)是酯，加熱后開環(huán)是酸 內(nèi)酯是一種溫和的酸化劑 完全水解需要3h，隨著水解不斷進(jìn)行，質(zhì)子均勻緩慢地釋放 出來，pH逐漸下降，慢慢酸化 在豆制品中，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，細(xì)嫩的凝膠結(jié)構(gòu) 在焙烤食品中作為膨松劑的一個組分 緩慢釋放的H+與CO32-結(jié)合，緩慢釋放CO2 與Ca2+Fe2+Zn2+結(jié)合，礦物質(zhì)飲食補(bǔ)充劑,94,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、

40、氧化反應(yīng),強(qiáng)氧化劑： G CO2 +H2O,Br/H2O： G 葡萄糖酸,內(nèi)酯,濃硝酸： 醛糖 二元酸,95,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、氧化反應(yīng),濃硝酸： 醛糖 二元酸,96,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、氧化反應(yīng),強(qiáng)氧化劑： G CO2 +H2O,Br/H2O： G 葡萄糖酸,內(nèi)酯,濃硝酸： 醛糖 二元酸,G氧化酶： G 葡萄糖醛酸,97,三、單糖和低

41、聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,4、氧化反應(yīng),G氧化酶： G 葡萄糖醛酸,葡萄糖醛酸的功能：,甙類,98,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,5、還原反應(yīng),雙鍵加氫稱為氫化。 D-葡萄糖的羰基在一定壓力、催化劑鎳存在下加氫還原成羥基，得到D-葡萄糖醇（山梨醇）,99,保濕劑 甜度為蔗糖50% 不被微生物利用 不依賴胰島素,Ni,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical P

42、roperty of Mono- & Oligosaccharides in food,5、還原反應(yīng)山梨糖醇,100,甘露糖醇,C2差向異構(gòu),甜度為蔗糖的65% 應(yīng)用于硬糖、軟糖和不含糖的巧克力中 保濕性小，作為糖果的包衣,101,由半纖維素制得的木糖氫化 甜度為蔗糖的70% 在硬糖或膠姆糖中替代蔗糖 防止齲齒，治療糖尿病 注意安全性,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,5、還原反應(yīng)木糖醇,102,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono

43、- & Oligosaccharides in food,6、酯化與醚化反應(yīng),酯化 糖中羥基與有機(jī)酸和無機(jī)酸作用生成酯 天然多糖中存在醋酸酯、磷酸酯（馬鈴薯淀粉）、硫酸酯（卡拉膠）等羧酸酯 蔗糖酯是一種很好的乳化劑 卡拉膠中含有硫酸酯基（OSO3），和酸性飲料中帶正電荷的蛋白質(zhì)結(jié)合，是一種很好的乳化、穩(wěn)定劑,103,三、單糖和低聚糖化學(xué)性質(zhì)在食品中應(yīng)用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,6、酯化與醚化反應(yīng),醚化 進(jìn)一步改良功能性 如羧甲基纖維素鈉，羥丙基淀粉 紅藻多糖C3與C6間形成內(nèi)醚（3,6-脫水環(huán)） 瓊脂膠、卡拉膠

44、,6,3,104,Contents,本 章 主 要 內(nèi) 容,第二節(jié) 單糖和低聚糖,第三節(jié) 多糖,第一節(jié) 引 論,105,2.3 Polysaccharides 多糖,一、概述 Introduction,Definition: 超過10個單糖的聚合物為多糖,單糖的個數(shù)稱為聚合度（DP-Degree of Polymerization） 大多數(shù)多糖的DP為200-3000 纖維素的DP最大，達(dá)7000-15000,106,2.3 Polysaccharides 多糖,一、概述 Introduction,Function: 多糖的作用,生理功能,水的結(jié)合功能,107,Function: 多糖的作用,

45、膳食纖維-植物多糖,很高的持水力； 對陽離子有結(jié)合交換能力； 對有機(jī)化合物有吸附螫合作用； 具有類似填充的容積； 可改變腸道系統(tǒng)中的微生物群組成。,真菌多糖 增強(qiáng)免疫,降血糖,降血脂,抗腫瘤,抗病毒 如香菇多糖，人參多糖，靈芝多糖和茶葉多糖等,108,水的結(jié)合功能：做增稠劑，膠凝劑，澄清劑等,Function: 多糖的作用,多糖的溶解性:,多羥基，氧原子，形成氫鍵 結(jié)合水，不結(jié)冰，多糖分子溶劑化 不會顯著降低冰點(diǎn)，提供冷凍穩(wěn)定性 保護(hù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)，提供貯藏穩(wěn)定性 大多數(shù)多糖不結(jié)晶 膠或與親水膠體,109,Function: 多糖的作用,多糖溶液的黏度與穩(wěn)定性:,高聚物溶液的黏度同分子的大小、

46、形態(tài)及其在溶劑中的構(gòu)象有關(guān)。,主要具有增稠和膠凝功能 還控制流體食品與飲料的流動性質(zhì)與質(zhì)構(gòu)以及改變半固體食品的變形性等 0.25%0.5%,110,線性分子，很高粘度,支鏈分子，粘度較低,占有空間 碰撞頻率,多糖溶液的黏度與穩(wěn)定性,111,直鏈多糖,帶電的，粘度提高 靜電斥力，鏈伸展，鏈長增加，占有體積增大 海藻酸鈉、黃原膠及卡拉膠形成穩(wěn)定高粘溶液 不帶電，傾向于締合、形成結(jié)晶 碰撞時(shí)形成分子間鍵，分子間締合，重力作用 下產(chǎn)生沉淀和部分結(jié)晶 淀粉老化,Function: 多糖的作用,多糖溶液的黏度與穩(wěn)定性,112,Function: 多糖的作用,凝膠,三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 氫鍵、疏水相互作用、范德華引

