食品化学糖类省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

10/10/1第1页10/10/2第2页第三章第三章质质 物物 类类 糖糖 (Saccharides)10/10/3第3页 课外：微生物胞外多糖研究前沿介绍课外：微生物胞外多糖研究前沿介绍 胞外多糖胞外多糖(EPSEPS:extracellular polysaccharide)产生多糖，易与菌产生多糖，易与菌体分离，可经过深层发酵实现工业化生产据统计，已经体分离，可经过深层发酵实现工业化生产据统计，已经发觉发觉7676种微生物产生胞外多糖，但真正有应用价值并已进种微生物产生胞外多糖，但真正有应用价值并已进行或靠近工业化生产仅十几个近几年，伴随对微生物多行或靠近工业化生产仅十几个近几年，伴随对微生物多糖研究深入，世界上微生物多糖产量和年增加量均在糖研究深入，世界上微生物多糖产量和年增加量均在1010以上，而一些新型多糖年增加量在以上，而一些新型多糖年增加量在3030以上到当前为止，以上到当前为止，已大量投产微生物胞外多糖主要有已大量投产微生物胞外多糖主要有黄原胶黄原胶、结冷胶结冷胶、小核、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、热凝多糖等菌葡聚糖、短梗霉多糖、热凝多糖等 10/10/4第4页 微生物多糖含有植物多糖不具备微生物多糖含有植物多糖不具备优良优良性质，它们性质，它们生产周生产周期短期短，不受季节不受季节、地域和病虫害条件限制地域和病虫害条件限制，含有较强市场竞，含有较强市场竞争力和辽阔发展前景当前，许多微生物多糖已作为争力和辽阔发展前景当前，许多微生物多糖已作为胶凝剂、胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂成膜剂、保鲜剂、乳化剂等，广泛应用于食品、制药、石油、等，广泛应用于食品、制药、石油、化工等多个领域据预计，全世界微生物多糖年加工业产值化工等多个领域据预计，全世界微生物多糖年加工业产值可达可达5050100100亿美元亿美元10/10/5第5页黄原胶：黄原胶：世界上生产规模最大、用途最广微生物多糖世界上生产规模最大、用途最广微生物多糖黄单孢杆菌黄单孢杆菌产产生胞外杂多糖统称生胞外杂多糖统称,具良好增稠性而用作增稠剂、成型剂具良好增稠性而用作增稠剂、成型剂 结冷胶：结冷胶：由由沼假单胞菌沼假单胞菌生产一个杂多糖生产一个杂多糖,普通胞外多糖胶不均匀且不透普通胞外多糖胶不均匀且不透明，不适合应用于食品工业中结冷胶优点是在金属离子存在时也可形明，不适合应用于食品工业中结冷胶优点是在金属离子存在时也可形成透明胶体，所以它可应用于食品工业结冷胶主要作用是作为凝胶剂、成透明胶体，所以它可应用于食品工业结冷胶主要作用是作为凝胶剂、增稠剂、悬浮剂和成膜剂它能够使食品稳定、增强食品结构和增加风增稠剂、悬浮剂和成膜剂它能够使食品稳定、增强食品结构和增加风味等味等乳酸菌乳酸菌EPS:EPS:和黄原胶不一样，不是添加到食品中去，而是微生物发酵和黄原胶不一样，不是添加到食品中去，而是微生物发酵牛奶过程中产生其生物学功效牛奶过程中产生其生物学功效:调整胃肠道功效、调整免疫功效、抗肿调整胃肠道功效、调整免疫功效、抗肿瘤功效瘤功效.10/10/6第6页 未来新微生物胞外多糖可能在化装品上有较大潜力未来新微生物胞外多糖可能在化装品上有较大潜力,微生微生物多糖物多糖另一个发展方向是增强乳酸菌胞外多糖合成能力另一个发展方向是增强乳酸菌胞外多糖合成能力，从，从而使食品中不需要再添加增稠剂和稳定剂而使食品中不需要再添加增稠剂和稳定剂 10/10/7第7页 目标要求目标要求 了解单糖及其相关化合物组成特点；了了解单糖及其相关化合物组成特点；了解常见低聚糖及多糖组成；掌握糖类物解常见低聚糖及多糖组成；掌握糖类物质性质以及食品中各类糖类物质功效。质性质以及食品中各类糖类物质功效。重点难点重点难点 淀粉类型、结构特征和性质，糖类物质淀粉类型、结构特征和性质，糖类物质功效特征及在食品加工中应用，糖类物质功效特征及在食品加工中应用，糖类物质在食品加工和贮藏中化学反应。在食品加工和贮藏中化学反应。