烹饪化学：第三章 烹饪食品中的糖类

1、2021/1/23,1,烹饪化学,2021/1/23,2,2021/1/23,2,第三章 烹饪食品中糖类,2021/1/23,3,2021/1/23,3,Contents,本 章 主 要 内 容,第二节 单糖和低聚糖,第三节 羰氨反应,第一节 引 言,第四节 食品多糖,2021/1/23,4,2021/1/23,4,3.1 Introduction 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-特例 多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物,2021/1/23,5,2021/1/23,5,3.1 Introduction

2、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,2021/1/23,6,2021/1/23,6,3.1 Introduction 引言,2. Classification 分类 ： 按功能组成分类 1）结构多糖: 组成生物体的多糖。

3、 2）贮存多糖：是单糖的一种贮存形式。 3）抗原多糖：主要是微生物（细菌、真菌）多糖，属高分子聚合多糖，按结构可分为肽聚糖、葡聚糖和脂多糖等,2021/1/23,7,2021/1/23,7,3.1 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: corn, vegetable, fruit, and so on. Monosaccharides & Oligasaccharides is usually found in the vegetabl

4、e and fruit . Polysaccharides can mainly be found in corn , seed, root, stem plants,2021/1/23,8,2021/1/23,8,3.1 Introduction 引言,常见水果、蔬菜中的游离糖含量（鲜重计,2021/1/23,9,2021/1/23,9,3.1 Introduction 引言,常见水果、蔬菜中的游离糖含量（鲜重计,含量很少: 16,2021/1/23,10,2021/1/23,10,2021/1/23,11,2021/1/23,11,3.1 Introduction 引言,从上表中可以看出:

5、 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,2021/1/23,12,2021/1/23,12,3.1 Introduction 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,2021/1/23,13,2021/1/23,13,3.1 Introduction 引言,三、食品中碳水化合物的作用,碳水化合物与

6、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,2021/1/23,14,2021/1/23,14,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,1、单糖（Monosaccharides,2、低聚糖（Oligosaccharides,3、糖苷（Glycosides,2021/1/23,15,2021/1/23,15,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Fun

7、ction of Carbohydrates,3.2 Monosaccharide & 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,2021/1/23,16,2021/1/23,16,一、单糖和低聚糖的结构 Structure of Carbohydrates,链式结构醛糖,2021/1/23,17,2021/1/23,17,一、单糖和低聚糖的结构 Struc

8、ture of Carbohydrates,链式结构酮糖,2021/1/23,18,2021/1/23,18,一、单糖和低聚糖的结构 Structure of Carbohydrates,环状结构,手性碳原子,镜面,2021/1/23,19,2021/1/23,19,与-构型,一、单糖和低聚糖的结构 Structure of Carbohydrates,环状结构,2021/1/23,20,2021/1/23,20,与-构型,同侧,异侧,一、单糖和低聚糖的结构 Structure of Carbohydrates,环状结构,C1为手性碳原子，它有右侧两种端位异构,2021/1/23,21,202

9、1/1/23,21,一、单糖和低聚糖的结构 Structure of Carbohydrates,环状结构,与-构型,2021/1/23,22,2021/1/23,22,一、单糖和低聚糖的结构 Structure of Carbohydrates,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,2021/1/23,23,2021/1/23,23,三糖,四糖,五糖,六糖,C4差向异构,C2差向异构,D-n糖 2（n-2）个异构体,2021/1/2

10、3,24,2021/1/23,24,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,1、单糖（Monosaccharides,2、低聚糖（Oligosaccharides,3、糖苷（Glycosides,2021/1/23,25,2021/1/23,25,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,2、低聚糖（Oligosac

11、charides,食品中重要的低聚糖 具有特殊功能的低聚糖 环状低聚糖,2021/1/23,26,2021/1/23,26,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,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,2021/1/23,27,2021/1/23,27,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

12、味剂,1,4,糖苷配基,D-葡萄糖,2021/1/23,28,2021/1/23,28,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,2021/1/23,29,2021/1/23,29,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,2021/1/23,30,2021/1/23,30,三糖 麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖 聚合度为410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,2021/1/2

13、3,31,2021/1/23,31,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 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,2021/1/23,32,2021/1/23,32,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

14、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,2021/1/23,33,2021/1/23,33,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,2021/1/23,34,2021/1/23,34,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

15、糖) + G-F-F-F-F(蔗果五糖,果糖转移酶,2021/1/23,35,2021/1/23,35,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,2021/1/23,36,2021/1/23,36,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,2021/1/23,37,2021/1/23,37,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

