食品化學(xué)課程教學(xué)課件全冊(cè)教學(xué)課件匯總

1、授課人：XX XX 食品化學(xué)XX學(xué)院 XX 專業(yè)【全套課件】第一章 緒論 食品是可食的，可以充饑的、含有易消化營養(yǎng)素的物質(zhì)，營養(yǎng)問題是食品研究的基本課題食品化學(xué)的定義食品化學(xué)的歷史食品化學(xué)的社會(huì)作用食品化學(xué)的研究方法what is food?為維持正常生理機(jī)能而經(jīng)口攝入體內(nèi)的含有營養(yǎng)素的物料統(tǒng)稱為食物，絕大多數(shù)是經(jīng)過加工后才食用的，稱為食物。食品：要經(jīng)過商品流通可供人類食用或飲用的物質(zhì)，包括加工食品，半成品和未加工食品，不包括煙草或只作藥品用的物質(zhì)。 廣義的食品概念還涉及到：所生產(chǎn)食品的原料，食品原料種植，養(yǎng)殖過程接觸的物質(zhì)和環(huán)境，食品的添加物質(zhì)，所有直接或間接接觸食品的包裝材料，設(shè)施以及影響

2、食品原有品質(zhì)的環(huán)境。foods function食品的生理功能：第一功能營養(yǎng)第二功能感官享受（嗜好性）第三功能調(diào)節(jié)生理活動(dòng)（功能性食品）食品的社會(huì)文化功能聯(lián)絡(luò)感情維持社會(huì)安定民以食為天食品科學(xué)的研究內(nèi)容食品科學(xué)是一門交叉學(xué)科，主要論述微生物學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和工程。關(guān)于食品基礎(chǔ)理論的研究（營養(yǎng)、生化、物性）關(guān)于食品生產(chǎn)與加工的研究新技術(shù)在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用食品質(zhì)量的研究食品科學(xué)研究的中心食品消費(fèi)營養(yǎng)衛(wèi)生，科學(xué)合理食品與環(huán)境的相互關(guān)系食品包裝、市場、法律等等食品文化食品科學(xué)的分類食品化學(xué)物理食品學(xué)：食品體系的流變和物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)食品學(xué)：食品體系的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)環(huán)境食品學(xué)：食品微生物學(xué)，食品衛(wèi)生和食品包

3、裝食品加工學(xué)：食品的轉(zhuǎn)化、制作和保藏的原理1.1食品化學(xué)的定義從化學(xué)的角度和分子水平上研究食品中上述成分的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、營養(yǎng)作用、安全性及可享受性，以及各種成分在食物生產(chǎn)、食品加工和儲(chǔ)藏期間的變化及其對(duì)食品營養(yǎng)性、安全性、感官享受性影響的科學(xué)；是為改善食品包裝、開發(fā)食品新資源、革新食品加工工藝和儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)、科學(xué)調(diào)整膳食結(jié)構(gòu)、改進(jìn)食品包裝、加強(qiáng)食品質(zhì)量與安全控制及提高食品原料加工和綜合利用水平奠定理論基礎(chǔ)的科學(xué)。食品化學(xué)研究的內(nèi)涵和要素食品化學(xué)是交叉性明顯的應(yīng)用學(xué)科，涉及化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、毒理學(xué)、分子生物學(xué)、植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、食品營養(yǎng)學(xué)、食品安全、食品的質(zhì)量與安全(

4、nutrition, security, flavor, texture, changes of food component, etc)食品中的化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)各種反應(yīng)對(duì)食品質(zhì)量和安全的影響分析食品在貯藏和加工過程中的變化食品化學(xué)是食品的一個(gè)主要方面食品化學(xué)論述食品的成分和性質(zhì)以及食品在處理、加工和貯藏中經(jīng)受的化學(xué)變化。食品化學(xué)家關(guān)注的是已經(jīng)死去或正在死去的生物物質(zhì)和它們?cè)诃h(huán)境條件下經(jīng)受的變化食品化學(xué)關(guān)注的主要是成本、質(zhì)量、品種、方便及加工和使用化學(xué)物質(zhì)對(duì)衛(wèi)生和營養(yǎng)價(jià)值的影響1.2 食品化學(xué)的歷史20世紀(jì)食品化學(xué)才成為獨(dú)立的學(xué)科與食品化學(xué)有關(guān)的最主要發(fā)現(xiàn)始于18世紀(jì)Justus von L

5、iebig(1803-1873) 1847年發(fā)表了食品化學(xué)的研究1860年食品中的主要成分為水、粗脂肪、灰分、蛋白質(zhì)、“無氮提取物”（碳水化物）20世紀(jì)前期，鑒定了維生素、礦物質(zhì)、脂肪酸和一些氨基酸食品化學(xué)的進(jìn)展與嚴(yán)重而普遍的食品摻假行為相平行（化學(xué)廣泛用于生活使它走入邪路）1.3食品化學(xué)在食品科學(xué)中的地位食品化學(xué)在食品科學(xué)與工程中有著重要的作用和特殊的地位，是發(fā)展迅速的應(yīng)用學(xué)科之一與下列問題密切相關(guān)食品供應(yīng)的充足程度人群的健康食品的成本廢物的產(chǎn)生和處置水和能量的使用食品法規(guī)的性質(zhì)對(duì)食品工業(yè)技術(shù)的發(fā)展起巨大作用對(duì)保障人類營養(yǎng)與健康起關(guān)鍵作用當(dāng)前中國食品行業(yè)的三大問題：食品供應(yīng)不足食品工業(yè)化生產(chǎn)

6、程度低生產(chǎn)者和消費(fèi)者食品知識(shí)的貧乏貧窮追求眼前利益國家的政策不夠完善1.4 食品化學(xué)的研究方法食品化學(xué)的基本研究方法 確定關(guān)鍵的化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)是如何能影響到食品的質(zhì)量與安全、并將這種知識(shí)應(yīng)用于食品配制、加工和貯藏過程中可能遇到的各種情況分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的最關(guān)鍵指標(biāo)分析產(chǎn)品中可能的化學(xué)反應(yīng)影響該化學(xué)反應(yīng)的因素有哪些如何去控制這些因素，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到提高1.4.1食品的質(zhì)量和安全屬性食品的質(zhì)量營養(yǎng)感官: 顏色, 風(fēng)味, 質(zhì)構(gòu)安全食品安全是任何食品需要滿足的第一要求原料選擇加工條件食品添加劑“商業(yè)無菌”食品保藏1.4.2 食品中的化學(xué)和生化反應(yīng)反應(yīng)種類實(shí)例被影響屬性非酶褐變焙烤食品風(fēng)味, 營養(yǎng)