10/10/8第8页 主要内容主要内容 1、单糖及其相关化合物、单糖及其相关化合物2、低聚糖及其特点、低聚糖及其特点3、单糖和低聚糖功效性质、单糖和低聚糖功效性质4、多糖及其在食品中应用、多糖及其在食品中应用1)多糖类型和性质多糖类型和性质2)多糖在食品工业中应用多糖在食品工业中应用5、糖类物质在食品加工和贮藏中化学反应、糖类物质在食品加工和贮藏中化学反应10/10/9第9页Saccharides-polyhydroxy aldehyde,ketones and their derivatives.Carbohydrates-Elemental composition Cx(H2O)y不符合通式糖：鼠李糖不符合通式糖：鼠李糖C6H12O5符合通式但不属于糖：乳酸符合通式但不属于糖：乳酸C3H6O3Functions-structure material,storage material for carbon and energy.SACCHARIDES10/10/10第10页hydroxyadj.英英haidrksi氢氧根氢氧根,羟基羟基aldehyden.英英ldihaid醛醛,乙醛乙醛ketonen.英英ki:tun酮酮醛糖醛糖(aldoses)、酮糖、酮糖(ketoses)derivativen.英英dirivtiv衍生衍生物物carbonyln.英英k:bnil 羰基羰基10/10/11第11页第一节第一节 概概述述一、定义一、定义 多羟基醛类、酮类化合物或其聚合物及其各类衍生物。二、分类二、分类 单糖：葡萄糖、果糖 低聚糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖 多糖：淀粉、纤维素、糖原 10/10/12第12页四、有害糖类物质四、有害糖类物质 生氰苷类（如苦杏仁苷、亚麻苦甙）：苦杏仁/白果/枇杷叶/木薯 氢氰酸，致组织细胞窒息中毒 许多含氮塑料燃烧产生气体中含相当量HCN，因而许多火灾中丧生人都是因为CO,HCN其它而窒息死亡。皂苷（如茄苷、薯芋皂苷）：溶血(红细胞破裂，血红蛋白逸出称红细胞溶解，简称溶血。)三、食品中常见糖类及作用三、食品中常见糖类及作用、提供热能：淀粉、蔗糖等；、促进肠胃蠕动：纤维素、果胶等；、赋予食品色、香、味；、大分子糖类可作增稠剂、稳定剂。10/10/13第13页 食品原料中主要有害糖苷类10/10/14第14页10/10/15第15页第二节第二节 单单糖糖（Monosaccharides）一、在自然界中存在一、在自然界中存在 10/10/16第16页10/10/17第17页二、单糖分类二、单糖分类10/10/18第18页三、单糖结构三、单糖结构、手性原子、手性原子、构型：、构型：、（）（）、环式结构、环式结构、构像：构像：、10/10/19第19页单糖构型单糖构型ConfigurationofMonosaccharides 1951年以前人为地要求左、右旋甘油醛用下式表示：L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛最高最高C位数手性位数手性C原子（原子（距羰基最远手性碳距羰基最远手性碳）上羟基以甘）上羟基以甘油醛为基准。油醛为基准。10/10/20第20页D-甘油醛甘油醛D-某醛糖某醛糖D-某酮糖某酮糖末端羟甲基末端羟甲基10/10/21第21页葡萄糖葡萄糖Fischerprojectionformula：开链结构：开链结构Hermann Emil Fischer(1852 1919)10/10/22第22页l葡萄糖变旋现象葡萄糖变旋现象lD-葡萄糖只能与一个醇（甲醇）形成缩醛。葡萄糖只能与一个醇（甲醇）形成缩醛。l不与不与NaHSO3反应。反应。lIR（infraredray）图谱中没有羰基伸缩振动）图谱中没有羰基伸缩振动l1HNMR图谱（图谱（nuclearmagneticresonance）、）、中没有醛基质子吸收峰。中没有醛基质子吸收峰。l能与斐林试剂、土伦试剂、能与斐林试剂、土伦试剂、H2NOH、HCN(加成加成)、Br2水水等发生反应。等发生反应。（有醛基）（有醛基）无醛基无醛基葡萄糖链式结构无法合了解释上述各种特征葡萄糖链式结构无法合了解释上述各种特征10/10/23第23页 Br2-H2O合成合成醛糖酸与与HCN加成加成,碳链增加碳链增加醛糖酸Br2H2O只氧化醛糖，酮糖不起反应，可判别只氧化醛糖，酮糖不起反应，可判别有旋光10/10/24第24页葡萄糖葡萄糖Haworthformula：六元环环状结构：六元环环状结构Walter Norman Haworth(1883 1950)forhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminCforhisinvestigationsoncarotenoids,flavinsandvitaminsAandB2Paul Karrer(1889 1971)10/10/25第25页 purine英英pjuri:n：n.嘌嘌呤呤,咖啡碱咖啡碱carotenoids英英krtnid：n.类类葫葫萝萝卜素卜素 flavin英英fleivinn.