第三章-碳水化合物汇总课件

第三章碳水化合物

carbohydrates1本章主要内容糖水化合物的结构、分类和理化性质碳水化合物的食品功能性非酶褐变淀粉的糊化与老化纤维素与果胶2第一节概述一.碳水化合物的一般概念1.定义碳水化合物

(Carbohydrates)：多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。表达式:Cx(H2O)y3碳水化合物分类

单糖的数量单糖寡糖多糖单糖的种类

均多糖杂多糖多糖的来源

植物多糖动物多糖微生物多糖体内的功能

结构多糖贮藏多糖功能多糖多糖复合物糖蛋白/蛋白多糖脂多糖硫酸酯化多糖金属结合多糖2.分类4按单糖数量分类：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。

5二.食品及原料中的碳水化合物

水果及蔬菜中游离糖含量(%鲜重计)D-葡萄糖D-果糖蔗糖水果葡萄6.867.842.25桃子0.911.186.92生梨0.956.771.61樱桃6.497.380.22草莓2.092.401.03蔬菜甜菜0.180.166.11硬花甘蓝0.730.670.42胡萝卜0.850.854.24黄瓜0.860.860.066部分常见谷物食品原料中碳水化合物含量谷物名称碳水化合物(g）纤维素(g)谷物名称碳水化合物(g)纤维素(g)全粒小麦69.32.1全粒稻谷71.81.0强力粉70.20.3糙米73.90.6中力粉73.40.3精白米75.50.3薄力粉74.30.3全粒玉米68.62.0黑麦全粉68.51.9玉米碴75.90.5黑麦粉75.00.7玉米粗粉71.11.4全粒大麦69.41.4玉米细粉75.30.7大麦片73.50.7精小米72.40.5全粒燕麦54.710.6精黄米71.70.8燕麦片66.51.1高粱米69.51.7注：按每100g可食部分计7普通食品中的糖含量食

品糖的百分含量（%）食

品糖的百分含量（%）可口可乐9蛋糕（干）36脆点心

12番茄酱29冰淇淋

18果冻（干）83目前加工食品中水溶性糖含量比其相应的原料要多得多。这是为满足食品的风味和色泽需要而人为加入的。8

玉米

在蔗糖转化为淀粉前采摘，加热破坏转化酶系，玉米甜度高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

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？适时采收采后处理加工中添加水解酶等9三.碳水化合物与食品质量人类所需的基本营养物质之一，能量的主要来源形成一定色泽和风味

游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用食品的粘弹性与碳水化合物有关

纤维素、果胶等除对食品的质构有重要作用外，还是膳食纤维的构成成分

某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品的主要活性成分10一.碳水化合物的结构1.

单糖(Monosaccharides)C4

差向异构C2

差向异构链式结构－醛糖第二节碳水化合物的理化性质及食品功能性11C5

差向异构链式结构－酮糖12-与-构型环状结构13单糖分子量较小，一般含5或6个碳原子单糖分子具有旋光性和差向异构结构食品中的单糖多以D-构型单糖衍生物:单糖中部分基团发生变化食品中主要的单糖衍生物：单糖的磷酸酯、脱氧单糖、氨基糖、糖酸、糖醛酸、糖二酸、抗坏血酸、糖醇、肌醇、糖苷等142.糖醇、肌醇与糖苷（1）糖醇糖醇:由糖经氢化还原后形成的多元醇(Polyols)多为白色结晶，具有甜味，易溶于水，低甜度、低热值无糖类典型的鉴定性反应，对酸碱热稳定，具备醇类的通性，不发生美拉德反应。按其结构可分为单糖醇和双糖醇。在自然界糖醇存在较少。糖醇的商品名称均以相应糖加上“醇”来称呼。15（2）肌醇(inositol)环已六醇，有九个立体异构体其中具有生物活性的只有肌-肌醇（称为肌醇）

在动物体内：常以游离形式存在于肌肉、心脏、肝、肺等组织中，同时多与磷酸结合形成磷酸肌醇在高等植物中：肌醇六磷酸，易与体内的钙、镁结合肌-肌醇结构16（3）糖苷单糖半缩醛上羟基与非糖物质缩合形成的化合物有α-和β-型（在自然界中存在的多为β-糖苷）无变旋光现象、无还原性糖苷配基大于甲基时，糖苷显示涩味和苦味碱性条件下稳定，但在酸性溶液中易水解17根据苷键的不同，糖苷可分为含氧糖苷、含氮糖苷和含硫糖苷等。糖苷的类型O-糖苷S-糖苷N-糖苷18一些糖苷的功能特性：黄酮糖苷：具有苦味和其它风味和颜色毛地黄苷：强心剂皂角苷：起泡剂和稳定剂甜菊苷：甜味剂193.低聚糖（寡糖Oligosaccharides）由2～10个糖单位以糖苷键结合而构成的碳水化合物，可溶于水自然界中以游离状态存在的低聚糖一般不超过6个糖单位（主要二糖和三糖）均低聚糖、杂低聚糖较重要的低聚糖:蔗糖、麦芽糖、乳糖、麦芽糊精和环状糊精（沙丁格糊精）（1）概述20（2）食品中重要的低聚糖

－麦芽糖Maltose白色晶体,易溶于水,有甜味(不及蔗糖)

淀粉水解后得到的二糖

具有潜在的游离醛基，是还原糖

温和的甜味剂

—1,4D-葡萄糖21D-半乳糖D-葡萄糖β-1,4食品中重要的低聚糖

－乳糖Lactose白色的结晶性颗粒或粉末，无臭，味微甜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22无色晶体易溶于水，甜度高于葡萄糖和麦芽糖，但不如果糖甜。

非还原性二糖α-葡萄糖和β-果糖头头相连具有极大的吸湿性和溶解性冷冻保护剂食品中重要的低聚糖

－蔗糖SucroseD-葡萄糖D-果糖23三糖

麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖

聚合度为4～10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24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、低聚氨基葡萄糖赋予风味:特殊功能:稳定剂:保健功能:25（3）具有特殊功能的低聚糖

－低聚果糖（蔗果低聚糖）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(蔗果四糖)+G-F-F-F-F(蔗果五糖)