7、酶處褐變切開的水果色澤, 營養(yǎng)氧化反應(yīng)脂類氧化維生素降解等風(fēng)味, 營養(yǎng), 色澤, 質(zhì)構(gòu)水解反應(yīng)脂類, 蛋白質(zhì), 色素, 碳水化物風(fēng)味, 營養(yǎng), 色澤, 質(zhì)構(gòu)蛋白質(zhì)變性蛋清凝結(jié), 酶失活風(fēng)味, 營養(yǎng), 色澤, 質(zhì)構(gòu)1.4.3 反應(yīng)對(duì)食品質(zhì)量和安全的影響LCP活性羰基色素維生素風(fēng)味過氧化物氧化的P加熱強(qiáng)酸強(qiáng)堿加熱, 氧催化劑P不良風(fēng)味不良色澤失去營養(yǎng)失去質(zhì)構(gòu)中等水分, 室溫或高溫1.4.4 決定食品穩(wěn)定性的重要因素產(chǎn)物因素各個(gè)組分的化學(xué)性質(zhì)、氧含量、pH值、水分活度、Tg、Wg環(huán)境因素溫度、時(shí)間、溫度變化率、大氣組成、光照、污染、物理損傷、化學(xué)或生物化學(xué)處理第二章 水 water水的結(jié)構(gòu) Wate

8、r Structure水與溶質(zhì)的相互作用 Solutions水分活度 Water activity分子流動(dòng)性和食品穩(wěn)定性 Molecular mobility & Food stability引言水以精巧而不被很好了解的方式創(chuàng)造和維持生命在地球上, 水是惟一以三種物態(tài)存在的物質(zhì)水對(duì)生命的重要性體溫調(diào)節(jié)劑潤滑劑和增塑劑生物大分子構(gòu)象的穩(wěn)定劑溶劑營養(yǎng)成分和廢物載體反應(yīng)劑和反應(yīng)介質(zhì)水分人體中最豐富最重要的物質(zhì)水的功能機(jī)體的重要組成部分缺水2%口渴，缺水達(dá)20%時(shí)則無法存活促進(jìn)營養(yǎng)素的消化， 吸收與代謝調(diào)節(jié)體溫恒定， 對(duì)機(jī)體有潤滑作用水的需求量成人每攝取1Kcal熱量約需水1mL水的來源（以2500

9、mL/天計(jì)）代謝水： 300 mL/天食物水：1000 mL/天飲料水：1200 mL/天（8杯）2.1 水的結(jié)構(gòu)Water Molecular StructureThe lone pairs and bonding electrons repel one anotherHOH1041 A2.1 水的結(jié)構(gòu)Water StructureH2O, hydrogen bonding between water molecules, covalent boning within the moleculePolar molecules極性分子H3O+可以通過氫鍵“橋”轉(zhuǎn)移“H-橋”是動(dòng)態(tài)的，但可使水具有

10、低黏度水分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)水分子是四面體結(jié)構(gòu)OH具有較強(qiáng)的極性可以形成強(qiáng)的氫鍵 (10% 共價(jià)鍵)每個(gè)水分子可以與兩個(gè)相鄰水分子形成 3D 結(jié)構(gòu)Tetrahedral Structure of WaterThe OH bonds are highly polarizedStrong H-bonds (10% of covalent bond)Each water molecule can hydrogen bond to two neighbors allowing the formation of an extensive 3D structure冰的結(jié)構(gòu)六方形冰晶Hexagonal Ice 冰

11、是水分子有序排列形成的晶體。 水結(jié)冰時(shí)分子之間氫鍵連接在一起形成低密度的剛性結(jié)構(gòu)。冰結(jié)晶不是完整的晶體，有方向性和離子型缺陷，主要以六方形為主液態(tài)水的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，并不是單純由氫鍵形成四面體形狀，而是通過“H-橋”形成短暫的多邊形結(jié)構(gòu)；水分子的排列是動(dòng)態(tài)的；水中的氫鍵可被溶于其中的鹽及具有親水/疏水基團(tuán)的分子破壞，如鹽水Liquid water and ice structures2.2 食品中水的存在狀態(tài)2.2.1 水與溶質(zhì)的相互作用2.2.2 水分存在狀態(tài)2.2.1水溶質(zhì)相互作用離子溶液 Ionic SolutesHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOH

12、HOHHOHHOH離子改變水的結(jié)構(gòu)，影響水的介電常數(shù)，決定膠體粒子的雙電層厚度水與極性溶液的相互作用Water and Polar SolutesHydrogen bondsDipole-dipole attractions，形成水化層，破壞純水的結(jié)構(gòu) 水與能形成氫鍵的中性基團(tuán)作用時(shí)，分析對(duì)氫鍵的“凈結(jié)構(gòu)”的影響脲素羥基、氨基、羰基、酰胺基、亞氨基等籠狀水合物是水分子企圖避免與疏水基團(tuán)接觸所產(chǎn)生的結(jié)果，影響到蛋白質(zhì)等大分子的構(gòu)象、反應(yīng)性和穩(wěn)定性O(shè)ILHOHHOHHOHHOHHOHHOH Less surface oil molecules Fewer order “clathrate cage

13、” water molecules DG0, droplets tend to merge（合并）疏水締合The HydrophobicEffect水與雙親分子的相互作用小分子表面活性劑（Small Molecule Surfactants）親水的極性基團(tuán)Hydrophilic head group(charged or polar)疏水的非極性尾Hydrophobic tail (non-polar)Micelles and embranesSurface activity水與兩性分子聚合體的作用聚合體主干Polymer backbone水溶性基團(tuán)多的部分Sequence of more w

14、ater soluble subunits疏水性基團(tuán)多的部分Sequence of less water soluble subunits Spontaneous folding（自發(fā)折疊） Surface activity 驅(qū)動(dòng)力：疏水相互作用2.2.2 水分的存在狀態(tài)結(jié)合水（束縛水、牢固水）bond water指存在于溶質(zhì)和其它非水成分附近的、與溶質(zhì)分子之間通過化學(xué)鍵結(jié)合的那部分水。按結(jié)合的牢固程度分：化合水、鄰近水、多層水性質(zhì)：- 40不結(jié)冰無溶解溶質(zhì)的能力基本無分子的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)能力水分的蒸發(fā)焓增大結(jié)合水自由水自由流動(dòng)水自由水（游離水、體相水）free water指那些沒有被非水物質(zhì)化學(xué)結(jié)

