食品化学碳水化合物2

食品化学碳水化合物2第1页/共38页2低聚糖命名法

β-D-吡喃半乳糖基-(1-4)-D-吡喃葡糖苷褐变性：较单糖小。粘度：比单糖高。抗氧化性：减少溶氧而保护Vc。发酵性：低于单糖。吸湿性：低于单糖。第2页/共38页功能性低聚糖棉子糖水苏糖低聚果糖：双歧因子，整肠，抗龋齿低聚木糖：甜度约0.5，双歧因子，整肠帕拉金糖：甜度0.42，抗龋齿环糊精：可保护芳香物质和小分子物质。P68图第3页/共38页表：功能性低聚糖的有效摄入量大豆低聚糖可能引起胀气，最大用量男性为0.64g/kgBW，女性为0.96g/kgBW低聚糖有效摄入量低聚糖有效摄入量低聚半乳糖2.0-2.5低聚木糖0.7低聚果糖3.1大豆低聚糖2.0单位：克/日第4页/共38页环状糊精环状糊精是一种特殊的低聚糖，它是由6，7或8个葡萄糖以α-1,4键首尾相连构成的环状低聚糖。环内具有疏水环境，环外伸展亲水基团。环内可以包容一些亲脂性小分子，改善其在水中的分散性，并减少它们在水相体系中的损失。也可以产生缓释效应。第5页/共38页淀粉（Starch）淀粉是植物所储藏的主要能量物质，除纤维素之外产量最大的高分子碳水化合物。淀粉分为两类：直链淀粉，以α-1，4糖苷键相连的直线大分子；支链淀粉，以α-1，4糖苷键相连，以α-1，6糖苷键分支的高度分支大分子；在谷粒当中同时含有直链淀粉和支链淀粉，其中支链淀粉含量高于直链淀粉。“蜡”“糯”“粘”品种中几乎100%为支链淀粉。第6页/共38页直链淀粉和支链淀粉的性质区别性质直链淀粉支链淀粉分子连接α-1,4糖苷键α-1,4和α-1,6键分支状况线状多聚体多分支的多聚体分子量2.4万~165万2000万-5亿水中构象卷曲成螺旋状多分枝，侧链卷曲冷水溶解性不溶可溶冷却后老化容易老化不易老化凝胶能力强凝胶能力弱或不能凝胶与碘反应棕蓝色蓝紫色吸附脂肪能力强能力差第7页/共38页1淀粉和淀粉粒植物的淀粉粒由质体产生，呈大小、形状不同的颗粒，具有片层结构。其中充满淀粉分子。加热前，淀粉粒为生淀粉粒。其中部分区域淀粉分子整齐排列呈晶体状态；部分区域分子松散排列为“无定形区域”。加热后，淀粉粒松散破裂，可放出淀粉分子。第8页/共38页淀粉粒的基本结构模式淀粉粒起源于质粒，由脐点开始向外生长，淀粉分子向径向分支延伸，呈现环状结构。第9页/共38页淀粉粒结构示意图第10页/共38页图：淀粉粒的层状结构右图为一个用酶侵蚀的小麦淀粉粒，注意其层状结构。大多数淀粉颗粒在脐点周围都有生长环或层次。第11页/共38页淀粉粒的偏振光性质淀粉粒在偏振光照射下表现出双折射性，称为“偏光十字纹”。这种光学现象说明淀粉具有晶体性质。十字的亮度、位置和形状都可表明淀粉的种属特征。第12页/共38页淀粉粒具有种属特征性不同来源淀粉的淀粉粒具有特征性，其大小、性状、双光十字等方面具有特征性，可以用来鉴别淀粉的种属来源。马铃薯淀粉粒最大，大米淀粉颗粒最小。常用的商业淀粉制品主要是马铃薯淀粉、玉米淀粉和甘薯淀粉。第13页/共38页表：不同来源淀粉的性质差异资料来源：Chemicalandfunctionalpropertiesoffoodcomponents.EditedbyzdzislawE.Sikorski,TechnomicPublication,1997淀粉来源直链淀粉含量%颗粒大小μm糊化温度℃大麦19-225-4051-59玉米21-2410-3067-100燕麦23-305-1587-90马铃薯18-231-10059-68大米8-372-1068-78黑麦24-308-6055-70黑小麦23-242-4055-62蜡玉米1-210-3062-72小麦24-292-3859-64第14页/共38页2淀粉的化学性质淀粉的水解淀粉与碘的呈色反应淀粉与小分子有机化合物的作用淀粉与脂类的作用第15页/共38页淀粉的水解淀粉可以被酶水解生成多种淀粉糖产物，包括糊精、麦芽糖、葡萄糖、不同DE值的淀粉糖浆、葡萄糖浆、氢化葡萄糖浆、果葡糖浆、环状糊精、山梨糖醇等。DE值：dextroseequivalence，即葡萄糖当量，表示淀粉水解的程度。DE值越高，则淀粉水解程度越高。第16页/共38页表：不同DE的玉米糖浆之性质差异糖浆的物理性质淀粉转化程度低→高及功能性质麦芽糊精(<20DE)高葡萄糖(>59DE)增稠、填充能力高低粘度高低防止结晶能力高低改善冷冻食品质地高低泡沫稳定能力高低风味改善能力低高发酵性能低高甜味低高吸湿性低高降低水分活度低高褐变反应低高第17页/共38页淀粉与碘的作用直链淀粉分子的一个单螺旋链将淀粉自包围，形成淀粉-碘有色复合物。