食品化学碳水化合物省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三章 碳水化合物Carbohydrates第1页本章提要本章提要重点：重点：食品在储备加工条件下糖类化合物美拉德褐变反食品在储备加工条件下糖类化合物美拉德褐变反应及其对食品营养，感观性状和安全影响；淀粉应及其对食品营养，感观性状和安全影响；淀粉糊化和老化及其在食品加工中应用；功效性低聚糊化和老化及其在食品加工中应用；功效性低聚糖介绍。糖介绍。难点：难点：糖类化合物结构与功效间关系。糖类化合物结构与功效间关系。第2页第一节第一节食品中碳水化合物食品中碳水化合物糖类化合物糖类化合物是自然界蕴藏量最为丰富、对全部生物是自然界蕴藏量最为丰富、对全部生物体非常主要一类有机化合物；习惯上也称其为体非常主要一类有机化合物；习惯上也称其为碳水碳水化合物化合物，这是因为这类化合物普通通式能够表示为，这是因为这类化合物普通通式能够表示为Cx(H2O)y；但其组成不符合以上通式糖类或糖衍生；但其组成不符合以上通式糖类或糖衍生物逐步增多，比如鼠李糖、脱氧核糖组成份别为物逐步增多，比如鼠李糖、脱氧核糖组成份别为C6H12O5、C5H10O4；又如壳聚糖，其分子中含有；又如壳聚糖，其分子中含有N元素。所以，以碳水化合物定义这类物质是不适当，元素。所以，以碳水化合物定义这类物质是不适当，应将它们称为应将它们称为糖类化合物糖类化合物。糖类化合物能够糖类化合物能够定义定义为多羟基醛类、酮类化合物或为多羟基醛类、酮类化合物或其聚合物及其各类衍生物。其聚合物及其各类衍生物。第3页分类：分类：（1 1）按组成份）按组成份单糖：单糖：不能再被水解多羟基醛或酮，是碳水化合物基本单位。eg：果糖，半乳糖低聚糖（寡糖）低聚糖（寡糖）:由2-10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。eg：麦芽糖，乳糖第4页多糖：多糖：由许多单糖分子缩合而成。由许多单糖分子缩合而成。依据多糖组成份类依据多糖组成份类 均多糖：均多糖：指只有一个单糖组成多糖，如淀粉，指只有一个单糖组成多糖，如淀粉，纤纤维素等。维素等。杂多糖：杂多糖：指由两种或两种以上单糖组成多糖，如香指由两种或两种以上单糖组成多糖，如香菇多糖等。菇多糖等。依据是否含有非糖基团依据是否含有非糖基团 纯粹多糖：纯粹多糖：不含有非糖基团多糖，也就是普通意义不含有非糖基团多糖，也就是普通意义上多糖；上多糖；复合多糖：复合多糖：含有非糖基团多糖，如糖蛋白、糖脂等。含有非糖基团多糖，如糖蛋白、糖脂等。第5页产品产品总糖量总糖量单糖和双糖单糖和双糖多糖多糖苹果苹果14.5葡萄糖葡萄糖1.17果糖果糖6.04蔗糖蔗糖3.78淀粉淀粉1.5纤维素纤维素1.0葡萄葡萄17.3葡萄糖葡萄糖2.09果糖果糖2.40蔗糖蔗糖4.25纤维素纤维素0.6胡萝卜胡萝卜9.7葡萄糖葡萄糖2.07果糖果糖1.09蔗糖蔗糖4.25淀粉淀粉7.8甜玉米甜玉米22.1蔗糖蔗糖12-17纤维素纤维素0.7甘薯甘薯26.3葡萄糖葡萄糖0.87蔗糖蔗糖2-3淀粉淀粉14.65纤维素纤维素0.7肉肉葡萄糖葡萄糖0.1糖原糖原0.1表表1食品中糖类化合物食品中糖类化合物第6页第二节第二节单糖单糖单糖类在自然界存在第7页一、结构一、结构1、链式结构、链式结构碳水化合物含有手性碳原子手性碳原子，手性碳原子连接四个不一样基团，四个基团在空间两种不一样排列（构型）呈镜面对称。第8页醛糖 C4 差向异构 C2差向异构（除C1外手性构型有差异糖都称为差向异构体）第9页酮糖酮糖C5C5差向异构（最高碳数手性碳上羟基在右为差向异构（最高碳数手性碳上羟基在右为D-D-糖，在左边称为糖，在左边称为L-L-糖）糖）第10页D-葡萄糖是最为丰富碳水化合物和有机化葡萄糖是最为丰富碳水化合物和有机化合物。