中国农业大学食品化学课件1.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水,1 概述,六大营养素之一，是维持人类正常生命活动必需的基本物质；,存在：动植物体内、食品；,在食品中的主要作用：,赋予色、香、味、形等特征；,分散蛋白质和淀粉等，使形成凝胶；,新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工等。,2 水与溶质的相互作用,2.1水的化学结构,2.1.1 水分子的结构（单分子水或汽态水分子）,水蒸气中水：多以单分子形式存在,化学式：,H,2,O,组成：一个氧原子和两个氢原子,形状：折线形,H,O,结合方式：共价键,键角：104.5,分子类型：极性分子,2.1.2 液体水的结构（水分子的缔合）,存在形式：若干个水分子缔合（,H,2,O）n,吸引力：含有偶极的水分子在三维空间上的静电引力形成氢键的缔合作用（多重氢键键合），,缔合原因：,O-H,键具有极性,分子中电荷非对称分布分子具有较大偶极距；,极性,吸引力强度,缔合,键能大小：共价键（平均键能335,kJ/,mol,）,氢键（240,kJ/,mol,）,偶极间静电引力，,结构不稳定,动态平衡：水分子得失。,氢键给体部位：在,H,2,O,正四面体的两个轴上,O-H,成键轨道（见图2-1,A,胡），,氢键受体部位：,O,的两个孤对电子轨道，位于正四面体的另外两个轨道，,每个,H,2,O,最多能与另外4个,H,2,O,通过氢键结合，得到如图2.1-2（1）（刘）的四面体排列。,2.2 水的物理性质,熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和介电常数等明显偏高（三维氢键缔合）：1)压力,沸点,；,101.32,kPa,100,;,减压浓缩；+,101.32,kPa,121,123,2）比热大，原因：,温度,分子动能吸入热量,缔合分子,简单分子吸入热量,比热大,水温不易随气温变化,水密度低，黏度小,导热率高：,其中，导热系数、扩散系数：冰水,经受温度变化速率：,冰水,冻结速度,解冻速度,密度比冰大：,质量相同：,V,冰,V,水,冷冻工艺机械损伤,溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶液：,离子型化合物,介电常数大,非离子型化合物氢键,脂肪、蛋白,乳浊液/胶体溶液,2.3 固态食品中水的类型,231 根据在食品中与非水物的结合程度划分：,束缚水：,单分子层水、多分子层水,自由水：,毛细管水、截留水,束缚水（结合水，构成水）,构成水：指与非水物质结合最强的并作为非水组分整体部分的结合水。,可与各非水组分结合且结合得最为牢固,作为非水组分整体部分,不能作为溶剂，,-40以上不能结冰。,单分子层水,位置：第一个水分子层中,结合集团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等）,结合方法：氢键,键能：大，结合牢固，呈单分子层,结合强度：最为牢固,蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。,个别单分子层上的水分子可脱离开强极性集团，进入外面多分子层水内，与多分子层中的水分子交换。,含量：在高水分食品中，占总水量的0.5%；,不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。,多分子层水（半结合水）,邻近水：与非水物质结合强度较次的结合水,位置：强极性集团单分子层外的几个水分子层,结合基团：非水组分中弱极性集团,结合方法：氢键,键能：小，不牢固,被束缚强度：稍弱,蒸发能力：较弱,自由水（体相水、游离水）,除束缚水外剩余的部分水；,连接力：毛细管力,位置：占据与非水组分相距很远位置,性质：与稀溶液中水相似，宏观流动不受阻碍或仅受凝胶或组织骨架阻碍；在食品中可以作溶剂；,在-40以上可以结冰；,含量：在高水分食品中，略低于总水量的5%。,毛细管水,动植物体中毛细管保留的水；,存在于细胞间隙中；,只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。,截留水,食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留；,主要存于富水的细胞中或凝胶块内；,只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过生物膜或大分子网络向外蒸发；,在高水分食品中，占总水量的90%以上，,与食品的风味、硬度和韧性有关，应防止流失。