淀粉和碘反应之后的颜色与淀粉螺旋长度有关：直链淀粉——棕蓝色支链淀粉——蓝紫色糊精（40个糖基以上）——蓝色糊精（20-40个糖基）——紫红糊精（8-20个糖基）——橙红第18页/共38页淀粉与其他小分子物质作用直链淀粉和支链淀粉的长分枝在水中呈现螺旋状结构。在螺旋的孔隙当中具有非极性环境，可以结合小分子物质，如低级醇等，形成“包合物”。第19页/共38页淀粉与脂类形成复合物淀粉和脂肪酸、甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯可以形成稳定的复合物，这种复合物在100℃以上才能发生分解。这种复合物可以防止淀粉螺旋在水中分散成为无规则线团状。第20页/共38页3淀粉的糊化、老化和凝胶淀粉的糊化淀粉糊化的影响因素淀粉的老化淀粉老化的影响因素淀粉的凝胶淀粉凝胶的影响因素第21页/共38页淀粉的糊化(gelatinazation)淀粉在有充足水分的情况下受热，在温度上升到某一温度范围以上之后，淀粉大量吸水膨胀，晶体结构解体，失去双折光性，淀粉分子逸散，粘度急剧增加。这个过程称为淀粉的糊化。淀粉糊化的测定方法：偏振光显微镜记录5%，50%和95%淀粉粒失去双折光性的温度。粘度计测定不同温度下的粘度曲线。差异扫描量热计测定糊化的热吸收。第22页/共38页糊化过程的微观实质生淀粉分子之间由于氢键的结合，排列成十分紧密的束状，称为β-淀粉，水分很难进入其中。淀粉粒中的束状结构松散，淀粉分子逸出，与水分子充分相互作用，这种状态的淀粉称为α-淀粉。淀粉的糊化就是淀粉从β-淀粉向α-淀粉转化的过程。这个过程需要克服氢键力，因此是一个吸热过程。每一种淀粉的糊化温度不同。由于淀粉粒大小不同，糊化速度也不同，因此糊化温度是一个温度范围。第23页/共38页不同植物来源的淀粉支链直链比淀粉来源直链%支链%始糊化T℃终糊化T℃小麦24766568粳米17835961糯米01005863木薯1783----甘薯18827076马铃薯22785967香蕉20.579.5----玉米23776472蜡玉米0100----数据来源：常用食品数据手册，1989以及食品化学，1986第24页/共38页淀粉糊化的微观过程生淀粉粒紧密的胶束结构吸水可逆膨胀水进入无定形区域不可逆快速膨胀胶束瓦解，大量吸水加热到糊化温度常温浸泡淀粉粒极度膨胀淀粉分子开始逸出淀粉粒崩溃淀粉分子大量逸出继续加热分子在氢键作用下重新排列冷却第25页/共38页淀粉粒吸水膨胀过程(1)右图为油炸馅饼中心部分淀粉的淀粉粒显微照片。可见淀粉粒膨胀增大，但并未扭曲崩溃。第26页/共38页淀粉粒吸水膨胀过程(2)右图为因极度膨胀而扭曲的小麦淀粉粒，其中可能还没有大量淀粉逸出。第27页/共38页淀粉粒吸水膨胀过程(3)右图为安琪儿蛋糕中的小麦淀粉粒，淀粉粒高度膨胀扭曲，有的已经破碎，淀粉部分逸出。第28页/共38页淀粉粒吸水膨胀过程(4)右图为一个因长期加热崩溃的小麦淀粉粒，淀粉已经逸出，只留下一个破碎的外壳。第29页/共38页淀粉糊化与粘度变化淀粉浆糊化之前粘度很低。温度达到糊化温度范围之后，粘度急剧上升，达到峰值之后缓慢下降。各种淀粉的粘度曲线不同。粘度峰值与淀粉粒极大膨胀而淀粉分子没有大量逸出的时刻相当；淀粉粒破碎之后，分子摩擦力减小，因而粘度下降。第30页/共38页图：淀粉的一般粘度曲线淀粉的粘度达到最高值之后下降。其高峰与淀粉粒膨胀的最大值相对应。随着淀粉粒破碎，粘度下降。第31页/共38页淀粉糊化性质的影响因素水分：水分减少则糊化温度升高。糖：糖浓度增加则糊化温度提高，可能是因为影响了水分活度和淀粉分子的伸展空间。糖分子越大则影响越大。蔗糖>麦芽糖>葡萄糖>果糖脂类和乳化剂：甘油酯和脂肪酸均可与直链淀粉形成复合物而推迟糊化过程，升高糊化温度。乳化剂可与淀粉螺旋形成包合物，阻止水分子进入淀粉颗粒，因而干扰糊化。pH值：4-7之间影响小。低pH值使淀粉水解而降低糊化高峰的粘度。第32页/共38页图：淀粉糊化温度与含水量关系淀粉糊化温度随着含水量降低而升高。横坐标为含水量，纵坐标为绝对温度K。第33页/共38页淀粉的老化回生和凝胶经过糊化的淀粉冷却至室温之后，会失去原有的柔软透明状态，发生沉淀或变得干硬，或形成胶冻状结构。前者称为老化回生retrogradationorstaling)，后者称为凝胶(gelatinization)。老化回生是糊化的逆反过程，但不能完全恢复到糊化之前的状态。老化回生后的淀粉不易被淀粉酶分解，因而不易消化吸收。第34页/共38页淀粉老化和凝胶的机制直链淀粉和长分枝相互靠近糊化分散于水中的淀粉分子缓慢冷却分子在氢键作用下重新排列水分子被从束状结构中排出快速冷却直链