合物。4个手性碳原子。天然存在葡萄糖为个手性碳原子。天然存在葡萄糖为D-葡萄糖。葡萄糖。L-糖与糖与D-糖相比数量上非常少，但糖相比数量上非常少，但L-糖含糖含有主要生物化学作用。食品中发觉两种有主要生物化学作用。食品中发觉两种L-糖：糖：L-阿拉伯糖和阿拉伯糖和L-半乳糖，二者都是以半乳糖，二者都是以碳水化合物聚合物（多糖）形式存在。碳水化合物聚合物（多糖）形式存在。第11页2、环状结构、环状结构 醛类羰基非常活泼，轻易受羟基氧原子亲核进攻生成半缩醛。酮羰基也含有相同反应。环生成使羰基变为手性碳，因而产生了两个端基差向异构体，它们差异只在于链端手性碳构型不一样，分别称为-和-型。第12页第13页第14页葡萄糖环化时能够形成呋喃型和吡喃型葡萄糖环化时能够形成呋喃型和吡喃型第15页环式与开环式相互转换-D-吡喃葡萄糖溶于水时，形成含有：吡喃葡萄糖溶于水时，形成含有：开环、五元环、六元开环、五元环、六元环及七元环环及七元环等不一样异构体等不一样异构体混合物混合物。室温下，以六元环为主。室温下，以六元环为主。闭环透视简式开环投影式闭环透视简式第16页3、己糖构象、己糖构象 构象是由原子基团围绕单糖旋转一定位置而形成。己糖普通由船式和椅式两种构象，椅式构象较稳定。闭环透视构象式第17页 二、糖苷二、糖苷 1、定义定义 是由单糖或低聚糖半缩醛羟基和另一个分子中-OH、-NH2、-SH（巯基）等发生缩合反应而得化合物。糖与硫醇（RSH）作用生成硫糖苷（S-糖苷）糖与胺（RNH2）作用生成氨基糖苷（N-糖苷）第18页2、组成、组成糖基和配基（非糖部分）3、生物活性、生物活性许多糖苷仅存在于植物中，表现出一定生物活性。如：黄豆苷（大豆，葛根中含有)）能够促进血液循环，提升脑血流量，对心血管疾病有显著疗效。银杏中有效成份：银杏黄酮醇苷，含有扩张冠状血管，改进血液循环。甜菊苷是一个强甜味剂。在食品加工中硫苷会产生一些特殊风味，如芥菜自和辣根中硫苷。N-糖苷是风味增强剂如肌苷、鸟苷等。4、糖苷毒性、糖苷毒性一些生氰糖苷在体内转化为氢氰酸，使人体中毒。如：苦杏仁苷，在酶作用下水解成HCN等。杏仁、木薯、高梁和竹笋等必须充分煮熟再充分洗涤后才能食用。第19页 三、单糖三、单糖食品化学反应食品化学反应 （一）氧化反应（一）氧化反应 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-葡糖酸及其内酯制备如图所表示。伴随水解不停进行，pH值逐步下降，是一个温和酸化剂，可用于要求迟缓释放酸食品中。比如肉制品、乳制品和豆制品，尤其是焙烤食品中作为发酵剂、作内酯豆腐凝固剂等。第20页第21页（二）还原反应（二）还原反应 双键加氢称为氢化。D-葡萄糖羰基在一定压力与催化剂镍存在情况下加氢还原成羟基，得到D-葡萄糖醇，又称为山梨醇，它是一个保温剂，甜度仅是蔗糖50。一样，D-甘露糖或D-果糖经氢化得到甘露糖醇。甘露糖醇甜度是蔗糖65，被广泛应用于硬糖、软糖和不含糖巧克力中；因为它保湿性小，能够作为糖果包衣。木糖醇是由半纤维素制得木糖经氢化而成一个糖醇。木糖醇甜度是蔗糖70，在硬糖与不含糖胶姆糖中可代替蔗糖使用，以降低牙病发生。第22页第23页第24页（三）酯化与醚化 糖中羟基与醇羟基相同，能够进行醚化生成苷，与酸反应生成酯。比如马铃薯淀粉中含有少许磷酸酯基，卡拉胶中含有硫酸酯基；多糖醚化后，能够深入改良其功效性，比如，纤维素羟丙基醚和淀粉羟丙基醚，都已取得同意能够在食品中使用。内醚内醚第25页褐变反应褐变反应氧化褐变氧化褐变(酶褐变酶褐变):以多酚氧化酶催化以多酚氧化酶催化,使酚类物质氧化为醌。使酚类物质氧化为醌。非氧化褐变非氧化褐变(非酶褐变）非酶褐变）:焦糖化反应焦糖化反应美拉德褐变反应美拉德褐变反应（四）非酶褐变（四）非酶褐变美拉德反应美拉德反应Maillard（Maillard,L.C.