47、力、離子橋連、纏結(jié)或共價(jià)鍵 網(wǎng)孔中液相 凝膠特性二重性 固體-液體 粘彈性的半固體,113,二、淀粉 (Starch),Contents,114,（一）淀粉的一般性質(zhì),形狀： 圓形、橢圓形、多角形等。 大?。?0.001-0.15毫米之間，馬鈴薯淀粉粒最大， 谷物淀粉粒最小。 晶體結(jié)構(gòu)： 用偏振光顯微鏡觀察及X-射線研究，能產(chǎn) 生雙折射及X衍射現(xiàn)象。,淀粉在植物細(xì)胞內(nèi)以顆粒狀態(tài)存在，故稱淀粉粒。,115,（二）淀粉的結(jié)構(gòu),直鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，1，4糖苷鍵連接 支鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，-1，4和-l，6糖 苷鍵連接起來的帶分枝的復(fù)雜大分子,25%直鏈淀粉 分子內(nèi)的氫鍵作用成右手 螺旋

48、狀，每個環(huán)含有6個葡 萄糖殘基,116,（二）淀粉的結(jié)構(gòu),支鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，-1，4和-l，6糖 苷鍵連接起來的帶分枝的復(fù)雜大分子,117,支鏈淀粉分子排列,分支是成簇和以雙螺旋形式存在 形成許多小結(jié)晶區(qū) 偏光黑十字 側(cè)鏈的有序排列,（二）淀粉的結(jié)構(gòu),118,馬鈴薯淀粉的顆粒和偏光十字,（二）淀粉的結(jié)構(gòu),119,一些淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例,120,物理性質(zhì) 白色粉末在，熱水中融溶脹。純支鏈淀粉能溶于冷水中，而直鏈淀粉不能，直鏈淀粉能溶于熱水。 化學(xué)性質(zhì) 無還原性；遇碘呈藍(lán)色，加熱則藍(lán)色消失，冷后呈藍(lán)色；水解（酶解 ，酸解）。,（三）淀粉的理化性質(zhì),121,酸水解 酶水解 淀粉酶

49、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,越過1,6？,水解單元,水解支鏈淀粉終產(chǎn)物,能,能,能,否,1G,葡萄糖 麥芽糖 異麥芽糖,否,否,2G,麥芽糖 極限糊精,能,能,能,1G,葡萄糖,123,淀粉的水解糊精,概念：,淀粉水解過程中所產(chǎn)生的分子量不等的 多糖苷片斷。,分類：,根據(jù)與I2呈色不同，分為,124,-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶,葡萄糖異構(gòu)酶,D-果糖,玉米淀粉,D-葡萄糖,玉米糖漿,玉米糖漿：58%D-葡萄糖，42%D-果糖 高果糖漿：55%D-果糖，軟飲料的甜味劑,（果葡糖漿）,淀粉的水解酶水解,125,葡萄糖當(dāng)量（D

50、E）,用來衡量淀粉轉(zhuǎn)化為D-葡萄糖的程度 定義：還原糖（按葡萄糖計(jì)）在玉米糖漿中的百分比 DE反映還原性、水解程度的大小 DE20 的水解產(chǎn)品為麥芽糊精 DE=2060，玉米糖漿,DP：聚合度,淀粉的水解酶水解,126,（四）淀粉的糊化,幾個概念 -淀粉：具有膠束結(jié)構(gòu)的生 淀粉稱為-淀粉。 -淀粉：指經(jīng)糊化的淀粉。,直鏈,支鏈,直鏈與支鏈分子呈徑向有序排列 結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)交替排列 結(jié)晶區(qū)，偏光十字，膠束，氫鍵,127,定義：淀粉粒在適當(dāng)溫度下，破壞結(jié)晶區(qū)弱的氫鍵， 在水中溶脹，分裂，膠束則全部崩潰，形成均 勻的糊狀溶液的過程被稱為糊化。 本質(zhì)：微觀結(jié)構(gòu)從有序轉(zhuǎn)變成無序，結(jié)晶區(qū)被破壞。,-淀粉,-淀粉,氫鍵,H2O,（四）淀粉的糊化,128,糊化作用的三個階段,a可逆吸水階段：水分進(jìn)入淀粉粒的非晶質(zhì)部分，體積略有膨脹，此時(shí)冷卻干燥，可以復(fù)原，雙折射現(xiàn)象不變。 b不可逆吸水階段：隨溫度升高，水分進(jìn)入淀粉微晶間隙，不可逆大量吸水，結(jié)晶“溶解”。 c淀粉粒解體階段：淀粉分子全部進(jìn)入溶液。,129,糊化溫度 指雙折射消失的溫度糊化溫度不是一個點(diǎn)， 而是一段溫度范圍。 糊化點(diǎn)或糊化開始溫度 雙折射開始消失的溫度 糊化終了溫度 雙折射完全消失的溫