白色或微黄色无定型粉末（颗粒），甜味柔和清爽

低聚果糖存在于天然植物中

香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱

新型食品甜味剂或功能性食品配料

果糖转移酶26具有特殊功能的低聚糖－低聚果糖21β-2,1GF2GF4GF3增殖双歧杆菌难水解低热量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：27具有特殊功能的低聚糖－低聚木糖由2-7个木糖以β-1.4糖苷键结合甜度为蔗糖的40%酸、热稳定性好，在pH=2.5-7加热至100℃基本不分解

木二糖含量↑，产品质量↑木二糖的分子结构β-1，4低聚木糖的特性：较高的耐热（100℃/1h）和耐酸性能（pH2～8）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28β-1,4水溶性D-氨基葡聚糖具有特殊功能的低聚糖－甲壳低聚糖生理功能：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29功能性低聚糖每日摄取的有效剂量：低聚果糖5.0-20.0g低聚半乳糖8.0-10.0g大豆低聚糖3.0-10.0g异麦芽低聚糖15.0-20.0g低聚木糖0.7-1.4g

30（4）环状糊精(Cyclodextrin，CD)N=6N=7N=8又名沙丁格糊精（SchardingerDextrin）、环状低聚糖白色粉末状结晶，熔点300-350℃由6～8个D-吡喃葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接而成的D-吡喃葡萄糖基低聚物。α-环状糊精:6个糖单位组成β-环状糊精:7个糖单位组成

γ-环状糊精:8个糖单位组成3132高度对称、中间为空穴的圆柱体环外侧-OH（亲水）内侧C-H（疏水）能将非极性的化合物稳定截留在环状空穴内作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质，起到稳定、缓释、提高溶解度、掩盖异味的作用。环状糊精的结构特点：33食品行业:增稠剂、稳定剂、提高溶解度（做乳化剂）、掩盖异味、固体果汁和固体饮料酒载体。

保持食品香味的稳定食用香精和调味剂用CD包接，用于烤焙、速溶、速食、肉食及罐头食品，可使之留香持久，风味稳定。保持天然食用色素的稳定如：虾黄素经CD的包接，提高对光和氧的稳定性。食品保鲜将CD和其它多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面，起保水保形作用。除去食品的异味

鱼品的腥味、大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。环状糊精的应用344.多糖（Polysaccharides

）1.多糖的结构

多糖的分子量较大，DP（Degreeofpolymerization）值由11到几千均多糖（homoglycans），杂多糖（heteroglycans）单糖残基序列：周期性交替重复的，一个周期包含一个或几个交替的结构单元；包含非周期性链段分隔的较短或较长的周期性排列残基链段；一些多糖链的糖基序列全是非周期性的。352.多糖的分子量

多糖的聚合度实际上是不均一的，即多糖的分子量没有固定值，多呈高斯分布。某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，其分子量大小的影响因素更多。36二.碳水化合物的理化性质1.溶解性（1）单糖及低聚糖

单糖和低聚糖一般可溶于水。各种单糖的溶解度不同，果糖的溶解度最高，其次是葡萄糖。

20℃、100g水中可溶解195g蔗糖。（2）糖醇

溶解性因品种差异大山梨醇＞蔗糖（麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇）＞甘露糖醇、赤藓糖醇★糖醇溶解热高，适宜制备具有清凉感的食品。

37（3）糖苷

溶解性能与配体关系密切。一般糖苷比其配体的溶解性好。（4）多糖

每个糖基单位平均含有3个羟基，环上的氧原子以及糖苷键上的氧原子可与水形成氢键而具有结合水分子的能力。因此，多糖具有较强的持水能力和亲水性，易于水化和溶解。

38

由于多糖不会增加水的渗透性和显著降低水的冰点。因此，多糖是一种冷冻稳定剂。在冻藏温度（-18℃）以下，无论分子质量高低的多糖，均能有效阻止食品的质地和结构受到破坏，从而有利于提高产品的质量和贮藏稳定性。

39有些多糖结构高度有序，其分子链相互紧密结合而形成结晶结构，与水接触的羟基剧减，因此不溶于水。

大部分多糖不具有结晶结构，易在水中溶解或溶胀。在食品工业和其他工业中使用的水溶性多糖和改性多糖，通常被称为胶或亲水胶体。

多糖(胶或亲水胶体)的增稠性和胶凝性对食品有重要的影响。

402.水解反应（1）糖苷的水解

食品中（除酸性较强的食品外）糖苷大多稳定。

①氧糖苷的O-苷键在中性和弱碱性pH环境中稳定，而在酸性条件下易水解。糖苷水解过程：途径1：通过佯盐（Oxoniunsalt）②和离子③；途径2：经过⑤和环离子⑥。最终都生成吡喃糖④。(主要途径)41②N-糖苷不稳定，易水解例：葡基胺易水解，通过复杂反应产生有色物质，导致美拉德褐变。有些N-糖苷稳定，不易水解，如葡基酰胺。③S-糖苷稳定性好，但在硫代葡萄糖苷酶作用下可配基裂解和分子重排硫代葡萄糖苷在硫代葡萄糖苷酶作用下的水解示意图42苦杏仁苷酸水解或酶水解示意图苯甲醛氢氰酸龙胆二糖

糖苷水解的意义：

糖苷水解后，其苷元的溶解度降低，苦涩味减轻，对食品的色泽及口感有重要影响。糖苷的某些功能消失，产生或消除有害性。生氰糖苷43食物中主要的生氰糖苷和硫代糖苷及其水解产物糖苷食物原料水解后的分解物苦杏仁苷和野黑樱苷苦扁桃和干艳山姜的芯葡萄糖