,2.3.2 结合水（束缚水）与自由水性质差别,结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较固定的比例关系；,结合水的蒸汽压比自由水高；,结合水在食品中不能作为溶剂，在-40以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40以上可以结冰；,自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。结合水则不能；,结合水对食品风味起重要作用。,2.3.2 结合水（束缚水）与自由水性质差别,结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较固定的比例关系；,结合水的蒸汽压比自由水？；,结合水在食品中不能作为溶剂，在-40以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40以上可以结冰；,自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。结合水则不能；,结合水对食品风味起重要作用。,3,水分活度与食品稳定性,31 水分活度定义,水含量不能作为判断食品稳定性的指标：,1）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响；,2）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同，与非水组分结合牢固的水不可能被食品中的微生物生长和化学水解反应所利用。,因此，用水活性度作为食品易腐败性的指标比水含量更为恰当，而且它与食品中许多降解反应的速度有良好的相关性。,水分活度：,食品的蒸汽压与同温下纯水的蒸汽压的比值，即,Aw,=P/P,0,Aw,=,水分活度;,P=,食品中水的的蒸汽分压，,P,0,=,指定温度下纯水的蒸汽压；,纯水,P=P,0,，,Aw,=1，,而食品中,P,总小于,P,0,，,故,Aw,1,m,毛细管凝聚的水和生物大分子凝结成的网状结构截留水，结合最不牢固和最易流动的水（体相水）；,Aw,：,0,.80.99,g；,与非水组分间的结合力极弱；,蒸发焓；基本与纯水相同，既可结冰也可作溶剂，在许多方面与纯水相似，因而有利于化学反应及微生物生长；,物料含水量：最低为0.140.33,g/g,干物质，增加的水最多20,g,干物质；,在高水分食品中一般占总含水量的95%以上。,区段划分不绝对：,1）区段,I：,靠近,II,多分子层水,区段,II：,靠近,I,单分子层水,2）除结合水外，其余水能在区域内/间进行交换,故用区带表示相互交叉过程,区段,II/III,水,区段,I/II,水性质几乎不变,食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定性起着重要作用。,3.3,Aw,对微生物繁殖及化学反应的影响,水分活度越小，食品越稳定，较少出现腐败变质的问题；,毛细管水能溶解反应物质，起溶剂作用，有助于反应物质的移动，从而促进化学变化；,过分干燥,氧化、脂肪酸败、非酶褐变,Aw,最高稳定性所必需的水分含量：保持在结合水范围内（即最低,Aw,）,防止氧对活性基团的作用，阻碍蛋白质和碳水化合物的相互作用，化学变化难于发生，不会丧失吸水性和复原性。,3.3.1,Aw,对微生物繁殖的影响,微生物生长需要的,Aw,值一般较高：,Aw,微生物生长速度,生长速度,MAX,后,（,略有下降）；,不同微生物在食品中繁殖时，都有它最适宜的,Aw,范围；见表（刘2.1-3，图2.1-9）。,在食品中，微生物赖以生存的水主要是自由水：自由水含量,Aw,，故,Aw,大的食品易受微生物感染，稳定性差。,微生物发育时必需的,Aw,微生物 发育所必需的最低,A,W,普通细菌 0.90,普通酵母 0.87,普通霉菌 0.80,嗜盐细菌,0.75,耐干性酵母（细菌）0.65,耐渗透压性酵母 0.61,3.3.2 酶促反应与水分活度的关系,如图2.1-9（2）所示,酶促褐变：,食品中的酚类物在酚氧化酶的作用下，经氧化后聚合成黑色素所致。,条件：酚类物、氧、酶,酶的催化活性：酶分子的构像环境水介质,水的作用：,维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是非极性侧链间的疏水作用力；,有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充分靠拢，溶解并增加基质流动性等。,Aw,与酶反应速率：,Aw,极低时，反应几乎停止或极慢；,Aw,增加，毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔充满水，导致基质溶解于水，酶反应速率增大。