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1、第三章第三章 碳水化合物碳水化合物1行业材料重重 点点1.1.食品中单糖、低聚糖、多糖等物理化学性质；食品中单糖、低聚糖、多糖等物理化学性质；2.2.食品在储藏加工条件下糖类化合物的美拉德褐变食品在储藏加工条件下糖类化合物的美拉德褐变 反应及其对食品营养、感观性状和安全的影响；反应及其对食品营养、感观性状和安全的影响；3.3.淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用；淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用；2行业材料难难 点点糖类化合物的结构与功能间的关系糖类化合物的结构与功能间的关系3行业材料本本章章主主要要内内容容第二节第二节 单糖及低聚糖单糖及低聚糖第三节第三节 多糖多糖第一节第一节 概述
2、概述4行业材料 碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrate) )碳水化合物是由碳水化合物是由多羟基醛、酮或多羟基醛、酮或者多羟基醛酮的者多羟基醛酮的缩合物或衍生物缩合物或衍生物所构成的一类有所构成的一类有机化合物，又称机化合物，又称为糖类为糖类通式通式:Cn(H2O)m绿色植物光合作绿色植物光合作用的直接产物用的直接产物单糖单糖低聚糖或低聚糖或多糖多糖糖苷糖苷、糖酸糖酸、糖醇等糖醇等定义定义5行业材料分类分类低聚糖低聚糖单糖单糖monosaccharidemonosaccharide碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrate) )多糖多糖糖苷糖苷oligosaccharideo
3、ligosaccharidedisaccharidedisaccharideglycosideglycoside凡不能被水凡不能被水解成更小分解成更小分子的多羟基子的多羟基醛醛、酮及其衍酮及其衍生物的糖类生物的糖类，称为单糖称为单糖凡能被水解凡能被水解为少数单糖为少数单糖分子的多羟分子的多羟基醛基醛、酮的缩酮的缩合物合物，称为低称为低聚糖（寡糖）聚糖（寡糖）220个个凡能水解成凡能水解成20个以上分个以上分子单糖的聚子单糖的聚糖（或者多糖（或者多羟基醛、酮羟基醛、酮的缩合物）的缩合物）称为多糖称为多糖可水解成可水解成糖分子和糖分子和配糖体的配糖体的物质物质根据水解情况根据水解情况6行业材料7行
4、业材料4碳水化合物碳水化合物单糖的数量糖的数量单糖的种糖的种类单糖、寡糖和多糖糖、寡糖和多糖多糖可分多糖可分为均多糖或均多糖或杂多糖多糖多糖可分多糖可分为植物多糖、植物多糖、动物多糖和微生物多物多糖和微生物多糖糖多糖可分多糖可分为结构多糖、构多糖、贮藏多糖和功能多糖藏多糖和功能多糖多糖复合物多糖复合物 多糖的来源多糖的来源体内的功能体内的功能多糖衍生物多糖衍生物分类分类8行业材料碳水化合物在食品中的作用碳水化合物在食品中的作用淀粉淀粉谷类食品谷类食品富含碳水化合物富含碳水化合物主食主食食品和加工食品的原料食品和加工食品的原料碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrate) )食品的辅助材料
5、食品的辅助材料食用淀粉食用淀粉粉条和凉粉粉条和凉粉淀粉糖浆和淀粉糖浆和葡萄糖葡萄糖醋、酒醋、酒绿豆粉绿豆粉豌豆粉豌豆粉土豆淀粉土豆淀粉玉米淀粉玉米淀粉高梁淀粉高梁淀粉藕粉藕粉山药粉山药粉9行业材料食品添加剂食品添加剂多糖多糖改善改善食品食品的质的质地和地和性状性状淀粉淀粉午餐肉午餐肉饼干饼干糖果糖果水溶性水溶性多糖多糖果胶果胶、褐藻胶褐藻胶、琼琼脂脂、魔芋多糖魔芋多糖、羧羧甲基纤维素甲基纤维素颗粒饮料颗粒饮料稳定剂稳定剂果酱果酱、果胨果胨冰淇淋冰淇淋稳定稳定、调调节粘度节粘度凝胶和凝胶和稳定剂稳定剂碳水化合物在食品中的作用碳水化合物在食品中的作用碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrat
6、e) )食品和加工食品的原料食品和加工食品的原料食品的辅助材料食品的辅助材料增加粘增加粘着性和着性和持水性持水性稀释面稀释面筋浓度筋浓度改善质改善质地和脆地和脆度度填充剂填充剂10行业材料低聚糖低聚糖水苏糖水苏糖、棉子糖棉子糖不被人体消不被人体消化酶分解化酶分解不被龋齿菌不被龋齿菌分解利用分解利用促进肠道有促进肠道有益菌活化和益菌活化和增殖增殖如双歧杆菌如双歧杆菌用作低热量用作低热量甜味剂甜味剂碳水化合物在食品中的作用碳水化合物在食品中的作用碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrate) )食品和加工食品的原料食品和加工食品的原料食品的辅助材料食品的辅助材料食品添加剂食品添加剂改善改善食
7、品食品的质的质地和地和性状性状功能性食品功能性食品糖醇糖醇11行业材料碳水化合物在食品中的作用碳水化合物在食品中的作用碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrate) )食品和加工食品的原料食品和加工食品的原料食品的辅助材料食品的辅助材料多糖多糖果蔬中果胶果蔬中果胶面粉中淀粉面粉中淀粉高纤维素食品高纤维素食品决定果蔬食品的质决定果蔬食品的质地变化地变化决定面包的品决定面包的品质质口感粗糙溶口感粗糙溶解性差解性差食品添加剂食品添加剂改善改善食品食品的质的质地和地和性状性状功能性食品功能性食品影响和改善食品影响和改善食品的形态和质地的形态和质地粗纤维含量是粗纤维含量是制约一些生物制约一些生物材
8、料在食品中材料在食品中应用的关键因应用的关键因素素12行业材料发生褐变反应发生褐变反应产生风味物质产生风味物质小糖类小糖类单糖和双糖单糖和双糖碳水化合物在食品中的作用碳水化合物在食品中的作用碳水化合物碳水化合物( (Carbohydrate) )食品和加工食品的原料食品和加工食品的原料食品的辅助材料食品的辅助材料食品添加剂食品添加剂改善改善食品食品的质的质地和地和性状性状功能性食品功能性食品影响和改善食品影响和改善食品的形态和质地的形态和质地影响食品的影响食品的色泽和风味色泽和风味13行业材料二、食品中的碳水化合物二、食品中的碳水化合物碳水化合物在植物中含量碳水化合物在植物中含量占干重的占干重
9、的80%80%以上以上如：玉米，蔬菜，水果等如：玉米，蔬菜，水果等单糖及低聚糖单糖及低聚糖主要存在于蔬菜和水果中。主要存在于蔬菜和水果中。多糖多糖主要存在于玉米，种子，根，茎植物。主要存在于玉米，种子，根，茎植物。14行业材料水果及蔬菜中游离糖含量水果及蔬菜中游离糖含量(%鲜重重计)D-葡萄糖D-果糖蔗糖水果葡萄6.867.842.25桃子0.911.186.92梨子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0.860.860.0615行业材料常常见部分谷物食
10、品原料中碳水化合物含量部分谷物食品原料中碳水化合物含量(按每按每100g可食部分可食部分计)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69.51.716行业材料食品糖的
11、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）839普通食品中的糖含量普通食品中的糖含量上表上表说明，目前加工的食品中水溶性糖含量比其相明，目前加工的食品中水溶性糖含量比其相应的原料要多得多。的原料要多得多。这是是为满足食品的足食品的风味和色味和色泽需要需要而人而人为加入的。加入的。17行业材料18行业材料19行业材料返回返回20行业材料从上图表中可以看出从上图表中可以看出: :天然食物中天然食物中游离糖游离糖的含量很少；加工的食品中则较多。的含量很少；加工的食品中则较多。 如何将植物源食物中的贮存多糖和结构多糖转如何将植物源食物中的贮存多