+氢氰酸+苯甲醛亚麻苦苷亚麻籽种子及种子粕D-葡萄糖

+氢氰酸

+丙酮巢菜糖苷豆类（乌豌豆和巢菜）巢菜糖

+氢氰酸

+苯甲醛里那苷金甲豆（黑豆）和鹰嘴豆、蚕豆D-葡萄糖

+氢氰酸+丙酮（产物还未完全确定）百脉根苷牛角花属的ArabicusD-葡萄糖

+氢氰酸

+牛角花黄素蜀黍氰苷高梁及玉米D-葡萄糖

+氢氰酸+水杨醛黑芥子苷黑芥末（同种的Juncea）D-葡萄糖

+异硫氰酸盐丙酯

+KHSO4葡萄糖苷各种油菜科植物D-葡萄糖

+5-乙烯-2-硫代恶唑烷，或是致甲状腺肿物

+KHSO4芸台葡萄糖硫苷各种油菜科植物各种硫化氢化合物+H2S+KHSO444（2）低聚糖及多糖的水解低聚糖易被酸和酶水解，但对碱较稳定。转化糖（invertsuger）：蔗糖水解生成的等摩尔葡萄糖和果糖的混合物。多糖在酸或酶催化下易水解，并伴随黏度降低、甜度增加。

例：用玉米淀粉生产果葡糖浆。低聚糖和多糖水解速度的影响因素：结构、pH、时间、温度和酶活性。453.氧化反应还原糖在碱性条件下

弱氧化剂，还原糖可被氧化成醛糖酸（aldonicacid）；

强氧化剂，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成醛糖二酸（aldaricacid）醛糖在酶作用下氧化，生成糖醛酸（uronicacid）。例：D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡糖酸，商品D-葡糖酸及其内酯的制备如下：464.还原反应单糖的羰基可被还原成对应的糖醇酮糖还原形成一个新的手性碳原子，因此能得到两种相应的糖醇。

葡萄糖及果糖还原产生的糖醇HOCH475.酯化与醚化反应糖分子中羟基能与有机酸和无机酸形成酯。玉米淀粉衍生:琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。蔗糖脂肪酸酯是食品工业常用的乳化剂。D-葡萄糖-6-磷酸酯D-果糖-1，6-二磷酸酯48

糖中羟基，如醇羟基还可生成醚。多糖醚化可明显改善其性能。例：羧甲基纤维素钠（CMC）和羟丙基淀粉等。

羧甲基纤维素钠的制备：由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得，分子量6400(±1000)。羧甲基纤维素钠的应用：乳化稳定剂增稠剂优异的冻结、熔化稳定性能提高产品的风味，延长贮藏时间49

在红藻多糖，特别是琼脂胶、κ-卡拉胶和ι-卡拉胶中存在一种特殊的醚，即这些多糖中的D-半乳糖基的C3和C6之间由于脱水形成的内醚。3,6-脱水-α-Ｄ-半乳糖吡喃基50三.碳水化合物的食品功能性（一）亲水功能碳水化合物含有许多亲水性羟基，可通过氢键键合与水分子相互作用，对水有较强的亲和力。糖吸收潮湿空气中水分的百分含量（%）糖20℃、不同相对湿度（RH）和时间60%，1h60%，9d100%，25dD-葡萄糖0.070.0714.5D-果糖0.280.6373.4蔗糖0.040.0318.4麦芽糖（无水）0.807.018.4含结晶水麦芽糖5.055.1未测无水乳糖0.541.21.4含结晶水乳糖5.055.1未测1.单糖和低聚糖的吸湿性512.糖醇的吸湿性和保湿性

除甘露醇、异麦芽酮糖醇，均有一定吸湿性。糖醇的吸湿性和其纯度有关，一般纯度低，吸湿性高。糖醇吸湿性的应用：适于制造软式糕点和作为膏体的保湿剂注意：在干燥条件下保存，以防止吸湿结块。523.多糖的吸湿性和保湿性茶多糖的吸湿性（左图RH=81%，中图RH=43%）与保湿性（右RH=43%）多糖的吸湿性和保湿性较好。53碳水化合物的亲水功能是其最重要的食品功能性之一，在食品生产中应用广泛。限制从外界吸入水分例：糖粉霜（乳糖、麦芽糖）控制食品中水分的损失例：蜜饯、焙烤食品（玉米糖浆、转化糖、糖醇）54（二）黏度与凝胶作用1.黏度(viscosity)可溶性碳水化合物的溶液均具有一定黏度。影响碳水化合物黏度的因素：内在因素（平均分子量大小、分子链形状等）外界因素（浓度、温度等）

55多糖分子在溶液中呈无规线团状(1)多糖溶液黏度的重要性多糖溶液的黏度与相应食品的黏稠性及胶凝性均有重要关系，可以影响食品的功能；通过控制多糖溶液的黏度，可控制液体食品及饮料的流动性与质地，改变半固体食品的形态及O/W乳浊液的稳定性。(2)多糖溶液黏度的影响因素

分子的大小、形状、所带净电荷及其在溶液中的构象。一般多糖分子在溶液中呈无序的无规线团状。2.多糖溶液的黏度56相同DP的直链（线性）多糖的黏度比支链多糖的黏度大？

直链多糖在溶液中占有较大的曲绕回转空间，其有效体积和流动产生的阻力比支链多糖大，因而分子之间相互碰撞的频率高，溶液的黏度远高于相同DP的支链多糖溶液。

支链多糖在溶液中链的作用不明显，因而分子的溶剂化程度较线性多糖高，更易溶于水。高度支化的多糖比同等DP的直链多糖占有的有效体积的回转空间小得多，分子之间相互碰撞的频率也较低，因而溶液的黏度远低于相同DP的线性多糖。相同分子质量的线性多糖和高度支链多糖在溶液中占有的相对体积①多糖分子形状对溶液黏度的影响57②多糖分子所带电荷对溶液黏度的影响多糖在溶液中所带电荷状态对其黏度有重要影响。对于仅带一种电荷的直链多糖，由于同种电荷产生静电斥力，引起分子伸展、链长增加和占有的“有效体积”增大，因而溶液的黏度大大提高；pH值对黏度的影响与电荷状态有关例：含羧基的多糖在pH2.8时电荷效应最小，这时羧基电离受到抑制，这种聚合物的行为如同不带电荷的分子。58多糖分子电荷与“老化”不带电荷的直链均多糖因其分子链中仅具有一种中性单糖的结构单元和一种键型，分子链间倾向于缔合和形成部分结晶，这些结晶区不溶于水，而且非常稳定。