；法国化学家）；法国化学家）反应反应指含羰基指含羰基化合物（如糖类等）与含氨基化合物（如氨基酸等）经过缩合、化合物（如糖类等）与含氨基化合物（如氨基酸等）经过缩合、聚合而生成类黑色素反应。因为这类反应得到是棕色产物且不聚合而生成类黑色素反应。因为这类反应得到是棕色产物且不需酶催化，所以也将其称为需酶催化，所以也将其称为非酶褐变。非酶褐变。几乎所以食品或食品原料内均含有羰基类物质和氨基类物几乎所以食品或食品原料内均含有羰基类物质和氨基类物质，所以均可能发生质，所以均可能发生Maillard反应。对这类反应讨论是食品化反应。对这类反应讨论是食品化学一个重点内容。学一个重点内容。第26页1、反应总体过程、反应总体过程Maillard反应是一个非常复杂过程，需经历亲核加成、反应是一个非常复杂过程，需经历亲核加成、分子内重排、脱水、环化等步骤。其中又可分为早期、分子内重排、脱水、环化等步骤。其中又可分为早期、中期和末期三个阶段，总体过程可以下列图表示。中期和末期三个阶段，总体过程可以下列图表示。第27页2、反应机理、反应机理到当前为止，Maillard反应中还有许多反应细节问题没有搞清楚，就现有研究结果简单分述以下。早期阶段早期阶段 Maillard反应早期阶段包含两个过程，即羟氨缩合与分子重排。A、羟氨缩合 单糖类物质能够和含伯氨基类物质（如氨基酸）发生羟氨缩合反应而得到Schiffs（希夫）碱，Schiffs碱经过分子内环化转化成稳定环状结构产物糖胺。第28页第29页 其中两步均为亲核加成类型反应。第一步为氨基N对醛基亲核加成，经脱水形成Schiffs碱；第二步为5-OH对C=N双键亲核加成形成环状葡糖胺产物。Schiffs碱稳定性较小，所以第二步反应倾向于形成葡糖胺。酸性条件不利于反应进行（降低氨基亲核性），碱性可促进此反应发生。第30页 假如体系中存在有能够转化Schiffs碱或使葡糖胺不能形成物质，则可抑制Maillard反应发生。如亚硫酸盐存在（反应如图所表示）。亚硫酸氢钠与葡萄糖反应为亲核加成反应，而加成产物与伯胺反应则为亲核取代反应。第31页第32页 B、分子重排 上步产物葡糖胺酸性条件下能够发生Amadori（阿姆德瑞）重排而转化为环式果糖胺：第33页 此过程包含了两个重排步骤：第一步是在酸存在下葡糖胺经环破坏而造成2-C上脱氢重排过程，可看作是分子内1,3-重排；第二步是1-氨基-1-脱氧-2-酮糖烯醇式和酮式重排过程。第34页 果糖也能发生类似于A、B两个过程反应，经A反应得到是果糖胺，而果糖胺发生Heyenes（海因斯）重排得到2-氨基-2-脱氧葡萄糖。重排过程为：此重排过程类似于上边，即质子化破坏环状结构，1-C失氢变为烯醇式，烯醇式与酮式重排形成产物。第35页 中期阶段 早期阶段中重排得到酮式果糖胺在中期阶段反应主要特点是分解。分解过程可能有不一样路径，已经研究清楚有以下三个路径：A、脱水转化成羟甲基糠醛 这种路径经历五步反应，其中有三步脱水、一步加水，总结果是脱去二分子水，最终生成环状产物。其过程能够表示为：第36页脱水转化成羟甲基糠醛第37页 第一步为烯醇式与酮式互变异构；第二步可看作在酸作用下，3-C上羟基脱水，形成碳正离子，碳正离子发生分子内重排，经过失去N上质子而形成Schiffs碱；第三步又是烯醇式和酮式重排得到3-脱氧奥苏糖；第四步3,4-碳之间发生消去反应形成烯键；最终一步是5-C上羟基与2-羰基发生半缩酮反应而成环，然后消去一分子水形成糠醛。第38页此机理中胺类化合物离去得到是羟甲基糠醛（HMF），也能够RNH2不离去，得到HMF希夫碱，即胺依然连在醛基上。所得到HMF是食品褐变主要中间产物，检测这种物质就能够预测褐变速度。第39页 B、脱去胺基重排形成还原酮 此路径过程能够表示为：其中第一步为烯醇化过程；第二步为脱去RNH2，分子内重排；第三步为烯醇式转化为酮式；最终一步是3,4-C之间烯醇化。