15、合的水，主要是通過一些物理作用而滯留的水。按物理作用方式分：滯化水：指被組織中的顯微或亞顯微結(jié)構(gòu)及膜所阻留的水，不能自由流動(dòng)，也稱不移動(dòng)水毛細(xì)管水：指生物組織的細(xì)胞間隙或食品的結(jié)構(gòu)組織中所存在的一些毛細(xì)管中所滯留的水自由流動(dòng)水：指動(dòng)物的血漿、植物的導(dǎo)管和細(xì)胞內(nèi)液泡中的水，可以自由流動(dòng)自由水與結(jié)合水的性質(zhì)比較食品中的結(jié)合水與非水成分的締合強(qiáng)度大，蒸汽壓低、去除時(shí)耗能高，若強(qiáng)行除去，食品的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)等特性將發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變化結(jié)合水的冰點(diǎn)比自由水低得多，孢子可在低溫下生存結(jié)合水不能作為溶劑結(jié)合水不能被微生物所利用高水分含量的食品易滋生微生物嗎？水分的存在狀態(tài)水在食品中的存在狀態(tài)取決于食品組織中的化學(xué)

16、成分及這些成分的物理狀態(tài)，十分復(fù)雜。食品中水分存在狀態(tài)及含量的高低，對(duì)食品的結(jié)構(gòu)、加工特性、穩(wěn)定性等有重要影響。如何評(píng)價(jià)水分在食品中的作用？2.3 水分活度(Aw)和相對(duì)蒸汽壓Water activity and moisture sorption2.3.1 水分活度的定義2.3.2 水分活度與溫度的關(guān)系食品的水分含量和它的腐敗性存在關(guān)系相同含水量的食品腐敗性不同與非水成分締合程度低的水分貢獻(xiàn)率大水分活度反映水與各種非水成分締合的強(qiáng)度水分活度是微生物生長和產(chǎn)品穩(wěn)定性的指標(biāo)2.3.1 水分活度的定義Aw: 水分活度 Water Activityf : 溶劑(水)的逸度(溶劑從溶液中逃脫的趨勢(shì))f

17、0: 純?nèi)軇?水)的逸度p、 p0:分別為水和純水的蒸汽壓水分活度 是指食品中水分存在的狀態(tài)，即水分與食品中非水成分結(jié)合程度（游離程度）。Aw=f/f0 p/p0Vapor Pressure of Pure WaterMole fraction of water1Vapor pressure of waterp00Solubility limitLiquid phase concentration=solubility limitSaturated SolutionsHow does water vapor partition from a solution into the surround

18、ing gas?25部分常用飽和鹽溶液的水分活度鹽種類aW鹽種類aWCH3COOK0.23KBr20.83MgCl20.33KCl0.86K2CO30.43K2CrO40.87Mg(NO3)20.52K2SO40.97CuCl20.67Na2HPO40.97NaCl20.75ZnSO40.88(NH4)2SO40.79C6H5COOH0.88水分活度的測定方法%ERH ：產(chǎn)品環(huán)境的百分平衡相對(duì)濕度注：1、 Aw是樣品的內(nèi)在性質(zhì)， %ERH 是大氣性質(zhì) 2 、僅當(dāng)產(chǎn)品與它的環(huán)境相平衡時(shí)，上式成立Aw=p/p0=%ERH/1002.3.2 水分活度與溫度的關(guān)系1/T冰或含有冰的生物材料Aw結(jié)論：

19、Aw-1/T是線性的 溫度對(duì)Aw的影響在冰點(diǎn)以下遠(yuǎn)大于冰點(diǎn)以上 冰點(diǎn)時(shí)，直線出現(xiàn)明顯的折斷水分活度與溫度的關(guān)系A(chǔ)w隨溫度變化的程度是水分含量的函數(shù)1/TAw含水量 25 %20 %10 %4 %結(jié)論： 水分含量增加， Aw增加 溫度升高， Aw增加 溫度變化率取決于產(chǎn)品的種類水分活度與溫度的關(guān)系冰點(diǎn)以上時(shí)， Aw是試樣成分和溫度的函數(shù)，且試樣成分起主要作用可以通過加糖、鹽等降低食品的Aw冰點(diǎn)以下， Aw與試樣的成分無關(guān)，僅取決于溫度，即冰相存在時(shí)Aw不受溶質(zhì)種類和比例的影響不能用Aw預(yù)測冰點(diǎn)下發(fā)生的過程2.4 水分吸著等溫線2.4.1 定義和區(qū)間2.4.2 與溫度的關(guān)系2.4.3 滯后現(xiàn)象2.

20、4.1 水分吸著等溫線定義與區(qū)間Moisture Sorption Isotherm（MSI）定義：在恒溫條件下，食品的含水量與AW的關(guān)系曲線。意義：樣品脫水的難易程度與AW有關(guān)；配制混合食品必須避免水分在配料之間的轉(zhuǎn)移；測定包裝材料阻濕性的必要性；能抑制微生物生長時(shí)食品水分含量；預(yù)測食品的化學(xué)和物理穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系廣泛水分含量范圍食品的水分吸著等溫線aw水分含量 (d.w.b.)低水分含量范圍食品的水分吸著等溫線aw水分含量 (d.w.b.)Moisture content (d.w.b.)Zone 3Zone 2Zone 10.20.851區(qū)和2區(qū)水分含量通常小于5%BET理論Bru

21、nauer, Emett, Teller 三人提出的理論“BET”單層：在干物質(zhì)的可接近的高極性基團(tuán)上形成一個(gè)單層所需要的近似水量動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)假設(shè)下的表達(dá)式BET理論油炸土豆片的氧化速度Monolayer moisture0.350.5是不使干物質(zhì)的期望性質(zhì)造成損失所允許的最高Aw范圍2.4.2 MSI 與溫度的關(guān)系aw水分含量 (d.w.b.)冷cold（0）熱hotTemperature Dependency溫度對(duì)MSI有重要影響：一定水分含量時(shí)，隨溫度升高而增大；（右移）（100）2.4.3 滯后現(xiàn)象（hysteresis)aw水分含量 (d.w.b.)解吸回吸同一種食品用解

22、吸和回吸兩種方法制作的MSI的圖形不一致，這種現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象滯后現(xiàn)象（hysteresis)水分含量 (d.w.b.)aw解吸回吸在相同水分活度條件下，吸水時(shí)沒有脫水時(shí)的水分含量高滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 解吸過程中一些水分與非水溶液成分作用而無法放出水分。 不規(guī)則形狀產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象的部位，欲填滿或抽空水分需不同的蒸汽壓(要抽出需P內(nèi)P外，要填滿則需P外P內(nèi))。 解吸作用時(shí)，因組織改變，當(dāng)再吸水時(shí)無法緊密結(jié)合水，由此可導(dǎo)致回吸相同水分含量時(shí)處于較高的aw。冷凍干燥蘋果片的吸著滯后現(xiàn)象冷凍干燥熟豬肉的吸著滯后現(xiàn)象冷凍干燥大米的吸著滯后現(xiàn)象2.5 水分活度（等溫吸濕線） 與食品穩(wěn)定性的關(guān)系 Water

