食品化學第2章糖類

1、2022-5-612022-5-622022-5-63第三章第三章 糖糖 類類 物物 質質 (Saccharides)2022-5-64 課外：微生物胞外多糖研究前沿介紹課外：微生物胞外多糖研究前沿介紹 胞外多糖胞外多糖(EPSEPS :extracellular polysaccharide)產生的多糖，易與產生的多糖，易與菌體分離，可通過深層發(fā)酵實現(xiàn)工業(yè)化生產據統(tǒng)計，已菌體分離，可通過深層發(fā)酵實現(xiàn)工業(yè)化生產據統(tǒng)計，已經發(fā)現(xiàn)經發(fā)現(xiàn)7676種微生物產生胞外多糖，但真正有應用價值并已種微生物產生胞外多糖，但真正有應用價值并已進行或接近工業(yè)化生產的僅十幾種近幾年，隨著對微生進行或接近工業(yè)化生產的僅

2、十幾種近幾年，隨著對微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的產量和年增長量物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的產量和年增長量均在均在1010以上，而一些新型多糖年增長量在以上，而一些新型多糖年增長量在3030以上到以上到目前為止，已大量投產的微生物胞外多糖主要有目前為止，已大量投產的微生物胞外多糖主要有黃原膠黃原膠、結冷膠結冷膠、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、熱凝多糖等、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、熱凝多糖等 2022-5-65 微生物多糖具有植物多糖不具備的微生物多糖具有植物多糖不具備的優(yōu)良優(yōu)良性質，它們性質，它們生產生產周期短周期短，不受季節(jié)不受季節(jié)、地域和病蟲害條件限制地域和病蟲害條件限制，具

3、有較強的市，具有較強的市場競爭力和廣闊的發(fā)展前景目前，許多微生物多糖已作為場競爭力和廣闊的發(fā)展前景目前，許多微生物多糖已作為膠凝劑、成膜劑、保鮮劑、乳化劑等，廣泛應用于食品、制膠凝劑、成膜劑、保鮮劑、乳化劑等，廣泛應用于食品、制藥、石油、化工等多個領域據估計，全世界微生物多糖年藥、石油、化工等多個領域據估計，全世界微生物多糖年加工業(yè)產值可達加工業(yè)產值可達5050100100億美元億美元2022-5-66黃原膠：黃原膠：世界上生產規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖世界上生產規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖黃單孢桿菌黃單孢桿菌產生的胞外雜多糖統(tǒng)稱產生的胞外雜多糖統(tǒng)稱, ,具良好的增稠性而用作增稠劑、成型

4、劑具良好的增稠性而用作增稠劑、成型劑 結冷膠：結冷膠：由由沼假單胞菌沼假單胞菌生產的一種雜多糖生產的一種雜多糖, ,一般的胞外多糖膠不均勻且一般的胞外多糖膠不均勻且不透明，不適合應用于食品工業(yè)中結冷膠的優(yōu)點是在金屬離子存在時不透明，不適合應用于食品工業(yè)中結冷膠的優(yōu)點是在金屬離子存在時也可形成透明膠體，所以它可應用于食品工業(yè)結冷膠的主要作用是作也可形成透明膠體，所以它可應用于食品工業(yè)結冷膠的主要作用是作為凝膠劑、增稠劑、懸浮劑和成膜劑它可以使食品穩(wěn)定、增強食品結為凝膠劑、增稠劑、懸浮劑和成膜劑它可以使食品穩(wěn)定、增強食品結構和增加風味等構和增加風味等乳酸菌乳酸菌EPS:EPS:和黃原膠不同，不是添

5、加到食品中去的，而是微生物發(fā)酵和黃原膠不同，不是添加到食品中去的，而是微生物發(fā)酵牛奶的過程中產生的其生物學功能牛奶的過程中產生的其生物學功能: :調節(jié)胃腸道功能、調節(jié)免疫功能、調節(jié)胃腸道功能、調節(jié)免疫功能、抗腫瘤功能抗腫瘤功能. .2022-5-67 未來新的微生物胞外多糖可能在化妝品上有較大的潛力未來新的微生物胞外多糖可能在化妝品上有較大的潛力, ,微生物多糖的微生物多糖的另一個發(fā)展方向是增強乳酸菌的胞外多糖的合另一個發(fā)展方向是增強乳酸菌的胞外多糖的合成能力成能力，從而使食品中不需要再添加增稠劑和穩(wěn)定劑，從而使食品中不需要再添加增稠劑和穩(wěn)定劑 2022-5-68 目的要求目的要求 了解單糖及

6、其相關化合物的組成特點；了了解單糖及其相關化合物的組成特點；了 解常見低聚糖及多糖的組成；掌握糖類物解常見低聚糖及多糖的組成；掌握糖類物 質的性質以及食品中各類糖類物質的功能。質的性質以及食品中各類糖類物質的功能。 重點難點重點難點 淀粉類型、結構特征和性質，糖類物質的淀粉類型、結構特征和性質，糖類物質的 功能特性及在食品加工中應用，糖類物質功能特性及在食品加工中應用，糖類物質 在食品加工和貯藏中的化學反應。在食品加工和貯藏中的化學反應。2022-5-69 主要內容主要內容 1、單糖及其相關化合物、單糖及其相關化合物 2、低聚糖及其特點、低聚糖及其特點 3、單糖和低聚糖的功能性質、單糖和低聚糖