还原酮是活泼中间产物，能够继续脱水，也能够与胺类化合物反应，还可分解为较小分子，如乙酸、丙酮醛、丁二酮（二乙酰）等。第40页第41页 C、二羰基化合物与氨基酸反应 这是中间阶段一个不完整路径，即利用前边两个路径中生成二羰基类中间产物，如A中3-脱氧奥苏糖、不饱和奥苏糖，B中还原酮等，与氨基酸类物质发生反应。在此过程中，氨基酸发生脱羧、脱氨，本身转化为少一个C醛类化合物，而二酮接收氨转化为褐色色素，该反应称斯特勒克斯特勒克（Streker）降解反应。）降解反应。可简单表示为：第42页 因为此路径中有二氧化碳释放，所以能够经过检测食品中二氧化碳释放来监测Maillard反应发生。第43页 末期阶段 以上两个阶段并无深色物质形成，但能够看出前两个阶段尤其是中间阶段得到许多产物及中间产物，如糠醛衍生物、二酮类等，依然含有高反应活性，这些物质能够相互聚合（包含教材上醇醛缩合）而形成份子量较大深颜色物质。3.条件：条件：氨基酸和还原糖及少许水参加4.产物：产物：色素（类黑精）风味化合物：如麦芽酚、乙基麦芽酚、异麦芽酚5.特点特点:伴随反应进行，pH值下降(封闭了游离氨基)，还原能力上升（还原酮产生）；褐变早期添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色。第44页 6、影响、影响Mailard反应原因反应原因A、羰基化合物种类影响、羰基化合物种类影响首先需要必定是，并不只是糖类化合物才发生Maillard反应，存在于食品中其它羰基类化合物也可能造成该反应发生。在羰基类化合物中，,-不饱和醛类-双羰基类酮类。原因可能与共轭体系扩大而提升了亲核加成活性相关。在糖类物质中有：五碳糖（核糖阿拉伯糖木糖）六碳糖（半乳糖甘露糖葡萄糖）二糖或聚合糖。第45页B、氨基化合物、氨基化合物一样，能够参加Mailard反应氨基类化合物也不局限于氨基酸，胺类、蛋白质、肽类均含有一定反应活性。普通地，胺类氨基酸（碱性氨基酸中性或酸性氨基酸，氨基处于位（L-赖氨酸）或碳链末端氨基酸-氨基酸）。C、pH受胺类亲核反应活性制约，碱性条件有利于Maillard反应进行，而酸性环境，尤其是pH3以下能够有效预防褐变反应发生。第46页 D、反应物浓度、含水及含脂肪量、反应物浓度、含水及含脂肪量 Maillard反应与反应物浓度成正比；完全干燥情况下Maillard反应难于发生，含水量在1015%时轻易发生；脂肪含量尤其是不饱和脂肪酸含量高脂类化合物含量增加时，Maillard反应轻易发生。E、温度、温度 伴随贮藏或加工温度升高，Maillard反应速度也提升。F、金属离子、金属离子 许多金属离子能够促进Maillard反应发生，尤其是过渡金属离子，如铁离子、铜离子等。第47页7、Maillard反应对食品品质影响反应对食品品质影响不利方面不利方面营养损失，尤其是必需氨基酸损失严重。产生一些致癌物质。已从烧煮和油炸肉和鱼以及牛肉浸出物中分离得到诱变杂环胺。有利方面有利方面褐变产生深颜色及强烈香气和风味，赋予食品特殊气味和风味。第48页8、Maillard反应在食品加工应用反应在食品加工应用a.抑制抑制Maillard反应反应保持低水分保持低水分除去一个作用物除去一个作用物降低温度降低温度保持低保持低pH值值应用应用SO2第49页b.利用利用Maillard反应反应在面包生产，咖啡、红茶、啤酒、糕点、酱油等生产中。经过控制原材料、温度及加工方法，可制备各种不一样风味、香味物质。