黄素黄素,四四羟酮羟酮醇醇Acetyl英英sitiln.乙乙酰酰基基10/10/26第26页葡萄糖六元环结构葡萄糖六元环结构端基异构体端基异构体（Anomers）10/10/27第27页Anomers 葡萄糖五葡萄糖五元元环结构环结构10/10/28第28页10/10/29第29页l异构体命名：异构体命名：1.以羰基碳上新生成-OH与环上末端碳上-CH2OH相比异侧是异侧是同侧是同侧是2.如环上末端碳上是两个H，无法相比时，则将羰基碳上新生成OH于决定构型（D，L）碳上OH相比异侧，D-吡喃木糖同侧，D-吡喃木糖10/10/30第30页两种两种吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖稳定构象稳定构象10/10/31第31页普通而言，普通而言，-OH-OH和和-CH-CH2 2OHOH平伏键比直立键更稳定平伏键比直立键更稳定。所以在溶液中，所以在溶液中，-D-D-葡萄糖比葡萄糖比-D-D-葡萄糖更占优势。葡萄糖更占优势。10/10/32第32页10/10/33第33页 半乳糖与葡萄糖差异仅在于半乳糖与葡萄糖差异仅在于C C4 4上羟基构型不一样，上羟基构型不一样，象这种存在多个手性碳原子非对映异构体中，彼此仅象这种存在多个手性碳原子非对映异构体中，彼此仅有一个手性碳构型不一样，其余都相同，则互称为有一个手性碳构型不一样，其余都相同，则互称为差差向异构体（向异构体（epimersepimers）。10/10/34第34页单糖主要衍生物单糖主要衍生物糖磷酸酯糖磷酸酯10/10/35第35页氨基糖：氨基糖：己糖分子中C2上羟基（OH）被氨基（NH2）取代，生成氨基糖。常存在于结构多糖中，如细菌细胞壁中肽聚糖，是由N-乙酰-D-葡萄糖胺(NAG,GlcNAc)和 N-乙酰胞壁酸(NAM)形成杂多糖；节肢动物外骨骼中几丁质(chitin)，是由 N-乙酰-D-葡萄糖胺形成同多糖。葡萄糖胺和半乳糖胺是自然界广为分布氨基糖；葡萄糖胺是甲壳类动物（虾、蟹）甲壳主要成份；半乳糖胺是软骨和腱等蛋白质中硫酸软骨素组成成份。10/10/36第36页脱氧糖脱氧糖10/10/37第37页糖酸糖酸唾液酸（唾液酸（sialicacid，SA,N-N-乙酰神经氨酸）：高等乙酰神经氨酸）：高等动物中许多糖蛋白和糖脂组成成份，在分子和细胞动物中许多糖蛋白和糖脂组成成份，在分子和细胞识别中含有主要作用。识别中含有主要作用。10/10/38第38页糖醇：糖醇：单糖醛基或酮基被还原成羟基单糖醛基或酮基被还原成羟基。肌醇是一个B族维生素，米糠中含量为7-8%。10/10/39第39页糖苷：单糖半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）糖苷：单糖半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）羟基形成缩醛。羟基形成缩醛。主要单糖及其衍生物缩写主要单糖及其衍生物缩写 10/10/40第40页四、四、与食品相关物理学特征与食品相关物理学特征1.单糖甜度（比甜度）要求以10%或15%蔗糖水溶液在20时甜度为1.0。一些单糖甜度：-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 1.5010/10/41第41页影响甜度原因：分子量分子量：分子量越大，甜度越小；构构型型：环状结构构型不一样，甜度亦有差异，比如葡萄糖-构型甜度较大，而果糖-构型甜度较大。10/10/42第42页2.旋光性 当前已知除丙酮糖外，全部单糖都有旋光性。常见单糖比旋光度（20 ，钠光）D-葡萄糖 +52.2 D-半乳糖 +80.2 D-甘露糖 +14.2 D-阿拉伯糖 -105.0 D-果糖 -92.4 D-木糖 +18.8旋光性:指一个物质能够使偏振光振动面发生旋转特征.比旋光度:在糖浓度为1g/ml,透光层为0.1m时,使偏振光旋转角度.10/10/43第43页 变旋现象：当单糖溶解于水时，因为开链结构和环状结构直接相互转化（即构像转变），溶液旋光度会逐步发生改变。10/10/44第44页3.溶解度 溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。浓度与渗透压关系：微生物适宜生长蔗糖溶液浓度：酵母50%，细菌65%，霉菌80%（特例：耐高渗酵母造成蜂蜜败坏）T分子结构：果糖葡萄糖10/10/45第45页4.吸湿性、保湿性、结晶性 吸湿性：在较高空气湿度条件下吸收水分能力；果糖、转化糖转化糖葡萄糖、麦芽糖蔗糖（生产硬、软糖）蔗糖光学性质为右旋，水解后变成左旋，称为转化 保湿性：在较低空气湿度条件下保持水分能力；果糖、转化糖葡萄糖、麦芽糖蔗糖 结晶性：蔗糖葡萄糖果糖和转化糖 10/10/46第46页4.