16、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（pH28） 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,2021/1/23,38,2021/1/23,38,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,2021/1/23,39,2021/1/23,39,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构

17、及功能 Structure & Function of Carbohydrates,1、单糖（Monosaccharides,2、低聚糖（Oligosaccharides,3、糖苷（Glycosides,2021/1/23,40,2021/1/23,40,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,3、糖苷（Glycosides,糖苷的基本概念 糖苷的基本性质,2021/1/23,41,2021/1/23,41,糖苷的基本概念Glycosides-Defin

18、ition,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,2021/1/23,42,2021/1/23,42,糖苷的基本概念Glycosides-Definition,2021/1/23,43,2021/1/23,43,糖苷的基本性质Glycosides-Properties,糖苷的类型,O-糖苷,S-糖苷,N-糖苷,2021/1/23,44,2021/1/23,44,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

19、角苷：起泡剂和稳定剂 甜菊苷：甜味剂,2021/1/23,45,2021/1/23,45,2.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,3、糖苷（Glycosides,糖苷的基本概念 糖苷的基本性质,2021/1/23,46,2021/1/23,46,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,二、单糖和低聚糖的物理性质在烹

20、饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,三、单糖和低聚糖的化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2021/1/23,47,2021/1/23,47,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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

21、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,2021/1/23,48,2021/1/23,48,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,1、甜度-糖的不同构型（、型） 葡萄糖: :=1:1.7 1.5倍 0 80 果 糖: :=3:7 :=7:3 3倍 浓度高，构型多,与

22、浓度有关,与温度有关,与温度无关,2021/1/23,49,2021/1/23,49,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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； T60时，葡萄糖蔗糖，T=60时，反之； T10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,2021/1/23,50,2

23、021/1/23,50,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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 71 42 77 55 80 90 果糖含量较高的果葡糖浆，其保存性能较好,2021/1/23,51,2021/1/23,51,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Phys

24、ical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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,2021/1/23,52,2021/1/23,52,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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

25、和果葡糖浆 山梨醇：食品工业中良好的保湿剂,2021/1/23,53,2021/1/23,53,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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： T93.5 -脱水乳糖结晶 玻璃状 T=93.5 -水化乳糖结晶 无定形,2021/1/23,54,2021/1/23,54,二、

26、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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； 糕点、挂浆类糕点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“返砂,2021/1/23,55,2021/1/23,55,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,5、渗透

27、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,2021/1/23,56,2021/1/23,56,二、单糖和低聚糖物理性质在烹饪中应用 Physical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,6、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 应用：穿糖衣、挂霜菜、拔丝等。 与温度有关 葡萄糖溶液粘度随T而 ； 蔗糖溶液粘度随T 而,7、抗氧化性保持水果、蔬菜的风味、颜色和V

28、c,糖溶液中溶氧量小 糖本身具有抗氧化性,2021/1/23,57,8、糖的溶化：P80表4-2常见糖的熔点,糖为分子晶体，熔点不太高，加热到熔点时会溶化为液体。 许多糖因为纯度不高而熔点降低，表现为在一个温度区域就软化。 糖类作为有机物，在熔点附近时已经有明显的化学反应，如脱水、氧化、裂解发生，造成糖在色泽、质构、调味等方面的改变，因此控制温度是熬制糖的关键,2021/1/23,58,烹饪中蔗糖熬制过程,第一阶段：是在低温或加热初期，温度一般在120左右，无颜色变化； 第二阶段：糖浆或糖膏继续加热，黏度迅速提高，并有颜色产生，此时温度大约为155 .是典型的胶态糖阶段。 第三阶段：温度上升到

29、165 以上，糖的颜色迅速变褐，发生焦糖化反应，这时化学变化占主要地位。（温度不要超过200 ，否则会导致糖的颜色加深,2021/1/23,59,2021/1/23,59,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 粘度 抗氧化性 糖的溶化,2021/1/23,60,2021/1/23,60,3.2 Monosaccharide & Oligosaccharides,一、单糖和低聚糖的结构及功能 Structure & Function of Carbohydrates,二、单糖和低聚糖的物理性质在烹饪中应用 Physical Property of

30、Mono- & Oligosaccharides in food,三、单糖和低聚糖的化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2021/1/23,61,2021/1/23,61,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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,2021/1/23

31、,62,2021/1/23,62,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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,2021/1/23,63,2021/1/23,63,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2、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,2021/1/23,64,