控制原材料：控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味 核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味第50页控制温度控制温度葡萄糖+缬氨酸 100-150 烤面包香味 180 巧克力香味 木糖+酵母水解蛋白 90 饼干香型 160 酱肉香型不一样加工方法不一样加工方法 水煮 125种香气 75种香气 烘烤 250种香气 150种香气 （土豆）（大麦）第51页 焦糖化反应焦糖化反应 糖类尤其是单糖类在没有氨基化合物存在情况下，加热到熔点以上（普通为140170）时，会因发生脱水、降解、聚合等过程而发生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应焦糖化反应。焦糖化反应有两种反应方向反应方向，一是经脱水得到焦糖（糖色）等产物；二是经裂解得到挥发性醛类、酮类物质，这些物质还能够深入缩合、聚合最终也得到一些深颜色物质。这些反应在酸性、碱性条件下均可进行，但在碱性条件下进行速度要快得多，少许酸和一些盐能够加速此反应。焦糖化产物除了颜色外，还含有独特风味，如面包风味。第52页 在食品工业中，利用蔗糖焦糖化过程能够得到不一样类型焦糖色素不一样类型焦糖色素：耐酸焦糖色素：蔗糖在亚硫酸氢铵催化下加热形成，其水溶液pH24.5，含有负电荷胶体离子；惯用在可乐饮料、其它酸性饮料、焙烤食品、糖浆、糖果等产品生产中。糖与铵盐加热所得色素：红棕色，含有带正电荷胶体离子，水溶液pH4.24.8；用于焙烤食品、糖浆、布丁等生产。蔗糖直接加热焦糖色素：红棕色，含有略带负电荷胶体离子，水溶液pH34；用于啤酒和其它含醇饮料生产。第53页第三节第三节低聚糖低聚糖一、常见种类、结构及苷键类型 -1,4-糖苷键：-1,4-糖苷键：第54页-1,6-糖苷键：-1,6-糖苷键：第55页,-1,2-糖苷键：混合键型低聚糖：-1,6-,-1,2-1,6-,-1,2第56页还原性二糖还原性二糖非还原性二糖非还原性二糖第57页二、含有特殊功效低聚糖二、含有特殊功效低聚糖 功效性食品（功效性食品（Functional Foods)Functional Foods)西方国家西方国家 低脂、低脂、低热、低热、低胆固醇、低盐、低胆固醇、低盐、低低糖及高纤维食品糖及高纤维食品 日本日本 功效食品因子功效食品因子 低聚糖和短肽低聚糖和短肽 功效性低聚糖功效性低聚糖 低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖等糖、低聚氨基葡萄糖等。功效性低聚糖主要功效：功效性低聚糖主要功效：增殖双歧杆菌维护肠道健康增殖双歧杆菌维护肠道健康第58页低聚氨基葡萄糖功效性质低聚氨基葡萄糖功效性质降低肝脏和血清中胆固醇降低肝脏和血清中胆固醇 提升肌体免疫力提升肌体免疫力 含有抗肿瘤作用，聚合度含有抗肿瘤作用，聚合度5-65-6甲壳低聚糖含有直甲壳低聚糖含有直接攻击肿瘤细胞作用，对癌细胞生长和转移含有接攻击肿瘤细胞作用，对癌细胞生长和转移含有很强抑制效果。很强抑制效果。增殖双歧杆菌和乳杆菌。增殖双歧杆菌和乳杆菌。预防胃溃疡、胃酸过多等症。预防胃溃疡、胃酸过多等症。第59页三、环状糊精（三、环状糊精（）由环状D吡喃葡萄糖苷组成。聚合度为6、7、8，分别成为、环状糊精。结构含有高度对称性对称性，糖苷键上氧原子处于氧原子处于一个平面一个平面。环形和中间含有空穴圆柱形空穴圆柱形，C6上伯醇羟基都排列在外侧，外亲水；空穴内壁由疏水性C-H键和环氧组成，内疏水。第60页第61页CD在食品行业中应用在食品行业中应用A.食品保鲜 将和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包、糕点表面可起到保水保形作用。B.除去食品异味 鱼品腥味，大豆豆腥味和羊肉膻味，用CD包接可除去。C.作为固体果汁和固体饮料酒载体。D.作为微胶囊壁材，包埋风味物、香精油、胆固醇等。