12、糖和结构多糖转化为可溶性多糖？化为可溶性多糖？目前可采取的方法有：目前可采取的方法有： 适时采收；适时采收； 采后处理；采后处理； 加工中添加水解酶等加工中添加水解酶等21行业材料玉米玉米-在蔗糖转化为在蔗糖转化为淀粉前采摘，加热破淀粉前采摘，加热破坏转化酶系，玉米很坏转化酶系，玉米很甜。甜。成熟后采摘或未成熟后采摘或未及时破坏酶系，玉米及时破坏酶系，玉米失去甜味，而且变硬失去甜味，而且变硬变老变老水果水果成熟前采摘，成熟前采摘，后熟过程中酶促反应使后熟过程中酶促反应使淀粉转变为糖，水果变淀粉转变为糖，水果变软，变熟，变甜软，变熟，变甜22行业材料10碳水化合物是碳水化合物是营养的基本物养的基
13、本物质之一。之一。形成一定色形成一定色泽和和风味。味。游离糖本身有甜度，游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。食品口感有重要作用。食品的粘食品的粘弹性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。 食品中食品中纤维素、果胶等不易被人体吸收，除素、果胶等不易被人体吸收，除对食品的食品的质构有重要作用外，构有重要作用外，还是膳食是膳食纤维的构成成分。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。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。三、碳水化合物与食品质量三、碳水化合物与食品质量23行业材料11第二第
14、二节 碳水化合物的理化性碳水化合物的理化性质及食品功能性及食品功能性一、碳水化合物的一、碳水化合物的结构构（一）（一） 单糖糖 食品中的食品中的单糖多以糖多以D-构型存在。构型存在。 单糖中部分基糖中部分基团发生生变化，形成化，形成单糖衍生物。糖衍生物。 食品中主要的食品中主要的单糖衍生物有：糖衍生物有：单糖的磷酸糖的磷酸酯、脱氧、脱氧单糖、氨基糖、糖酸、糖、氨基糖、糖酸、糖糖醛酸、糖二酸、酸、糖二酸、抗坏血酸抗坏血酸、糖醇、肌醇、糖苷等。、糖醇、肌醇、糖苷等。（二）（二） 糖醇与糖苷糖醇与糖苷1、糖醇、糖醇 糖醇指由糖糖醇指由糖经氢化化还原后的多元醇原后的多元醇(Polyols)，按其，按其
15、结构可分构可分为单糖醇和糖醇和双糖醇双糖醇。目前所知，除海藻中有丰富的。目前所知，除海藻中有丰富的甘露糖醇甘露糖醇外，在自然界糖醇存在外，在自然界糖醇存在较少。少。糖醇的商品名称均以相糖醇的商品名称均以相应糖加上糖加上“醇醇”来称呼。糖醇大都是白色来称呼。糖醇大都是白色结晶，晶，具有甜味，易溶于水，是低甜度、低具有甜味，易溶于水，是低甜度、低热值物物质。作。作为糖糖类重要的重要的氢化化产物，物，不具不具备糖糖类典型的典型的鉴定性反定性反应，具有，具有对酸碱酸碱热稳定，具定，具备醇醇类的通性，不的通性，不发生美拉德褐生美拉德褐变反反应。 文献文献24行业材料122、肌醇、肌醇肌醇是肌醇是环已六醇
16、已六醇，结构上可以排出构上可以排出九个立体异构体九个立体异构体。肌醇异构体中。肌醇异构体中具有生物活性的只有肌具有生物活性的只有肌-肌醇，一般就称它肌醇，一般就称它为肌醇肌醇。在。在动物的肌肉、心物的肌肉、心脏、肝、肺等肝、肺等组织中多与磷酸中多与磷酸结合形成合形成磷酸肌醇磷酸肌醇，在高等植物中，肌醇的六，在高等植物中，肌醇的六个个羟基都成磷酸基都成磷酸酯，即，即肌醇六磷酸肌醇六磷酸；磷酸肌醇；磷酸肌醇还易与体内的易与体内的钙、镁结合，合，形成糖醇六磷酸的形成糖醇六磷酸的钙镁盐。肌肌-肌醇肌醇结构构25行业材料133、糖苷、糖苷糖苷是糖苷是单糖的半糖的半缩醛上上羟基与非糖物基与非糖物质缩合形成
17、的化合合形成的化合物。糖苷的物。糖苷的非糖部分称非糖部分称为配基或非糖体配基或非糖体，连接糖基与配基的接糖基与配基的键称苷称苷键。根据苷。根据苷键的不同，糖苷可分的不同，糖苷可分为含氧糖苷、含氮糖含氧糖苷、含氮糖苷和含硫糖苷苷和含硫糖苷等。等。糖苷通常包含一个糖苷通常包含一个呋喃糖喃糖环或一个吡喃糖或一个吡喃糖环，新形成，新形成的手性中心有的手性中心有或或型两种。一般在自然界中存在的糖苷型两种。一般在自然界中存在的糖苷多多为-糖苷。糖苷。26行业材料n是由单糖或低聚糖的是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基半缩醛羟基和另一个分子中和另一个分子中的的-OH-OH、-NH-NH2 2、-SH-SH（巯基）等
18、发生（巯基）等发生缩合反应，失缩合反应，失去水后形成去水后形成的化合物。的化合物。n组成组成：糖：糖、配基配基（非糖部分（非糖部分 ）糖苷的基本概念糖苷的基本概念27行业材料配基部分配基部分O-O-糖苷糖苷S-S-糖苷糖苷N-N-糖苷糖苷28行业材料14（三）（三） 低聚糖低聚糖1、概述、概述低聚糖又称低聚糖又称为寡糖寡糖，它是由，它是由210个糖个糖单位以糖苷位以糖苷键结合合而构成的而构成的碳水化合物，可溶于水。碳水化合物，可溶于水。自然界中以游离状自然界中以游离状态存在的低聚糖的聚合度一般不超存在的低聚糖的聚合度一般不超过6个糖个糖单位，位，其中主要是二糖和三糖。其中主要是二糖和三糖。如果
19、如果组成低聚糖的糖基是相同种的成低聚糖的糖基是相同种的为均低聚糖，不同均低聚糖，不同为杂低聚糖。低聚糖。2、环状糊精状糊精环状糊精是状糊精是由由68个个D-吡喃葡萄糖通吡喃葡萄糖通过-1，4糖苷糖苷键连接接而成的而成的D-吡喃葡萄糖基低聚物吡喃葡萄糖基低聚物。由。由6个糖个糖单位位组成的称成的称为-环状糊精状糊精，由，由7个糖个糖单位位组成的称成的称为-环状糊精状糊精，由，由8个糖个糖单位位组成的称成的称为-环状糊精。状糊精。29行业材料15-环状糊精的状糊精的结构示意构示意图、及及-环状糊精除状糊精除分子量不同分子量不同外，外，水中溶解度、空穴内径水中溶解度、空穴内径等也有不同。等也有不同。
20、环状糊精的状糊精的结构具有构具有高度的高度的对称性称性，是一个中，是一个中间为空穴的空穴的圆柱体，内壁被柱体，内壁被C-H所覆盖，与外所覆盖，与外侧相比有相比有较强强的疏水性。因此，的疏水性。因此，环状糊精能状糊精能稳定的将一些定的将一些非极性的化合物截留在非极性的化合物截留在环状空穴内，状空穴内，从而起到从而起到稳定食品香味的作用。定食品香味的作用。30行业材料保持食品香味的稳定保持食品香味的稳定 食用香精和稠味剂用食用香精和稠味剂用CDCD包接，用于烤焙食品，速溶食品，速包接，用于烤焙食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐头食品，可使之留香持久，风味稳定。食食品，肉食及罐头食品，可使之留香持久
21、，风味稳定。保持天然食用色素的稳定保持天然食用色素的稳定 如：虾黄素经如：虾黄素经CDCD的包接，提高对光和氧的稳定性。的包接，提高对光和氧的稳定性。食品保鲜食品保鲜 将将CDCD和其它生物多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面可起保和其它生物多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面可起保水保形作用水保形作用除去食品的异味除去食品的异味鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CDCD包接可除去包接可除去环状糊精的应用环状糊精的应用 文献文献31行业材料16（四）（四） 多糖多糖多糖的多糖的结构构 多糖的分子量多糖的分子量较大；大； 形状：直形状：直链和支和支链 均多糖