其它 黏度、降低冰点、提升渗透压、可发酵、抗氧化等。10/10/47第47页三、单糖食品化学反应三、单糖食品化学反应（一）美拉德反应(MaillardReaction)10/10/48第48页1.概念：概念：含含羰羰基基化化合合物物（还还原原糖糖类类）与与含含氨氨基基化化合合物物（如如AA等等）经过缩合、聚合而生成类黑色素和一些风味物质反应。经过缩合、聚合而生成类黑色素和一些风味物质反应。2.条件：条件：温度温度（130）、水（）、水（10-15%）10/10/49第49页 早期：早期：F羰胺缩合羰胺缩合SchiffsbaseN-葡萄糖基胺葡萄糖基胺F分子重排：分子重排：1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖酮糖（果糖基胺）（果糖基胺）中期：中期：FHMF形成、形成、还原酮还原酮生成、生成、Strecker反应反应末期：末期：F醇醛缩合醇醛缩合F聚合反应聚合反应生成生成类黑精类黑精抗氧化和抗诱变抗氧化和抗诱变促进胰岛素分泌促进胰岛素分泌3.反应总体过程反应总体过程：10/10/50第50页10/10/51第51页10/10/52第52页4.反应机理：反应机理：（1）早期阶段）早期阶段A.羟氨缩合羟氨缩合10/10/53第53页 B.分子重排分子重排(Amadori)10/10/54第54页（2）中期阶段）中期阶段主要路径：脱水转化成羟甲基糠醛（主要路径：脱水转化成羟甲基糠醛（HMF）10/10/55第55页其它路径：脱去胺基重排形成还原酮；其它路径：脱去胺基重排形成还原酮；二羰基化合物与氨基酸反应。二羰基化合物与氨基酸反应。10/10/56第56页（3）末期阶段）末期阶段 醇醛缩合物产生醇醛缩合物产生 黑色素产生黑色素产生+醇醛缩合物醇醛缩合物不稳定醛不稳定醛 含羰基中间产物，在有氨基酸或没有氨基酸参加下随含羰基中间产物，在有氨基酸或没有氨基酸参加下随机聚合，机聚合，在连续不停醇醛缩合反应后，在有氨基酸或蛋在连续不停醇醛缩合反应后，在有氨基酸或蛋白质参加下，聚合成黑色素。白质参加下，聚合成黑色素。+10/10/57第57页5.伴随反应伴随反应：10/10/58第58页6.影响影响Maillard反应原因反应原因：A.底物结构底物结构糖类：五碳糖六碳糖；单糖二糖；醛糖酮糖 （五碳糖中：核糖阿拉伯糖木糖）（六碳糖中：半乳糖甘露糖葡萄糖）其它羰基类：,-不饱和醛类-双羰基类酮类B.氨基化合物氨基化合物 胺类氨基酸（碱性中性、酸性）10/10/59第59页C.PH最适：7.89.2D.底物浓度、含水量及含脂肪量底物浓度、含水量及含脂肪量 与底物浓度成正比；与底物浓度成正比；含水量含水量1015%时易发生；时易发生；与脂肪含量（与脂肪含量（尤为不饱和脂肪酸含量高脂类化合物尤为不饱和脂肪酸含量高脂类化合物）成正比。）成正比。10/10/60第60页E.温度温度 30时较快；20时较慢。F.金属离子金属离子 Fe3+、Cu2+等有促进作用；Mn2+、Sn2+等有抑制作用。10/10/61第61页7.Maillard反应对食品影响 色泽色泽 希望和不希望 风风味味 美拉德反应产品能产生牛奶巧克力风味。当还原糖与牛奶蛋白质反应时，美拉德反应产生乳脂糖、太妃糖及奶糖风味。营营养养 还原糖与赖赖氨氨酸酸结合后重排产物，不能被人体吸收，降低了食品营养价值。安安全全 已从烧煮和油炸肉和鱼以及牛肉浸出物中分离得到诱变杂环胺。10/10/62第62页利用美拉德反应调制感官质量：利用美拉德反应调制感官质量：控制温度：控制温度：葡萄糖葡萄糖+缬氨酸缬氨酸：100150 烤面包香味烤面包香味 180 巧克力香味巧克力香味控制原材料：控制原材料：核糖核糖+半胱氨酸半胱氨酸：烤猪肉香味烤猪肉香味 核糖核糖+谷胱甘肽谷胱甘肽：烤牛肉香烤牛肉香 不一样加工方法 土豆土豆大麦大麦水煮：水煮：125种香气种香气 75种香气种香气烘烤：烘烤：250种香气种香气150种香气种香气10/10/63第63页美拉德反应抑制：美拉德反应抑制：使用不易褐变原料；使用不易褐变原料；调整原因：降温、调整原因：降温、pH、调、调Aw、氧气、金属离子；、氧气、金属离子；使用褐变抑制剂：还原剂、氧化剂、酶制剂；使用褐变抑制剂：还原剂、氧化剂、酶制剂；其它方法：吸附剂其它方法：吸附剂10/10/64第64页对美拉德反应小结对美拉德反应小结:u美拉德反应是一类非氧化或非酶促褐变u非氧化或非酶促褐变包含焦糖化反应和美拉德反应u食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或贮藏过程中，游离氨基酸和游离氨基发生反应u美拉德反应包含许多反应，有些机理尚不清楚u美拉德反应是糖和氨基酸、蛋白质或含氮化合物加热时发生u产物含有醛等环状聚合物，呈深暗色物质u在中等水分含量及pH7.8-9.2范围内，褐变反应速度最快，金属离子能促进褐变u美拉德反应在食品加工中不利是营养成份损失u焦糖化是糖与糖浆直接加热，产生复杂反应u焦糖化除了增加产物颜色外，还含有独特风味10/10/65第65页补充：美拉德反应研究进展补充：美拉德反应研究进展 