第62页第四节第四节多糖多糖 一、多糖溶解性一、多糖溶解性 多糖类物质因为其分子中含有大量极性基团，所以对于水分子含有较大亲协力；不过普通多糖分子量相当大，其疏水性也随之增大；所以分子量较小、分支程度低多糖类在水中有一定溶解度，加热情况下更轻易溶解；而分子量大、分支程度高多糖类在水中溶解度低。正是因为多糖类物质对于水亲合性，造成多糖类化合物在食品中含有限制水分流动能力；而又因为其分子量较大，又不会显著降低水冰点，是一个冷冻稳定剂，在冻藏温度下，能够有效地保护食品结构和质构不受破坏，提升产品质量与储备稳定性。第63页 二、多糖溶液黏度与稳定性二、多糖溶液黏度与稳定性 正是因为多糖在溶解性能上特殊性，造成了多糖类化合物水溶液含有比较大黏度甚至形成凝胶。多糖溶液含有黏度本质原因是：多糖分子在溶液中以无规线团形式存在，其紧密程度与单糖组成和连接形式相关；当这么分子在溶液中旋转时需要占有大量空间，这时分子间彼此碰撞几率提升，分子间摩擦力增大，所以含有很高黏度。线性高聚物溶液粘度很高，甚至浓度很低时也有很高黏度。第64页 影响多糖粘度原因影响多糖粘度原因：高聚物溶液粘度同分子大小、形状、是否带点及其在溶液中构象相关。高度支链多糖分子比含有相同分子量直链多糖分子占有空间体积小得多，因而相互碰撞几率也要低得多，溶液黏度也较低；带电荷多糖分子因为同种电荷之间静电斥力，造成链伸展、链长增加，溶液黏度大大增加。温度 大多数亲水胶体溶液黏度伴随温度提升而降低，这是因为温度提升造成水流动性增加；而黄原胶是一个例外，其在0100内黏度保持基本不变。第65页第66页 多糖溶液粘度稳定性：多糖溶液粘度稳定性：多糖形成胶状溶液其稳定性与分子结构有较大关系。不带电荷直链多糖因为形成胶体溶液后分子间能够经过氢键而相互结合，伴随时间延长，缔合程度越来越大，所以在重力作用下就能够沉淀或形成份子结晶。不带电荷支链多糖胶体溶液也会因分子凝聚而变得不稳定，但速度较慢；带电荷多糖因为分子间相同电荷斥力，其胶状溶液含有相当高稳定性。食品中惯用海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶等即属于这么多糖类化合物。第67页三、凝胶凝胶是由高聚物分子（比如多糖或蛋白质）连接而成海绵状三三维维网网状状结结构构。网中充满了大量连续液相。三维网状凝胶结构是由高高聚聚物物分分子子经经过过氢氢键键、疏疏水水缔缔合合、范范德德华华引引力力、离离子子桥桥联联、缠缠结结或或共共价价键键形形成成连连结结区区，液相是由相对分子质量低溶质和部分高聚物链组成水溶液。第68页第69页凝胶含有两重性凝胶含有两重性既含有固体性质，也含有液体性质既含有固体性质，也含有液体性质 海海绵绵状状三三维维网网状状结结构构对对外外界界应应力力含含有有显显著著抵抵抗抗作作用用，是含有粘弹性半固体，显示部分弹性和粘性。，是含有粘弹性半固体，显示部分弹性和粘性。连连续续液液相相中中分分子子是是完完全全能能够够移移动动，使使凝凝胶胶硬硬度度比比正正常固体小，所以在一些方面展现粘性液体性质。常固体小，所以在一些方面展现粘性液体性质。多多糖糖凝凝胶胶普普通通仅仅含含有有1 1高高聚聚物物，水水分分能能够够高高达达9999，但但能能形形成成很很强强凝凝胶胶。比比如如甜甜食食凝凝胶胶、肉肉冻冻、水水果块、仿洋葱圈、类肉宠物食品以及糖霜等。果块、仿洋葱圈、类肉宠物食品以及糖霜等。第70页第五节第五节淀粉淀粉 一、淀粉颗粒及化学结构一、淀粉颗粒及化学结构在植物种子、跟部及块茎中，淀粉以颗粒形式较独立地存在。不一样植物淀粉颗粒其显微结构不一样，借此能够对不一样起源淀粉进行判别。全部淀粉颗粒均显示出一个裂口，称为淀粉颗粒脐点；淀粉颗粒含有结晶区和非结晶区交替层结构，与洋葱层状结构相同。从偏光显微镜观察淀粉颗粒结构，能够发觉偏光十字，证实了结晶区存在。