22、（均多糖（homoglycans），），杂多糖（多糖（heteroglycans）。）。 多糖的多糖的结构与活性有密切的关系构与活性有密切的关系. 多糖的聚合度不均一，分子量没有固定多糖的聚合度不均一，分子量没有固定值，多呈高斯分布。，多呈高斯分布。 多糖分子的不均一性主要多糖分子的不均一性主要受体内代受体内代谢状状态有有较大关系。大关系。 此外，某些多糖以此外，某些多糖以糖复合物或混合物糖复合物或混合物形式存在，例如糖蛋白、形式存在，例如糖蛋白、糖糖肽、糖脂、糖、糖脂、糖缀合物等糖复合物，它合物等糖复合物，它们的分子量大小受影响的分子量大小受影响因素更多。因素更多。文献32行业材料17二、碳
23、水化合物的理化性二、碳水化合物的理化性质1、溶解性、溶解性 单糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。 糖醇在水中溶解糖醇在水中溶解时吸收的吸收的热量要比蔗糖高得多，适宜制量要比蔗糖高得多，适宜制备具有具有清凉感清凉感的食品。的食品。 糖苷的溶解性能与配体有很大关系。糖苷的溶解性能与配体有很大关系。 与多糖的与多糖的羟基通基通过氢键结合的水被称合的水被称为水水合水或合水或结合水合水，这部分水由于使多糖分子部分水由于使多糖分子溶溶剂化而自身运化而自身运动受到限制，通常受到限制，通常这种水种水不会不会结冰，也称冰，也称为塑化水塑化水，它使多糖分子，它使多
24、糖分子溶溶剂化。化。 在凝胶和新在凝胶和新鲜组织食品的食品的总含水分中，含水分中，这种水合水所占的比例种水合水所占的比例较小。小。 粘稠性粘稠性多数情况下多糖分子多数情况下多糖分子链中每个中每个单糖糖单位能位能够完全被溶完全被溶剂化，使化，使之具有之具有较强强的持水能的持水能力和力和亲水性，易于水水性，易于水化和溶解。化和溶解。33行业材料202、水解反、水解反应 （1）、糖苷的水解）、糖苷的水解A、糖苷水解的意、糖苷水解的意义 食品中糖苷的含量食品中糖苷的含量虽然不高，但具有重要的生理效然不高，但具有重要的生理效应和食品和食品功能性功能性类黄酮苷类黄酮苷使食品具有苦味和其他的风味和颜色。使食
25、品具有苦味和其他的风味和颜色。毛地黄苷毛地黄苷是一种强心剂是一种强心剂皂角苷皂角苷（淄类糖苷）是起泡剂和稳定剂（淄类糖苷）是起泡剂和稳定剂甜菊苷甜菊苷是一种强甜味剂。是一种强甜味剂。 糖苷一般在碱性条件下糖苷一般在碱性条件下稳定，在温或定，在温或热的酸性水溶液中通的酸性水溶液中通过水解水解产生生还原糖。原糖。 苷元的溶解度降低、苦苷元的溶解度降低、苦涩味减味减轻、对食品的色食品的色泽及口感都及口感都产生重要生重要影响。影响。 糖苷的某些功能消失，有害性的糖苷的某些功能消失，有害性的产生或消除。生或消除。糖苷糖苷酶酶水解水解34行业材料23+ +H HHOHOH HH HOHOHO O CHCH
26、2 2CHCH2 2OHOHO OOHOH H HH HHOHOO O OHOHOHOH H HH HH H OHOHCHO+HCNCHO+HCNOHOHCHCH C C N NH HO O C CCNCNH HHOHOH HH HOHOHO OOHOH H HH H2 2O OO O CHCH2 2OHOHH HH HCHCH2 2OHOHH HHOHOO OOHOH H H苦杏仁苷酸水解或苦杏仁苷酸水解或酶酶水解示意水解示意图苯甲苯甲醛氢氰酸酸龙胆二糖胆二糖苦杏仁苷的苦杏仁苷的功能性消失功能性消失产生有生有害成分害成分35行业材料食物中主要的硫代糖苷及其水解食物中主要的硫代糖苷及其水解产生
27、物生物糖苷糖苷苦杏仁苷和野黑苦杏仁苷和野黑樱苷苷亚麻苦苷麻苦苷巢菜糖苷巢菜糖苷食物原料食物原料苦扁桃和干苦扁桃和干艳山姜的芯山姜的芯亚麻籽种子及种子粕麻籽种子及种子粕豆豆类（乌豌豆和巢菜）豌豆和巢菜）水解后的分解物水解后的分解物葡萄糖葡萄糖 + 氢氰酸酸+ 苯甲苯甲醛D-葡萄糖葡萄糖 + 氢氰酸酸 + 丙丙酮巢菜糖巢菜糖 + 氢氰酸酸 +苯甲苯甲醛里那苷里那苷金甲豆（黑豆）和金甲豆（黑豆）和鹰嘴豆、嘴豆、 D-葡萄糖葡萄糖 +氢氰酸酸+ 丙丙酮（产物物还蚕豆蚕豆 未完全确定）未完全确定）百脉根苷百脉根苷蜀黍蜀黍氰苷苷黑芥子苷黑芥子苷葡萄糖苷葡萄糖苷牛角花属的牛角花属的Arabicus高梁及玉米
28、高梁及玉米黑芥末（同种的黑芥末（同种的Juncea）各种油菜科植物各种油菜科植物D-葡萄糖葡萄糖 +氢氰酸酸 + 牛角花黄素牛角花黄素D-葡萄糖葡萄糖 +氢氰酸酸+ 水水杨醛D-葡萄糖葡萄糖 + 异硫异硫氰酸酸盐丙丙酯 +KHSO4D-葡萄糖葡萄糖 + 5-乙乙烯-2-硫代硫代恶唑烷，或是致甲状腺或是致甲状腺肿物物 + KHSO4芸台葡萄糖硫苷芸台葡萄糖硫苷各种油菜科植物各种油菜科植物各种硫化各种硫化氢化合物化合物 + H2S + KHSO42436行业材料28（2）、低聚糖及多糖的水解）、低聚糖及多糖的水解低聚糖容易低聚糖容易被酸和被酸和酶酶水解，但水解，但对碱碱较稳定定。蔗糖水解称蔗糖水解
29、称为转化化，生成，生成等摩等摩尔尔葡萄糖和果糖的混合物葡萄糖和果糖的混合物称称为转化糖化糖（invert suger）。）。多糖在酸或多糖在酸或酶酶的催化下也易的催化下也易发生水解，并伴随粘度降低、甜度增加。生水解，并伴随粘度降低、甜度增加。在果汁、果葡糖在果汁、果葡糖浆等生等生产过程中常利用程中常利用酶酶作催化作催化剂水解多糖。水解多糖。用淀粉生用淀粉生产玉米糖玉米糖浆就是就是应用了低聚糖及多糖在酸和用了低聚糖及多糖在酸和酶酶作用下易水解作用下易水解的原理的原理进行的。行的。正如糖苷的水解速度，除了受它的正如糖苷的水解速度，除了受它的结构构有关外，有关外，还受受pH、时间、温、温度和度和酶酶
30、的活力的活力等因素的影响。低聚糖和多糖的水解速度也受它的等因素的影响。低聚糖和多糖的水解速度也受它的结构、构、pH、时间、温度和、温度和酶酶活性活性等因素的影响。等因素的影响。37行业材料293、 氧化反氧化反应 含有含有游离醛基游离醛基的醛糖或的醛糖或能产生醛基能产生醛基的酮糖都是的酮糖都是还原糖还原糖 在碱性条件下，有在碱性条件下，有弱的氧化剂存在时可被氧化成弱的氧化剂存在时可被氧化成醛糖醛糖酸酸（aldonicacidaldonicacid）；）； 有有强氧强氧化剂化剂存存在时，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成在时，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成羧基，形成醛糖二酸醛糖二酸（aldar
31、ic acidaldaric acid） 醛糖在醛糖在酶作用酶作用下也可发生氧化。如某些醛糖下也可发生氧化。如某些醛糖特定的脱氢特定的脱氢酶酶作用下其伯醇被氧化，而醛基被保留，生成作用下其伯醇被氧化，而醛基被保留，生成糖醛酸糖醛酸（uronicuronic acidacid）。D-D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下可被氧化成葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下可被氧化成D-D-葡萄糖葡萄糖酸，并形成内酯。酸，并形成内酯。D-D-葡萄糖酸葡萄糖酸-内酯（内酯（GDLGDL）：在室温下的水中完全水解）：在室温下的水中完全水解需要需要3 3小时，小时，pHpH随之下降。随之下降。温和的酸化剂温和的酸化剂38行
32、业材料304、 还原反原反应单糖的糖的羰基在一定基在一定压力与催化力与催化剂存在下可加存在下可加氢被被还原成原成对应的的糖醇糖醇（polyol），），酮糖糖还原由于形成了一个新的手性碳原由于形成了一个新的手性碳原子，因此能得到两种相原子，因此能得到两种相应的糖醇。下的糖醇。下图是葡萄糖及果糖是葡萄糖及果糖还原原产生的糖醇。生的糖醇。39行业材料32蔗糖蔗糖酯乳化乳化剂多糖磷酸一多糖磷酸一酯，例如，例如，马铃薯淀粉中含有少量磷酸薯淀粉中含有少量磷酸酯基。基。其它重要的其它重要的酯淀粉：淀粉：乙酸乙酸酯、琥珀酸、琥珀酸酯、琥珀酸、琥珀酸酯以及二淀以及二淀粉己二酸粉己二酸酯。卡拉胶含有卡拉胶含有硫酸