,Aw,与酶活性：,Aw,0.85，催化活性明显减弱；,Aw,0.35:,Aw,V,Aw,=0.2-0.3（I、II,边界，单分子层水，可准确预测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学反应、酶促反应速度最小,Aw,0.4:,Aw,V,Aw,=0.70.8:,V,Aw,0.70.8:,Aw,V,原因：,Aw,极低：,空气中,O,更易进入食品与脂类接触发生反应,低,Aw,较低：,加入到干燥样品中的水干扰氧化，与氢过氧化物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行；,催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显著降低金属离子的催化效力；,Aw,增高：,促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出更多催化位点，从而加速脂类氧化；,Aw,0.8：,氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应而减少了催化效力。,由图2.1-9和（表2.1-3）：,绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域,II,中部和,III,区发生，因而在具有中高水分含量（,Aw,=0.70.9）,的食品中发生最快；,食品在解吸过程中，区段,I,和,II,的边界位置，即,Aw,=0.20.3，V,；,Aw,蔗糖葡萄糖乳糖,温度,溶解度,糖液抑制酵母、霉菌的生长的最低浓度为70%。,溶解度,结晶性,蔗糖：易结晶，晶体很大；结晶破裂，不能生产坚硬、透明的硬糖果；,葡萄糖：易结晶，晶体细小；,果糖：难于结晶；,转化糖：难于结晶，代替蔗糖，防止结晶；,淀粉糖浆（葡萄糖+低聚糖+糊精）：不能结晶，能防止蔗糖结晶不含果糖，吸湿性较转化糖低，糖果保存性好。其中糊精能增加韧性、强度和黏性，糖果不易破碎；甜度较低，起冲淡蔗糖甜度的作用，使产品甜味温和，可口。如用量过多，糊精含量过多则韧性过强，影响脆性。,渗透压,浓度,渗透压,在相同浓度下，溶液的相对分子质量,，分子数目,渗透压力,渗透压越高的糖对食品保存效果越好：,35%45%葡萄糖溶液=50%60%蔗糖溶液,糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是有差别的：,50%蔗糖溶液浓度为：50%一般酵母；6,65%、80%细菌和霉菌,黏度,淀粉糖浆蔗糖葡萄糖和果糖,温度,蔗糖黏度,，葡萄糖黏度,转化程度,淀粉糖浆,应用：通过调节糖的黏度提高食品的稠度和可口性，如水果罐头、果汁饮料和食用糖浆。,冰点降低,决定因素：浓度、糖相对分子量,淀粉糖浆：冰点降低程度与转化程度有关：转化程度，冰点降低。,应用：雪糕类食品冰点降低程度：,低转化度淀粉糖浆淀粉糖浆+蔗糖 碱性介质；温度，水解速度；,端基异构体对水解速度的影响：,-D-,糖苷 100），随着糖的分解形成黑褐色。在受强热的情况下，糖类生成2类物质:,糖的脱水产物，即焦糖或称酱色,裂解产物，是一些挥发性的醛、酮类物质，可进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐色物质。,焦糖化反应（,caramelization,）,反应物：多为蔗糖,催化剂：少量酸、碱或盐，加速反应，使产物具有特定类型的焦糖色、溶解性和酸性。,产物：吡喃酮、呋喃酮、内酯、羰基、酸与酯.,焦糖化反应（,caramelization,）,反应分3个阶段：,-,H,2,O -H,2,O,蔗糖,异蔗糖酐,焦糖酐,-,H,2,O,焦糖烯,焦糖素（具有羰基、羧基、羟基和酚基等官能团）,焦糖化反应（,caramelization,）,温和的或初始的热解引起了端基异构体的转变，环大小的改变。,糖苷键断裂：形成新的糖苷键；,热解脱水内苷环，如葡聚糖（1，2-脱水-,-D-,葡萄糖）和左旋葡聚糖（1，6-脱水-,-D-,葡萄糖）；,双键引入环不饱和环中间物，如呋喃；有些具有独特味道与香味，如麦芽酚与异麦芽酚等使面包具有陪烤香味；2-氢-4-羟基-5-甲基呋喃-3-酮具有肉烤焦风味；,共轭双键吸收光颜色；,缩合反应良好的颜色和风味；,焦糖化反应（,caramelization,）,应用：食品、糖果、饮料；,焦糖色素类系型：,耐酸焦糖色素（用于可乐饮料）,焦糖等电点在3.06.9,啤酒用焦糖色素,陪烤食品用焦糖色素。,注意：避免腐殖质生成,复合反应（缩合反应？）,受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的羟基缩合，失水生成双糖。