第71页原淀粉和微细化淀粉偏光显微镜照片原淀粉和微细化淀粉偏光显微镜照片第72页 淀粉含有两种结构不一样多糖成份，即直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是由-1,4-糖苷键连接而成直链分子，呈右手螺旋、部分断开螺旋或无规线团结构形式存在。淀粉分子螺旋结构既能够是双螺旋也能够是单螺旋；双螺旋中每一圈每股包含6个糖基。第73页第74页 支链淀粉葡萄糖基是由-1,4-糖苷键连接而成主链，支链经过-1,6-糖苷键与主链连接，其分子中存在有大量分支，其中支链长度普通为20-30个葡萄糖基。支链淀粉分支是成簇和以双螺旋形式存在，形成许多小结晶区。第75页第76页 天然状态淀粉颗粒没有膜，表面简单地由紧密堆积淀粉链端所组成，好似紧密压在一起稻草扫帚表面普通。大部分淀粉分子从脐点伸向边缘，甚至支链淀粉主链和许多支链也是呈径向有序排列。第77页二、淀粉糊化及老化二、淀粉糊化及老化 （一）淀粉糊化（一）淀粉糊化 因为直链淀粉与支链淀粉经过氢键缔合形成结因为直链淀粉与支链淀粉经过氢键缔合形成结晶胶束区，所以在冷水中是不溶。经过加热提供足晶胶束区，所以在冷水中是不溶。经过加热提供足够能量，破坏了结晶胶束区弱氢键后，颗粒开始水够能量，破坏了结晶胶束区弱氢键后，颗粒开始水合和吸水膨胀，结晶区消失，大部分直链淀粉溶解合和吸水膨胀，结晶区消失，大部分直链淀粉溶解到溶液中，溶液粘度增加，淀粉颗粒破裂，双折射到溶液中，溶液粘度增加，淀粉颗粒破裂，双折射消失，这个过程称消失，这个过程称糊化糊化。第78页第79页 1、淀粉糊化可分为三个阶段淀粉糊化可分为三个阶段：a.可逆吸水阶段：可逆吸水阶段：水分浸入淀粉颗粒非晶质部分，体积略有膨胀；此时如冷却干燥能够复原，双折射现象不变。b.不可逆吸水阶段：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粒解体阶段：淀粉分子完全进入溶液。2、糊化温度、糊化温度 糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。双折双折射开始消失温度为射开始消失温度为糊化开始温度糊化开始温度，双折射完全消失，双折射完全消失温度为温度为糊化终了温度糊化终了温度。第80页3、影响淀粉糊化原因：影响淀粉糊化原因：内部原因：内部原因：即淀粉颗粒大小、内部结晶区多少及其它物质含量。普通地，淀粉颗粒愈大、内部结晶区越多，糊化比较困难，反之则较易。外部原因：外部原因：包含水含量、温度、小分子亲水物、有机酸、淀粉酶、脂肪和乳化剂等。糊化和水含量成正比，水含量越高，糊化越轻易；高浓度糖可降低糊化速度（主要影响水活度）；油脂可显著降低糊化速度和糊化率；高pH有利于淀粉糊化，低pH将抑制淀粉糊化；淀粉酶可使糊化显著加速；提升温度，有利于淀粉糊化。第81页 （二）淀粉老化（二）淀粉老化 糊化淀粉冷却时一些淀粉分子重新缔合形成沉淀或凝胶，这个过程称老化。淀粉老化可看作是淀粉糊化逆过程，其本质是糊化后淀粉分子在低温下又自动排列成序，相邻分子间氢键又逐步恢复形成致密、晶化淀粉胶束。但这个过程是不完全，并不能恢复到天然淀粉状态。老化直接结果是溶解性能变差，加工能力降低。第82页第83页 影响淀粉老化原因影响淀粉老化原因 内部原因：内部原因：主要指直链淀粉和支链淀粉百分比分子量大小；直链淀粉百分比高时易于老化；中等聚合度淀粉易于老化。外部原因：外部原因：包含温度、水分含量、共存其它配料等。温度对淀粉老化有显著影响；60以上不易老化，由此温度向下至-2 老化速度不停增加，-2 22 老化温度不停下降，-22 以下淀粉几乎不再老化。当淀粉溶液中含水量在30%60%时老化速度最快，而低于10%时不再老化。糖、有机酸可阻止淀粉老化，脂类、乳化剂也可预防淀粉老化，变性淀粉、蛋白质可减缓淀粉老化，但果胶则可促使淀粉老化。