7、的功能性質 4、多糖及其在食品中的應用、多糖及其在食品中的應用 1)多糖的類型和性質多糖的類型和性質 2)多糖在食品工業(yè)中的應用多糖在食品工業(yè)中的應用 5 、糖類物質在食品加工和貯藏中的化學反應、糖類物質在食品加工和貯藏中的化學反應2022-5-610Saccharides - polyhydroxy aldehyde, ketones and their derivatives.Carbohydrates - Elemental composition Cx(H2O)y 不符合通式的糖：鼠李糖不符合通式的糖：鼠李糖C6H12O5 符合通式但不屬于糖：乳酸符合通式但不屬于糖：乳酸C3H6O3F

8、unctions - structure material, storage material for carbon and energy. SACCHARIDES2022-5-611hydroxy adj. 英英 haidrksi 氫氧根的氫氧根的, ,羥基的羥基的aldehyde n. 英英 ldihaid 醛醛, ,乙醛乙醛ketone n. 英英 ki:tun 酮酮醛糖醛糖(aldoses) 、酮糖、酮糖 (ketoses) derivative n. 英英 dirivtiv 衍生衍生物物carbonyl n. 英英 k:bnil 羰基羰基2022-5-612第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一

9、、定義一、定義 多羥基的醛類、酮類化合物或其聚合物及其各類衍生物。 二、分類二、分類 單糖：葡萄糖、果糖 低聚糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖 多糖 ：淀粉、纖維素、糖原 2022-5-613四、有害糖類物質四、有害糖類物質 生氰苷類（如苦杏仁苷、亞麻苦甙）： 苦杏仁/白果/枇杷葉/ 木薯 氫氰酸，致組織細胞窒息中毒 許多含氮塑料燃燒產生的氣體中含相當量的HCN，因而許多火災中喪生的人都是因為CO,HCN其它而窒息死亡。 皂苷（如茄苷、薯芋皂苷）：溶血 (紅細胞破裂，血紅蛋白逸出稱紅細胞溶解，簡稱溶血。 )三、食品中常見糖類及作用三、食品中常見糖類及作用、提供熱能：淀粉、蔗糖等；、促進腸胃蠕動：纖維素、

10、果膠等；、賦予食品色、香、味；、大分子糖類可作增稠劑、穩(wěn)定劑。2022-5-614 食品原料中的主要有害糖苷類2022-5-6152022-5-616第二節(jié)第二節(jié) 單單 糖糖 （Monosaccharides）一、在自然界中的存在一、在自然界中的存在 2022-5-6172022-5-618二、單糖分類二、單糖分類 2022-5-619三、單糖的結構三、單糖的結構、手性原子、手性原子、構型：、構型：、（）（）、環(huán)式結構、環(huán)式結構、構像：構像：、2022-5-620單糖的構型單糖的構型 Configuration of Monosaccharides 1951年以前人為地規(guī)定左、右旋甘油醛用下式

11、表示：CH2OHHOHCHOCH2OHOHHCHO L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛 最高最高C位數手性位數手性C原子（原子（距羰基最遠的手性碳距羰基最遠的手性碳）上的羥基）上的羥基以甘油醛為基準。以甘油醛為基準。2022-5-621CH2OHOHHCHO(CHOH)nCH2OHOHHCHO(CHOH)mCH2OHOHHCH2OHOD-甘油醛甘油醛D-某醛糖某醛糖D-某酮糖某酮糖末端羥甲基末端羥甲基2022-5-622葡萄糖的葡萄糖的Fischer projection formula：開鏈結構：開鏈結構The Nobel Prize in Chemistry 1902in recogni

12、tion of the extraordinary services he has rendered by his work on sugar and purine synthesesHermann Emil Fischer(1852 1919)CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHD-(+)-Glucose2022-5-623l葡萄糖的變旋現(xiàn)象葡萄糖的變旋現(xiàn)象lD-葡萄糖只能與一個醇（甲醇）形成縮醛。葡萄糖只能與一個醇（甲醇）形成縮醛。l 不與不與NaHSO3反應。反應。l IR（infrared ray ）圖譜中沒有羰基的伸縮振動）圖譜中沒有羰基的伸縮振動l 1HNMR圖譜（圖譜（nuc

13、lear magnetic resonance）、）、 中沒有醛基質子的吸收峰。中沒有醛基質子的吸收峰。l 能與斐林試劑、土倫試劑、能與斐林試劑、土倫試劑、H2NOH、HCN(加成加成)、Br2水水 等發(fā)生反應。等發(fā)生反應。（有醛基）（有醛基）無醛基無醛基葡萄糖的鏈式結構無法合理解釋上述各種特性葡萄糖的鏈式結構無法合理解釋上述各種特性2022-5-624 Br2-H2O 合成合成醛糖酸 與與HCN加成加成,碳鏈增長碳鏈增長CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCOOHOHHHHOOHHOHHCH2OHBr2 / H2OpH = 5較較穩(wěn)穩(wěn)定定較較快快HHOHOHHOOOHOHHOHHOHCH