例；淀粉“老化”。伴随老化，水被排除，即“脱水收缩”。带电荷的直链均多糖一般不“老化”，原因在于在食品的pH范围，该类多糖带电荷的基团处于完全电离状态。59③多糖溶液的黏度与温度多糖溶液的黏度随温度↑而↓。可利用温度对黏度的影响进行食品加工。例：高温溶解较多的多糖，降低温度得到稠的胶体。603.胶凝作用多糖或蛋白质等大分子可通过氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接(ioniccrossbridges)、缠结或共价键等相互作用，形成海绵状的三维网状凝胶结构。网孔中充满着液相（由较小分子质量的溶质和部分高聚物组成的水溶液）典型的三维网络凝胶结构示意图61凝胶具有二重性凝胶强度依赖于联结区强度联结区不长：易破坏，形成热不稳定凝胶联结区长：硬而稳定凝胶通过控制联结区长度可以形成多种不同硬度和稳定性的凝胶不能形成凝胶的情况：支链分子或杂聚糖分子间不能很好地结合，因此不能形成足够大的联结区和一定强度的凝胶，只形成粘稠、稳定的溶胶。带电荷的分子，如含羧基的多糖，链段之间的负电荷可产生库仑斥力，阻止联结区的形成。62不同的凝胶具有不同的用途，选择标准取决于所期望的黏度、凝胶强度、流变性质、体系的pH值、加工时的温度、与其他配料的相互作用、质构等。

多糖溶液的上述性质，赋予多糖在食品及轻工业有广泛的应用，如作为增稠剂、絮凝剂、泡沫稳定剂、吸水膨胀剂、乳状液稳定剂等。63（三）风味结合功能

碳水化合物是一类很好的风味固定剂，能有效地保留挥发性风味成分，如醛类、酮类及酯类。环状糊精由于内部呈非极性环境，能有效地截留非极性的风味成分和其他小分子化合物。阿拉伯树胶在风味物颗粒的周围形成一层厚膜，从而可以防止水分的吸收、挥发和化学氧化造成的损失。例：喷雾或冻干脱水的食品中的碳水化合物在脱水过程中，由糖-水相互作用转变成糖-风味剂的相互作用，从而保持挥发性风味成分。64（四）碳水化合物褐变产物与食品风味

碳水化合物在非酶褐变过程中产生类黑精色素和多种挥发性物质，使加工食品产生特殊的风味。褐变产物作用：使食品产生风味，本身具有特殊的风味或者能增强其他的风味。例：麦芽酚（Maltol

）和乙基麦芽酚(甜味增强剂)糖的热分解产物：吡喃酮、呋喃、呋喃酮、内酯、羰基化合物、酸和酯类等。这些化合物总的风味和香味特征使某些食品产生特有的香味。麦芽酚65（五）甜度

所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，一些糖苷、多糖复合物也有很好的甜度。人所能感觉到的甜味因糖的组成、构型和物理形态不同而异。糖的相对甜度（W/W，%）

糖溶液的相对甜度结晶的相对甜度蔗糖ß-D-果糖α-D-葡萄糖ß-D-葡萄糖α-D-半乳糖ß-D-半乳糖α-D-甘露糖ß-D-甘露糖α-D-乳糖ß-D-乳糖ß-D-麦芽糖棉子糖水苏四糖100100～17540～79＜α异头体27-59苦味16～384846～5223-1001807482322132苦味1632-110糖醇的甜度：除了木糖醇外，其他糖醇的甜度均比蔗糖低。糖醇是低热量营养型甜味剂66非酶褐变的类型美拉德反应焦糖化褐变抗坏血酸褐变食品质量与安全四.非酶褐变反应（Non-EnzymaticBrowning

）（一）非酶褐变的类型及历程

1.非酶褐变的类型67（1）美拉德反应（羰氨反应,Maillard

Reaction）

还原糖（含羰基的化合物）与含氨基的化合物之间经聚合、聚合等而生成类黑精和风味物质的非酶褐变反应。

（2）美拉德反应历程

初始阶段

中间阶段

终了阶段

羰氨缩合

分子重排脱胺脱水

脱胺重排氨基酸降解醇醛缩合

聚合Amadori重排（醛糖）Heyenes重排（酮糖）2.美拉德反应及其反应历程

68氨基＋羰基（还原糖)

氮代葡萄糖基胺

1-氨基-1-脱氧-2-酮糖

(果糖基胺)羰氨缩合

分子重排中期阶段

还原糖和氨基酸或蛋白质中的自由氨基失水缩合，生成N-葡萄糖基胺，经Amadori重排反应，生成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖：初始阶段：69中间阶段

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

Strecker降解褐色物质

CO2

醛

1-氨基-1-脱氧-2-酮糖

(果糖基胺)pH≤7pH＞7温度较低裂解高活性的中间体pH＞7温度较高70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。当pH≤7

时，Amadori

产物主要发生1，2-烯醇化而形成糠醛(当糖是戊糖时)或羟甲基糠醛(当糖为己糖时)：1，2-烯胺醇3-脱氧已糖醛酮羟甲基呋喃醛（HMF）Amadori

产物71脱胺重排二羰基化合物

当pH＞7、温度较低时：

1-氨基-1-脱氧-2-酮糖易发生2,3-烯醇化而形成还原酮类,还原酮较不稳定，既有较强的还原作用，也可异构成脱氢还原酮（二羰基化合物）：72

Strecker降解

脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类Strecker

降解反应历程示意图73当pH＞7、温度较高时

1-氨基-1-脱氧-2-酮糖裂解，产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基化合物等高活性的中间体。

74

反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，可发生醇醛缩合反应，产生醛醇类及脱氮聚合物：终了阶段：

美拉德反应的中间产物都能与氨基发生缩合、脱氢、重排、异构化等一系列反应，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称为类黑素(Melanoidin)。褐变初期，紫外吸收增强，伴随有荧光物质产生；添加亚硫酸盐等还原剂，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色。

-H2O-H2O75醛醇类及脱氮聚合物类醛亚胺类和酮亚胺类HMF或糠醛类黑素类（含氮的褐色的聚合物或共聚物类）醛糖Amadori重排N-葡萄糖基胺含自由氨基化合物还原酮类Amadori重排产品（ARP）（1-氨基-1-脱氧-2-酮糖）羟甲基糠醛(HMF)或糠醛的Schiffs碱裂解产物（丙酮醇、二乙酰基、丙酮醛等）脱氢还原酮类pH≤7pH>7pH>7醛类Strecker降解+氨基化合物+氨基化合物–氨基化合物+氨基化合物+氨基化合物+氨基化合物美拉德反应历程示意图76（3）美拉德反应的条件、生成物和特点