32、2021/1/23,64,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,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,2021/1/23,65,2021/1/23,65,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应

33、用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2、氧化反应,强氧化剂： G CO2 +H2O,Br/H2O： G 葡萄糖酸,内酯,浓硝酸： 醛糖 二元酸,2021/1/23,66,2021/1/23,66,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2、氧化反应,浓硝酸： 醛糖 二元酸,2021/1/23,67,2021/1/23,67,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono-

34、& Oligosaccharides in food,2、氧化反应,强氧化剂： G CO2 +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,2021/1/23,68,2021/1/23,68,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,2、氧化反应,G氧化酶： G 葡萄糖醛酸,葡萄糖醛酸的功能,甙类,2021/1/23,69,2021/1/23,69,三、单糖和低聚糖化学性质在烹饪中应用 Chemical Property of Mono- &

35、 Oligosaccharides in food,3、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,2021/1/23,70,2021/1/23,70,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烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,3、还原反应山梨糖醇,2021/1/23,71,2021/1/23,71,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

36、果的包衣,2021/1/23,72,2021/1/23,72,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烹饪中应用 Chemical Property of Mono- & Oligosaccharides in food,3、还原反应木糖醇,2021/1/23,73,4、焦糖化反应,概念：无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，糖发生脱水与降解，生成深色物质的过程，称为焦糖化反应。 过程: 脱水: 分子双键 不饱和的环 聚合 高聚物。 缩合或聚合: 裂解 挥发性的醛、酮 缩合或聚合 深色

37、物质,2021/1/23,74,焦糖化反应条件,无水或浓溶液，温度150-200。 催化剂的存在加速反应： 铵盐,磷酸盐,苹果酸,延胡索酸,柠檬酸,酒石酸等 pH8比pH5.9时快10倍。 不同糖反应速度不同， 例如果糖大于葡萄糖（熔点的不同,2021/1/23,75,蔗糖形成焦糖的过程,蔗糖 异蔗糖酐 焦糖酐 焦糖稀 焦糖素,无甜味而具有温和的苦味,熔点为 138，可溶于水 及乙醇，味苦,熔点为154，可溶于水,高分子量的深色物质,200，约 35 min起泡,二次起泡55 min,继续加热,继续加热,焦糖色素是一种结构不明确的大的聚合物分子，这些聚合物形成了胶体粒子，形成胶体粒子的速度随温

38、度和pH的增加而增加,2021/1/23,76,影响焦糖化作用的因素,糖的种类： 一般晶体糖作用明显； 还原糖易氧化； 高分子量的淀粉等多糖无明显作用。 温度: 偏高时，以裂解反应为主，焦糖味浓烈； 偏低时，以脱水反应为主，对颜色无较大影响,2021/1/23,77,PH: 碱性时焦糖化快，分解产物增多，对气味影响较大； 强酸时，糖不经加热也能褐变，脱水反应更快，对迅速上色有利。 共存物： 铵盐、有机酸、金属离子（Cu2+、Fe3+）等均能催化反应进行； 氧的作用不明显； 若有氨基化合物时，褐变也容易进行羰氨反应,2021/1/23,78,焦糖色素的性质,焦糖是一种黑褐色胶态物质 等电点在pH

39、3.0-6.9,甚至低于pH3 粘度100-3000cp,2021/1/23,79,工业上生产焦糖色素,以蔗糖为原料生产的三种色素及用途 NH4HSO3催化 pH2-4.5 耐酸焦糖色素 （可用于可口可乐饮料，棕色） 糖和铵盐加热 pH4.2-4.8 焙烤食品用焦糖色素 （红棕色） 蔗糖加热 pH3-4 啤酒美色剂 （含醇类饮料，红棕色,2021/1/23,80,2021/1/23,80,Contents,本 章 主 要 内 容,第二节 单糖和低聚糖,第三节 羰氨反应,第一节 引 言,第四节 食品多糖,2021/1/23,81,3.3 羰氨反应,美拉德反应（Maillard reaction）

40、 来源： 法国化学家美拉德发现的； 当甘氨酸和葡萄糖的混合液在一起加热时会形成所谓的“黑色素”，故又称为“美拉德反应,2021/1/23,82,羰氨反应的定义,美拉德反应（羰氨反应）：指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素和某些风味物质的非酶褐变反应,2021/1/23,83,定义包含的内容,羰基化合物： 有醛、酮、单糖以及多糖分解或脂类氧化而生成的。 氨基化合物： 游离氨基酸、肽类、蛋白质、胺类等物质。 试验证明： 活性的醌、二酮、不饱和醛酮等羰基化合物单独存在时也要发生褐变，而与氨基化合物共存时，更有促进作用,2021/1/23,84,应用,是食品中最重要的化学反应之一。 食品中都存在两