若复合反应程度高，还能生成三糖和其它低聚糖，这种反应称为。,复合反应（缩合反应？）,主要产物：和-1，6键二糖，微量其它二糖；,可逆性：不可逆；,影响催化能力的因素：酸的种类，,葡萄糖；盐酸 硫酸 草酸,复合反应（缩合反应？）,反应程度影响因素：糖浓度,，反应进行程度,；,2,C,6,H,12,O,6,C,12,H,22,O,11,+H,2,O,起始浓度；90%,平衡浓度：28.1%71.9%,复合反应（缩合反应？）,不利影响：,酸,淀粉,葡萄糖+5%（异麦芽糖+龙胆二糖,水解,复合糖，影响葡萄糖产率、结晶及风味。,美拉得,（,Maillard,）,反应,羰氨反应，属非酶褐变,反应物：,游离羰基：醛、酮、单糖以及因多糖分解或脂质氧化生成的羰基化合物,游离氨基：游离氨基酸（尤其是赖氨酸）、肽链、蛋白质、胺类等,美拉得,（,Maillard,）,反应,反应阶段及产物：,初始阶段：,羰氨缩合,游离羰基+游离氨基,N-,葡萄糖基胺,分子重排 羰氨缩合,果糖胺,双果糖胺；,1分子葡萄糖,美拉得,（,Maillard,）,反应,中间阶段（多条途径）：,脱水,果糖基胺,羟甲基糠醛（,HMF）,2，3-,烯醇化作用,或：果糖基胺,甲基-,-,二羰基化合物,还原酮,脱胺残基重排,脱羧、脱胺,二羰基化合物+氨基酸,邻氨基醛/或酮糖（褐色色素）+醛+二氧化碳,Strecker,降解,美拉得,（,Maillard,）,反应,终了阶段：,脱水,醇醛缩合：醇+醇 不饱和醛,缩合,黑色素聚合：,HMF,及其衍生物+二羰基化合物+还,聚合,原酮+醛,类黑精或黑色素,美拉得,（,Maillard,）,反应,影响羰胺反应的因素：,温度：,10，反应速度35倍；30，较快；100很快；150，激烈。室温下，,O2,促进褐变，80时，,O2,无影响，低温（10）下抽真空/充氮贮存。,水分活度：,水分在1015%最易褐变，控制水分含量：,固体食品：奶粉、冰淇淋粉，控制水分 3%；,液体食品：,干制肉制品。,美拉得,（,Maillard,）,反应,pH,值：,pH6，,褐变反应程度很低；,pH=7.89.2，pH，AA,原因：酸性条件下，由于氨基处于质子化状态，使得葡基胺不能形成。,控制褐变：降低,pH,值。,糖与氨基化合物结构；,五碳糖（核糖木糖阿拉伯糖）六碳糖（半乳糖甘露糖葡萄糖果糖）双糖（乳糖蔗糖麦芽糖海藻糖）,羰基化合物：,-,己烯醛（最快）,-,双羰基化合物（最慢）,氨基化合物：胺氨基酸肽蛋白质,美拉得,（,Maillard,）,反应,脂类：不饱和度，褐变。,控制褐变：选择不易发生褐变的食品原料。,金属离子：,促进褐变：铜、铁（,Fe,3+,Fe,2+,）,无影响：,Na,+,美拉得,（,Maillard,）,反应,羰氨反应的控制：,亚硫酸处理：,形成钙盐：,钙+,AA,不溶性化合物，协同,SO,2,控制褐变。,生物化学法：,酵母发酵法：除去糖，适用于含糖量甚微的食品，如蛋粉和脱水肉末。,美拉得,（,Maillard,）,反应,葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶混合制剂：,除去食品中的微量葡萄糖和氧，也用于除去罐（瓶）装食品容器顶隙中的残氧。,葡萄糖氧化酶,RCHO+O,2,+H,2,O,R,COOH+H,2,O,2,葡萄糖酸，不与氨基化合物结合,过氧化氢酶,2,H,2,O,2,2H,2,O+O,2,美拉得,（,Maillard,）,反应,在食品加工中的应用：,产生工艺香味，如巧克力、蜂蜜、槭糖、面包、炒花生和烤肉等；,不利影响：,营养、色泽和风味劣化，如造成赖氨酸、精氨酸和组氨酸及蛋白质中这样的残基损失,。,糖温度,糖,加热,变色=焦糖化=非酶褐变,产生风味物质,拔丝苹果,单糖加热,单糖,加热,变色=非酶褐变,产生风味物质,降解,降解产物,聚合,聚合产物,中性条件慢,酸性条件聚合,烯醇化、脱水、降解。,碱性条件烯醇化、重排、降解。,催化剂,单糖加热,葡萄糖加热,5-,羟甲基糠醛,果糖加热,2-,羟基乙酰呋喃+异麦芽酚,单糖加热,双糖加热,蔗糖,异多聚蔗糖,多聚糖,聚糖烯,腐黑糖或焦黑素,脱水,分子量增加,由糖引起的非酶褐变,由单糖引起的非酶褐变,由双糖引起的非酶褐变,由糖和蛋白质、氨基酸引起的非酶褐变,由糖引起的非酶褐变,美拉得,（,Maillard,）,反应,羰氨反应,反应物：还原糖（如：单、双和低聚糖糖）、氨基化合物（如：蛋白质和氨基酸）和水,反应条件：加温,产物：复杂、褐色物质,反应过程：复杂,美拉得,（,Maillard,）,反应,葡萄糖,+,氨基,葡基氨,重排,1-氨基-2-酮糖,醛、酮、糖等,脱水、环化、缩合,黑褐色物质,风味物质,多糖,结构,由,10,个以上单糖构成,聚合度不定，只有范围。,淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、果胶物质、亲水性多糖胶和改性多糖等,来源,食品本身所含有的,添加的,组成,由一种单糖缩合而成：如戊糖胶、木糖胶、阿拉伯糖胶、己糖胶（淀粉、糖原和纤维素等），,由不同类型的单糖缩合而成：如半乳糖甘露糖胶、果胶等。,性质,一般不溶于水，在水溶液中不形成真溶液，只能形成胶体，,无甜味，,无还原性，不能还原费林试剂，,与苯肼不能形成杀，,不能与金属氧化物成盐。,由于构件分子不同，性质差异巨大。,与单糖的性质差距巨大,性质,可被酸或酶水解为单糖，中间产物是低聚糖,经氧化物和碱分解，可生成各种衍生物和分解产物，但不能生成结构单糖,有旋光性，但无变旋现象,无均一的聚合度,以混合形式存在：如淀粉是直链淀粉和支链淀粉的混合物，商品果胶是以聚半乳糖醛酸为主要成分以及少量阿拉伯聚糖和半乳聚糖组成的混合物。,分类,按功能：,构成动植物骨架的原料：某些不溶性多糖，如植物的纤维素和动物的甲壳多糖贮存形式的多糖：如淀粉和糖原等，在需要时可以通过生物体内酶系统的作用，分解、释放出单糖；,复杂生理功能：如粘多糖、血型物质等，它们在动物、植物和微生物中起着重要的作用。,淀粉,以显微镜可见大小的颗粒大量存在于植物种子（如麦、米、玉米等）、块茎（如薯类）和根（）以及干果（如栗子、白果等）中，也存在于植物的其它部位，是植物营养物质的一种储存形式。,组成：麦芽糖单位,淀粉酶,淀粉-,麦芽糖,水解,结构：链状结构,成分：淀粉,热水处理,直链淀粉（可溶解），支链淀粉（不溶解）,淀粉颗粒中几乎仅含有直链和支链淀粉,化学结构,构件分子,：,D,吡喃葡萄糖,直链淀粉,1，4,糖苷键,支链淀粉,1，4,和,1，6,糖苷键,聚合度不定,立体结构：非线性，由分子内的氢键使链卷曲盘旋成左螺旋状，其双螺旋结构每一圈中，每股连链包含3个糖基，取单螺旋结构时，每一圈包含6个糖基。,局部结构：可与麦芽低聚糖相比。,在溶液中：取螺旋结构、部分断开的螺旋结构和不规则的卷曲结构,每个分子有一个还原性端基和一个非还原性端基，是一条长而不分支的链。,相对分子质量：60000,，相当于300400个葡萄糖分子缩合而成。,直链淀粉,聚合度可在100-2000之间,性质,直链淀粉溶于热水,糊化温度100,遇碘液变蓝色,支链淀粉,单位：,D-,吡喃葡萄糖,连接方式：,-1，4,和,-1，6,两种糖苷键连接,主链：,-1，4,连接，,支链：,-1，6,糖苷键连接在主链上，有长度不等（约1020个葡萄糖残基）,结构：带分枝的大分子，局部结构复杂，整体结构呈树枝状，见图2。2-24刘*。,支链有2种，平均约含2030个葡萄糖基。所以，支链虽然也可呈螺旋，但螺旋很短。,相对分子质量：500001000000，,每2430个葡萄糖单位含有1个端基，每1直链是,-1，4,连接的链，而每个分枝是,-1，6,连接的链。,支链淀粉至少含有300个,-1，6,支链淀粉,主链聚合度可在10-20之间,性质,连接的链与碘反应呈紫色或红紫色。,利用2种淀粉性质不同，可将它们分离，如用7080饿水可将直链淀粉从混合物中溶解出来。,淀粉粒,在自然界中淀粉的单质可以以含水颗粒的形式存在。这在多糖中是仅有的,。,一般淀粉中都含有直链和支链淀粉2种，其中直链淀粉占1530%,直链和支链淀粉比例：与品种相关,直链淀粉含量：,马铃薯淀粉：20%,玉米淀粉：27%,玉米的变异品种：85%,有的豆类淀粉全部是直链淀粉,有的淀粉如糯米全部为支链淀粉,淀粉在溶液中,在室温条件下不易溶于水,可溶于某些盐溶液、稀碱溶液和某些有机介质,加热溶解糊化直链淀粉,支链淀粉,老化可逆？,馒头的再加热,性质,遇碘生色,水解淀粉酶,葡萄糖淀粉酶,杂质的影响,淀粉的糊化,-,淀粉：具有胶束结构的生淀粉,膨润现象：,-,淀粉在水中加热后，一部分胶束被溶解而形成空隙，于是水分子浸入内部与一部分淀粉分子进行结合，胶束逐渐被溶解，空隙逐渐扩大，淀粉粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉的胶束即行消失。,淀粉的糊化,继续加热胶束则全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水包围，而成为溶液状态，由于淀粉分子是链状或分枝状，彼此牵连，结果形成具有黏性的糊状溶液，这种现象称为，这种状态的淀粉称为,-,淀粉。,影响糊化的因素,淀粉的品种，淀粉颗粒的大小，,温度,共存的其它组分的种类和数量：如高浓度糖液降低糊化速度；,脂类及其衍生物：与直链淀粉形成复合物，组织水分子进入颗粒，推迟颗粒肿胀；提高糊化温度；,盐：对盐敏感性淀粉，依条件不同，盐可增加或降低膨胀。