23、 Activity and Food Stabilityaw比水分含量能更好地反映食品的穩(wěn)定性aw對(duì)微生物生長有更為密切的關(guān)系；aw與引起食品品質(zhì)下降的諸多化學(xué)反應(yīng)、酶促反應(yīng)及質(zhì)構(gòu)變化有高度的相關(guān)性；用aw比水分含量能更清楚地表示水分在不同區(qū)域移動(dòng)情況；從MSI圖中所示的單分子層水的aw（0.20-0.30）所對(duì)應(yīng)的水分含量是干燥食品的最佳要求；aw比水分含量易測，且又不破壞試樣2.5.1食品中的與微生物的生長關(guān)系與化學(xué)及酶促反應(yīng)的關(guān)系2.5.3與脂質(zhì)氧化的關(guān)系2.5.4與美拉德褐變的關(guān)系食品穩(wěn)定性與等溫吸濕線的關(guān)系awMoisture content (d.w.b.)log (RATE)Li

24、pid oxidationMost reactionsMicrobial growthSORPTION ISOTHERM粉狀食品的質(zhì)構(gòu)變化Moisture content (d.w.b.)Agglomerated（結(jié)塊）Free flowing0.4aw（半）干燥食品質(zhì)構(gòu)的變化Moisture content (d.w.b.)SoftCrispy/crunchy0.2-0.5Texture Changesaw食品穩(wěn)定性與等溫吸濕線的關(guān)系微生物生長酶水解卵磷脂肉脂肪非酶氧化炸土豆片的脂肪Vc美拉德反應(yīng)褐色生成Lys 損失化學(xué)變化與水分活度關(guān)系的一般規(guī)律總結(jié)如下淀粉：淀粉的食品學(xué)特性主要體現(xiàn)在老化

25、和糊化上。老化是淀粉顆粒結(jié)構(gòu)、淀粉鏈空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而導(dǎo)致溶解性能、糊化及成面團(tuán)作用變差的過程。在含水量大3060%時(shí)，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化速度變慢；當(dāng)含水量降至1015%時(shí)，淀粉中的水主要為結(jié)合水，不會(huì)發(fā)生老化。蛋白質(zhì)及酶：據(jù)測定，當(dāng)食品中的水分含量在2%以下時(shí)，可以有效的阻止蛋白質(zhì)的變性；而當(dāng)達(dá)到4%或其以上時(shí)，蛋白質(zhì)變性變得越來越容易。水促使蛋白質(zhì)變性的原因是，水能使多孔蛋白質(zhì)潤脹，暴露出長鏈中可能被氧化的基團(tuán)，導(dǎo)致氧化反應(yīng)的發(fā)生，破壞保持蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的弱鍵，從而使蛋白質(zhì)變性。褐變反應(yīng)是影響食品質(zhì)量和外觀特性的重要的化學(xué)反應(yīng)，包括酶促褐變和非酶褐變兩類。酶促褐變是在酶作用

26、下，食品中的酚類化合物發(fā)生特殊的氧化反應(yīng)使食品顏色變劣的過程。當(dāng)食品中的水分活度在0.250.30之間時(shí)，酶促褐變可被有效防止；但當(dāng)水分活度在此基礎(chǔ)上增加時(shí)，酶促反應(yīng)就會(huì)明顯發(fā)生。非酶褐變指食品通過一些非酶氧化而導(dǎo)致食品變色的反應(yīng)。當(dāng)食品中的水分活度在0.60.7之間時(shí)，非酶褐變最為嚴(yán)重；水分活度下降，褐變速度減慢，在0.2以下時(shí)，褐變難以發(fā)生。但當(dāng)水分活度超過褐變高峰要求的值時(shí)，其褐變速度又由于體系中溶質(zhì)的減少而下降。脂肪：影響脂肪品質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)主要為酸敗，而酸敗過程的化學(xué)本質(zhì)是空氣氧的自動(dòng)氧化。脂類的氧化反應(yīng)與水分含量之間的關(guān)系為：在區(qū)，氧化反應(yīng)的速度隨著水分增加而降低；在區(qū)，氧化反應(yīng)速度

27、隨著水分的增加而加快；在區(qū)，氧化反應(yīng)速度隨著水分增加又呈下降趨勢(shì)。其原因是在非常干燥的樣品中加入水會(huì)明顯干擾氧化，本質(zhì)是水與脂肪自由基氧化中形成的氫過氧化合物通過氫鍵結(jié)合，降低了氫過氧化合物分解的活性，從而降低了脂肪氧化反應(yīng)的速度；從沒有水開始，隨著水量的增加，保護(hù)作用增強(qiáng)，因此氧化速度有一個(gè)降低的過程；除了水對(duì)氫過氧化物的保護(hù)作用外，水與金屬的結(jié)合還可使金屬離子對(duì)脂肪氧化反應(yīng)的催化作用降低。當(dāng)含水量超過、區(qū)交界時(shí)，較大量的水通過溶解作用可以有效地增加氧的含量，還可使脂肪分子通過溶脹而更加暴露；當(dāng)含水量到達(dá)區(qū)時(shí)，大量的水降低了反應(yīng)物和催化劑的濃度，氧化速度又有所降低。水溶性色素：一般而言，當(dāng)食

28、品中的水分活度增大時(shí)，水溶性色素（常見的是花青素類）分解的速度就會(huì)加快。微生物的生長：水分活度較大時(shí)才能生長，需要較多的自由水總之，降低食品中的水分活度，可以延緩酶促褐變和非酶褐變的進(jìn)行，減少營養(yǎng)成分的破壞，防止水溶性色素的分解。但水分活度太低，反而會(huì)加速脂肪的氧化酸敗。要使食品具有最高的穩(wěn)定性，最好將水分活度保持在結(jié)合水范圍內(nèi)。這樣，既可使化學(xué)變化難以發(fā)生，同時(shí)又不會(huì)使食品喪失吸水性和持水性。水分活度影響食品穩(wěn)定性的原因可以概括為Humectants保濕劑常用的保濕劑有蔗糖sucrose，丙二醇（聚乙二醇，propylene glycol ），甘油glycerolBe careful of:

29、Solubility, MWFlavorCrystallization on storageChemical reactivityToxicityMulticomponent Foods多組分食品奶酪和餅干（Cheese and cracker）焙烤食品和餡餅（Baked products and filling）谷類和水果（Cereal and fruit）酸奶和冰淇淋（Yogurt and Ice cream）2.6 冰在提高食品穩(wěn)定性中的作用冷藏是食品加工及貯運(yùn)過程中的主要技術(shù)，這是因?yàn)樵诘蜏氐臈l件下，降低了大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的速度，食品的穩(wěn)定性提高。冷凍對(duì)反應(yīng)速率有兩個(gè)相反的影響，即降低溫