第84页食品许多质量缺点部分原因是因为食品许多质量缺点部分原因是因为淀粉老化淀粉老化烘焙结束和产品冷却时，陈化开始，如面包陈化。陈化原因最少部分是因为淀粉无定形部分转变为部分结晶老化状态。当烘焙产品冷却到室温时，直链淀粉大部分已老化了（不溶）。支链淀粉老化需要较长时间才能完成，主要是由外侧支链缔合引发。改进：含有表面活性大多数极性脂类可延迟面包心变硬，比如将甘油棕榈酸一酯（GMP）、其它甘油一酯及其衍生物以及硬脂酰乳酰乳酸钠（SSL）等化合物加入到面包和其它烘焙食品面团中，能够延长货价寿命。第85页 三、淀粉水解三、淀粉水解 淀粉分子用酸进行轻度水解，只有少许糖苷键被水解，这个过程即为变稀，也称为酸改性或变稀淀粉。酸改性淀粉提升了所形成凝胶透明度，并增加了凝胶强度。它有各种用途，可作为成膜剂和粘结剂。假如酸水解程度加大，则制得低粘度糊精，具右成膜性或粘结性，可用于烤果仁或糖果涂层。用玉米淀粉为原料，使用淀粉酶或葡萄糖淀粉酶进行水解，可得到近乎纯D-葡萄糖，再使用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构化成D-果糖，最终可到58%D-葡萄糖和42%D-果糖，高果糖玉米糖浆D-果糖含量可到达55%。淀粉转化成D-葡萄糖程度以葡萄糖当量DE来衡量，它定义是还原糖（按葡萄糖计）在玉米糖浆中所占百分数（按干物质计）。DE20水解产品成为麦芽糊精，DE为2060为玉米糖浆。第86页四、淀粉改性多糖改性指在一定条件下经过物理或化学方法使多糖形态或结构发生改变，从而改变多糖理化性能过程。第87页变性淀粉变性淀粉天然淀粉经适当化学处理、物理处理或酶处理，使一些加工性能得到改进，以适应特定需要，这种淀粉被称为变性淀粉。变性淀粉种类变性淀粉种类物理变性化学变性第88页改性食品淀粉功效性质包含：改性食品淀粉功效性质包含：胶粘力胶粘力 淀粉溶液或淀粉糊粘度、溶解度、透明度、色泽淀粉溶液或淀粉糊粘度、溶解度、透明度、色泽 乳状液稳定能力乳状液稳定能力 成膜能力和膜阻隔性成膜能力和膜阻隔性 风味释放速度（物质相互作用）风味释放速度（物质相互作用）水合速率（淀粉糊形成速度）水合速率（淀粉糊形成速度）持水力（降低凝胶脱水收缩）持水力（降低凝胶脱水收缩）耐酸、耐热、耐冷（冷冻解冻稳定性）和耐剪切性耐酸、耐热、耐冷（冷冻解冻稳定性）和耐剪切性 烧煮所需温度以及粘度（热淀粉糊与冷淀粉糊）。烧煮所需温度以及粘度（热淀粉糊与冷淀粉糊）。第89页赋予食品性质包含：赋予食品性质包含：口感口感 降低油滴移动降低油滴移动 质构质构 光泽光泽 稳定性稳定性 胶粘性及其它。胶粘性及其它。第90页物理变性物理变性只使淀粉物理性质发生改变。如：-淀粉：将糊化后淀粉快速干即得.-淀粉应用：家用洗涤剂，鳗鱼饲料。化学变性化学变性利用化学方法进行变性。如：利用化学方法进行变性。如：氧化淀粉氧化淀粉淀粉分子中羟基能够被次氯酸钠、双氧水、臭氧等氧化物氧化为羧基。优点：粘度低，不易凝冻。用途：做增稠剂和糖果成型剂.酸降解淀粉酸降解淀粉用H2SO4、HCl，使淀粉降解.优点：粘度低、老化性大、易皂化。用途：用于软糖、果冻、糕点生产。第91页淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚、交联淀粉）淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚、交联淀粉）淀粉脂：如淀粉磷酸酯（磷酸淀粉）淀粉醚：如羟甲基淀粉（CMS)交联淀粉：淀粉在交联剂（甲醛)作用下结合成更大分子。淀粉接枝共聚物淀粉接枝共聚物淀粉能够与聚乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇共混制成淀粉塑料。淀粉塑料有一定生物降解性，对处理塑料制品造成“白色污染”有很大意义。第92页淀粉改性机理：淀粉改性机理：第93页