14、2OHHOCH2OHHOH醛糖酸Br2H2O只氧化醛糖，酮糖不起反應，可鑒別只氧化醛糖，酮糖不起反應，可鑒別有旋光CHOHHOOHHOHHCH2OHHCNHHOOHHOHHCH2OHHOHCNHHOOHHOHHCH2OHHHOCN+D 阿拉伯糖2022-5-625葡萄糖的葡萄糖的Haworth formula：六元環(huán)環(huán)狀結構：六元環(huán)環(huán)狀結構The Nobel Prize in Chemistry 1937Walter Norman Haworth(1883 1950)for his investigations on carbohydrates and vitamin Cfor his inv

15、estigations on carotenoids, flavins and vitamins A and B2Paul Karrer (1889 1971)OHOHHOHHOHCH2OHOHD-(+)-吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖D-(+)-GlucopyranoseO吡吡喃喃pyran2022-5-626 purine英英 pjuri:n ：n. 嘌呤嘌呤,咖啡堿咖啡堿 carotenoids 英英 krtnid ：n.類葫類葫蘿卜素蘿卜素 flavin 英英 fleivin n. 黃素黃素,四羥酮醇四羥酮醇 Acetyl英英 sitil n. 乙?；阴；?022-5-627 葡萄糖的六元環(huán)結

16、構葡萄糖的六元環(huán)結構CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCHOOHHHHOOHHOHHCH2OHabaOHHHOHOHHOHCH2OHHOHOHHHOHOHHOHCH2OHHOHb D 吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖 D 吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖Haworth式Fischer投影式O吡喃端基異構體端基異構體（Anomers）2022-5-628Anomers 葡萄糖的五葡萄糖的五元元環(huán)結構環(huán)結構CHOOHHHHOOHHOHHCH2OHCHOOHHHOHOHHHOHCH2OHFischer投影式OHHHOHOHHOHCH2OHOHHOHHHOHOHHOHCH2OHO

17、HH D 呋呋喃喃葡葡萄萄糖糖 D 呋呋喃喃葡葡萄萄糖糖Haworth式abab2022-5-6292022-5-630l異構體的命名：異構體的命名：1. 以羰基碳上新生成的-OH與環(huán)上末端碳上的-CH2OH相比異側是異側是同側是同側是OHHHOHOHHOHCH2OHHOHOHHHOHOHHOHCH2OHHOH D 吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖 D 吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖2. 如環(huán)上末端碳上是兩個H，無法相比時，則將羰基碳上新生成的OH于決定構型（D，L）的碳上的OH相比OHHOHOHOHOHOHHOHOHOHOH異側，D-吡喃木糖同側，D-吡喃木糖2022-5-631 兩種兩種吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖的穩(wěn)

18、定構象的穩(wěn)定構象OHHOHHOHOHOHHHOHOHHOHHOHHOHHOHOH D 吡喃葡萄糖 D 吡喃葡萄糖 D: +18.7o D: +112omp: 150oCmp: 146oCOHHHOHOHHOHCH2OHHOHOHHHOHOHHOHCH2OHHOH2022-5-632一般而言，一般而言，-OH-OH和和-CH-CH2 2OHOH的的平伏鍵比直立鍵更穩(wěn)定平伏鍵比直立鍵更穩(wěn)定。因此在溶液中，因此在溶液中，-D-D-葡萄糖比葡萄糖比-D-D-葡萄糖更占優(yōu)葡萄糖更占優(yōu)勢。勢。2022-5-633OHOHOHCH2OHCHOOH2022-5-634 半乳糖與葡萄糖的差異僅在于半乳糖與葡萄糖

19、的差異僅在于C C4 4上的羥基構型不同，上的羥基構型不同，象這種存在多個手性碳原子的非對映異構體中，彼此象這種存在多個手性碳原子的非對映異構體中，彼此僅有一個手性碳構型不同，其余都相同，則互稱為僅有一個手性碳構型不同，其余都相同，則互稱為差差向異構體（向異構體（epimersepimers）。2022-5-635單糖的重要衍生物單糖的重要衍生物糖磷酸酯糖磷酸酯2022-5-636氨基糖：氨基糖：己糖分子中的C2上的羥基（OH）被氨基（NH2） 取代，生成氨基糖。 常存在于結構多糖中，如細菌細胞壁中的肽聚糖，是由N-乙酰-D-葡萄糖胺(NAG, GlcNAc)和 N-乙酰胞壁酸(NAM)形成的

20、雜多糖；節(jié)肢動物外骨骼中的幾丁質(chitin)，是由 N-乙酰-D-葡萄糖胺形成的同多糖。葡萄糖胺和半乳糖胺是自然界廣為分布的氨基糖；葡萄糖胺是甲殼類動物（蝦、蟹）甲殼的主要成分；半乳糖胺是軟骨和腱等蛋白質中硫酸軟骨素的構成成分。2022-5-637脫氧糖脫氧糖2022-5-638糖酸糖酸唾液酸（唾液酸（sialic acid，SA, N- N-乙酰神經氨酸）：高等乙酰神經氨酸）：高等動物中許多糖蛋白和糖脂的組成成分，在分子和細動物中許多糖蛋白和糖脂的組成成分，在分子和細胞識別中具有重要作用。胞識別中具有重要作用。2022-5-639糖醇：糖醇：單糖的醛基或酮基被還原成羥基單糖的醛基或酮基被

