Polysaccharides-1

1、Polysaccharides 多糖多糖Sources of PolysaccharideNo calorific value; fiber多糖多糖 DP 200-3000 (纤维素纤维素: 7000-15000) DP degree of polymerization (聚合度聚合度) 均匀多糖均匀多糖) (amylose 直链淀粉直链淀粉, amylopectin, cellulose纤维素纤维素) 杂多糖杂多糖)(海藻胶海藻胶, 瓜儿豆胶瓜儿豆胶, 刺槐豆胶刺槐豆胶)性质性质 可溶性可溶性Solubility 粘度粘度Viscosity 胶凝性质胶凝性质Gelation 被水解被水解Hy

2、drolysisSolubility（溶解性）（溶解性） 与水有强烈的相互作用与水有强烈的相互作用= 溶于水溶于水 聚合物之间的强烈的充分的相互作用聚合物之间的强烈的充分的相互作用= 不溶于不溶于水水 聚合物之间局部有限的相互作用聚合物之间局部有限的相互作用 = 形成凝胶形成凝胶 多糖多糖: 其羟基基团、环平面上的氧、参与糖苷键的氧原子都能键合水分子 Hydroxyl group can hydrogen-bond to one or more water molecules The ring oxygen and the glycosidic oxygen can also form hyd

3、rogen bonds with water 溶解性与分子链的不规则程度相关溶解性与分子链的不规则程度相关以下情况溶解性将增加以下情况溶解性将增加 没有分支的杂多糖没有分支的杂多糖 Branched （有支链的）（有支链的） Ionic Charge (离子电荷离子电荷)不溶解不溶解 没有分支的中性多糖没有分支的中性多糖 淀粉的回生淀粉的回生 = 牛顿流体）牛顿流体）: =常数常数 非牛顿流体非牛顿流体: 常数常数Viscosity（黏度）（黏度）多糖的粘度决定了：多糖的粘度决定了： 液态食品的可流动性和质构液态食品的可流动性和质构 半固态食品的形状半固态食品的形状 o/w 乳状液的稳定性乳状

4、液的稳定性 冷冻稳定剂）冷冻稳定剂） 高粘度限制分子运动）高粘度限制分子运动） 限制冰晶晶体的生长限制冰晶晶体的生长 决定粘度的因素决定粘度的因素 DP 直线性分子直线性分子 vs. 有分支的分子有分支的分子 离子电荷离子电荷 pH 温度温度Gelation（胶凝）（胶凝） 3-dimensional（三维）（三维） 网络结构网络结构 交联键的类型交联键的类型 共价键共价键), 离子键离子键, 氢键、疏水缔氢键、疏水缔合合, 大分子缠绕大分子缠绕Viscoelasticity（粘弹性）（粘弹性） 三维网络结构三维网络结构-弹性固体弹性固体 连续的液相连续的液相 黏性液体黏性液体多糖的水解条件多

5、糖的水解条件 酸酸 Enzymes （酶）（酶）淀粉淀粉 结构结构 老化老化/回生回生 改性淀粉改性淀粉淀粉组成淀粉组成 天然的天然的淀粉颗粒形式存在淀粉颗粒形式存在 两种分子构成：直链淀粉和支链淀粉两种分子构成：直链淀粉和支链淀粉直链淀粉直链淀粉 直线型的直线型的a a-1,4 糖苷键糖苷键 DP: 180-320, MW106. 每两百个葡萄糖单元有一个分支每两百个葡萄糖单元有一个分支 右手螺旋结构右手螺旋结构支链淀粉支链淀粉 支链淀粉支链淀粉 线形的线形的 a a-1,4 主链上以主链上以 a a-1,6 糖苷键链接的侧链，糖苷键链接的侧链，每隔每隔20 个葡萄糖单元个葡萄糖单元 MW1

6、08还原端还原端? 支链淀粉的构型支链淀粉的构型( P59)Fig. 3-42 双螺旋双螺旋 簇状簇状Clusters A B C链链?淀粉组成淀粉组成P58 表表3-10 直链直链:支链比例支链比例 1:3蜡质淀粉：蜡质淀粉： all amylopectin 高直链淀粉：高直链淀粉：up to 70% amylose淀粉颗粒结构淀粉颗粒结构 starch grains stained with iodine illuminated from behind with polarized light show a distinctive polarization cross. The cente

7、r of the cross is at the hilum, the origin of the growth of the granule淀粉分子在淀粉颗粒中的排布淀粉分子在淀粉颗粒中的排布 Fig. 3-44支链淀粉的簇状结构中，双螺旋堆积 结晶区氢键结合淀粉的糊化淀粉颗粒不溶于水淀粉颗粒不溶于水加热后，溶胀，分散加热后，溶胀，分散淀粉糊化过程中加热引起下述变化：加热引起下述变化：颗粒吸收水分颗粒吸收水分破裂破裂形成淀粉网络，水分截留在网络间隙形成淀粉网络，水分截留在网络间隙体系的粘度体系的粘度? 淀粉糊化Peak viscosityBrabender 糊化仪ToTp淀粉糊化分子角度看分

8、子角度看: 加热使原子震动加热使原子震动震动使氢键断裂震动使氢键断裂导致淀粉有序结构的破坏导致淀粉有序结构的破坏水分的流动受阻使体系粘度增加水分的流动受阻使体系粘度增加重新形成氢键重新形成氢键-凝胶结构凝胶结构影响糊化的因素 淀粉来源(amylose content) Aw (sugar )盐(potato starch)油脂 (form complex, inhibit water absorption) pH 4, 水解水解酶回生回生/老化老化 热的淀粉糊冷却时，淀粉分子通过氢键相互作用产生热的淀粉糊冷却时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解沉淀或不溶解 氢键氢键 结晶晶体结晶晶体