条件：还原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）；还原能力上升（还原酮产生）；

77（4）美拉德反应对食品品质的影响

不利方面：

a.营养损失，特别是必需氨基酸损失严重

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物质，赋予食品特殊气味和风味。78（5）影响美拉德反应的因素

①糖的结构、种类及含量

a.α、β不饱和醛>α－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>葡萄糖）

c.单糖>双糖

d.还原糖含量与褐变成正比②氨基酸及其他含氮物质种类(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ε-位或在末端者，比α-位易褐变79③pH值

pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升

pH在7.8-9.2范围内，褐变较严重pH≤3时，褐变反应程度较轻微④反应物浓度（水分含量）

10％～15%(H2O)时，褐变易进行

5%～10％(H2O)时，多数褐变难进行低于5%(H2O)时，褐变加快80⑤温度

若△t＝10℃，则褐变速度差△v相差3～5倍

t>30℃时，褐变较快t<20℃时，褐变较慢t<10℃时，可较好地控制或防止褐变发生⑥金属离子

Fe(Fe3+>Fe2+)

Cu2+

催化还原酮的氧化，促进褐变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81（6）美拉德反应在食品加工中应用抑制美拉德反应注意选择原料：氨基酸、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：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82利用美拉德反应控制原材料：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：烤面包香味(100-150℃)

巧克力香味(180℃)木糖+酵母水解蛋白：饼干香味(90℃）

酱肉香味（160℃）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150种香气（6）美拉德反应在食品加工中应用833.焦糖化褐变及其反应历程（1）定义焦糖化作用（Caramelization

）：糖类在没有氨基化合物存在时加热到熔点以上，会变为黑褐的色素物质，这种作用称为焦糖化作用（褐变）。焦糖化反应生成两类产物:

一类是糖脱水聚合产物，俗称焦糖或酱色;

一类是降解产物，挥发性的醛、酮等。

84蔗糖熔融起泡异蔗糖酐-H2O加热加热加热-H2O焦糖酐（Caramelan）焦糖素（Caramelin）焦糖烯起泡、脱水-H2O-H2O加热焦糖化作用是以连续的加热失水、聚合作用为主线的反应，所产生的焦糖是一类结构不明的大分子物质。催化剂可加速这类反应的发生。

例：蔗糖在酸或酸性铵盐存在的溶液中加热，可制备焦糖色素。焦糖的形成85焦糖化反应历程可分三阶段：第一阶段：由蔗糖熔融开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一分子水，生成具温和苦味的异蔗糖酐，起泡暂时停止。第二阶段：持续较长时间的失水阶段，在此阶段异蔗糖酐缩合为焦糖酐。

焦糖酐分子式C24H36O18，浅褐色色素，熔点138℃，可溶于水及乙醇，味苦第三阶段：焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯；焦糖烯继续加热失水，生成高分子量的难溶性焦糖素。

焦糖烯分子式C36H50O25

，熔点为154℃，可溶于水，味苦焦糖素分子式C125H188O80，难溶于水，深褐色86②热降解产物的产生a酸性条件下醛类的形成：在酸性条件下加热，醛糖或酮糖进行烯醇化，生成1,2-烯醇式己糖1,2-烯醇式己糖葡萄糖

3-脱氧葡萄糖醛酮羟甲基糠醛87b.碱性条件下醛类的形成

还原糖在碱性条件下发生互变异构，形成中间产物1,2-烯醇式己糖，1,2-烯醇式己糖形成后，在强热下裂解生成醛类。

88焦糖色素的性质

焦糖是一种黑褐色胶态物质溶于水呈红棕色等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3

注意应用的pH条件89以蔗糖为原料生产的三种色素及其用途：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）90(二)非酶褐变对食品质量的影响产生二大类对食品色泽有影响的成分：分子量低于1000、水可溶的小分子有色成分分子量达10万、水不可溶的大分子高聚物非酶褐变反应中呈色成分较多且复杂，目前得到水可溶的小分子呈色成分主要有下列几种：1.非酶褐变对食品色泽的影响9192水不可溶的大分子呈色成分：

水不可溶的大分子高聚物质的结构还不是很清楚。

类黑素的结构和形成历程可能如下：932.非酶褐变对食品风味的影响在高温条件下，糖类脱水后，碳链裂解、异构及氧化还原可产生：乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇（1-羟-2-丙酮）、3-羟基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸等；

非酶褐变反应过程中产生的二羰基化合物，可促进很多成分的变化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱羧，产生大量的醛类。非酶褐变可产生需宜或不需宜的风味：麦芽酚（3-羟基-2-甲基吡喃-4-酮）和异麦芽酚（3-羟基-2-乙酰呋喃）：使焙烤的面包产生香味2-H-4-羟基-5-甲基-呋喃-3-酮：烤肉的焦香味吡嗪类及某些醛类等：高火味及焦糊味。9495氨基酸与葡萄糖（1:1）混合加热后的香型变化氨基酸Strecker

反应中生成的醛香型100℃180℃Gly甲醛焦糖香烧糊的糖味Ala乙醛甜焦糖香烧糊的糖味Val异丁醛黑麦面包的风味沁鼻的巧克力香Leu异戊醛果香、甜巧克力香烧糊的干酪味Ile2-甲基丁醛霉腐味、果香烧糊的干酪味Thrα–羟基丙醛巧克力香烧糊的干酪味Pheα–甲基苯丙醛紫罗兰、玫瑰香紫罗兰、玫瑰香963.非酶褐变产物的抗氧化作用自上世纪八十年代以来，美拉德产物(MRPs)抗氧化性引起广泛关注。

Elizalde等：葡萄糖-甘氨酸反应系统加热褐变程度对抗氧化性影响，结果发现在加热12-18h,MRPs抗氧化活性最佳。对大豆油氧化诱导时间较未添加MRPs的样品增长3倍，将链传播的速度降低一半，且能减少已醛形成。