,淀粉的老化,定义：经过糊化后的,-,淀粉在室温或低于室温下放置后，回变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象称之为老化。,原理：糊化后的淀粉分子在低温下又自动排列成序，相邻分子间的氢键又逐步恢复形成致密的、高度晶化的淀粉分子微束。,与糊化对比,是糊化的逆过程，但是不能使淀粉彻底复原到生淀粉（,-,淀粉,）的结构状态，比生淀粉晶化程度低。,影响老化的因素,淀粉来源，即直链淀粉与支链淀粉的比例：直链淀粉较支链淀粉易于老化，支链淀粉几乎不发生老化，因其结构呈三维网状空间分布，妨碍微晶束氢键的形成；,淀粉含水量：含水量在3060%较易老化；60或40都不老化。,pH,值：在偏酸（,pH4）,或偏碱条件下也不易老化。,老化淀粉的特点及应用,特点：,与水失去亲和力，难以被淀粉酶水解，因而不易被人体吸收,应用：,方便食品应防止淀粉老化。,糖元,主要分布在动物的肝脏中,结构类似于支链淀粉,比支链淀粉的聚合度高、分支多。,易溶于水，不糊化。,可水解,糖原（,glycogen）,又名：,动物淀粉,结构与组成：是由葡萄糖残基聚合形的非常大的有分枝的高分子化合物（同聚葡聚糖）,葡萄糖残基连接方式：,主链：,-1，4,糖苷键连接，,枝链：,-1，6,糖苷键连接，,大约每10个残基中有1个,-1，6,糖苷键（图1-3宁*）,与,支链淀粉比较：,糖原的端基含量占9%，而,支链淀粉为4%，故糖原的分枝程度比支链淀粉约高1倍多。,相对分子质量：5000000。,提取：从淀粉中分离出的少量植物糖原，是一种低分子量和高分枝的物质。,存在：肝脏（2.888.14%）和骨骼肌（主要）；细菌、酵母、真菌及甜玉米（高等植物中含量少）,功能：分解,葡萄糖（动物能源），是动物中的主要多糖，是葡萄糖极容易利用的储藏形式。,分解途径及产物：稀酸,糊精、麦芽糖和葡萄糖，,酶,麦芽糖和葡萄糖。,菊糖,定义：植物以多缩果糖作为糖类化合物的贮藏物质,来源：菊科植物如菊芋、大丽花的根部、蒲公英、橡胶草等,别名：淀粉,组成：果糖+葡萄糖（少量）,连接：1分子菊糖含有约30个1，2-糖苷键连接的果糖残基,存在：,D-,呋喃糖,菊糖,性质：,不溶于冷水，溶于热水,还原性,不被淀粉酶水解，人和动物不能消化,可被蔗糖酶极慢速水解,可被菊糖酶水解,纤维素,大量分布于植物食品中，在细胞内一般为结构物质,构件分子,：,D,吡喃葡萄糖,直链淀粉,1，4,糖苷键,不能在人体内水解,不溶于水,可被强酸降解,可酶解,纤维素（,cellulose）,植物中最广泛的骨架多糖，,连接方式：以,D-,吡喃葡萄糖通过,-1，4,糖苷键，链状大分子。（图2-14韩见后）,通常和半纤维素及木质素结合在一起,人体没有分解纤维素的消化酶，因而无法利用。,链内和链间高度的氢键结合，形成高度结晶化的微纤丝。尽管还存在着微纤丝间的无定形区，但结构高度稳定，故在食品加工中结构变化很少纤维素结晶区的局部结构如图2。2-25*刘。,分类：,不是均一物质，粗纤维分,、,和,-,纤维素,分子结构：排列成束状，似绳索。,纤维素结构可以用下式表示。（宁*见后）,相对分子量：50000400000,每分子纤维素：含3002500个葡萄糖残基。,纤维素,纤维二糖基,性质：,不溶于水，溶于铜盐的氨水溶液；,对稀酸和稀碱特别稳定,几乎不还原费林试剂,分解：高浓度的酸（6070%硫酸/41%盐酸）或稀酸在高温处理,水解产物：纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖等。,完全水解,大量,-,葡萄糖，,部分水解,纤维二糖，,水解,充分甲基化的纤维素-,大量的2，3，6-三甲氧基葡萄糖，表明纤维素的分子没有分枝。,纤维素的化学修饰,纤维素分子上游离羟基可被修饰,羧甲基纤维素,甲基纤维素,See page 64,可溶性,助溶性,不可消化,增稠剂、稳定剂,持水性,含,D,木糖的杂聚多糖,半纤维素,A,中性含阿拉伯糖支链,半纤维素,B,酸性木中居多含葡萄糖醛酸,保健功能,面包,半纤维素,含,D-,木糖的一类杂聚多糖,稀酸,半纤维素,戊糖+葡萄糖醛酸+脱氧糖,水解,骨架：（1,4）-,-D-,吡喃木糖基单位组成的木聚糖,不同植物中的半纤维素组成,谷物和豆类膳食纤维：阿拉伯木聚糖、木葡聚糖、半乳甘露聚糖和,-1，3,和,-1，4-,葡聚糖,水果和蔬菜：阿拉伯聚糖和木聚糖和半乳甘露聚糖。,中性组分（半纤维素,A）：,主链上有许多阿拉伯糖组成的短支链，还存在,D-,葡萄糖、,D-,半乳糖和,D-,甘露糖。从小麦、大麦和燕麦粉得到的阿拉伯木聚糖是这类糖的典型例子。,酸性组分（半纤维素,B）,：不含阿拉伯糖，主要含有4-甲氧基-,D-,葡萄糖醛酸，故具有酸性。水溶性小麦面粉戊聚结构。一些半纤维素结构见图2。2-25刘*。