21、還原成羥基。肌醇是一種B族維生素，米糠中含量為7-8%。2022-5-640糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質（醇、酚糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質（醇、酚等）的羥基形成的縮醛。等）的羥基形成的縮醛。 HOOHOOOHCH2OHCH3HOOHOHOHOHCH2OH重要單糖及其衍生物的縮寫重要單糖及其衍生物的縮寫 2022-5-641四、四、與食品相關的物理學特性與食品相關的物理學特性1.單糖的甜度（比甜度） 規(guī)定以10%或15%的蔗糖水溶液在20時的甜度為1.0。一些單糖的甜度： -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 1.502

22、022-5-642影響甜度的因素： 分子量分子量：分子量越大，甜度越??； 構型構型：環(huán)狀結構的構型不同，甜度亦有差別，例如葡萄糖的-構型甜度較大，而果糖的-構型甜度較大。 2022-5-6432.旋光性 目前已知除丙酮糖外，所有的單糖均有旋光性。常見單糖的比旋光度（20 ，鈉光） 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:指一種物質可以使偏振光的振動面發(fā)生旋轉的特性.比旋光度:在糖濃度為1g/ml,透光層為0.1m時,使偏振光旋轉的角度.2022-5-644 變旋現(xiàn)象：當單糖溶解于水時，

23、由于開鏈結構和環(huán)狀結構直接的互相轉化（即構像轉變），溶液的旋光度會逐步發(fā)生變化。2022-5-6453.溶解度 溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有機溶劑。 濃度與滲透壓的關系：微生物適宜生長的蔗糖溶液濃度：酵母50%，細菌65%，霉菌80%（特例：耐高滲酵母導致蜂蜜敗壞） T 分子結構：果糖葡萄糖2022-5-6464.吸濕性、保濕性、結晶性 吸濕性：在較高空氣濕度條件下吸收水分的能力；果糖、轉化糖轉化糖葡萄糖、麥芽糖蔗糖（生產硬、軟糖） 蔗糖的光學性質為右旋，水解后變成左旋，稱為轉化 保濕性：在較低空氣濕度條件下保持水分的能力；果糖、轉化糖葡萄糖、麥芽糖蔗糖 結晶性：蔗糖葡萄糖果糖和轉化糖 202

24、2-5-6474.其它 黏度、降低冰點、提高滲透壓、可發(fā)酵、抗氧化等。2022-5-648三、單糖的食品化學反應三、單糖的食品化學反應（一） 美拉德反應(Maillard Reaction ) 2022-5-6491.概念：概念： 含含羰基羰基化合物（還原糖類）與含化合物（還原糖類）與含氨基氨基化合物（如化合物（如AA等）等）通過縮合、聚合而生成類黑色素和某些風味物質的反應。通過縮合、聚合而生成類黑色素和某些風味物質的反應。2.條件：條件：溫度溫度（130）、水（）、水（ 10-15 %）2022-5-650 初期：初期：F 羰胺縮合羰胺縮合Schiffs baseN-葡萄糖基胺葡萄糖基胺F

25、分子重排：分子重排：1-氨基氨基-1-脫氧脫氧-2-酮糖酮糖（果糖基胺）（果糖基胺） 中期：中期：F HMF形成、形成、還原酮還原酮生成、生成、Strecker反應反應 末期：末期：F 醇醛縮合醇醛縮合F 聚合反應聚合反應生成生成類黑精類黑精抗氧化和抗誘變抗氧化和抗誘變促進胰島素分泌促進胰島素分泌3.反應的總體過程反應的總體過程：2022-5-6512022-5-6522022-5-6534.反應機理：反應機理：（1）初期階段）初期階段A.羥氨縮合羥氨縮合2022-5-654 B.分子重排分子重排(Amadori)2022-5-655（2）中期階段）中期階段主要途徑：脫水轉化成羥甲基糠醛（主要

26、途徑：脫水轉化成羥甲基糠醛（HMF）2022-5-656其它途徑：脫去胺基重排形成還原酮；其它途徑：脫去胺基重排形成還原酮； 二羰基化合物與氨基酸反應。二羰基化合物與氨基酸反應。2022-5-657（3）末期階段）末期階段 醇醛縮合物的產生醇醛縮合物的產生 黑色素的產生黑色素的產生+ 醇醛縮合物醇醛縮合物不穩(wěn)定的醛不穩(wěn)定的醛 含羰基的中間產物，在有氨基酸或沒有氨基酸參與下含羰基的中間產物，在有氨基酸或沒有氨基酸參與下隨機聚合，隨機聚合， 在連續(xù)不斷的醇醛縮合反應后，在有氨基酸在連續(xù)不斷的醇醛縮合反應后，在有氨基酸或蛋白質參與下，聚合成黑色素。或蛋白質參與下，聚合成黑色素。+2022-5-658

27、5.伴隨反應伴隨反應：2022-5-6596.影響影響Maillard反應的因素反應的因素： A.底物結構底物結構糖類：五碳糖六碳糖；單糖二糖；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）其它羰基類：,-不飽和醛類-雙羰基類酮類B.氨基化合物氨基化合物 胺類氨基酸（堿性中性、酸性）2022-5-660C.PH最適：7.89.2D.底物濃度、含水量及含脂肪量底物濃度、含水量及含脂肪量 與底物濃度成正比；與底物濃度成正比； 含水量含水量1015%時易發(fā)生；時易發(fā)生； 與脂肪含量（與脂肪含量（尤為不飽和脂肪酸含量高的脂類化合物尤為不飽和脂肪酸含量高的脂類化合物）成正比。