Bedingbaus和Ockerman：不同氨基酸与糖类的MRPs对冷藏的加工牛排脂类氧化抑制作用.结果发现，不同来源MRPs具有良好抑制脂类氧化作用。

97

Yamaguchi等：将由木糖-甘氨酸的MRPs经sephadexG-l5分离出低分子量的类黑精，再进一步用sephadexG-50和G-l00分离，其中一部分类黑精的抗氧化能力在亚油酸中超过BHA、没食子酸丙酯等。

Yoshimura等：通过电子自旋共振研究葡萄糖-甘氨酸系统MRPs对活性氧抑制作用。结果表明，此模式下的MRPs可抑制90％以上以·OH形式存在的活性氧。98

糖/胺溶液在100℃加热不同时间的对自由基的清除能力变化

A图：从上至下分别是：葡萄糖+丙氨酸，葡萄糖+甘氨酸，葡萄糖+赖氨酸

B图：从上至下分别是：乳糖+丙氨酸，乳糖+甘氨酸，乳糖+赖氨酸

MRPs作为有效的抗氧化剂应用仍存在许多问题：缺少对有抗氧化活性的MRPs的特殊结构和其抗氧化机理的研究。994.非酶褐变降低了食品的营养性（1）氨基酸的损失含有游离ε-氨基的赖氨酸、碱性L-精氨酸和L-组氨酸对美拉德降解反应也很敏感（2）糖及Vc的损失可溶性糖及Vc有大量损失（3）蛋白质营养性降低，蛋白质上氨基如果参与了非酶褐变反应，其溶解度也会降低。（4）矿质元素的生物有效性下降1005.非酶褐变产生有害成分

生成了致畸、致突变的杂环胺；美拉德反应产生的典型产物D-糖胺可以损伤DNA；美拉德反应对胶原蛋白的结构有负面作用，影响人体的衰老和糖尿病的形成。丙烯酰胺：致癌、神经毒马铃薯片，丙烯酰胺含量330~2300ug/Kg

饼干，丙烯酰胺含量＜30~650ug/Kg

面包，丙烯酰胺含量＜30~160ug/Kg

101

①糖类醛糖的反应速度＞酮糖

α-己烯醛褐变最快，其次是α-双羰基化合物

单糖的反应速度＞双糖五碳糖的褐变速度约为六碳糖的10倍五碳糖：核糖>阿拉伯糖>木糖六碳糖：半乳糖>甘露糖>葡萄糖，（三）影响非酶褐变反应的因素及控制方法102②氨基化合物

胺类>氨基酸、肽>蛋白质氨基酸的种类、结构不同反应速度差别很大

碱性氨基酸的氨基易褐变,如赖、精、组

氨基在ε-位、末位氨基酸比α-位反应速度快

103③温度和时间

温度T↑，V↑（增加10℃，V↑3-5倍）

30℃以上快，20℃以下慢，低温防止褐变

例：酱油酿造时，提高发酵温度，酱油色素也加深，温度每提高5℃，着色度提高35.6%热作用时间的影响：褐色形成与作用时间呈正相关104④pH值

酸、碱性环境中均可发生

pH3～9，随着pH上升，褐变反应速度上升

pH7.8～9.2，褐变反应速度最高

pH2.0～3.5，褐变与pH成反比

105⑤

aw及金属离子水分含量在10％－15％，易发生非酶褐变水分含量＜３％，褐变受抑制干燥食品，褐变抑制金属离子促进褐变铜、铁、铅、锌、锡作用渐弱Fe3+＞Fe2+⑥高压的影响高压促进褐变作用效果受pH影响1062.非酶褐变的控制降温亚硫酸盐处理改变pH降低浓度使用不易褐变的糖类发酵法和生物化学法钙盐107一.淀粉(Starch)第三节食品中重要的多糖108A,绿豆淀粉（平均粒径：0.016mm）B,马铃薯淀粉（平均粒径：0.049mm）C,普通玉米淀粉（平均粒径：0.013mm）D,甘薯淀粉（平均粒径：0.017mm）

（一）淀粉粒的一般性质淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。109淀粉粒形状：圆形、椭圆形、多角形等。大小：

0.001-0.15mm之间。

马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒小。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。马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字110

（二）淀粉的结构直链淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α－1，4糖苷键连接14分子量106呈右手螺旋状，每个环含有6个葡萄糖残基螺旋内部只含H，亲油螺旋外部有羟基，亲水111支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α-1，4和α-l，6糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子

三种链：A、B、CA链：外链，含15-30个葡萄糖残基，只含非还原末端B链：A与B以α-1，6键连接，A与A在B上间隔为6-12个葡萄糖残基，只有非还原端C链：线型主链，一端为还原端，另一端为非还原端1,41,6112支链淀粉分子排列分子量107-108分支排列成簇或以双螺旋形式存在形成许多小结晶区偏光黑十字

（二）淀粉的结构113直链淀粉和支链淀粉的比较性质直链淀粉支链淀粉分子量糖苷键对老化的敏感性β-淀粉酶作用产物葡萄糖淀粉酶作用产物分子形状

50000－200000主要是α-D-(1→4)高麦芽糖D-葡萄糖主要为线型一百万到几百万α-D-(1→4)，α-D-(1→6)低麦芽糖，β-极限糊精D-葡萄糖灌木型114

淀粉粒的结晶区模型（左）和直链淀粉与支链淀粉分子呈径向排列示意图（右）支链淀粉双螺旋

；直链淀粉和支链淀粉的混合双螺旋结构

；直链淀粉的V-螺旋和螺旋中包含的脂

；游离脂

；游离直链淀粉

淀粉粒中无定形区（70%）与结晶区（30%）呈现交替的层状结构无定形区：直链淀粉结晶区：主要为支链淀粉115

不同淀粉中直链与支链淀粉的比例淀粉来源直链淀粉(%)支链淀粉(%)淀粉来源直链淀粉(%)支链淀粉(%)高直链玉米

50~8515~50籼米26~3174~69玉米2674马铃薯2179蜡质玉米199木薯1783小麦2872粳米1783116物理性质

白色粉末，在热水中溶胀。纯支链淀粉能溶于冷水；直链淀粉不能溶于冷水，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，冷后呈蓝色；可水解（酶解，酸解）。