33、硫酸酯基（基（硫酸一酯硫酸一酯R-OSOR-OSO3-3- ）文献文献5、 酯化与化与醚化反化反应酯化反化反应糖分子中的糖分子中的羟基能与有机酸和一些无机酸形成基能与有机酸和一些无机酸形成酯。糖磷酸糖磷酸酯 通常是代通常是代谢的中的中间物。物。40行业材料33llll甲基甲基纤维素素羧甲基甲基纤维素素钠（-O-CH2-COONa+）羟丙基（丙基（-O-CH2-CHOH-CH3）纤维素素醚羟丙基丙基酯淀粉淀粉都己都己获批准用于食品。批准用于食品。在在红藻多糖藻多糖特特别是是琼脂胶、脂胶、-卡拉胶和卡拉胶和-卡拉胶卡拉胶中存在脱水中存在脱水形成的形成的内内醚。醚化反化反应糖中糖中羟基如醇基如醇羟基
34、，除能形成基，除能形成酯外外还可生成可生成醚。多糖通多糖通过醚化可以改善它化可以改善它们的性的性质使它使它们具有具有较广的用途，广的用途，例如例如41行业材料34三、碳水化合物的食品功能性三、碳水化合物的食品功能性（一）、（一）、 亲水功能水功能碳水化合物含有碳水化合物含有许多多亲水性水性羟基基，它，它们靠靠氢键键合合与水分子相互作用，形成与水分子相互作用，形成了碳水化合物，了碳水化合物，对水有水有较强强的的亲和力。例如，将不同和力。例如，将不同结构的构的单糖或低聚糖放置在糖或低聚糖放置在不同的湿度（不同的湿度（RH）若干）若干时间后就能后就能结合一定的空气中水分（下表）合一定的空气中水分（下
35、表）糖吸收潮湿空气中水分的百分含量（糖吸收潮湿空气中水分的百分含量（%）20、不同相、不同相对湿度（湿度（RH）和）和时间糖糖D-葡萄糖葡萄糖D-果糖果糖蔗糖蔗糖麦芽糖（无水）麦芽糖（无水）含含结晶水麦芽糖晶水麦芽糖无水乳糖无水乳糖含含结晶水乳糖晶水乳糖60%，1h0.070.280.040.805.050.545.0560%，9d0.070.630.037.05.11.25.1100%，25d14.573.418.418.4未未测1.4未未测42行业材料35糖醇除了甘露醇、异麦芽糖醇除了甘露醇、异麦芽酮糖醇，均有一定吸湿性糖醇，均有一定吸湿性糖醇的吸湿性和其自身的糖醇的吸湿性和其自身的纯度有
36、关，一般度有关，一般纯度低其吸湿性也高度低其吸湿性也高多糖在放置在不同的湿度（多糖在放置在不同的湿度（RH）若干）若干时间后也能后也能结合一定的空气合一定的空气中水分并有中水分并有较好的持水性好的持水性碳水化合物碳水化合物结合水的能力称合水的能力称为保湿性保湿性茶多糖茶多糖的吸湿性（左的吸湿性（左图RH=81%，中，中图RH=43%）与保湿性（右）与保湿性（右RH=43%）43行业材料38（二）、粘度与凝胶作用（二）、粘度与凝胶作用1、粘度的概念、粘度的概念 粘度粘度(viscosity)是表征流体流是表征流体流动时所受内摩擦阻力大小的物理量，所受内摩擦阻力大小的物理量，是流体在受剪切是流体在
37、受剪切应力作用力作用时表表现出的特性。出的特性。 测定方法：定方法：毛毛细管粘度管粘度计、旋、旋转粘度粘度计、落球式粘度、落球式粘度计和振和振动式粘式粘度度计 影响碳水化合物的粘度的主要因素：影响碳水化合物的粘度的主要因素：内在因素内在因素（如分子量大小、分子（如分子量大小、分子链形状等）形状等）外界因素外界因素（如碳水化合物的（如碳水化合物的浓度、温度等）度、温度等）2、多糖溶液的粘度、多糖溶液的粘度多糖溶液的粘度与其相多糖溶液的粘度与其相应食品的增稠性及胶凝性都有重要关系，食品的增稠性及胶凝性都有重要关系，是食品的主要功能性；是食品的主要功能性；通通过控制多糖溶液的粘度可控制液体食品及控制
38、多糖溶液的粘度可控制液体食品及饮料的流料的流动性与性与质地，地，改改变半固体食品的形半固体食品的形态及及O/W乳乳浊液的液的稳定性。定性。44行业材料39多糖溶液的粘度同多糖溶液的粘度同分子的大小、形状、所分子的大小、形状、所带净电荷及荷及其所在溶液中的构象其所在溶液中的构象有关。有关。多糖分子在溶液中的形状是多糖分子在溶液中的形状是围绕糖基糖基连接接键振振动的的结果，一般呈果，一般呈无序的无无序的无规线团状状态（下（下图）。大多数多糖在）。大多数多糖在溶液中所呈溶液中所呈现的无的无规线团状性状性质与多糖的与多糖的组成及成及连接方式接方式有密切关系。有密切关系。糖分子的无糖分子的无规线团状状4
39、5行业材料40溶液中线性高聚物分子溶液中线性高聚物分子旋转和伸屈旋转和伸屈时占有很大的时占有很大的空间空间，分子，分子间彼此间彼此碰撞碰撞的频率高，产生的频率高，产生磨擦磨擦，消耗，消耗能量能量，因而产生，因而产生粘度粘度。线性多糖甚至在浓度很低时形成粘度很高的溶液。线性多糖甚至在浓度很低时形成粘度很高的溶液。链长增加，链长增加，高聚物占有的体积增加，溶液的粘度增加高聚物占有的体积增加，溶液的粘度增加。线性分子，高粘度线性分子，高粘度支链分子，体积小，低粘度支链分子，体积小，低粘度相同分子相同分子质量的量的线性多糖和高度支性多糖和高度支链多糖在溶液中占有的相多糖在溶液中占有的相对体体积46行业
40、材料41带电多糖，粘度增高带电多糖，粘度增高仅带一种类型电荷仅带一种类型电荷（一般带负电荷，它由羧基或硫酸一酯（一般带负电荷，它由羧基或硫酸一酯基电离而得）的直链多糖由于相同电荷的斥力呈伸展构型，基电离而得）的直链多糖由于相同电荷的斥力呈伸展构型，增加了从一端到另一端的链长，高聚物占有体积增大，因而增加了从一端到另一端的链长，高聚物占有体积增大，因而溶液的粘度大大提高。溶液的粘度大大提高。不带电荷的直链均多糖不带电荷的直链均多糖，因其分子链中仅具有一种中性，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，
41、这些结晶区不溶于水，而且非常稳定。分结晶，这些结晶区不溶于水，而且非常稳定。通过加热，多糖分子通过加热，多糖分子溶于水并形成不稳定的分散体系，随溶于水并形成不稳定的分散体系，随后后分子链间又相互作用形成有序排列分子链间又相互作用形成有序排列，快速形成沉淀或胶凝快速形成沉淀或胶凝现象现象。直链淀粉通过加热溶于水，接着将溶液冷却，分子经聚集直链淀粉通过加热溶于水，接着将溶液冷却，分子经聚集而沉淀，此过程称为而沉淀，此过程称为老化老化。伴随老化，水被排除，则称之为。伴随老化，水被排除，则称之为“脱水收缩脱水收缩”。面包和其它烘焙食品冷却时，直链淀粉分子缔合而变硬。面包和其它烘焙食品冷却时，直链淀粉分
42、子缔合而变硬。长时间长时间贮存后，贮存后，支链淀粉分子支链淀粉分子也会缔合产生也会缔合产生老化老化。47行业材料423、胶凝作用、胶凝作用在食品加工中，多糖或蛋白在食品加工中，多糖或蛋白质等大分子，可通等大分子，可通过氢键、疏水相互作用、范、疏水相互作用、范德德华引力、离子引力、离子桥接接(ionic cross bridges)、缠结或共价或共价键等相互作用，能形等相互作用，能形成海成海绵状的三状的三维网状凝胶网状凝胶结构。构。网孔中充网孔中充满着液相，液相是由着液相，液相是由较小分子小分子质量的溶量的溶质和部分高聚物和部分高聚物组成的水成的水溶液。溶液。典型的三典型的三维网网络凝胶凝胶结构
43、示意构示意图48行业材料43支支链分子或分子或杂聚糖分子聚糖分子间不能很好地不能很好地结合，因此不能合，因此不能形成足形成足够大的大的连结区和一定区和一定强强度的凝胶。度的凝胶。这类多糖分子只多糖分子只形成粘稠、形成粘稠、稳定的溶胶。定的溶胶。带电荷基荷基团的分子的分子，例如含，例如含羧基的多糖，基的多糖，链段之段之间的的负电荷可荷可产生生库仑斥力斥力，因而阻止，因而阻止连结区的形成。区的形成。凝胶的凝胶的选择取决于所期望的粘度、凝胶取决于所期望的粘度、凝胶强强度、流度、流变性性质、体系的、体系的pH值、加工、加工时的温度、与其他配料的相互作用、的温度、与其他配料的相互作用、质构等。构等。多糖