28、）成正比。2022-5-661E.溫度溫度 30時較快； 20時較慢。 F.金屬離子金屬離子 Fe3+、 Cu2+等有促進作用；Mn2+ 、 Sn2+等有抑制作用。2022-5-6627. Maillard反應對食品的影響 色澤色澤 希望和不希望 風味風味 美拉德反應產品能產生牛奶巧克力的風味。當還原糖與牛奶蛋白質反應時，美拉德反應產生乳脂糖、太妃糖及奶糖的風味。 營養(yǎng)營養(yǎng) 還原糖與賴氨酸賴氨酸結合后的重排產物，不能被人體吸收，降低了食品營養(yǎng)價值。 安全安全 已從燒煮和油炸的肉和魚以及牛肉的浸出物中分離得到誘變雜環(huán)胺。 2022-5-663利用美拉德反應調制感官質量：利用美拉德反應調制感官質量

29、： 控制溫度：控制溫度： 葡萄糖葡萄糖 + 纈氨酸纈氨酸 ： 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 ： 烤豬肉香味烤豬肉香味 核糖核糖 + 谷胱甘肽谷胱甘肽 ： 烤牛肉香烤牛肉香 不同加工方法不同加工方法 土豆土豆大麥大麥水煮：水煮： 125種香氣種香氣 75種香氣種香氣烘烤：烘烤： 250種香氣種香氣 150種香氣種香氣2022-5-664美拉德反應的抑制：美拉德反應的抑制：使用不易褐變的原料；使用不易褐變的原料；調節(jié)因素：降溫、調節(jié)因素：降溫、pH、調、調Aw、氧氣、金屬離子；、氧氣、金屬離子；使用褐變抑制

30、劑：還原劑、氧化劑、酶制劑；使用褐變抑制劑：還原劑、氧化劑、酶制劑；其他方法：吸附劑其他方法：吸附劑2022-5-665對美拉德反應的小結對美拉德反應的小結:u 美拉德反應是一類非氧化或非酶促褐變u 非氧化或非酶促褐變包括焦糖化反應和美拉德反應u 食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或貯藏過程中，游離氨基酸和游離氨基發(fā)生的反應u 美拉德反應包括許多反應，有些機理尚不清楚u 美拉德反應是糖和氨基酸、蛋白質或含氮的化合物加熱時發(fā)生的u 產物含有醛等環(huán)狀聚合物，呈深暗色物質u 在中等水分含量及pH7.8-9.2范圍內，褐變反應速度最快，金屬離子能促進褐變u 美拉德反應在食品加工中不利的是營養(yǎng)成分的損失u 焦

31、糖化是糖與糖漿直接加熱，產生的復雜反應u 焦糖化除了增加產物的顏色外，還具有獨特的風味2022-5-666補充：美拉德反應研究進展補充：美拉德反應研究進展 新的特征中間體及終產物的分離與鑒定，進一新的特征中間體及終產物的分離與鑒定，進一步揭示美拉德反應的機理步揭示美拉德反應的機理 如何控制反應條件，使反應香味料生產中生成如何控制反應條件，使反應香味料生產中生成更多特征香味成分及反應香味料穩(wěn)定性的影響因更多特征香味成分及反應香味料穩(wěn)定性的影響因素素 2022-5-667 反應中褐色色素、致癌雜環(huán)含氮化合物形成的反應中褐色色素、致癌雜環(huán)含氮化合物形成的動力學過程研究動力學過程研究 反應產物對慢性糖

32、尿病、心血管疾病及癌癥等反應產物對慢性糖尿病、心血管疾病及癌癥等的病理學研究以及其對食品安全性的影響的病理學研究以及其對食品安全性的影響 2022-5-668（二）焦糖化（二）焦糖化反應反應1.概念：概念： 糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點（1500C）以上時，會因發(fā)生脫水、降解等過程而發(fā)生的以上時，會因發(fā)生脫水、降解等過程而發(fā)生的褐變反應。褐變反應。 含兩類褐色物質（脫水產物和裂解產物）含兩類褐色物質（脫水產物和裂解產物）。焦糖和醬色焦糖和醬色醛、酮縮合及聚合物醛、酮縮合及聚合物2022-5-6692022-5-6702.相關反應過程：

33、相關反應過程：（1 1）焦糖的形成）焦糖的形成2022-5-671（2 2）糠醛和其它醛的形成）糠醛和其它醛的形成2022-5-672焦糖色素1. 1. 耐酸焦糖色素：耐酸焦糖色素：由亞硫酸氫銨催化下加熱形成，用于可樂飲由亞硫酸氫銨催化下加熱形成，用于可樂飲料、其它酸性飲料、焙烤食品、糖漿、糖果、寵物食品以及固料、其它酸性飲料、焙烤食品、糖漿、糖果、寵物食品以及固體調味料等；生產量最大。體調味料等；生產量最大。 本身為酸性（水溶液本身為酸性（水溶液pHpH：24.524.5），含有帶負電荷的膠體），含有帶負電荷的膠體粒子。粒子。 2. 2. 焙烤食品用焦糖色素：焙烤食品用焦糖色素：由糖和銨鹽加