30、度使反應(yīng)變得緩慢（不是因?yàn)樾纬杀?，而冷凍產(chǎn)生的濃縮效應(yīng)卻又導(dǎo)致反應(yīng)速率的增大形成冰時(shí)有兩個(gè)不利的后果：在凍結(jié)情況下，由于結(jié)冰導(dǎo)致濃縮效應(yīng)，其pH值、離子強(qiáng)度、黏度、酶的濃度、表面和界面張力及氧化還原電位的發(fā)生大的改變，促進(jìn)了非水物質(zhì)之間的接觸機(jī)會(huì)，為一些反應(yīng)創(chuàng)造了合適的反應(yīng)條件如：一些Vc、Va、胡蘿卜素、蛋白質(zhì)等的氧化、磷脂的水解等反應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)冰晶的形成，將破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，解凍時(shí)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)移到細(xì)胞外，使食品汁液流失；結(jié)合水減少，使一些食品凍結(jié)后失去飽滿性、膨脹性和脆性采取速凍、添加抗凍劑Freezing Point CurveTemp /C0-10-20-30-400%50%100%Wat

31、er frozen冷凍食品的質(zhì)量取決于冷凍速度和保藏時(shí)間/溫度冷凍速度的影響存在細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)宜采用快速冷凍、慢速解凍“奧式熟化”（ Ostwald Ripening）diffusiondiffusiondiffusiondiffusionThe Kelvin Equationr = crystal radiuss = crystal solubilityMechanism of GrowthThere is a surface tension between phasesMagnify“Solid” molecules strongly attract other ice moleculesCr

32、ystalMelt2.7 分子流動(dòng)性與食品的穩(wěn)定性（Molecular mobility ,Mm）2.7.1 狀態(tài)圖2.7.2 分子流動(dòng)性、狀態(tài)圖與食品性質(zhì)的關(guān)系2.7.3 分子流動(dòng)性、狀態(tài)圖與食品穩(wěn)定性的關(guān)系Interrelated concept無定形（Amorphous):物質(zhì)的非平衡和非結(jié)晶狀態(tài)（過飽和溶液）玻璃態(tài)（Glass state, Glassy)：以無定形（非結(jié)晶）固體存在的物質(zhì)是處于玻璃態(tài)黏度足夠大，使大多數(shù)大分子的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)減少至可以忽略的水平玻璃化溫度（Glass transition temperature, Tg)是一個(gè)過飽和溶液（無定形液體）轉(zhuǎn)變成玻璃的溫度取決于

33、溶質(zhì)的類型和水的含量當(dāng)溫度低于Tg時(shí)，除水分子外的所有分子失去移動(dòng)，僅保留有限的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)分子流動(dòng)性大分子纏結(jié)（Macromoleculer entanglement)大的聚合物以隨機(jī)方式相互作用，沒有形成化學(xué)鍵當(dāng)大分子纏結(jié)廣泛時(shí)，形成粘彈性網(wǎng)當(dāng)一個(gè)食品被冷卻或水分含量被減少，以致于全部或部分轉(zhuǎn)變成玻璃態(tài)時(shí)，Mm顯著降低和擴(kuò)散限制的性質(zhì)變得穩(wěn)定molecular mobility - the capacity of the molecules present to move. Molecular mobility increases with temperature (the more the

34、rmal energy the molecules have the faster they move) and the conc. （Concentration）of small molecules (almost always water which acts as a molecular level lubricant or plasticizer). 分子流動(dòng)性：分子的運(yùn)動(dòng)能力；是分子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平轉(zhuǎn)移動(dòng)性的總度量。決定食品Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。大多數(shù)情況下，Aw和 Mm方法研究食品穩(wěn)定性是互補(bǔ)的：Aw方法將注意力集中在食品中水的有效性，如水作為溶劑的能力；

35、Mm方法將注意力集中在食品的微觀黏度和化學(xué)組分的擴(kuò)散能力，取決于水的性質(zhì)由分子流動(dòng)性判定的某些食品的性質(zhì)干燥或半干食品冷凍食品流動(dòng)性和粘性 美拉德反應(yīng)水分遷移（冰的結(jié)晶作用）結(jié)晶與重結(jié)晶 淀粉的糊化乳糖的結(jié)晶巧克力中的糖霜 酶活力酶活力食品的質(zhì)地 孢子的熱失活冷凍干燥升華階段無定形相結(jié)構(gòu)塌陷冷凍干燥第二階段（解吸）時(shí)的結(jié)構(gòu)塌陷收縮（冷凍甜餅泡沫狀結(jié)構(gòu)的部分塌陷）膠囊中揮發(fā)性物質(zhì)的逃逸淀粉變性引起的焙烤食品的老化焙烤食品冷卻時(shí)的破裂2.7.1 狀態(tài)圖（State diagrams)Solution溶液Glass玻璃S.S.soln.Ice+Soln.冰+溶液Ice+S.S. glass冰+玻璃T

36、ETg溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Conc. Solute, %0100溫度Temp, oC60300Ice+S.S. Soln.冰+過飽和溶液不穩(wěn)定穩(wěn)定可變的穩(wěn)定性，高度依賴溫度Tm2.7.2 分子流動(dòng)性與食品性質(zhì)的相關(guān)性Relationship of Mm and food stability擴(kuò)散因子D碰撞頻率因子A活化能因子Ea決定化學(xué)反應(yīng)速度2.7.2.1 理化反應(yīng)的速率與分子 流動(dòng)性的關(guān)系 擴(kuò)散限制反應(yīng)：擴(kuò)散因子D對(duì)反應(yīng)的影響大于碰撞頻率因子A和活化能因子Ea的影響。 包括： 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，自由基重新結(jié)合反應(yīng)，酸堿反應(yīng)，許多酶催化反應(yīng)，蛋白質(zhì)折疊反應(yīng)，聚合物鏈增長，以及血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合/去氧

37、合作用。 非擴(kuò)散限制反應(yīng): 擴(kuò)散因子D對(duì)反應(yīng)的影響小于碰撞頻率因子A和活化能因子Ea的影響。 包括：高水分食品中的一些反應(yīng)，有些非催化的慢反應(yīng)等。不宜用Mm方法研究的情況：不顯著受擴(kuò)散限制影響的反應(yīng)研究某特定化學(xué)作用的影響（如改變酸度可氧濃度）決定產(chǎn)品重要性質(zhì)的因素是滲透進(jìn)入聚合物的水分子微生物細(xì)胞的生長（水分活度更可靠） 當(dāng)溫度降至Tg時(shí)，自由體積（Free volume）顯著的變小，以致使聚合物鏈段的平動(dòng)停止。自由體積與分子流動(dòng)性是正相關(guān)，減小自由體積在某種意義上有利于食品的穩(wěn)定性，但不是絕對(duì)的，而且自由體積目前還不能作為預(yù)測食品穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。2.7.2.2自由體積與分子流動(dòng)性的相關(guān)性