新特征中间体及终产物分离与判定，深入揭示新特征中间体及终产物分离与判定，深入揭示美拉德反应机理美拉德反应机理怎样控制反应条件，使反应香味料生产中生成怎样控制反应条件，使反应香味料生产中生成更多特征香味成份及反应香味料稳定性影响原因更多特征香味成份及反应香味料稳定性影响原因 10/10/66第66页 反应中褐色色素、致癌杂环含氮化合物形成动反应中褐色色素、致癌杂环含氮化合物形成动力学过程研究力学过程研究 反应产物对慢性糖尿病、心血管疾病及癌症等反应产物对慢性糖尿病、心血管疾病及癌症等病理学研究以及其对食品安全性影响病理学研究以及其对食品安全性影响 10/10/67第67页（二）焦糖化（二）焦糖化反应反应1.概念：概念：糖糖类类在在没没有有氨氨基基化化合合物物存存在在情情况况下下，加加热热到到熔熔点点（1500C）以以上上时时，会会因因发发生生脱脱水水、降降解解等等过过程程而而发发生生褐褐变反应。变反应。含两类褐色物质（脱水产物和裂解产物）含两类褐色物质（脱水产物和裂解产物）。焦糖和酱色焦糖和酱色醛、酮缩合及聚合物醛、酮缩合及聚合物10/10/68第68页10/10/69第69页2.相关反应过程：相关反应过程：（1 1）焦糖形成）焦糖形成10/10/70第70页（2 2）糠醛和其它醛形成）糠醛和其它醛形成10/10/71第71页焦糖色素1.1.耐耐酸酸焦焦糖糖色色素素：由由亚亚硫硫酸酸氢氢铵铵催催化化下下加加热热形形成成，用用于于可可乐乐饮饮料料、其其它它酸酸性性饮饮料料、焙焙烤烤食食品品、糖糖浆浆、糖糖果果、宠宠物物食食品品以以及及固固体调味料等；生产量最大。体调味料等；生产量最大。本本身身为为酸酸性性（水水溶溶液液pHpH：24.524.5），含含有有带带负负电电荷荷胶胶体体粒粒子。子。2.2.焙焙烤烤食食品品用用焦焦糖糖色色素素：由由糖糖和和铵铵盐盐加加热热制制得得，用用于于焙焙烤烤食食品品、糖浆以及布丁等。糖浆以及布丁等。水溶液水溶液pHpH为为4.24.84.24.8，含有带正电荷胶体粒子。，含有带正电荷胶体粒子。3.3.啤啤酒酒用用焦焦糖糖色色素素：由由蔗蔗糖糖直直接接热热解解制制得得，用用于于啤啤酒酒和和其其它它含含醇饮料。醇饮料。水溶液水溶液pHpH为为3434，含有略带负电荷胶体粒子。，含有略带负电荷胶体粒子。10/10/72第72页分组讨论并总结：分组讨论并总结：美拉德反应和焦糖化反应有何异同？美拉德反应和焦糖化反应有何异同？10/10/73第73页第三节第三节低聚糖低聚糖（Oligosaccharides）由210个糖单位经过糖苷键连接糖类化合物称为低聚糖，超出10个糖单位则称为多糖。二糖:蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖 三糖:棉籽糖（半乳糖、葡萄糖、果糖）10/10/74第74页均低聚糖；杂低聚糖天然存在低聚糖极少，大多数低聚糖是由多糖水解而成。10/10/75第75页一、结构及苷键类型-1,4-糖苷键糖苷键（麦芽糖）（麦芽糖）；-1,4-糖苷键糖苷键（乳糖）（乳糖）；-1,6-糖苷键糖苷键（异麦芽糖）（异麦芽糖）；,-1,1-糖苷键糖苷键（海藻糖）（海藻糖）；,-1,2-糖苷键糖苷键（蔗糖、棉籽糖）（蔗糖、棉籽糖）。10/10/76第76页麦芽糖麦芽糖（C12H22O11）构像：构像：-1,4-苷键苷键-D-G低聚糖构想主要靠低聚糖构想主要靠H H键维持键维持10/10/77第77页-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖D-G纤维二糖（纤维二糖（C12H22O11）-1,4糖苷键糖苷键10/10/78第78页-D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖乳糖（乳糖（Sucrose,C12H22O11）-1,4-苷键苷键10/10/79第79页-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖蔗糖蔗糖-1,2-苷苷键键,-1,2-苷键苷键-D-呋喃果糖呋喃果糖10/10/80第80页二、食品中低聚糖性质1.1.