41、种反应物质，因此都有可能发生羰氨反应。 烹饪中菜肴的上色、增香、固型都是羰氨反应的直接结果,2021/1/23,85,1.美拉德反应过程,初期阶段 中期阶段 末期阶段,羰 氨 缩 合,分 子 重 排,Amadori 重排 （醛糖,Heyenes 重排 （酮糖,脱 胺 脱 水,脱 胺 重 排,氨 基 酸 降 解,醇 醛 缩 合,聚 合,2021/1/23,86,初期阶段,氨基 羰基（还原糖) 氮代葡萄糖基胺 果糖胺,美拉德反应过程,羰氨缩合,分子重排,中期阶段,2021/1/23,87,中期阶段,果糖胺,脱胺脱水,1，2烯醇化,羟甲基糠醛（HMF,脱胺重排,2，3烯醇化,二羰基化合物,还原酮,S

42、trecker,褐色,CO2,醛,2021/1/23,88,脱胺脱水,HMF的积累与褐变速度有密切的相关性，HMF积累后不久就可发生褐变,2021/1/23,89,脱胺重排,二羰基化合物,还原酮,2021/1/23,90,Strecker降解,2021/1/23,91,末期阶段,缩合与聚合，生成 类黑色素和风味化合 物,2021/1/23,92,2.食品褐变与品质的关系,1)色泽：美拉德反应生成的类黑精,有很好的抗氧化性，也赋予食品特有的色泽。 2)营养:还原糖与赖氨酸结合后的重排产物不能被人体吸收，降低了食品的营养价值，使赖氨酸生物效价有所损失；类黑精与蛋白质、重金属结合后，对消化系统产生不

43、利影响。 3)风味：Strecker降解反应的产物是食品产生风味物质的重要途径之一，但过度反应会产生焦糊味,2021/1/23,93,3.美拉德反应的条件、生成物和特点,条件：还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸 少量的水 加热或长期贮藏 产物：黑色素（类黑精）风味化合物 特点：pH值下降（封闭了游离的氨基）； 还原的能力上升（还原酮产生）； 褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生；添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色,2021/1/23,94,3.影响美拉德反应的因素,糖的结构、种类及含量 a.、不饱和醛双羰基化合物酮 b.五碳糖（核糖阿拉伯糖木糖）六碳糖（半乳糖甘 露糖葡

44、萄糖） c.单糖双糖（如蔗糖，分子比较大，反应缓慢） d.还原糖含量与褐变成正比 氨基酸及其它含氨物种类(肽类、蛋白质、胺类) a.胺类氨基酸 b.含S-S，S-H不易褐变 c.有吲哚，苯环易褐变 d.碱性氨基酸易褐变 e.氨基在-位或在末端者，比-位易褐变,2021/1/23,95,3.影响美拉德反应的因素,pH值 pH4-9范围内，随着pH上升，褐变上升 pH4 或pH9时，褐变反应程度较轻微 pH在6-7范围内，褐变较严重 反应物浓度（水分含量） 1015%(H2O)时，褐变易进行 5%10(H2O)时，多数褐变难进行 5%(H2O)时，脂肪氧化加快，褐变加快,2021/1/23,96,

45、3.影响美拉德反应的因素,温度 若t10，则褐变速度差v相差35倍。 一般来讲： t30时，褐变较快 t Fe+2) Cu催化还原酮的氧化 Na对褐变无影响。 Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变,促进褐变,2021/1/23,97,4.Maillard反应对食品品质的影响,不利方面： a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重 b.产生某些致癌物质 c.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化 影响质量。 有利方面： 褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味,2021/1/23,98,5.Maillard反应在烹饪加工中应用,抑制maillard反应 注意选择原料：选氨基酸

46、、还原糖含量少的品种。 水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。 降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。 降低温度：低温贮藏。 除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。 加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐 钙可抑制褐变,2021/1/23,99,利用 控制原材料：核糖 + 半胱氨酸 ：烤猪肉香味 核糖 + 谷胱甘肽 ：烤牛肉香味 控制温度： 葡萄糖 + 缬氨酸 ：100-150 烤面包香味 180 巧克力香味 木糖 + 酵母水解蛋白： 90 饼干香型 160 酱肉香型 不同加工方法： 土豆 大麦 水煮： 125种香气 75种香气 烘烤： 250种香气