,2,种半纤维素都有,-D-（1,4）,键结合成的木聚糖链,半纤维素的应用,改善食品品质：陪烤食品如面包，提高面粉结合水的能力；促进蛋白质的进入和增加面包的体积；延缓面包老化。,保健功能：膳食纤维的重要来源，可促进胃肠蠕动及胆汁消除，降低血液中胆固醇。可减轻心血管疾病、结肠紊乱，防止结肠癌。减少糖尿病人对胰岛素的需求量。,不利影响：多糖胶和纤维素在小肠内会减少某些维生素和必须微量矿物质的吸收。,果胶,构件分子半乳糖醛酸,羧基甲酯化甲氧基,膨胀能力,胶体性质,细胞间的结构物质,天然产物原果胶,果胶的降解和去甲酯化,钙离子的影响,应用,果的成熟,果酱,存在：初生细胞壁和中胶层中，在水果如苹果、桔皮、柚皮及胡萝卜等中含量较多,构件分子,-1，4-,吡喃半乳糖醛酸，少量半乳聚糖和阿拉伯糖,羧基部分地被甲酯化。,果胶+纤维素植物细胞结构和骨架的主要部分,各种果胶差别：甲酯含量和酯化程度不同，随植物成熟而有所下降。,酯化度：酯化的,D-,半乳糖醛酸在全部,D-,半乳糖醛酸基中所占的份数,100。,原果胶,存在：初生细胞壁中，特别是薄壁细胞及分生细胞的胞壁；未成熟水果和蔬菜，苹果和柑橘皮（干重的40%）,高度酯化并少量钙交联,不溶于水,与纤维素结合，使不成熟的水果和蔬菜具有硬挺的质构,原果胶,果实一旦成熟：,聚半乳糖醛酸酶/,PG（,使聚半乳糖醛酸的链断裂，分子量减少）,原果胶,果胶酯酶/,PE（,甲酯分解，生成游离的羧基）,坚硬的果实变成硬度适中的果实。,如果这种酶作用过度，会引起果实过熟、过软。,原果胶,甲氧基的比例和钙含量,在化学性质上与中性多糖很不相同，因为它是由半乳糖醛酸以,-1，4-,键连接的线状链组成的，见图2-16。链上的糖苷键对酸稳定，而天然伴随的多聚糖很易被稀酸水解，因此，可利用这个方法得到果胶的同时将伴随多聚糖除去。,果胶分子结构,果胶酸中，上述结构的-,COOHCH,3,全变为-,COOH，,以,-1，4结合,果胶酯酸,果胶酯酸是甲基化程度不高的果胶物质，甲酯化（035%）,原果胶酶,原果胶果胶酯酸,果胶甲酯酶,胶体或水溶性（低甲基果胶）/取决于聚合度和甲基化程度,果胶酯酸,酯化程度高的称为果胶酯酸,饱和溶液中（6570%）,果胶酯酸（,DE45%),凝胶（胶冻）,pH3.13.5,应用：制糖果、果酱等，称为果胶,果胶酸,果胶甲酯酶,果胶酯酸果胶酸,甲酯基时,酯化程度5%,果胶酸,主要成分：多羧半乳糖醛酸,水解,半乳糖醛酸,水解,多羧半乳糖醛酸,半乳糖醛酸,存在：植物细胞中胶层，果胶酸的钙盐和镁的混合物；,生物功能：细胞与细胞间的粘合物（某些微生物如白菜软腐病菌能分泌分解果胶酸盐的酶，使细胞与细胞松开。植物器官的脱落也是由于中胶层中果胶酸的分解）,其它亲水性多糖,又名：亲水胶,来源：从陆上和海上植物或微生物中提取的植物胶和植物黏液,研究方法,来源,分子结构组成、结构、大小。,化学性质,溶解度及其影响因素,粘度凝胶性,影响粘度的因素分子结构、环境因素。,化学修饰衍生物,功能,应用,常见植物胶,构件分子糖醛酸、糖。,分类,植物渗出胶阿拉伯胶,、黄芪胶、印度胶、刺梧桐胶；,种子胶角豆胶、瓜尔豆胶。,海藻胶琼脂、褐藻胶、卡拉胶。,应用增稠剂、稳定剂、粘合剂,冰淇淋,树胶（植物渗出胶）,阿拉伯胶,黄芪胶,印度胶,刺梧桐胶,盖提胶,阿拉伯胶,（,Gum Arabic）,性质：,溶解性：易溶于水,溶解度：最高达50%（,w/w），,此时形成高含量的凝胶，与淀粉凝胶类似；,黏度：低，随,pH,改变而变化，,pH68,时黏度最大，,pH,/,黏度,。电解质,黏度,，此效应与电解质阳离子价数和浓度成比例,配伍性：可以和大多数水溶性胶、蛋白质、糖和淀粉相配伍,功能及应用,防止糖分结晶：高含糖量、低含湿量的糖食制品中获得最大量的应用。,乳化剂：糖食糕点,稳定剂：牛奶制品如冰淇淋、不含乳脂的冷冻甜食及冰果子露,强吸水性：冰淇淋,黏度和黏着性：面包、点心制品,乳液稳定剂：面包及其糖衣,驻香剂：,种子胶,角豆胶,瓜尔豆胶,刺槐豆胶,罗望子胶,刺云豆胶,亚麻子胶,大多来自豆科植物。,瓜尔豆胶（,guar gum）,来源：豆科植物瓜耳豆种子,构件分子：半乳糖残基:甘露糖残基=1:2，（种子来源）,特性：,冷水溶胀高聚物，在冷水中能快速水化，形成一种高粘性和触变的溶液,溶解性：温度,，高温,降解。,黏度：高，使用浓度低于1%。,影响黏度因素：中性，,pH、,盐对它黏度影响不大，但大量蔗糖可降低黏度并推迟达到最大黏度的时间。,配伍性：能同大多数食品其他组分相溶,持水能力：强,应用,冰淇淋：润滑和糯性，融化缓慢，抗骤热性，避免冰晶生成。可与黄原胶混合，,面类食品：柔韧，不易断裂，增加韧性、弹性,面包、糕点：弹性增加膨胀起发性好，蜂窝状组织均匀细密，断面不掉渣，保鲜性和口感提高。饼干：使光滑，防止油渗出，破碎率降低，口感细腻。