褐变反应褐变反应Maillard反应：还原性能够，发生程度比单糖小焦糖化反应：都能够焦糖化反应：都能够2.2.发酵性发酵性葡萄糖葡萄糖/果糖果糖/麦芽糖麦芽糖/蔗糖蔗糖/甘露糖甘露糖酒精酒精+co2，糖发酵速度：葡萄糖糖发酵速度：葡萄糖 果糖果糖 蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖大多数低聚糖必须水解后才能被发酵大多数低聚糖必须水解后才能被发酵10/10/81第81页3.3.黏度黏度多数低聚糖多数低聚糖 蔗糖蔗糖 单糖单糖4.4.结晶性、吸湿性结晶性、吸湿性结晶性：蔗糖结晶性：蔗糖葡萄糖葡萄糖果糖和果糖和转化糖转化糖（右旋（右旋左旋）左旋）吸湿性：果糖、吸湿性：果糖、转化糖转化糖葡萄糖、麦芽糖葡萄糖、麦芽糖蔗糖蔗糖蜂蜜护手蜂蜜护手淀粉糖浆（葡萄糖、低聚糖、糊精，淀粉糖浆（葡萄糖、低聚糖、糊精，不含果糖不含果糖）10/10/82第82页5.5.抗氧化作用抗氧化作用 原因：原因：a.溶溶液液中中糖糖存存在在能能够够大大大大降降低低氧氧溶溶解解度度，20时时60%蔗蔗糖溶液中，糖溶液中，o2溶解度为纯水中溶解度为纯水中1/6；b.能够阻断其它成份与空气氧接触；能够阻断其它成份与空气氧接触；c.含有还原性，能够首先与氧发生反应。含有还原性，能够首先与氧发生反应。10/10/83第83页6.6.提升渗透压提升渗透压高浓度蔗糖对微生物有抑制作用高浓度蔗糖对微生物有抑制作用(为何为何?)AW,MIC10/10/84第84页三、食品中低聚糖1.1.蔗糖蔗糖无还原性，右旋光，易结晶，易溶于水，难溶于乙醇，熔点；无还原性，右旋光，易结晶，易溶于水，难溶于乙醇，熔点；160转化糖（浆）：蔗糖水解液转化糖（浆）：蔗糖水解液蔗糖蔗糖20D=+66.5葡萄糖葡萄糖:+52.2,果糖果糖:-92.4,水解平衡水解平衡:-19.92.2.麦芽糖麦芽糖存在于麦芽、花粉、树蜜中存在于麦芽、花粉、树蜜中10/10/85第85页10/10/86第86页3.3.乳糖乳糖:母乳中含母乳中含5-7%,牛奶中含牛奶中含4.6-5%喝牛奶补钙；乳糖不耐症喝牛奶补钙；乳糖不耐症4.4.果葡糖浆果葡糖浆(高果、异构高果、异构)制法：淀粉制法：淀粉糖化液糖化液葡萄葡萄+果糖（混合糖浆）果糖（混合糖浆）果葡糖浆（果葡糖浆（F42）：果糖）：果糖42%（质量分数）（质量分数）高果糖浆（高果糖浆（F55）：果糖）：果糖55%纯果糖浆（纯果糖浆（F90）：果糖）：果糖90%10/10/87第87页5.5.功效性低聚糖功效性低聚糖低聚果糖双歧因子；低热量；促进大肠蠕动；预防龋齿。香蕉、蜂蜜、球葱、大蒜、西红柿、芦笋、麦类、菊芋。低聚木糖双歧杆菌增效因子；黏度低，代谢不依赖胰岛素；抗龋齿。甲壳低聚糖降低胆固醇；提升机体免疫能力；抗肿瘤；双歧杆菌增效因子；防治胃溃疡等。环状低聚糖环糊精菊芋菊芋10/10/88第88页环糊精(Cyclodextrin，CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生是直链淀粉在由芽孢杆菌产生环糊精葡环糊精葡萄糖基转移酶萄糖基转移酶作用下生成一系列环状低聚糖总称，是由作用下生成一系列环状低聚糖总称，是由612个个D-G以以-1,4键连接而成环状结构键连接而成环状结构。木薯 木薯 木薯木薯 10/10/89第89页环糊精环糊精(CD)应用应用 食品行业：食品行业：增稠剂，稳定剂，提升溶解度（做乳化剂），掩盖异味等。增稠剂，稳定剂，提升溶解度（做乳化剂），掩盖异味等。保持食品香味稳定保持食品香味稳定：食用香精和稠味剂用：食用香精和稠味剂用CD包装，用于焙烤食品，包装，用于焙烤食品，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，用定。如食用香精玫瑰油，茴香脑等易挥发，易氧化，用CD包装后包装后香味保持得到改进。香味保持得到改进。保持天然食用色素稳定保持天然食用色素稳定：如虾黄素经：如虾黄素经CD包装，提升对光和氧稳定性。包装，提升对光和氧稳定性。食品保鲜：食品保鲜：将将CD和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包糕点表面能够和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包糕点表面能够起到保水保形作用；除去食品异味起到保水保形作用；除去食品异味(鱼品鱼品大豆腥味大豆腥味羊肉膻味羊肉膻味)。