38、2.7.2.3 水分對(duì)Tg的影響水是一種強(qiáng)力增塑劑，在沒有其它外界因素時(shí)，水分含量是影響食品體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的主要因素水分的分子量小非水組分與水相容后，減少了分子內(nèi)外的氫鍵作用，表現(xiàn)為分子柔性增加，Tg 降低通常添加1%的水可以使Tg 降低510（表2-8）2.7.2.4 碳水化合物及蛋白質(zhì)對(duì)Tg的影響可溶性的小分子碳水化合物及蛋白質(zhì) 分子流動(dòng)性強(qiáng)分子量小，Tg 降低通常添加1%的水可以使Tg 降低510（表2-8）Tg 顯著地依賴于溶質(zhì)的種類和水分含量，而Tg 則主要與溶質(zhì)的類型有關(guān)。水分活度Tg麥芽糊精3600麥芽糊精1200麥芽糊精720蔗糖 麥芽糖Concept 2:The rate

39、s of most physical events & some chemical events are governed by molecular mobility大多數(shù)物理變化和一些化學(xué)變化的速度由Mm決定擴(kuò)散限制反應(yīng)（大多數(shù)快速反應(yīng)）具有較低活化能Ea和較高的碰撞頻率因子AConcept 3Free volume is mechanistically related to Mm自由體積在機(jī)制上與Mm有關(guān)As temperature is lower, Free volume decreases, making translational and rotational motion (Mm

40、) more difficult.Thus , as temperature Tg, the stability of diffusion-limited properties of food is generally good.Concept 4Most food exhibit a glass transition temperature (Tg or Tg) or range大多數(shù)食品具有玻璃化相變溫度(Tg or Tg)或范圍are the glass transition values(in K) of components 1(water)and 2 of the sample;C

41、oncept 7Solute type greatly affects Tg and Tg溶質(zhì)類型顯著影響Tg 和 TgTg 隨溶質(zhì)分子量提高而顯著增加水分活度Tg麥芽糊精3600麥芽糊精1200麥芽糊精720蔗糖 麥芽糖冷凍工藝時(shí)間溫度溫度時(shí)間純水至少含一種溶質(zhì)的溶液益處來源于低溫而不是冰的形成JABC DEFGIHKLTg干燥冷凍冷凍：不穩(wěn)定順序ABCDE 穩(wěn)定順序 ABCDE Tg F干燥：不穩(wěn) AHIJK 穩(wěn) AHIJLG冷凍干燥：不穩(wěn) ABCDEG， 穩(wěn) ABCDE Tg FGFondant軟糖 ManufactureCook to 114-120CCool quickly and

42、gently to 45CVigorously mix until all clarity is lost and a creamed malleable（可塑性） mass is formedRipen and mature for 24 hMm方法處理食品穩(wěn)定性的總結(jié)Mm, Tm-Tg, 產(chǎn)品所在區(qū)域是分析食品穩(wěn)定性的有效工具影響Mm 的關(guān)鍵組分是水、起支配作用的溶質(zhì)有效地估計(jì)擴(kuò)散限制性質(zhì)如：冷凍食品的物理性質(zhì)、冷凍干燥的最佳條件、膠凝作用、淀粉老化等不適于不含冰的食品中微生物生長和非擴(kuò)散限制反應(yīng)速度的評(píng)價(jià)二者相互補(bǔ)充，非相互競爭本章小結(jié)1.水分子的結(jié)構(gòu)特征：水是呈四面體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)水分子之

43、間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度2.水分子的締合：由于每個(gè)水分子具有相等數(shù)目的氫鍵給體和受體，能夠在三維空間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3.冰：是由水分子有序排列形成的結(jié)晶，有11種晶型，其中六方冰晶是最穩(wěn)定的。4. 水的結(jié)構(gòu)模型：混合模型連續(xù)結(jié)構(gòu)模型填隙結(jié)構(gòu)模型5.化合水：與非水組分緊密結(jié)合并作為食品組分的那部分水。 特點(diǎn)：在-40下不結(jié)冰。無溶解溶質(zhì)的能力。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)為0。不能被微生物利用。6.鄰近水：與非水組的特異親水部位通過水-離子和水-偶極產(chǎn)生強(qiáng)烈相互作用的水。 特點(diǎn)：在-40下不結(jié)冰。無溶解溶質(zhì)的能力。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大減少。不能被微生物利用。此種水很穩(wěn)定

44、，不易引起Food的腐敗變質(zhì)。7.多層水：占據(jù)第一層鄰近水剩余位置和圍繞非水組分親水基團(tuán)形成的另外幾層水。特點(diǎn)：大多數(shù)多層水在-40下不結(jié)冰，其余可結(jié)冰，但冰點(diǎn)大大降低。有一定溶解溶質(zhì)的能力。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大降低。不能被微生物利用。8.體相水：距離非水組分位置最遠(yuǎn)，水-水氫鍵最多。它與稀鹽水溶液中水的性質(zhì)相似。特點(diǎn)：能結(jié)冰，但冰點(diǎn)有所下降。溶解溶質(zhì)的能力強(qiáng)，干燥時(shí)易被除去。與純水分子平均運(yùn)動(dòng)接近。很適于微生物生長和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，易引起食物的腐敗變質(zhì)，但與食品的風(fēng)味及功能性緊密相關(guān)。9.水分活度的測定方法：冰點(diǎn)測定法；相對(duì)濕度傳感器測定法；恒定相對(duì)濕度平衡法。10.水與溶質(zhì)的相互作用

45、：與離子基團(tuán)、極性基團(tuán)、非極性基團(tuán)，兩親分子的相互作用。11.水分活度的定義：指某種食品在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的水蒸汽分壓；與同一溫度下純水的飽和蒸汽壓之比。12.吸著等溫線：在恒溫條件下，以食品的含水量（用每單位干物質(zhì)質(zhì)量中水的質(zhì)量表示）對(duì)水活性繪圖形成的曲線，稱為水分吸著等溫線（moisture sorption isotherms,MSI）。13.滯后現(xiàn)象：采用向干燥樣品中添加水（回吸作用）的方法繪制水分吸著等溫線和按解吸過程繪制的等溫線并不相互重疊，這種不重疊性稱為滯后現(xiàn)象。14.水活度對(duì)食品穩(wěn)定性的影響： 水分活度對(duì)食品中微生物生長的影響；水分活度對(duì)食品化學(xué)變化的影響。15.分子