（三）淀粉的理化性质117酸水解

酶水解－淀粉酶－淀粉酶葡萄糖淀粉酶

淀粉的水解液化酶糖化酶118

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119

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段。分类：根据与I2呈色不同，分为蓝色糊精红色糊精无色糊精120-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（果葡糖浆）

淀粉的水解－酶水解121葡萄糖当量（DE值）—

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DE＜20，麦芽糊精

DE=20～60，玉米糖浆

淀粉的水解－酶水解122

（四）淀粉的糊化几个概念β-淀粉：具有胶束结构的生淀粉α-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123定义：淀粉悬浮液加热到适当温度，淀粉在水中溶胀，形成均匀的糊状溶液的过程，称为糊化。本质：微观结构从有序转变成无序，结晶区被破坏。β-淀粉α-淀粉氢键

H2O

（四）淀粉的糊化（gelatinization，dextrinization）124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。淀粉颗粒悬浮液加热到90℃并恒定在90℃的黏度变化曲线125糊化温度：指淀粉双折射消失的温度。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126影响淀粉糊化的因素：淀粉结构：

直链淀粉不易糊化，糊化物也不稳定支链淀粉较易糊化，糊化物稳定aw：

aw提高，糊化程度提高。糖：

高浓度的糖使淀粉糊化受到抑制。盐：高浓度使淀粉糊化受到抑制；低浓度几乎无影响。

马铃薯淀粉例外（因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响其电荷效应）127影响淀粉糊化的因素：脂类：抑制糊化。脂类与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并可阻止水渗透入淀粉粒。pH值：

pH<4时，淀粉水解为糊精，粘度降低

pH4-7时，几乎无影响

pH≥10，糊化速度加快，但对食品意义不大淀粉酶：

使淀粉糊化加速新米比陈米更易煮烂128老化：淀粉糊经缓慢冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解的现象。

实质：糊化后的淀粉分子再结晶的过程。例：面包的陈化（staling）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（Retrogradation）129

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。130影响淀粉老化的因素：1.淀粉的种类直链淀粉易老化聚合度中等的淀粉易老化支链淀粉不易老化淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化2.淀粉的浓度含水量30－60%易老化（40%最高）含水量过低（<10%）或过高，均不易老化3.无机盐的种类阻碍淀粉分子定向取向SCN-＞PO4-

＞

CO32-

＞

I-

＞

NO3-

＞

Br-

＞

Cl-

＞

Ba2+

＞

Ca2+

＞

K+

＞

Na+131影响淀粉老化的因素：4.食品的pH值pH5-7时，老化速度块偏酸偏碱，老化减缓5.温度2－4℃，淀粉易老化<-20℃或>60℃，不易老化6.冷冻速度缓慢冷却，加重老化速冻，降低老化7.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抗老化表面活性剂或具有表面活性的极性脂类可抗老化132（五）淀粉改性（1）低黏度变性淀粉（酸变性淀粉）

低于糊化温度进行酸水解，无定形区水解，剩下较完整的结晶区。冷水中不易溶解，易溶于沸水；黏度、凝胶强度下降，糊化温度提高，不易老化增稠、制膜淀粉悬浮液在高于糊化温度下加热，快速干燥脱水。冷水可溶，可省去食品蒸煮的步骤应用：老人及婴幼儿食品、鱼糜、火腿、腊肠、烘焙食品、方便食品（2）预糊化淀粉（3）淀粉醚化低取代度(degreeofsubstitution,DS)的羟乙基淀粉糊化温度降低，淀粉颗粒的溶胀速度加快，淀粉糊形成凝胶和老化的趋势减弱。羟丙基淀粉：色拉调味汁、馅饼的添加剂和增稠剂。133

淀粉和酸式正磷酸盐、酸式焦磷酸盐以及三聚磷酸盐的混合物反应，可制成淀粉磷酸单脂。淀粉单磷酸酯糊化温度低取代度0.07或更高的淀粉磷酸酯：冷水中可溶胀、黏度和透明度增大，老化现象↓极好的冷冻-解冻稳定性：冷冻肉汁和奶油馅饼的增稠剂。（4）淀粉酯淀粉有机酸酯：

增稠性、糊的透明性和稳定性均优于天然淀粉烘焙食品、汤汁粉料、沙司、布丁、冷冻食品的增稠剂和稳定剂，脱水水果的保护涂层和保香剂、微胶囊包被剂。例：淀粉醋酸酯134（5）交联淀粉淀粉与含有双或多官能团的试剂反应生成的衍生物相邻的淀粉链各有一个羟基被酯化，链间形成个化学桥键阻止淀粉粒溶胀，对热和振动的稳定性更大增稠剂、稳定剂：婴儿食品、色拉调味汁、水果派、奶油型玉米食品淀粉水悬浮液与次氯酸钠在低于糊化温度下反应发生水解和氧化平均每25～50个葡萄糖残基有一个羧基低黏度的填充料，不易老化，形成不透明的凝胶用于色拉调味料和蛋黄酱等（6）氧化淀粉氧化淀粉135种类直链淀粉/支链淀粉糊化温度范围(℃)性质普通淀粉1:362～72冷却解冻稳定性不好糯质淀粉0:163～70不易老化高直链淀粉3:2-4:166～92颗粒双折射小于普通淀粉酸变性淀粉可变69～79热糊的粘性降低羟乙基化淀粉可变58～68(DS0.04)增加糊的透明性，降低老化作用磷酸单酯淀粉可变56～66降低糊化温度和老化作用交联淀粉可变高于未改性的淀粉，取决于交联度峰值黏度减小，糊的稳定性增大乙酰化淀粉可变55～65糊状物透明，稳定性好玉米淀粉改性前后的性质比较136二.纤维素和半纤维素(cellulose&semicellulose)（一）纤维素由D-吡喃葡萄糖通过β-D-（1→4）糖苷键连接构成的线型同聚糖。