10/10/90第90页以淀粉为原料生产低聚糖以淀粉为原料生产低聚糖10/10/91第91页-淀粉酶淀粉酶（AmylaseAD“Amano”1、KLEISTASEL1、T10S）葡萄糖淀粉酶（葡萄糖淀粉酶（GluczymeAF6）环状糊精葡萄糖转移酶环状糊精葡萄糖转移酶（CyclodextringlucanotransferaseAmano）10/10/92第92页第四节第四节多多糖糖（Polysaccharides）聚合度（DP,DegreeofPolymerization）单糖个数大多数多糖DP：200-300 DP100 极少见 DP最大：7000-15000 纤维素均多糖Homopolyssachrides：淀粉、纤维素、果胶杂多糖Heteropolysaccharides：琼脂、阿拉伯树胶等10/10/93第93页一、淀粉（一、淀粉（Starch）（一）种类与结构（一）种类与结构直链淀粉（直链淀粉（Amylose）：）：-1.4糖苷键连糖苷键连接。溶于水，难糊化，遇碘呈紫兰色接。溶于水，难糊化，遇碘呈紫兰色10/10/94第94页10/10/95第95页支链淀粉（支链淀粉（Amylopetin）：）：主链为主链为-1.4糖苷键，支链为糖苷键，支链为-1.6糖苷键。糖苷键。在热水中膨胀成胶体，遇碘呈紫红色在热水中膨胀成胶体，遇碘呈紫红色10/10/96第96页10/10/97第97页 一些淀粉中直链与支链淀粉百分比一些淀粉中直链与支链淀粉百分比10/10/98第98页（二）糊化和老化（二）糊化和老化10/10/99第99页10/10/100第100页 淀粉分子径向排列，紧密层（由淀粉分子径向排列，紧密层（由结晶区组成）和稀疏层（由无定形结晶区组成）和稀疏层（由无定形区组成）交替组成淀粉颗粒。区组成）交替组成淀粉颗粒。淀粉颗粒：淀粉颗粒：马铃薯淀粉颗粒和偏光十字马铃薯淀粉颗粒和偏光十字10/10/101第101页 10/10/102第102页10/10/103第103页1、糊化（、糊化（Gelatinization）生淀粉分子排列紧密（靠氢键），形生淀粉分子排列紧密（靠氢键），形成胶束，彼此间间隙小，水分子难以渗透进成胶束，彼此间间隙小，水分子难以渗透进去。含有胶束作用生淀粉称去。含有胶束作用生淀粉称-淀粉。淀粉。10/10/104第104页淀粉在冷水中搅拌形成悬浮液，加淀粉在冷水中搅拌形成悬浮液，加热到一定温度时，淀粉颗粒吸水膨胀，晶热到一定温度时，淀粉颗粒吸水膨胀，晶体结构消失，悬浮液变成粘稠糊状液体称体结构消失，悬浮液变成粘稠糊状液体称淀粉糊淀粉糊，此现象称，此现象称淀粉糊化淀粉糊化。处于糊化状。处于糊化状态下淀粉称态下淀粉称-淀粉淀粉。10/10/105第105页|本质本质：微观结构从微观结构从有序有序转变成转变成无序，结晶区被破坏。无序，结晶区被破坏。-淀粉淀粉-淀粉淀粉氢键氢键 H2O10/10/106第106页糊化过程糊化过程A.可逆吸水阶段：可逆吸水阶段：水分浸入颗粒非结晶区，体积略水分浸入颗粒非结晶区，体积略 微膨胀；微膨胀；B.不可逆吸水阶段：不可逆吸水阶段：伴随伴随T升高，大量水分进入结晶升高，大量水分进入结晶 区，结晶溶解；区，结晶溶解；C.淀粉颗粒解体阶段：淀粉颗粒解体阶段：颗粒完全解体，淀粉分子完颗粒完全解体，淀粉分子完 全进入溶液。全进入溶液。Brabender visco-amylo-graph 曲线 10/10/107第107页10/10/108第108页影响淀粉糊化原因：影响淀粉糊化原因：结构：结构：直链淀粉小于支链淀粉。直链淀粉小于支链淀粉。Aw：Aw提升，糊化程度提升。提升，糊化程度提升。糖：糖：高浓度糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。高浓度糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。盐：盐：高浓度盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度盐存在，对高浓度盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度盐存在，对糊化几乎无影响。糊化几乎无影响。马铃薯淀粉例外马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸，因为它含有磷酸基团，低浓度盐影响它电荷效应。基团，低浓度盐影响它电荷效应。10/10/109第109页脂类：脂类：抑制糊化。抑制糊化。脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。粉粒。酸度：酸度：pH4pH4时，淀粉水解为糊精，粘度降低。时，淀粉水解为糊精，粘度降低。pH4-7 pH4-7时，几乎无影响。