34、熱制得，用于焙烤食品、由糖和銨鹽加熱制得，用于焙烤食品、糖漿以及布丁等。糖漿以及布丁等。 水溶液水溶液pHpH為為4.24.84.24.8，含有帶正電荷的膠體粒子。，含有帶正電荷的膠體粒子。3. 3. 啤酒用焦糖色素：啤酒用焦糖色素：由蔗糖直接熱解制得，用于啤酒和其它含由蔗糖直接熱解制得，用于啤酒和其它含醇飲料。醇飲料。 水溶液水溶液pHpH為為3434，含有略帶負電荷的膠體粒子。，含有略帶負電荷的膠體粒子。2022-5-673分組討論并總結：分組討論并總結：美拉德反應和焦糖化反應有何異同？美拉德反應和焦糖化反應有何異同？2022-5-674第三節(jié)第三節(jié) 低聚糖低聚糖 （Oligosaccha

35、rides） 由210個糖單位通過糖苷鍵連接的糖類化合物稱為低聚糖，超過10個糖單位則稱為多糖。 二糖:蔗糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖 三糖:棉籽糖（半乳糖、葡萄糖、果糖）2022-5-675 均低聚糖；雜低聚糖 天然存在的低聚糖很少，大多數低聚糖是由多糖水解而成的。 2022-5-676一、結構及苷鍵類型 -1,4-糖苷鍵糖苷鍵（麥芽糖）（麥芽糖）； -1,4-糖苷鍵糖苷鍵（乳糖）（乳糖）； -1,6-糖苷鍵糖苷鍵（異麥芽糖）（異麥芽糖） ； , -1,1-糖苷鍵糖苷鍵（海藻糖）（海藻糖）； , -1,2-糖苷鍵糖苷鍵（蔗糖、棉籽糖）（蔗糖、棉籽糖） 。 2022-5-677麥芽糖麥芽糖 （C1

36、2H22O11）構像：構像： O CH2OHOH OH HOO CH2OHOH OH OOH -1,4-苷鍵苷鍵 -D-GOOO CH2OH CH2OHOH OH OHHOHOHO低聚糖的構想主要靠低聚糖的構想主要靠H H鍵維持鍵維持2022-5-678 CH2OHO CH2OHOOHOHO OHOHOHOH-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖D-G纖維二糖（纖維二糖（C12H22O11） -1,4 糖苷鍵糖苷鍵OHHHHOHOHHOHCH2OHOOHHHHOHHOHOHCH2OH2022-5-679-D-吡喃半乳糖吡喃半乳糖乳糖（乳糖（ Sucrose ,C12H22O11） -1,4 -苷鍵苷鍵O

37、CH2OHOHOOHOHO CH2OHOHOHH OHOHHHO HHO HHO HCH2OHOOO HHHHO HHO HHCH2OH2022-5-680 -D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖蔗糖蔗糖 -1,2-苷鍵苷鍵O CH2OHOH OH HOOO CH2OHHOOH HOH2C123456123456,-1,2-苷鍵苷鍵 -D-呋喃果糖呋喃果糖2022-5-681二、食品中低聚糖的性質1.1.褐變反應褐變反應Maillard反應：還原性的可以，發(fā)生程度比單糖小焦糖化反應：都可以焦糖化反應：都可以2.2.發(fā)酵性發(fā)酵性葡萄糖葡萄糖/果糖果糖/麥芽糖麥芽糖/蔗糖蔗糖/甘露糖甘露糖酒精酒精+co2，糖

38、發(fā)酵速度：葡萄糖果糖蔗糖麥芽糖糖發(fā)酵速度：葡萄糖果糖蔗糖麥芽糖大多數低聚糖必須水解后才能被發(fā)酵大多數低聚糖必須水解后才能被發(fā)酵2022-5-6823.3.黏度黏度多數低聚糖蔗糖單糖多數低聚糖蔗糖單糖4.4.結晶性、吸濕性結晶性、吸濕性結晶性：蔗糖結晶性：蔗糖葡萄糖葡萄糖果糖和果糖和轉化糖轉化糖（右旋（右旋左旋）左旋）吸濕性：果糖、吸濕性：果糖、轉化糖轉化糖葡萄糖、麥芽糖葡萄糖、麥芽糖蔗糖蔗糖蜂蜜護手蜂蜜護手淀粉糖漿（葡萄糖、低聚糖、糊精，淀粉糖漿（葡萄糖、低聚糖、糊精，不含果糖不含果糖）2022-5-6835.5.抗氧化作用抗氧化作用 原因：原因： a.溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度，溶

39、液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度，20時時60%蔗糖溶液中，蔗糖溶液中，o2的溶解度為純水中的的溶解度為純水中的1/6； b.可以阻斷其它成分與空氣氧的接觸；可以阻斷其它成分與空氣氧的接觸； c.具有還原性，可以首先與氧發(fā)生反應。具有還原性，可以首先與氧發(fā)生反應。 2022-5-6846.6.提高滲透壓提高滲透壓 高濃度蔗糖對微生物有抑制作用高濃度蔗糖對微生物有抑制作用(為什么為什么?)AW, MIC2022-5-685三、食品中的低聚糖1.1.蔗糖蔗糖無還原性，右旋光，易結晶，易溶于水，難溶于乙醇，熔點；無還原性，右旋光，易結晶，易溶于水，難溶于乙醇，熔點；160 轉化糖（漿）：蔗糖的水解