,饮料、乳制品：有增稠、稳定作用，防止分层、沉淀，富有良好的滑腻口感。,罐头食品：增稠,调味汁和沙拉调味品：利用瓜尔豆胶在低浓度下具有高黏度这一基本性质。,海藻胶,来源：,天然海藻中红藻、绿藻、蓝藻和蓝绿藻。,商品海藻胶：红藻（,Red Algae）,的海藻酸及其钠、钾、铵和钙盐，以及经化学修饰的衍生物海藻酸丙二醇酯。,性质：增稠性、稳定性、保型性胶凝性、薄膜成型性及保健功能等,海藻酸（,Alginic,acid）,及海藻酸盐（,Alginates）,来源：,褐藻（,Phaeophyceae,）,性质：,具有独特的凝胶性能，并且具有增稠、稳定、乳化、分散和成膜的能力。,应用,冰淇淋等冷饮品：稳定剂，避免生成冰晶，提高膨胀率，口感细腻；烘烤食品改良剂：使面包、蛋糕等膨胀，防止老化，减少饼干破碎率,乳制品及饮料：稳定剂,冷食、点心：易凝胶性，制造冷乳布丁、馅饼夹馅、冷冻甜食等,面条、挂面：改性剂，利用其强亲水性、黏结性，提高产品韧性，减少断头率，不黏条等,啤酒的泡沫稳定剂和酒类：澄清剂,应用,人造奶油：增稠剂或乳化剂,保鲜食品：利用其成膜性,人造食品：水果玻璃丝，人造鱼翅。,人造肠衣：与明胶混合使用效果更好,保健食品：海藻酸盐具有抑制血清和肝脏中的胆固醇、总脂肪和总脂肪酸浓度上升的作用，并具有抑制人体吸收放射性锶和镉的作用，以及整肠和抑制病毒的作用，因而可作为低热值保健食品和疗效食品,琼脂（,agar）,别名：琼胶、洋菜,来源：红海藻。通常产生2类琼脂，一类来自石花菜藻，一类来自江蓠藻。,组成：琼脂糖+琼脂果胶,琼脂糖（凝胶剂）：是不含硫酸酯（盐）的非离子型多糖，是形成凝胶的组分；琼脂果胶：是非凝胶组分，硫酸酯（盐）+葡萄糖醛酸+丙酮醛酸,凝胶能力强弱：品种来源/其中硫酸酯（盐）含量/提取条件等。,性质,溶解性：不溶于冷水，溶解温度为80 ；,如果硫酸酯（盐）含量,溶解速度,，,溶解温度,凝胶性：,凝胶温度：，,或：物理方法猝灭单线态氧，同时自身不受到氧化。,在淹肉类腌制中，亚硝胺的合成是通过自由基机制进行的，,VE,有助于终止自由基，因而被用来防止亚硝胺的合成。,维生素,K,（,Phylloquinone,）,由一系列萘醌类物质组成。，一切具有叶绿醌生物活性的2-甲基-1，4萘醌衍生物的统称,别名：,抗出血维生素，凝血因子,分类,天然：,VK,1；,叶绿醌或叶绿基甲基萘醌,VK,2,：,甲基萘醌或聚异戊烯甲基萘醌，,人工合成：,VK,3,：1，4-,二甲基萘醌，脂溶性萘醌类衍生物，在人体内变为,VK,2,，,活性是,K,1,和,K,2,的2-3倍；,VK4,分子结构（胡270）,生理功能,与血液凝固有关：参与凝血因子的生物合成，具有促进凝血酶原合成的作用。,缺乏：血凝迟缓以及患出血病,人工合成的,VK,1,无光学活性，但生物功能和天然的一样。,性质,溶解性：不溶于水（而人工合成的,VK,溶于水），稍溶于乙醇，溶于醚、氯仿和油脂中；,吸收光谱：以环己烷为溶剂，,max=243nm，249,nm,，261,nm,和270,nm,稳定性：,萘醌结构可被一些还原剂还原成氢醌，但仍不失去,VK,活性。对热较稳定，但易受酸、碱、氧化剂和光（特别是紫外线）的破坏。,分布,VK,1,：,绿色植物绿色蔬菜、植物油（少量）,动物性食品（含量较少）：鱼肉和动物肝脏,VK,2,：,由小肠微生物合成；,人体很少缺乏,猪肝,维生素,C,Ascorbic acid,别名：,抗坏血酸,结构,L,抗坏血酸,分类,L-,异构体：,L-,抗坏血酸（还原型），,L-,脱氢抗坏血酸（氧化型）胡,P247,图；,D-,异构体：,D-,抗坏血酸，活性为,L,异构体的10%；,D-,异抗坏血酸，具有还原能力，但无生理活性。,总维生素,C：（L-,抗坏血酸，,L-,脱氢抗坏血酸）食品中有效,VC+,二酮基古洛糖酸（脱氢抗坏血酸发生内酯环水解而生成，无生物活性）,L,抗坏血酸（还原型）,L,脱氢抗坏血酸（氧化型）,异构化,D,型、,L,型、异型,氧化产物还原型,L-,异，,D-，,化学性质与,L-,相似，无营养价值,生物学功能,抗氧化,在细胞内的作用,抗癌作用,促进胆固醇转化为胆汁酸，从而降低胆固醇,强还原性，将,Fe,3+,还原成,Fe,2+,，,而使其易于吸收，有利于血红蛋白的形成,解毒作用,Fe,3+,治百病,性质,溶解度：,极易溶于水，稍溶于乙醇、甘油，不溶于醚和氯仿，抗坏血酸：30,g/100ml,抗坏血酸钠：90,g/100ml,吸收光谱：,与,pH,有关，,pH=2,时，,max=244nm，pH6-10，max=366nm，pH10，max=294nm,酸性和强还原性,氧化,L-,抗坏血酸-脱氢抗坏血酸（保持,VC,活性）,-(,L-,dehydroascorbic,acid),可逆,氧化 氧化,-二酮-,L-,古洛酸（无生物活性，不稳定)