44、在食品工多糖在食品工业中的中的应用：增稠用：增稠剂、絮凝、絮凝剂、泡沫、泡沫稳定定剂、吸水膨、吸水膨胀剂、乳状液、乳状液稳定定剂等。等。49行业材料44（三）、（三）、风味味结合功能合功能碳水化合物是一碳水化合物是一类很好的很好的风味固定味固定剂，能有效地保留，能有效地保留挥发性性风味成分，如味成分，如醛类、酮类及及酯类。环状糊精由于状糊精由于内部呈非极性内部呈非极性环境境，能有效地，能有效地截留非极性截留非极性的的风味成分和其他小分子化合物味成分和其他小分子化合物。阿拉伯阿拉伯树胶在胶在风味物味物颗粒的周粒的周围形成一形成一层厚膜，从而可厚膜，从而可以以防止水分的吸收、防止水分的吸收、挥发和
45、化学氧化造成的和化学氧化造成的损失失。碳水化合物在碳水化合物在食品脱水食品脱水过程中程中对保持保持挥发性性风味成分味成分起起着重要作用，随着脱水的着重要作用，随着脱水的进行，使糖行，使糖-水的相互作用水的相互作用转变成糖成糖-风味味剂的相互作用。的相互作用。50行业材料45（四）、（四）、 碳水化合物褐碳水化合物褐变产物与食品物与食品风味味碳水化合物在非碳水化合物在非酶酶褐褐变过程中除了程中除了产生深生深颜色色类黑精色素黑精色素外，外，还产成了多种成了多种挥发性物性物质，使加工食品，使加工食品产生生特殊的特殊的风味味，例如花生、咖啡豆，例如花生、咖啡豆在焙烤在焙烤过程中程中产生的褐生的褐变风味
46、。味。褐褐变产物除了能使食品物除了能使食品产生生风味外，它本身可能具有特殊的味外，它本身可能具有特殊的风味或味或者能增者能增强强其他的其他的风味，味，具有具有这种双重作用的焦糖化种双重作用的焦糖化产物是麦芽酚和乙基物是麦芽酚和乙基麦芽酚。麦芽酚。糖的糖的热分解分解产物有吡喃物有吡喃酮、呋喃、喃、呋喃喃酮、内、内酯、羰基化合物、酸基化合物、酸和和酯类等。等。这些化合物些化合物总的的风味和香味特征使某些食品味和香味特征使某些食品产生特有的香味。生特有的香味。51行业材料46（五）、（五）、 甜度甜度所有糖、糖醇及低聚糖所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，均有一定甜度，某些糖苷、多糖复合物某些糖苷、多
47、糖复合物也有很也有很好的甜度，好的甜度，这是是赋予食品甜味的主要原因。人所能感予食品甜味的主要原因。人所能感觉到的甜味因糖的到的甜味因糖的组成、构型和物理形成、构型和物理形态不同而异不同而异(下表下表)。糖的相糖的相对甜度（甜度（W/W，%）糖糖蔗糖蔗糖-D-果糖果糖-D-葡萄糖葡萄糖-D-葡萄糖葡萄糖-D-半乳糖半乳糖-D-半乳糖半乳糖-D-甘露糖甘露糖-D-甘露糖甘露糖-D-乳糖乳糖-D-乳糖乳糖-D-麦芽糖麦芽糖棉子糖棉子糖水水苏四糖四糖溶液的相溶液的相对甜度甜度1001001754079异异头体体27-59苦味苦味163848465223-结晶的相晶的相对甜度甜度10018074823
48、22132苦味苦味1632-110糖醇的甜度除了糖醇的甜度除了木糖醇的甜度和蔗糖木糖醇的甜度和蔗糖相近相近外，其他糖醇的外，其他糖醇的甜度均比蔗糖低。由甜度均比蔗糖低。由于糖醇能被人体小于糖醇能被人体小肠吸收吸收进入血液代入血液代谢，产有一定有一定热量，是一量，是一种种营养性甜味养性甜味剂，但，但由于其由于其热值均比葡萄均比葡萄糖要低些，因此，糖要低些，因此，糖糖醇是很好的低醇是很好的低热量食量食品甜味品甜味剂。52行业材料褐变反应褐变反应Browning reaction53行业材料生活中食品的颜色改变生活中食品的颜色改变举例举例焙烤焙烤烹调烹调生食生食54行业材料 食品可能在生长、采摘、加
49、工或烹调、贮藏食品可能在生长、采摘、加工或烹调、贮藏过程中，因过程中，因非食品色素成分发生化学变化非食品色素成分发生化学变化，伴随伴随着食品色泽的转褐变深着食品色泽的转褐变深，这种现象被称为食品的，这种现象被称为食品的褐变，把这些反应通称为食品的褐变反应。褐变，把这些反应通称为食品的褐变反应。褐变反应的概念褐变反应的概念 55行业材料分类分类 按照有无酶的参与按照有无酶的参与 酶促褐变酶促褐变非酶褐变非酶褐变主要是酚类物质主要是酚类物质的酶促褐变的酶促褐变美美拉拉德德反反应应焦焦糖糖化化反反应应抗坏血酸抗坏血酸氧化褐变氧化褐变56行业材料1 反应条件反应条件2 反应机理反应机理3 酶促褐变的抑
50、制酶促褐变的抑制酶促褐变酶促褐变（Enzymatic browning） 57行业材料某些果蔬组织被碰伤、切开、削皮，就很易某些果蔬组织被碰伤、切开、削皮，就很易发生褐变。发生褐变。以下水果会褐变吗？以下水果会褐变吗？反应条件反应条件58行业材料酶促褐变发生的三个条件酶促褐变发生的三个条件土豆、苹果、梨、香蕉土豆、苹果、梨、香蕉等果蔬易发生褐变。等果蔬易发生褐变。有些瓜果如有些瓜果如柠檬、桔子及西瓜柠檬、桔子及西瓜等由于等由于不含多不含多酚氧化酶酚氧化酶，故不会发生酶促褐变。，故不会发生酶促褐变。反应条件反应条件适宜的酚类底物适宜的酚类底物酚酶（酚酶（Polyphenol oxidase，EC
51、 1.10.3.1，简称，简称PPO）氧气氧气59行业材料反应机理反应机理以土豆中酪氨酸为例以土豆中酪氨酸为例图图9-1a 土豆中酪氨酸的酶促反应土豆中酪氨酸的酶促反应60行业材料热处理热处理 7090 加热约加热约7 s，可使大部分酚酶失活；在，可使大部分酚酶失活；在80 时时1020 min或沸水中或沸水中2 min，可使酚酶完全失活。，可使酚酶完全失活。调节调节pH值值 PPO的最适的最适pH值在值在67之间，之间，pH值在值在3.0以下，以下，PPO几乎完全几乎完全失去活性。失去活性。 用化学药品抑制酚酶活性用化学药品抑制酚酶活性 亚硫酸盐是食品工业中预防酶促褐变最常用的物质。亚硫酸盐
52、是食品工业中预防酶促褐变最常用的物质。酶促褐变的抑制酶促褐变的抑制61行业材料减少和金属离子的接触减少和金属离子的接触 金属（如铁、铜、锡、铝等）离子是酚酶的激活剂。金属（如铁、铜、锡、铝等）离子是酚酶的激活剂。隔绝氧隔绝氧改变底物的结构改变底物的结构 其他方法其他方法酶促褐变的抑制酶促褐变的抑制62行业材料1 美拉德反应美拉德反应 2 焦糖化反应焦糖化反应3 抗坏血酸褐变抗坏血酸褐变非酶褐变非酶褐变63行业材料47非非酶酶褐褐变的的类型型美拉德反美拉德反应焦糖化褐焦糖化褐变抗坏血酸褐抗坏血酸褐变非非挥发性成分性成分有色成分有色成分无色成分无色成分挥发性成分性成分食品食品质量量与安全与安全四、
53、非四、非酶酶褐褐变反反应(一一)、非、非酶酶褐褐变的的类型及型及历程程非非酶酶褐褐变反反应主要是指碳水化合物在主要是指碳水化合物在热的作用下的作用下发生的一系列化学反生的一系列化学反应，产生了大量的有色成分和无色成分、生了大量的有色成分和无色成分、挥发性和非性和非挥发性成分性成分1、非、非酶酶褐褐变反反应的的类型型64行业材料以法国化学家以法国化学家L. C. Maillard的名字命名。的名字命名。又称羰氨反应，指食品体系中又称羰氨反应，指食品体系中含有氨基的化含有氨基的化合物合物与与含有羰基的化合物含有羰基的化合物之间发生反应而之间发生反应而使食品颜色加深的反应。使食品颜色加深的反应。（1
54、） 美拉德反应美拉德反应（Maillard browning）美拉德反应的概念美拉德反应的概念 包括胺、氨基酸、肽、包括胺、氨基酸、肽、蛋白质蛋白质包括还原糖、醛和酮（来源广泛，包括油脂氧化酸败包括还原糖、醛和酮（来源广泛，包括油脂氧化酸败产物、焦糖化中间产物、维生素产物、焦糖化中间产物、维生素C氧化降解产物等）氧化降解产物等）65行业材料48醛醇醇类及脱氮聚合及脱氮聚合物物类醛亚胺胺类和和酮亚胺胺类HMF或糠或糠醛类黑素黑素类（含氮（含氮褐色聚合物褐色聚合物或共聚物或共聚物类）醛糖糖N-葡萄糖基胺葡萄糖基胺2、美拉德反、美拉德反应及其反及其反应历程程含自由氨基化合物含自由氨基化合物Amado