40、液轉化糖（漿）：蔗糖的水解液蔗糖蔗糖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.麥芽糖麥芽糖 存在于麥芽、花粉、樹蜜中存在于麥芽、花粉、樹蜜中2022-5-6862022-5-6873.3.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% 喝牛奶補鈣；乳糖不耐癥喝牛奶補鈣；乳糖不耐癥4.4.果葡糖漿果葡糖漿( (高果、異構高果、異構) )制法：淀粉制法：淀粉糖化液糖化液葡萄葡萄+果糖（混合糖漿）果糖（混合糖漿）果葡糖漿（果葡糖漿（F42）：果糖）：果糖42%（質量分數）（質量分數）高果糖漿（高果糖漿（F55）：果

41、糖）：果糖55%純果糖漿（純果糖漿（F90）：果糖）：果糖90%2022-5-6885.5.功能性低聚糖功能性低聚糖低聚果糖雙歧因子；低熱量；促進大腸蠕動；防止齲齒。香蕉、蜂蜜、球蔥、大蒜、西紅柿、蘆筍、麥類、菊芋。低聚木糖雙歧桿菌的增效因子；黏度低，代謝不依賴胰島素；抗齲齒。甲殼低聚糖降低膽固醇；提高機體免疫能力；抗腫瘤；雙歧桿菌的增效因子；防治胃潰瘍等。環(huán)狀低聚糖環(huán)糊精菊芋菊芋2022-5-689環(huán)糊精(Cyclodextrin，CD)是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產生的是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產生的環(huán)糊精葡環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶萄糖基轉移酶作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱，是由作用下生成的一系列環(huán)

42、狀低聚糖的總稱，是由612 個個D-G以以-1,4鍵連接而成的環(huán)狀結構鍵連接而成的環(huán)狀結構。木薯 木薯 木薯木薯 2022-5-690環(huán)糊精環(huán)糊精(CD)應用應用 食品行業(yè)：食品行業(yè)：增稠劑，穩(wěn)定劑，提高溶解度（做乳化劑），掩蓋異味等。增稠劑，穩(wěn)定劑，提高溶解度（做乳化劑），掩蓋異味等。保持食品香味的穩(wěn)定保持食品香味的穩(wěn)定：食用香精和稠味劑用：食用香精和稠味劑用CD包裝，用于焙烤食包裝，用于焙烤食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風品，速溶食品，速食食品，肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風味穩(wěn)定。如食用香精玫瑰油，茴香腦等易揮發(fā)，易氧化，用味穩(wěn)定。如食用香精玫瑰油，茴香腦

43、等易揮發(fā)，易氧化，用 CD包包裝后香味的保持得到改善。裝后香味的保持得到改善。 保持天然食用色素的穩(wěn)定保持天然食用色素的穩(wěn)定：如蝦黃素經：如蝦黃素經CD的包裝，提高對光和氧的包裝，提高對光和氧的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。食品保鮮：食品保鮮：將將CD和其它生物多糖制成保鮮劑。涂于面包糕點表面可以和其它生物多糖制成保鮮劑。涂于面包糕點表面可以起到保水保形的作用；除去食品的異味起到保水保形的作用；除去食品的異味(魚品魚品大豆腥味大豆腥味羊肉膻味羊肉膻味)。 2022-5-691以淀粉為原料生產的低聚糖以淀粉為原料生產的低聚糖2022-5-692-淀粉酶淀粉酶（Amylase AD “Amano” 1、KLE

44、ISTASE L1、T10S）葡萄糖淀粉酶（葡萄糖淀粉酶（Gluczyme AF6）環(huán)狀糊精葡萄糖轉移酶環(huán)狀糊精葡萄糖轉移酶 （Cyclodextrin glucanotransferase Amano） 2022-5-693第四節(jié)第四節(jié) 多多 糖糖（Polysaccharides）聚合度（DP, Degree of Polymerization ）單糖的個數大多數多糖的DP：200-300 DP100 的很少見 DP最大的：7000-15000 纖維素均多糖Homopolyssachrides ：淀粉、纖維素、果膠雜多糖Heteropolysaccharides ：瓊脂、阿拉伯樹膠等2022

45、-5-694一、淀粉（一、淀粉（Starch）（一）種類與結構（一）種類與結構 直鏈淀粉（直鏈淀粉（Amylose）：）：-1.4糖苷鍵連糖苷鍵連接。溶于水，難糊化，遇碘呈紫蘭色接。溶于水，難糊化，遇碘呈紫蘭色2022-5-6952022-5-696支鏈淀粉（支鏈淀粉（Amylopetin）：）：主鏈為主鏈為-1.4糖苷鍵，支鏈為糖苷鍵，支鏈為-1.6糖苷鍵。在糖苷鍵。在熱水中膨脹成膠體，遇碘呈紫紅色熱水中膨脹成膠體，遇碘呈紫紅色2022-5-6972022-5-698 一些淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例一些淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例2022-5-699（二）糊化和老化（二）糊化和老化 2022-

46、5-61002022-5-6101 淀粉分子徑向排列，緊密層淀粉分子徑向排列，緊密層（由結晶區(qū)構成）和稀疏層（由無（由結晶區(qū)構成）和稀疏層（由無定形區(qū)構成）交替構成淀粉顆粒。定形區(qū)構成）交替構成淀粉顆粒。淀粉顆粒：淀粉顆粒： 馬鈴薯淀粉的顆粒和偏光十字馬鈴薯淀粉的顆粒和偏光十字2022-5-6102 2022-5-61032022-5-61041、糊化（、糊化（Gelatinization） 生淀粉分子排列緊密（靠氫鍵），形生淀粉分子排列緊密（靠氫鍵），形成膠束，彼此間的間隙小，水分子難以滲成膠束，彼此間的間隙小，水分子難以滲透進去。具有膠束作用的生淀粉稱透進去。具有膠束作用的生淀粉稱-淀粉。