46、流動(dòng)性（Mm）：是分子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平轉(zhuǎn)移動(dòng)性的總度量。決定食品Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。16. Aw和Mm方法研究食品穩(wěn)定性的比較：二者相互補(bǔ)充，非相互競爭，Aw法主要注重食品中水的有效性，如水作為溶劑的能力；Mm法主要注重食品的微觀黏度（Microviscosity）和化學(xué)組分的擴(kuò)散能力。本章作業(yè)1、試述水在食品中的存在狀態(tài)及各種狀態(tài)水的特性。2、試述水與溶質(zhì)之間的相互作用及其機(jī)理。3、什么是水分活度？什么是吸附等溫線？什么是滯后現(xiàn)象？4、水分活度對(duì)食品中主要的化學(xué)變化的影響？5、低水分活度能抑制食品化學(xué)變化的機(jī)理？6、分子流動(dòng)性與食品穩(wěn)定性的關(guān)系？第3章 碳水化合物

47、3 Carbohydrates食品中的碳水化合物單糖 monosaccharides低聚糖 Oligosaccharides 多糖 Polysaccharides3.1 概述碳水化合物占所有植物干重的3/4為人類提供主要的膳食熱量、期望的質(zhì)構(gòu)、好的口感、甜味淀粉是植物貯備能量的主要形式人類食物中碳水化合物提供的熱量宜在60%70% (USA50%)Cx(H2O)y具有冷凍保護(hù)劑的功能, 可防止脫水與冷凍造成的結(jié)構(gòu)與質(zhì)構(gòu)的破壞熟話說“民以食為天”。糖類化合物是自然界分布廣泛、數(shù)量最多的有機(jī)化合物，是綠色植物光合作用的直接產(chǎn)物。自然界的生物物質(zhì)中糖類化合物占3/4，從細(xì)菌到高等動(dòng)物都含有糖類化合物

48、。植物體中含量最豐富約占其干重的8590。其次是節(jié)肢動(dòng)物，如昆蟲、蝦蟹外殼的甲殼質(zhì)。人類消費(fèi)的主要食品成分是淀粉占攝入總熱量的7580。 谷物蔬菜、水果和可供食用的其他植物都含有糖類化合物。食品中常見的單糖是葡萄糖、低聚糖是蔗糖、乳糖、麥芽糖和棉子糖，多糖是淀粉、纖維素、果膠。谷物中的游離糖類的含量 谷物中游離單糖及多糖含量很低，如大米（0.1%0.2%）、小麥（0.1%2.4%）、大豆（0.1%）、玉米（0.6%0.9%）、鮮嫩莢青豆（2.3%）、鮮青豌豆（0.55%）1.2 食品原料中的碳水化合物蔬菜中的單糖和蔗糖的含量D-葡萄糖D-果糖蔗糖甜菜0.18%0.16%6.11%胡蘿卜0.85

49、%0.85%4.24%黃瓜0.86%0.86% 低菠菜0.09%0.04% 低洋蔥2.07%1.09% 低甜玉米0.34%0.31%3.03%甘薯0.33%0.30%3.07%水果中單糖和二糖的含量（%）D-葡萄糖D-果糖蔗糖蘋果1.176.043.78葡萄6.687.842.25桃0.911.186.92梨0.956.771.61櫻桃6.497.380.22香蕉6.042.0110.03西瓜0.743.423.11番茄1.521.510.12蜜橘1.501.106.013.3.食品中碳水化合物的生理作用提供能量 可消化的糖類化合物提供約4000卡/g的熱量，它相當(dāng)于1克蛋白質(zhì)提供的熱量和0.

50、44克脂肪提供的熱量。 糖類化合物作為能源時(shí)具有很大的優(yōu)點(diǎn)，在正常條件下它能促進(jìn)脂肪的利用，從而減少脂肪積累避免肥胖癥，它能促使蛋白質(zhì)補(bǔ)充組織，它與脂肪蛋白質(zhì)相比更為經(jīng)濟(jì)和豐富。提供甜味 人類和動(dòng)物消耗糖類化合物除了需要能量外同樣欣賞低分子量糖（如蔗糖果糖）的甜味。但消耗較多的甜味糖，會(huì)引起某些生理變化，例如齲齒增加，于是促使人們尋找安全無熱量或甚至不能代謝的甜味劑。構(gòu)成肌體 糖類是構(gòu)成機(jī)體的重要物質(zhì)，并參與細(xì)胞的許多生命活動(dòng)，例如糖脂是細(xì)胞膜與神經(jīng)組織的組成成分； 糖蛋白是一些具有重要生理功能的物質(zhì)如某些抗體、酶和激素的組成部分。核糖和脫氧核糖是核酸的重要組成成分。維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能與解毒

51、盡管大多數(shù)體細(xì)胞可由脂肪和蛋白質(zhì)代替糖作為能源，但腦神經(jīng)組織需要葡萄糖作為能源，若血、腦中缺葡萄糖可引起不良反應(yīng) 。 另外，機(jī)體肝糖元豐富則對(duì)某些細(xì)菌毒素抵抗能增強(qiáng)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示肝糖元不足則對(duì)酒精、砷等毒素解毒作用下降。葡萄糖醛酸是葡萄糖的代謝產(chǎn)物，它對(duì)某些藥物如嗎啡，水楊酸，磺胺類藥物由解毒作用，生成微生物排出體外。食品加工中的重要原輔材料 糖類與齲齒 齲齒是一種表面的牙周疾病，這種疾病是由寄生在口腔中的能形成噬菌斑的微生物的生長和產(chǎn)酸后引起的。這些微生物水解蔗糖，通過轉(zhuǎn)移酶的作用將水解的D葡萄糖轉(zhuǎn)移到直鏈或支鏈的多糖上去，這種物質(zhì)粘附在琺瑯質(zhì)上保護(hù)了微生物，并提供了一個(gè)缺氧或無氧的條件。在

52、此條件下大多數(shù)糖經(jīng)微生物作用代謝變成乳酸，丙酮酸，醋酸等。酸性PH值引起琺瑯質(zhì)局部劇烈溶解形成D-葡萄糖-6-磷酸鹽。氟離子能抑制微生物的生長。3.2 碳水化合物的理化性質(zhì)及食品功能性3.2.1碳水化合物的結(jié)構(gòu) 單糖monosaccharides、多糖的結(jié)構(gòu)3.2.2 碳水化合物的理化性質(zhì)還原反應(yīng)氧化反應(yīng)酯化與醚化反應(yīng)非酶褐變3.2.3碳水化合物的食品功能性親水功能黏度與膠凝作用3.2.4非酶褐變反應(yīng)Monosaccharides Structure不能繼續(xù)水解, C3-9 (esp. 5 and 6)含有酮基或醛基的多元醇碳水化合物含手性碳原子最高編號(hào)的手性碳原子羥基在左邊位置, 稱L-糖D