微晶纤维素（Microcrystallinecellulose，MCC

）：将纤维素的无定形区酸水解，剩下很小的耐酸结晶区。不溶于水、稀释的酸和多数的有机溶剂，微溶于20%的碱溶液。分子量30～50K

应用：低热量食品中用作填充剂、流变控制剂。137纤维素羧甲基纤维素钠盐1.羧甲基纤维素羧甲基纤维素（carboxymethylcelluose,CMC）：用氢氧化钠-氯乙酸处理纤维素而制成。

DS0.3～0.9，DP500～2000。纤维素经化学改性，可制成纤维素基食品胶蛋白质的增溶增稠剂、粘合剂冷冻食品阻止冰晶的生成1382.甲基纤维素和羟丙基纤维素甲基纤维素（methylcellulose,MC）纤维素的醚化衍生物制备方法：强碱性条件下，将纤维素同三氯甲烷反应即得,商业产品的DS一般为1.1～2.2。热凝胶性不能被人体消化139羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropylmethylcellulose,HPMC）纤维素与氯甲烷和环氧丙烷在碱性条件下反应制备，DS通常在0.002～0.3。可溶于冷水具有表面活性易在界面吸附增强食品对水的吸收和保持应用：油炸食品、保健品、冷冻食品、涂布料和代脂肪140（二）半纤维素由戊糖、葡萄糖醛酸和某些脱氧糖构成。食品中最普遍存在的半纤维素是由β-(1→4)-D-吡喃木糖单位组成的木聚糖。在食品焙烤中的作用：提高面粉对水的结合能力，改善面包面团的混合品质，降低混合所需能量，有助于蛋白质的掺合，增加面包体积。例：含植物半纤维素的面包可推迟变干硬的时间。1411.果胶的化学结构

由α-（1→4）-D-吡喃半乳糖醛酸单位组成的聚合物，主链上还有α-L-鼠李糖残基。α-（1→4）-D-半乳糖醛酸基

-1,4糖苷键三.果胶(Pectin)142均匀区：

-D-吡喃半乳糖醛酸

半乳糖、阿拉伯糖

α-L-鼠李吡喃糖基

毛发区：1432.果胶的分类部分羧基被甲醇酯化酯化度（DE）：醛酸残基(羧基)的酯化数占D-半乳糖醛酸残基总数的百分数。

高甲氧基果胶（High-methoxylpectin，HM）DE>50%低甲氧基果胶（low-methoxylpectin，LM）DE<50%144不含甲酯基，即羟基游离的果胶物质。

原果胶(Protopectin)果胶（Pectin)

高度甲酯化的果胶物质。只存在于植物细胞壁和未成熟的果实和蔬菜中,使其保持较硬的质地.不溶于水果胶酸(Pecticacid)

部分甲酯化的果胶物质存在于植物汁液中。甲酯化程度↓1453.果胶的物理化学性质水解：

果胶在酸碱条件下水解，生成去甲酯和糖苷键裂解产物。原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。溶解度：

果胶与果胶酸在水中溶解度随链长增加而减少粘度：

粘度与链长正比146果胶形成凝胶的机理及影响因素机理：脱水剂使高度含水的果胶分子脱水以及电荷中和而形成凝集体。凝胶形成的影响因素：pH值、可溶性固形物含量和高价离子的存在。147果胶凝胶的形成条件HM：有糖、酸的存在下易形成凝胶

Brix>55％pH<3.5LM：有二价阳离子的存在

Ca2＋添加量与pH有关，反比例凝胶形成速度：

HM

DE越高形成凝胶的速度越快LM

DE越高形成凝胶的速度越慢148影响凝胶强度的因素：

凝胶强度与分子量成正比凝胶强度与酯化程度成正比果酱与果冻的胶凝剂制造凝胶糖果酸奶的水果基质（LM）增稠剂和稳定剂乳制品（HM）果胶的用途：149四.琼脂(Agar)琼脂：又名琼胶、洋菜、冻粉、凉粉、“寒天”。水溶性多糖，红藻纲的某些海藻提取的亲水性胶体。无色或淡黄色的细条或粉末；半透明，表面皱缩，微有光泽，质轻软而韧，不易折断，完全干燥后，则脆而易碎；无臭，味淡；不溶于冷水，但能膨胀成胶块状，在沸水中能缓缓溶解。由1，3连接的β-D-吡喃半乳糖（A）与1，4连接的3，6-内醚-α-L-吡喃半乳糖（3,6-AG）交替连接而成的线性多糖。1.琼脂的结构与性质150琼胶糖的结构A：易被酸水解的键，E:易被β-琼胶酶水解的键，L:3，6-内醚-L-半乳糖（3,6-AG），D：D-半乳糖琼二糖（agarobiose），琼四糖（agarotetraose），新琼二糖（neoagarobiose），新琼四糖（neoagarotetraose）1512.琼脂在食品工业中的应用

海藻类膳食纤维凝固剂、稳定剂、增稠剂：软糖、羊羹、果冻布丁、果酱、鱼肉类罐头、冰淇淋发酵工业固化酶和固定化细胞的载体152五.卡拉胶卡拉胶（Carrageenan），鹿角菜胶、角叉菜胶等。原料：角叉菜（Chondrus

ocellatus）；伊谷草（Ahnfeltia

furcellata）；琼枝（Eucheuma

gelatinae）；麒麟菜（Eucheuma

muricatum）；珍珠麒麟菜（Eucheuma

oramurai）；小杉藻（Gigartina

intermedia）；海萝（Gloiopeltis

furcata）；叉枝藻（Gymnogongrus

flabelliformis）；冻沙菜（Hypnea

japonika）；鹿角沙菜（Hypnea

cervicornis）；长枝沙菜（Hypnea

charoides）等。1531.卡拉胶的结构和性质分子量1～5×105由1,3-β-D-吡喃半乳糖和1，4-α-D-吡喃半乳糖作为基本骨架，交替连接而成的线形多糖类硫酸酯的钙、钾、钠、镁、铵盐和3，6-内醚半乳糖直链聚合物所组成。分为七种类型，其中3种食品常用：Κ-卡拉胶：硫酸基约25%，3，6－内醚－半乳糖为34%；Τ-卡拉胶：分别为32%和30%λ-卡拉胶：35%的硫酸基，而3，6－内醚－半乳糖的含量极低。三种基本卡拉胶的结构示意图1541.卡拉胶的结构和性