时，几乎无影响。pH=10 pH=10，糊化速度快速加紧，但在食品中意义不大。，糊化速度快速加紧，但在食品中意义不大。淀粉酶：淀粉酶：使淀粉糊化加速。使淀粉糊化加速。新米（淀粉酶酶活高）比陈米更易煮烂。新米（淀粉酶酶活高）比陈米更易煮烂。10/10/110第110页2.老化或回生老化或回生（Retrogradation）-淀粉溶液或淀粉糊低温静止下变得不透明，最终形淀粉溶液或淀粉糊低温静止下变得不透明，最终形成硬性凝胶块。成硬性凝胶块。10/10/111第111页老化机理（本质）：老化机理（本质）：糊化淀粉重新结晶所引发不溶解效应糊化淀粉重新结晶所引发不溶解效应 糊化后淀粉分子，在低温下，又自动重新排列成序，糊化后淀粉分子，在低温下，又自动重新排列成序，相邻分子间相邻分子间H H键又逐步恢复形成致密、晶化淀粉胶束。此键又逐步恢复形成致密、晶化淀粉胶束。此过程并不能恢复到天然淀粉状态。过程并不能恢复到天然淀粉状态。直接结果直接结果：溶解性变差，加工性能降低；口感变溶解性变差，加工性能降低；口感变差，消化吸收率降低。差，消化吸收率降低。10/10/112第112页糊化淀粉糊化淀粉老化淀粉老化淀粉糊化逆过糊化逆过程程 比生淀粉晶比生淀粉晶化程度低化程度低 10/10/113第113页 2 2）影响原因：影响原因：A.内部原因：内部原因：直链淀粉多，易老化，不易糊化；直链淀粉多，易老化，不易糊化；玉米淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、绿豆淀粉易老化，糯米淀粉老化速度慢；小麦淀粉、绿豆淀粉易老化，糯米淀粉老化速度慢；B.外部原因：外部原因：T2-4易老化，易老化，60或或-22不易不易;水水%3030-60%60%时时v v最快最快;10%10%时不老化时不老化;面包含水面包含水30%-40%30%-40%，馒头含水，馒头含水44%44%，米饭含水，米饭含水60%-70%60%-70%pH：4 4或偏碱不轻易老化；或偏碱不轻易老化；10/10/114第114页糖、有机酸糖、有机酸阻止阻止;脂类、脂类、乳化剂乳化剂预防预防;甘油棕榈酸一酯，甘油一酯及其衍生物，硬脂酰乳酸钠甘油棕榈酸一酯，甘油一酯及其衍生物，硬脂酰乳酸钠变性淀粉、蛋白质变性淀粉、蛋白质减缓减缓;果胶果胶促进；促进；膨化膨化10/10/115第115页老化利用老化利用 选取含直链淀粉多绿豆淀粉，糊化后选取含直链淀粉多绿豆淀粉，糊化后使它在使它在4左右冷却，促使老化发生。老左右冷却，促使老化发生。老化后随即干燥，可制得粉丝、粉皮、虾化后随即干燥，可制得粉丝、粉皮、虾片等成品。片等成品。制制备备粉粉丝丝等等食食品品原原理理10/10/116第116页（三）改性（三）改性（Modification）在一定条件下，经过物理或化学方法，使多糖形在一定条件下，经过物理或化学方法，使多糖形态或结构发生改变，从而改变多糖理化性质。态或结构发生改变，从而改变多糖理化性质。处理金属废水 10/10/117第117页处理金属废水 10/10/118第118页二、果胶（二、果胶（Pectin）（一）概述（一）概述主链是主链是-D-半乳糖醛酸基经过半乳糖醛酸基经过1,4糖苷键连糖苷键连接而成，由均匀区和毛发区组成（接而成，由均匀区和毛发区组成（P50图图2-16、2-17）。）。各种果胶之间主要差异在于甲酯含量各种果胶之间主要差异在于甲酯含量和酯化程度不一样。和酯化程度不一样。10/10/119第119页10/10/120第120页(-D-半乳糖醛酸基半乳糖醛酸基)(-L-鼠李半乳糖醛鼠李半乳糖醛酸酸)10/10/121第121页（二）（二）天然果胶类型天然果胶类型高高甲氧基甲氧基果胶果胶（Highmethoxylpectin，HM）：分子中有）：分子中有50%以上以上-COOH被甲酯被甲酯化，又称糖化，又称糖-酸酸-果胶凝胶。果胶凝胶。低甲氧基果胶低甲氧基果胶（Lowmethoxylpectin,LM）：）：分子中有分子中有50%以下以下-COOH被甲酯化。须在被甲酯化。须在Ca2+存在下才能凝胶。存在下才能凝胶。10/10/122第122页 （三）成熟果实中果胶改变 原果胶（未成熟果实，坚硬）在PG（聚半乳糖醛酸酶,polygalacturonase）作用下半乳糖醛酸链断裂，形结果胶（成熟果实，软而有弹性），在PE（果胶酯酶,pectinesterase）作用下生结果胶酸（果实过熟、过软、甚至腐烂）。10/10/123第123页不含甲酯基，即羟基游不含甲酯基，即羟基游离果胶物质。离果胶物质。原果胶原果胶(Protopectin)果胶果胶（Pectin)高度甲酯化果胶物质高度甲酯化果胶物质.只存在于植物细胞壁和未成熟只存在于植物