53、-glyceraldehydeL-glyceraldehyde(甘油醛) 對(duì)映體Anomeric carbon葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)吡喃(型)葡萄糖 CH2OH C=OHOCH HCOH HCOH CH2OH果糖D-Fructose 甜度高 吸濕性強(qiáng) 代謝時(shí)不引起血糖升高A ketose sugarOne less chiral carbon than the corresponding aldoseSweetest known sugar3.2.1.2 糖醇、肌醇、糖苷糖醇：糖氫化還原后得到的多元醇有甜味、易溶于水、低熱量、穩(wěn)定性好、不發(fā)生褐變肌醇：環(huán)己六醇磷酸肌醇：能量傳遞糖苷：半縮醛上的羥基與

54、非糖物質(zhì)縮合成的化合物有藥用作用、或有毒3.2.1.3食品中重要的低聚糖oligosaccharides麥芽糖淀粉水解得到的二糖乳糖存在于牛奶中的還原性二糖乳糖具有刺激小腸吸附和持留鈣的能力“乳糖不適癥”蔗糖非還原性二糖具有較大的吸濕性和溶解性具有特殊功能的低聚糖低聚果糖低聚木糖甲殼低聚糖環(huán)狀低聚糖低聚果糖 fructosanGF2, GF3, GF4等, 存在于香蕉, 蜂蜜, 洋蔥, 西紅柿, 蘆筍, 菊芋和麥類中生理功能能被大腸內(nèi)對(duì)人體有保健作用的雙歧桿菌利用, 使體內(nèi)雙歧桿菌大量增加很難被人體消化道酶水解, 是一種低熱量糖可認(rèn)為是一種水溶性纖維素抑制腸內(nèi)沙門氏菌和腐敗菌的生長, 促進(jìn)腸胃

55、功能防止齲齒低聚木糖 xylose產(chǎn)品的主要成分是木糖, 木二糖, 木三糖及少量木三糖以上的木聚糖木二糖為有效成分, 甜度為蔗糖的40%耐熱, 耐酸, 黏度低低聚木糖屬不消化但可發(fā)酵的糖, 是雙歧桿菌最有效的增殖因子可用作食品甜味劑從玉米芯, 棉子殼和蔗渣等原料中提取甲殼低聚糖由 (N-乙酰) -D-氨基葡萄糖聚合的水溶性糖具有游離氨基生理功能:降低肝臟和血清中的膽固醇提高機(jī)體的免疫力有強(qiáng)的抗腫瘤作用, 聚合度57的具有攻擊腫瘤細(xì)胞的作用, 對(duì)癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移有強(qiáng)抵制作用是雙歧桿菌的增殖因子防治胃潰瘍和胃酸過多癥環(huán)狀低聚糖 cricoid dextrin6-, 7-, 8-個(gè)糖單位的環(huán)糊精,

56、 分別稱為-, -, -環(huán)糊精疏水空穴可包合脂溶性物質(zhì), 如風(fēng)味物, 香精油, 膽固醇等; 也可作為微膠囊壁材-CD3.2.1.4 多糖 polysaccharides超過20個(gè)單糖的聚合物單糖的個(gè)數(shù)稱為聚合度 (DP, degree of polymerization)大多數(shù)多糖的DP為2003000, 纖維素最大, 可達(dá)到700015000Homoglycansheteroglycans3.2.2 碳水化合物的理化性質(zhì)3.2.2.1 溶解性3.2.2.2 水解反應(yīng)3.2.2.3 氧化反應(yīng)3.2.2.4 還原反應(yīng)3.2.2.5 酯化與醚化反應(yīng)3.2.2.1 溶解性單糖、低聚糖、糖苷可溶于 水

57、糖苷的溶解度與配體有很大的關(guān)系多糖具有較強(qiáng)的持水能力和親水性，易于水化和溶解具有大量羥基, 具有結(jié)合水分子的能力具有較強(qiáng)的親水性, 易于水化和溶解食品的許多功能性質(zhì)都與多糖和水分有關(guān)水能使多糖分子溶劑化，可作為冷凍穩(wěn)定劑高黏度限制了水分的流動(dòng)性，抑制冰晶長大高黏度降低了分子流動(dòng)性溶解性水分子的運(yùn)動(dòng)受多糖溶液黏度的影響, 抑制了冰晶的長大, -18下可有效保護(hù)食品的質(zhì)構(gòu) are cryostabilizers rather than cryoprotectants除高度有序具有結(jié)晶的多糖不溶于水外, 大部分多糖不具有結(jié)晶, 溶于水后稱為膠或親水膠體具有增稠劑、穩(wěn)定劑、和膠凝劑的作用，控制食品的流

58、動(dòng)性和變形性3.2.2.2 水解反應(yīng)蔗糖的水解：轉(zhuǎn)化糖糖苷的水解：生氰糖苷多糖的水解：果葡糖漿、高果糖漿3.2.2.3 氧化反應(yīng)Oxidation糖被氧化后形成相應(yīng)的羧酸Aldehydes can be oxidized to corresponding carboxylic acidsUse as a TESTCu(II) Cu(I)3.2.2.4 還原反應(yīng)羰基經(jīng)催化氫化還原成醇甜, 但吸收較慢或不被人體吸收失去還原性葡萄糖被還原成山梨醇 (甜度為蔗糖的50%)木糖被還原為木糖醇 (甜度為蔗糖的70%)3.2.2.5 酯化和醚化反應(yīng)sugar-H2O+ 3.2.2.6 脫水反應(yīng)酸、熱條件下的

59、反應(yīng)在室溫下，稀酸對(duì)單糖的穩(wěn)定性無影響在濃度大于12%的濃鹽酸以及熱的作用下，單糖易脫水，生成糠醛及其衍生物。例如： 五碳糖 工業(yè)上利用戊糖的這一反應(yīng)，將廢棄的玉米芯、稻殼生產(chǎn)糠醛，此為制造合成樹脂的重要原料。3.2.3 碳水化合物的食品功能性質(zhì)SolubilitySolution Viscosity and StabilityGels Hydrolysis多糖類的功能性質(zhì)多糖透過其基本結(jié)構(gòu)、大小與分子間的作用力提供食品許多的功能1.不溶性與不易消化的多糖主要為 cellulose 和 hemicellulose 提供食品之緊密、脆度和口感膳食纖維: 無法被消化道酵素所分解的物質(zhì)2.水溶性的多

60、醣硬度、脆度、緊密度、增稠性、黏著度、成膠性及口感3.2.3.1 親水功能Solubility（溶解性好）Strong interaction with water = solubilityStrong, extended interaction with polymer = insolubilityLocal, limited interaction with polymer = gelation多糖類的水合性質(zhì)多醣不溶水是因其無法與水分子充分靠近以達(dá)水合作用如纖維鏈與纖維鏈之間的鍵結(jié)主要為氫鍵結(jié)合，所以這些已作用的單位就不能再參與水與纖維素之間的氫鍵鍵結(jié)，也因此這些結(jié)晶區(qū)非常安定且不溶於水