55、ri重排重排Amadori重排重排产品（品（ARP）（）（1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖）糖）pH7羟甲基糠甲基糠醛(HMF)或糠或糠醛的的Schiffs碱碱pH7还原原酮类pH7（温度（温度较高）高）裂解裂解产物（丙物（丙酮醇、二乙醇、二乙酰基、基、丙丙酮醛等）等）醛类Strecker降解降解+ 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脱脱氢还原原酮类+ 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66行业材料H H2 2O O50开始开始阶段：段：还原糖原糖如葡萄糖和氨基酸或蛋白如葡萄糖和氨基酸或蛋白质中的中的自由氨基自由氨基失水失水
56、缩合生成合生成N-葡萄糖基胺葡萄糖基胺，葡萄基胺，葡萄基胺经Amadori重排重排反反应生成生成1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖糖：CHCH2 2OHOHHCHC O OHCOHHCOHHOCHHOCHHCOHHCOHHCOHHCOHCHCH2 2OHOH+RNH+RNH2 2NHRNHRC(H)(OH)C(H)(OH)HCOHHCOHHOCHHOCHHCOHHCOHHCOHHCOHCHCH2 2OHOHHCHC NRNRHCOHHCOHHOCHHOCHHCOHHCOHHCOHHCOHCHCH2 2OHOHHCOHHCOHCHCH2 2OHOHHOCHHOCHHCOHHCOHC C O O
57、CHCH2 2NHRNHRO OOHOHHOHONHRNHROHOH1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-D-果糖果糖1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖糖N-葡萄糖基胺葡萄糖基胺67行业材料511，2-烯胺醇胺醇3-脱氧已糖脱氧已糖醛酮中中间阶段：段：1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖糖根据根据pH 值的不同的不同发生降解，生降解，当当pH 值等于或小于等于或小于7 时，Amadori 产物主要物主要发生生1，2-烯醇化醇化而形成而形成糠糠醛(当糖是戊糖当糖是戊糖时) 或或羟甲基糠甲基糠醛(当糖当糖为己糖己糖时)：羟甲基甲基呋喃喃醛（HMF）Amadori 产物物68行业材料52当当pH 值大于大于
58、7温度温度较低低时1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖糖较易易发生生2,3-烯醇化而形成醇化而形成还原原酮类,还原原酮较不不稳定，既有定，既有较强强的的还原作用，也可原作用，也可异构成脱异构成脱氢还原原酮（二（二羰基化合物基化合物类）：）：69行业材料53当当pH 值大于大于7温度温度较高高时1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖糖较易裂解，易裂解，产生生1-羟基基-2-丙丙酮、丙、丙酮醛、二乙、二乙酰基等很多基等很多高活性的中高活性的中间体体。这些中些中间体体还可可继续参与反参与反应，如，如脱脱氢还原原酮易使氨基酸易使氨基酸发生脱生脱羧、脱氨反、脱氨反应形成形成醛类和和-氨基氨基酮类，这个反个
59、反应又称又称为Strecker 降解反降解反应：70行业材料54终期期阶段：段：反反应过程中形成的程中形成的醛类、酮类都不都不稳定，它定，它们可可发生聚合反生聚合反应产生生醛醇醇类及脱氮聚合物及脱氮聚合物类：-H2O-H2O在美拉德反在美拉德反应过程中有程中有氨基氨基存在存在时，反，反应的中的中间产物物都能与氨基都能与氨基发生生缩合、脱合、脱氢、重排、异构化、重排、异构化等一系列反等一系列反应，最最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物，形成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称称为类黑素黑素(Mlanoidin)。71行业材料55类黑素黑素类黑素是棕黑色的固体，一般含氮黑素是棕黑色的固体，一般含氮34，结构
60、不明，且构不明，且组成与原料和成与原料和生成方式有很大关系。生成方式有很大关系。目前已知目前已知类黑素分子黑素分子结构中含有不构中含有不饱和的咪和的咪唑、吡咯、吡、吡咯、吡啶、吡、吡嗪之之类的的杂环，以及一些完整的氨基酸残基等。，以及一些完整的氨基酸残基等。72行业材料73行业材料又称卡拉蜜尔作用又称卡拉蜜尔作用将将不含氨基化合物不含氨基化合物的的糖类物质糖类物质加热到加热到熔点以熔点以上温度上温度，会发焦变黑生成黑褐色物质（焦，会发焦变黑生成黑褐色物质（焦糖），此即为焦糖化作用。糖），此即为焦糖化作用。高温下糖类形成两类物质：高温下糖类形成两类物质：3 焦糖化反应（焦糖化反应（Caramel
61、ization） 焦糖化反应的概念焦糖化反应的概念 一类是糖分子之一类是糖分子之间的脱水聚合产间的脱水聚合产物焦糖或酱色物焦糖或酱色（caramel） 一类是糖的裂解产物，如一些挥一类是糖的裂解产物，如一些挥发性醛、酮、酚类物质，而这些发性醛、酮、酚类物质，而这些裂解产物会进行复杂的缩合、聚裂解产物会进行复杂的缩合、聚合反应后形成深色物质合反应后形成深色物质这两类物质共同形成了焦糖这一复杂产物这两类物质共同形成了焦糖这一复杂产物 74行业材料一、一、 焦糖的生成焦糖的生成 二、二、 热降解产物的生成热降解产物的生成焦糖化反应（焦糖化反应（Caramelization） 75行业材料57蔗糖蔗糖
62、熔融熔融起泡起泡异蔗糖异蔗糖酐加加热加加热加加热-H2O焦糖焦糖酐（Caramelan）焦糖素焦糖素（Caramelin）焦糖焦糖烯起泡、脱水起泡、脱水-H2O-H2O加加热从从该图可知可知焦糖化作用是以焦糖化作用是以连续的加的加热失水、聚合作用失水、聚合作用为主主线的反的反应，所所产生的焦糖是一生的焦糖是一类结构不明的大分子物构不明的大分子物质。催化。催化剂可加速可加速这类反反应的的发生。生。如蔗糖是用于生如蔗糖是用于生产焦糖色素和食用色素香料的物焦糖色素和食用色素香料的物质，在，在酸或酸性酸或酸性铵盐存在的溶液中加存在的溶液中加热可制可制备出出焦糖色素焦糖色素，并广泛，并广泛应用于用于酱油
63、、食醋、油、食醋、 料酒、料酒、酱卤、腌制制品、腌制制品 、烘制食品、糖果、烘制食品、糖果、药品、碳酸品、碳酸饮料及非碳酸料及非碳酸饮料等，料等，并能有效提高并能有效提高产品品品品质。焦糖的形成焦糖的形成-H2O76行业材料58由蔗糖形成焦糖素的反由蔗糖形成焦糖素的反应历程可分三程可分三阶段：段：第一第一阶段段：由蔗糖熔融开始，：由蔗糖熔融开始，经一段一段时间起泡，蔗糖脱去一分子水，起泡，蔗糖脱去一分子水，生成无甜味而具温和苦味的生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖异蔗糖酐（1，3，2，2-双脱水双脱水- -D-吡喃吡喃葡萄糖苷基葡萄糖苷基- -D-呋喃果糖）。喃果糖）。这是焦糖化的开始反是焦糖化的
64、开始反应，起泡，起泡暂时停止。停止。第二第二阶段段：是持：是持续较长时间的失水的失水阶段，在此段，在此阶段段异蔗糖异蔗糖酐缩合合为焦焦糖糖酐。焦糖。焦糖酐是一种平均分子式是一种平均分子式为C24H36O18的浅褐色色素，焦糖的浅褐色色素，焦糖酐的的熔点熔点为138，可溶于水及乙醇，味苦。，可溶于水及乙醇，味苦。第三第三阶段段：是：是焦糖焦糖酐进一步脱水形成一步脱水形成焦糖焦糖烯，焦糖，焦糖烯继续加加热失水，失水，生成高分子量的生成高分子量的难溶性溶性焦糖素焦糖素。焦糖。焦糖烯的熔点的熔点为154，可溶于水，味，可溶于水，味苦，分子式苦，分子式为C36H50O25。焦糖素的分子式。焦糖素的分子式