47、淀粉。2022-5-6105 淀粉在冷水中攪拌形成懸浮液，加淀粉在冷水中攪拌形成懸浮液，加熱到一定溫度時，淀粉顆粒吸水膨脹，熱到一定溫度時，淀粉顆粒吸水膨脹，晶體結構消失，懸浮液變成粘稠的糊狀晶體結構消失，懸浮液變成粘稠的糊狀液體稱液體稱淀粉糊淀粉糊，此現(xiàn)象稱，此現(xiàn)象稱淀粉的糊化淀粉的糊化。處于糊化狀態(tài)下的淀粉稱處于糊化狀態(tài)下的淀粉稱-淀粉淀粉。 2022-5-6106|本質本質：微觀結構從微觀結構從有序有序轉變成轉變成無序，結晶區(qū)被破壞。無序，結晶區(qū)被破壞。-淀粉淀粉-淀粉淀粉氫鍵氫鍵 H2O2022-5-6107 糊化過程糊化過程A.可逆吸水階段：可逆吸水階段：水分浸入顆粒的非結晶區(qū)，體積

48、略水分浸入顆粒的非結晶區(qū)，體積略 微膨脹；微膨脹；B.不可逆吸水階段：不可逆吸水階段：隨著隨著T升高，大量水分進入結晶升高，大量水分進入結晶 區(qū)，結晶溶解；區(qū)，結晶溶解；C.淀粉顆粒解體階段：淀粉顆粒解體階段：顆粒完全解體，淀粉分子完顆粒完全解體，淀粉分子完 全進入溶液。全進入溶液。Brabender visco-amylo-graph 曲線 2022-5-61082022-5-6109影響淀粉糊化的因素：影響淀粉糊化的因素：結構：結構：直鏈淀粉小于支鏈淀粉。直鏈淀粉小于支鏈淀粉。Aw：Aw提高，糊化程度提高。提高，糊化程度提高。糖：糖：高濃度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。高濃度的糖水分子，

49、使淀粉糊化受到抑制。鹽：鹽：高濃度的鹽使淀粉糊化受到抑制；低濃度的鹽存在，高濃度的鹽使淀粉糊化受到抑制；低濃度的鹽存在，對糊化幾乎無影響。對糊化幾乎無影響。馬鈴薯淀粉例外馬鈴薯淀粉例外，因為它含有磷，因為它含有磷酸基團，低濃度的鹽影響它的電荷效應。酸基團，低濃度的鹽影響它的電荷效應。2022-5-6110脂類：脂類：抑制糊化。抑制糊化。 脂類可與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉脂類可與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉螺旋環(huán)內，不易從螺旋環(huán)中浸出，并阻止水滲透入淀螺旋環(huán)內，不易從螺旋環(huán)中浸出，并阻止水滲透入淀粉粒。粉粒。酸度：酸度： pH4pH4時，淀粉水解為糊精，粘度降低。時，淀粉水解為糊

50、精，粘度降低。 pH4-7pH4-7時，幾乎無影響。時，幾乎無影響。 pH =10pH =10，糊化速度迅速加快，但在食品中意義不大。，糊化速度迅速加快，但在食品中意義不大。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）比陳米更易煮爛。新米（淀粉酶酶活高）比陳米更易煮爛。2022-5-6111 2. 老化或回生老化或回生（Retrogradation） -淀粉溶液或淀粉糊低溫靜止下變得不透明，最后形淀粉溶液或淀粉糊低溫靜止下變得不透明，最后形成硬性的凝膠塊。成硬性的凝膠塊。 2022-5-6112 老化的機理（本質）：老化的機理（本質）：糊化淀粉重新結晶所引發(fā)的不溶解

51、效應糊化淀粉重新結晶所引發(fā)的不溶解效應 糊化后的淀粉分子，在低溫下，又自動重新排列成序，糊化后的淀粉分子，在低溫下，又自動重新排列成序，相鄰分子間的相鄰分子間的H H鍵又逐步恢復形成致密、晶化的淀粉膠束。鍵又逐步恢復形成致密、晶化的淀粉膠束。此過程并不能恢復到天然淀粉的狀態(tài)。此過程并不能恢復到天然淀粉的狀態(tài)。 直接結果直接結果：溶解性變差，加工性能降低；口感變溶解性變差，加工性能降低；口感變差，消化吸收率降低。差，消化吸收率降低。 2022-5-6113糊化淀粉糊化淀粉老化淀粉老化淀粉糊化的逆糊化的逆過程過程 比生淀粉的晶比生淀粉的晶化程度低化程度低 2022-5-6114 2 2）影響因素：影響因素： A.內部因素：內部因素：直鏈淀粉多，易老化，不易糊化；直鏈淀粉多，易老化，不易糊化；玉米淀粉、玉米淀粉、 小麥淀粉、綠豆淀粉易老化，糯米淀粉老化速度慢；小麥淀粉、綠豆淀粉易老化，糯米淀粉老化速度慢； B .外部因素：外部因素：T2-4易老化，易老化，60或或-22不易不易; ; 水水%3030- -60%60%時時v v最