9、结合的水分被排出(溶解) 直链直链 /支链支链 Staling （老化）（老化） 面包、馒头变硬 面包冷却到室温 直链淀粉的回生图图3-31 面包后期的老化- 支链淀粉的回生导致影响回生的因素直链淀粉和支链淀粉的比例直链淀粉的大小 DP100-200淀粉糊浓度30-40%温度温度表面活性剂表面活性剂原淀粉的不足原淀粉的不足 剧烈的加工或储存条件下：剧烈的加工或储存条件下： 高酸性高酸性- Lemon Pie pH 3 剪切力剪切力 高温或低温高温或低温 120 or cold storage 5 -18 泵送要求泵送要求: can not be too viscous 保质期内稳定保质期内稳定

10、: 没有回生没有回生改性淀粉改性淀粉 预糊化预糊化 降解淀粉降解淀粉 酸水解酸水解 酶水解酶水解 麦芽糊精麦芽糊精 糖浆糖浆 多孔淀粉多孔淀粉 化学改性化学改性 Stabilized （稳定（稳定) Cross linked (交联）交联）改性淀粉预糊化淀粉冷水可溶干燥前充分糊化Modified Starches酸处理淀粉（Thin boiling starches）断裂键?糊化迅速弱的低粘度的凝胶用于液态食品或软糖果中Modified Starches酶处理植物或真菌淀粉酶） -1,4 糖苷键商业上淀粉的水解商业上淀粉的水解 用酶或酸充分水解产生用酶或酸充分水解产生糊精糊精 Dextrose

11、 equivalency (DE) 还原糖占总糖的还原糖占总糖的百分含量百分含量, 与平均分子量成反比与平均分子量成反比 DE = 100/DP淀粉水解淀粉水解 麦芽糊精麦芽糊精(DE20) 玉米糖浆玉米糖浆(DE 20-60): D-glucose, 麦芽糖麦芽糖, 低聚麦芽低聚麦芽糖糖 D-glucose D-fructose 麦芽糊精麦芽糊精 with DE values of 100CLinear moleculeRandom coil黄原胶黄原胶Algin（海藻酸盐）（海藻酸盐） Source: 海藻提取物海藻提取物 Structure: 两种糖构成的线形多糖两种糖构成的线形多糖:

12、吡喃甘露吡喃甘露糖醛酸糖醛酸 (M)和和 a a-L-古洛糖醛酸古洛糖醛酸(G) Functional Properties: 粘度高粘度高, Ca2+ (or low pH)时形成凝胶时形成凝胶. 凝胶受温度影响凝胶受温度影响-D-glucopyranoseD-gulocopyranose古洛糖 甘露糖Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+Ca2+G-blockM-block“Egg-box” 结构结构果胶果胶 Source: 高等植物细胞壁高等植物细胞壁 Structure: 聚半乳糖醛酸的线形分子，聚半乳糖醛酸的线形分子，不同的甲酯化程度不同的甲酯化程度 (分支分支HAIRY

13、REGIONS毛发区毛发区) 50% 酯化酯化(HM 高甲氧基果胶高甲氧基果胶 50% 酯化度酯化度 is a low methoxy (LM) pectin 半乳糖醛酸 ？果胶果胶功能性质功能性质: 高甲氧基果胶胶凝条件：酸高甲氧基果胶胶凝条件：酸+高糖含量高糖含量 酸酸 ：减少羧基的电荷：减少羧基的电荷 糖糖 ：脱水：脱水 低甲氧基只在有钙离子存在时胶凝低甲氧基只在有钙离子存在时胶凝 egg box modelCarageenan（卡拉胶）（卡拉胶） Source: 海藻胶海藻胶 Structure: 线性的分子，由线性的分子，由D-吡喃半乳糖以交错的吡喃半乳糖以交错的 1,3 and 1

14、,4 糖苷键连接糖苷键连接 一些糖单元含有硫酸酯基团一些糖单元含有硫酸酯基团 i i, k k, and l l Functional Properties: pH 依赖性增稠剂依赖性增稠剂 k k-卡拉胶卡拉胶 在在K+存在时胶凝存在时胶凝 在乳制品中和酪蛋白结合在乳制品中和酪蛋白结合 chocolate milk瓜儿豆胶瓜儿豆胶 Source : Cyamopsis tetragonolobus的种籽的种籽 Structure: 半乳甘露聚糖半乳甘露聚糖 由由D-吡喃甘露糖以吡喃甘露糖以1-4键连接成主链，每隔一个糖键连接成主链，每隔一个糖单元以单元以-1-6与与D-吡喃半乳糖相连吡喃半乳

15、糖相连 Functionality: 高粘度高粘度 不受不受 pH影响影响刺槐豆胶刺槐豆胶 Source: seeds of carob tree Ceratonia siliqua Structure: D-吡喃甘露糖骨架，吡喃甘露糖骨架，D 吡喃半乳糖吡喃半乳糖侧链侧链(ratio 4:1) Functionality: D-半乳糖侧链不均匀分布半乳糖侧链不均匀分布 和卡拉胶及黄原胶有协同作用和卡拉胶及黄原胶有协同作用琼脂琼脂 Source: 红色海藻红色海藻 Structure: Agaran Fraction: D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖 以以1 4 to a 3,6 无水无水 -L-吡喃半乳糖吡喃半乳糖