65、为C125H188O80，难溶于水，溶于水，外外观为深褐色。深褐色。77行业材料、热降解降解产物的物的产生生A.酸性条件下酸性条件下醛类形成形成：在酸性条件下加：在酸性条件下加热，醛糖或糖或酮糖糖进行行烯醇化，生醇化，生成成1,2-烯醇式己糖醇式己糖1,2-烯醇式己糖醇式己糖葡萄糖葡萄糖3-脱氧葡萄糖脱氧葡萄糖醛酮5978行业材料60CCCCH2OH3-脱氧葡萄糖脱氧葡萄糖醛酮HOHHOHCCHOOHHCCCCH2OHHHOHCCHOOHOHOH2CCHO-H2O-H2O环构化构化羟甲基糠甲基糠醛B、碱性条件、碱性条件醛类的形成的形成还原糖在碱性条件下原糖在碱性条件下发生互生互变异构作用，形成
66、中异构作用，形成中间产物物1,2-烯醇式己醇式己糖，糖，1,2-烯醇式己糖形成后，在醇式己糖形成后，在强强热下裂解生成下裂解生成醛类。79行业材料6180行业材料81行业材料三种商品化焦糖色素三种商品化焦糖色素 蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味物蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味物n耐酸焦糖色素：水溶液耐酸焦糖色素：水溶液pHpH为为pH2-4.5pH2-4.5亚硫酸氢铵催化产生亚硫酸氢铵催化产生应用于可乐饮料、酸性饮料，生产量最大应用于可乐饮料、酸性饮料，生产量最大 n焙烤食品用色素：水溶液焙烤食品用色素：水溶液pHpH为为4.2-4.84.2-4.8糖与胺盐加热，产生棕红色糖与胺盐加热，产生
67、棕红色n啤酒用焦糖色素：水溶液的啤酒用焦糖色素：水溶液的pHpH为为3-43-4蔗糖直接热解产生棕红色蔗糖直接热解产生棕红色应用于啤酒和其它含醇饮料应用于啤酒和其它含醇饮料82行业材料624、抗坏血酸褐、抗坏血酸褐变及其反及其反应历程程 抗坏血酸不抗坏血酸不仅具有酸性具有酸性还具有具有还原性，因此，常作原性，因此，常作为天然抗氧化天然抗氧化剂 但抗坏血酸褐但抗坏血酸褐变是果汁在是果汁在储藏藏过程中程中变色的主要原因之一，其色的主要原因之一，其实质在于在于其形成的其形成的酮、醛等物等物质和和氨基化合物反氨基化合物反应后后进一步一步缩合、合、聚合形成的褐色物聚合形成的褐色物质。83行业材料63即抗
68、坏血酸在即抗坏血酸在对其它成分抗氧化的同其它成分抗氧化的同时它自身也它自身也极易氧化。其极易氧化。其氧化有两种途径氧化有两种途径：有氧有氧时抗坏血酸被氧化形成脱抗坏血酸被氧化形成脱氢抗坏血酸抗坏血酸, 再脱再脱水形成水形成DKG (2 , 3 - 二二酮古洛糖酸古洛糖酸)后，脱后，脱羧产生生酮木糖，木糖，, 最最终产生生还原原酮。 还原原酮极易参与美拉极易参与美拉德反德反应的中的中间及最及最终阶段。段。此此时抗坏血酸主要是抗坏血酸主要是受溶解氧及上部气体的影响，分解反受溶解氧及上部气体的影响，分解反应相当迅速相当迅速。84行业材料64当食品中当食品中存在有比抗坏血酸氧化存在有比抗坏血酸氧化还原
69、原电位高的成分位高的成分时，无无氧氧时抗坏血酸也因抗坏血酸也因失失氢而被氧化，生成脱而被氧化，生成脱氢抗坏血酸或抗抗坏血酸或抗坏血酸坏血酸酮式式环状状结构，在水参与下抗坏血酸构，在水参与下抗坏血酸酮式式环状状结构构开开环成成2，3-二二酮古洛糖酸古洛糖酸；2，3-二二酮古洛糖酸古洛糖酸进一步脱一步脱羧、脱水生成、脱水生成呋喃喃醛或脱或脱羧生成生成还原原酮。呋喃喃醛、还原原酮等都会等都会参与美拉德反参与美拉德反应，生成含氮的褐色的聚合物或共聚，生成含氮的褐色的聚合物或共聚物物类。抗坏血酸在抗坏血酸在pH5.0的酸性溶液中氧化生成脱的酸性溶液中氧化生成脱氢抗抗坏血酸，速度坏血酸，速度缓慢，反慢，反
70、应可逆。可逆。影响抗坏血酸氧化褐影响抗坏血酸氧化褐变的因素：的因素：抗坏血酸抗坏血酸浓度、度、pH、金属、金属离子、抗坏血酸氧化离子、抗坏血酸氧化酶酶等。就等。就pH来来说，在中性或碱性条，在中性或碱性条件下，其褐件下，其褐变速度大大加快速度大大加快85行业材料86行业材料87行业材料66(二二)、非、非酶酶褐褐变对食品食品质量的影响量的影响1、非、非酶酶褐褐变对食品色食品色泽的影响的影响非非酶酶褐褐变反反应中中产生两大生两大类对食品色食品色泽有影响的成分：有影响的成分：其一其一是一是一类分子量低于分子量低于1 000的水可溶的小分子有色成分；的水可溶的小分子有色成分；其二其二是一是一类分子量
71、达到分子量达到10万的水不可溶的大分子高聚物万的水不可溶的大分子高聚物质。非非酶酶褐褐变反反应中呈色成分中呈色成分较多且复多且复杂，到目前，到目前为止，人止，人们根据不同的模根据不同的模拟反反应结果，得到果，得到水可溶的小分子呈色成分水可溶的小分子呈色成分主要有下列几种：主要有下列几种：水不可溶的大分子呈色成分：水不可溶的大分子呈色成分：关于水不可溶的大分子高聚物关于水不可溶的大分子高聚物质的的结构构还不是很清楚。不是很清楚。正如水可溶的小分子生色成分受正如水可溶的小分子生色成分受起始原料、反起始原料、反应条件条件的不同，其的不同，其结构也有很大不构也有很大不同一同一样，大分子高聚物，大分子高
72、聚物质的的结构也受构也受起始原料、反起始原料、反应条件条件等多方面因素的影响。等多方面因素的影响。88行业材料672、非、非酶酶褐褐变对食品食品风味的影响味的影响在高温条件下，糖在高温条件下，糖类脱水后，碳脱水后，碳链裂解、异构及氧化裂解、异构及氧化还原原可可产生一些化学物生一些化学物质，如乙，如乙酰丙酸、甲酸、丙丙酸、甲酸、丙酮醇（醇（1-羟-2-丙丙酮）、）、3-羟基丁基丁酮、二乙、二乙酰、乳酸、丙、乳酸、丙酮酸和醋酸等；酸和醋酸等；非非酶酶褐褐变反反应过程中程中产生的二生的二羰基化合物，可促基化合物，可促进很多成很多成分的分的变化，化，如氨基酸在二如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱基化合
73、物作用下脱氨脱羧，产生大量的生大量的醛类。非非酶酶褐褐变反反应可可产生需要或不需要的生需要或不需要的风味味麦芽酚（麦芽酚（3-羟基基-2-甲基吡喃甲基吡喃-4-酮）和异麦芽酚（）和异麦芽酚（3-羟基基-2-乙乙酰呋喃）使焙烤的面包喃）使焙烤的面包产生香味，生香味，2-H-4-羟基基-5-甲基甲基-呋喃喃-3-酮有烤肉的焦香味，可作有烤肉的焦香味，可作为风味增味增强强剂；非非酶酶褐褐变反反应产生的吡生的吡嗪类及某些及某些醛类等是食品高火味及焦糊味等是食品高火味及焦糊味的主要成分。的主要成分。89行业材料氨基酸Strecher反应中生成的醛香型100180甘氨酸甲醛焦糖香烧糊的糖味丙氨酸乙醛甜焦糖
74、香烧糊的糖味缬氨酸异丁醛黑麦面包的风味沁鼻的巧克力香亮氨酸异戊醛果香、甜巧克力香烧糊的干酪味异亮氨酸2-甲基丁醛霉腐味、果香烧糊的干酪味苏氨酸羟基丙醛巧克力香烧糊的干酪味苯丙氨酸甲基苯丙醛紫罗兰、玫瑰香紫罗兰、玫瑰香68氨基酸与葡萄糖（氨基酸与葡萄糖（1:1）混合加）混合加热后的香型后的香型变化化90行业材料693、非、非酶酶褐褐变产物的抗氧化作用物的抗氧化作用随褐随褐变反反应生成生成醛、酮等等还原性物原性物质，它，它们对食品有一定抗氧化能力，食品有一定抗氧化能力，尤其是防止食品中油脂的氧化尤其是防止食品中油脂的氧化较为显著。著。Elizalde等等报道道葡萄糖葡萄糖甘氨酸甘氨酸反反应系系统加
75、加热褐褐变程度程度对抗氧化性影响，抗氧化性影响，结果果发现在加在加热1218小小时下下MRPs抗氧化活性最佳。葡萄糖抗氧化活性最佳。葡萄糖甘氨酸的甘氨酸的MRPs对大豆油氧化大豆油氧化诱导时间较未添加未添加MRPs的的样品增品增长3倍，将倍，将链传播的速播的速度降低一半，且度降低一半，且还能减少已能减少已醛形成。形成。Bedingbaus和和Ockerman研究研究不同氨基酸与糖不同氨基酸与糖类的的MRPs对冷藏的加工冷藏的加工牛排脂牛排脂类氧化抑制作用，氧化抑制作用，结果果发现，不同来源，不同来源MRPs具有良好抑制脂具有良好抑制脂类氧化氧化作用作用 。Yamaguchi等将由等将由木糖木糖