47、150种香气,5.Maillard反应在烹饪加工中应用,2021/1/23,100,2021/1/23,100,3.4 Polysaccharides 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-Degree of Polymerization） 大多数多糖的DP为200-3000 纤维素的DP最大，达7000-15000,2021/1/23,101,2021/1/23,101,3.4 Polysaccharides 多糖,一、概述 Introduction,Function: 多糖的作用,生理功能,水的结合功能,

48、2021/1/23,102,2021/1/23,102,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螯合作用； 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,2021/1/23,103,2021/1/23,103,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

49、 大多数多糖不结晶 胶或与亲水胶体,2021/1/23,104,2021/1/23,104,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%0.5,2021/1/23,105,2021/1/23,105,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,2021/1/23,106,2021/1/23,106,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

50、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,2021/1/23,107,2021/1/23,107,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,2021/1/23,108,2021/1/23,108,二、淀粉 (Starch,Contents,2021/1/23,109,2021/1/23,109,一）淀粉的一般性质,形状： 圆形、椭圆形、

51、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,2021/1/23,110,2021/1/23,110,二）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,2021/1/23,111,2021/1/23,111,二）淀粉的结构,支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖，-1，4和-l，

52、6糖 苷键连接起来的带分枝的复杂大分子,2021/1/23,112,2021/1/23,112,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,2021/1/23,113,2021/1/23,113,马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字,二）淀粉的结构,2021/1/23,114,2021/1/23,114,一些淀粉中直链与支链淀粉的比例,2021/1/23,115,2021/1/23,115,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

53、呈蓝色；水解（酶解 ，酸解,三）淀粉的理化性质,2021/1/23,116,2021/1/23,116,酸水解 酶水解 淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶,淀粉的水解,2021/1/23,117,2021/1/23,117,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,2021/1/23,118,2021/1/23,118,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,2021/1

54、/23,119,2021/1/23,119,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,2021/1/23,120,2021/1/23,120,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 DE20 的水解产品为麦芽糊精 DE=2060，玉米糖浆,DP：聚合度,淀粉的水解酶水解,2021/1/23,121,2021/1/23,121,四）淀粉的糊化,几个概念 -

55、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,2021/1/23,122,2021/1/23,122,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,2021/1/23,123,2021/1/23,123,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

56、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,2021/1/23,124,2021/1/23,124,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,2021/1/23,125,2021/1/23,125,2021/1/23,126,2021/1/23,126,影响淀粉糊化的因素,结构： 直链淀粉小于支链淀粉。 Aw： Aw提高，糊化程度提高。 糖： 高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。 盐：

57、 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。 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,2021/1/23,127,2021/1/23,127,影响淀粉糊化的因素,脂类：抑制糊化。 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，并阻止水渗透入淀粉粒。 酸度： pH4时，淀粉水解为糊精，粘度降低。 pH4-7时，几乎无影响。 pH =10，糊化速度迅速加快，但在食品中意义不大。 淀粉酶： 使淀粉糊化加速。 新米（淀粉酶酶活高）比陈米更易煮烂,2021/1/23,128,2021/1/23,128,老化：-淀粉溶液经缓慢冷却或淀

58、粉凝胶经长期放 置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。 实质：是糊化的后的分子又自动排列成序，形成高 度致密的结晶化的不溶解性分子粉末,糊化淀粉,老化淀粉,糊化的逆过程,比生淀粉的晶 化程度低,五）淀粉的老化,2021/1/23,129,2021/1/23,129,稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。 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,五）淀粉的老化,2021/1/23,130,2021/1/23,130,影响淀粉老化的因素,1、温度： 24，淀粉易老化 60或 -20 ，不易发生老化 2、含水量： 含水量3060%易老化； 含水量过低

59、（10%）或过高，均不易老化； 3、结构： 直链淀粉易老化；聚合度中等的淀粉易老化； 淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。 4、共存物的影响： 脂类和乳化剂可抗老化，多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用,2021/1/23,131,2021/1/23,131,影响淀粉老化的因素,5、pH值： 10，老化减弱 6、其他因素： 淀粉浓度，某些无机盐对老化也有一定程度影响,五）淀粉的老化,2021/1/23,132,2021/1/23,132,果胶物质的化学结构,三、果胶物质 (Pectic Substance,2021/1/23,133,2021