76、甘氨酸甘氨酸的的MRPs经sephadex G-l5分离出低分分离出低分子量的子量的类黑精，再黑精，再进一步用一步用sephadex G-50和和G-l00分离，其中一部分分离，其中一部分类黑黑精的抗氧化能力在精的抗氧化能力在亚油酸中超油酸中超过BHA、没食子酸丙、没食子酸丙酯等。等。Yoshimura等通等通过电子自旋共振研究子自旋共振研究葡萄糖甘氨酸葡萄糖甘氨酸系系统MRPs对活性活性氧抑制作用，氧抑制作用，结果表明此模式下的果表明此模式下的MRPs可抑制可抑制90以上以以上以OH形式存在的形式存在的活性氧。活性氧。91行业材料70A图：从上至下分：从上至下分别是：葡萄糖是：葡萄糖 +丙氨
77、酸，葡萄糖丙氨酸，葡萄糖 + 甘氨酸，葡萄糖甘氨酸，葡萄糖 + 赖氨酸氨酸B图：从上至下分：从上至下分别是：乳糖是：乳糖 + 丙氨酸，乳糖丙氨酸，乳糖 + 甘氨酸，乳糖甘氨酸，乳糖+ 赖氨酸氨酸虽然然MRPs的抗氧化研究已的抗氧化研究已经很全面，但将其作很全面，但将其作为有效有效的抗氧化的抗氧化剂应用于其他食品中仍存在用于其他食品中仍存在许多多问题。主要是缺少。主要是缺少对有抗氧化活性的有抗氧化活性的MRPs的特殊的特殊结构和其抗氧化机理的研究。构和其抗氧化机理的研究。92行业材料714、非、非酶酶褐褐变降低了食品的降低了食品的营养性养性其中以含有游离其中以含有游离-氨基的氨基的赖氨酸、碱性氨
78、酸、碱性L-精精氨酸和氨酸和L-组氨酸氨酸对美拉德降解反美拉德降解反应很敏感很敏感可溶性糖及可溶性糖及Vc有大量有大量损失失蛋白蛋白质上氨基如果参与了非上氨基如果参与了非酶酶褐褐变反反应，其溶解度也会降低。其溶解度也会降低。a)、氨基酸的、氨基酸的损失失b)、糖及、糖及Vc等等损失失c)、蛋白、蛋白质营养性降低养性降低D、矿质元素的生物有效性也有下降元素的生物有效性也有下降93行业材料725、非、非酶酶褐褐变产生有害成分生有害成分非非酶酶褐褐变反反应历程程较为复复杂，产生了大量的中生了大量的中间体体或或终产物，其中一些成分物，其中一些成分对食品食品风味的形成有重要的味的形成有重要的作用，但一些
79、成分作用，但一些成分对食品的安全构成食品的安全构成隐患。患。推推测食物中氨基酸和蛋白食物中氨基酸和蛋白质生成了能引起突生成了能引起突变和致畸的和致畸的杂环胺物胺物质；美拉德反美拉德反应产生的典型生的典型产物物D-糖胺可以糖胺可以损伤DNA；美拉德反美拉德反应对胶原蛋白的胶原蛋白的结构有构有负面的作用，将影响到面的作用，将影响到人体的衰老和糖尿病的形成。人体的衰老和糖尿病的形成。目前目前对非非酶酶褐褐变产生的有害成分研究生的有害成分研究较为清楚只有清楚只有丙丙 烯酰胺胺，已知的致癌物，能引起神，已知的致癌物，能引起神经损伤文献文献 文献文献94行业材料731、影响因素、影响因素(三三)、影响非、
80、影响非酶酶褐褐变反反应的因素及控制方法的因素及控制方法糖糖类与氨基酸的与氨基酸的结构构温度和温度和时间食品体系中的食品体系中的pH值食品中水分含量及金属离子食品中水分含量及金属离子高高压的影响的影响95行业材料74控制控制降温降温亚硫酸硫酸处理理改改变pH值2、非、非酶酶褐褐变的的降低降低产品品浓度度使用不易褐使用不易褐变的糖的糖类发酵法和生物化学法酵法和生物化学法钙盐96行业材料97行业材料75第三第三节 食品中重要的低聚糖和多糖食品中重要的低聚糖和多糖简介介一、食品中重要的低聚糖一、食品中重要的低聚糖在一些天然食物中在一些天然食物中还存在一些不被消化吸收的并具有某些特殊功能的存在一些不被消
81、化吸收的并具有某些特殊功能的低聚糖，如低聚果糖、低聚木糖等，它低聚糖，如低聚果糖、低聚木糖等，它们又称功能性低聚糖。功能性低又称功能性低聚糖。功能性低聚糖一般具有以下特点：不被人体消化吸收，提供的聚糖一般具有以下特点：不被人体消化吸收，提供的热量很低；能促量很低；能促进肠道双歧杆菌的增殖；可道双歧杆菌的增殖；可预防牙防牙齿龋变、结肠癌等。癌等。1、大豆低聚糖（、大豆低聚糖（soyben oligosaccharide）2、低聚果糖（、低聚果糖（fructo-oligosaccharide）3、低聚木糖（、低聚木糖（xylo-oligosaccharide）4、甲壳低聚糖、甲壳低聚糖98行业材料
82、1、大豆低聚糖广泛存在于各种植物中，主要成分是水苏糖、棉籽糖等成人每天服用3-5g低聚糖即可起到增殖双歧杆菌的作用。双歧杆菌 文献99行业材料2、低聚果糖低聚果糖是在蔗糖分子上结合1-3个果糖的寡糖，存在于果蔬中，天然的和微生物法得到的低聚果糖几乎都是直链结构。有试验表明，如果成人每天服用5-8g低聚果糖，2周后粪便中双歧杆菌可增加10-100倍。低聚果糖还可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者的甜味剂。100行业材料3、低聚木糖低聚木糖热稳定性很好，在酸性条件下加热也基本不分解低聚木糖在肠道内难以消化，是极好的双歧杆菌生长因子，每天仅摄入0.7g即有明显效果101行业材料4、甲壳低聚糖甲壳低聚糖是
83、一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖通过-1，4糖苷键连接起来的低聚合度的水溶性氨基葡聚糖有很多生理活性，如提高机体免疫能力，抗肿瘤和促进双歧杆菌增值等102行业材料76二、淀粉和糖原二、淀粉和糖原植物中主要的贮藏物是淀粉，为人类提供植物中主要的贮藏物是淀粉，为人类提供7080%的热量。的热量。淀粉和改性淀粉在食品中有广泛的应用：粘着剂、粘合剂、混淀粉和改性淀粉在食品中有广泛的应用：粘着剂、粘合剂、混浊剂、喷粉剂、成膜剂、稳泡剂、保鲜剂、胶凝剂、上光剂、浊剂、喷粉剂、成膜剂、稳泡剂、保鲜剂、胶凝剂、上光剂、持持 水剂、稳定剂、质构剂以及增稠剂等，还被大量用作布丁、水剂、稳定剂、质构剂
84、以及增稠剂等，还被大量用作布丁、汤汁、沙司、粉丝、婴儿食品、馅饼、蛋黄酱等原料。汤汁、沙司、粉丝、婴儿食品、馅饼、蛋黄酱等原料。103行业材料淀粉来源直链淀粉(%)支链淀粉(%)淀粉来源直链淀粉(%)支链淀粉(%)高直链玉米50851550灿米26317469玉米2674马铃薯2179蜡质玉米199木薯1783小麦2872粳米178379一些淀粉中直一些淀粉中直链淀粉与支淀粉与支链淀粉的比例淀粉的比例104行业材料性质直链淀粉支链淀粉分子量糖苷键对老化的敏感性-淀粉酶作用的产物葡糖淀粉酶作用的产物分子形状 610主要是-D-(1，4)高麦芽糖D-葡萄糖主要为线型 7 810（510）-D-(1
85、，4)，-D-(1，6)低麦芽糖，-极限糊精D-葡萄糖灌木型80直直链淀粉和支淀粉和支链淀粉的性淀粉的性质105行业材料771.淀粉的化学淀粉的化学结构构直直链淀粉淀粉Amylose由由-D-吡喃葡萄糖残基以吡喃葡萄糖残基以 -1,4糖苷糖苷键连接而成的接而成的线性聚合物。相性聚合物。相对分分子子质量量约为106左右；聚合度左右；聚合度约为100-6,000之之间，一般，一般为几百。分子几百。分子内的内的氢键作用成右手螺旋状，每个作用成右手螺旋状，每个环含有含有6个葡萄糖残基。个葡萄糖残基。106行业材料78支支链淀粉淀粉Amylopectin支支链淀粉是一种高度分支的大分子；葡萄糖通淀粉是一
86、种高度分支的大分子；葡萄糖通过 -1,4糖苷糖苷键连接构成接构成主主链，支，支链通通过 -1,6糖苷糖苷键与主与主链连接，分子量很大，接，分子量很大，107（5 108），）， DP 6,000以上。以上。107行业材料812. 淀粉的糊化淀粉的糊化（1）淀粉粒的特性）淀粉粒的特性淀粉在植物淀粉在植物细胞内以胞内以颗粒状粒状态存在，故称淀粉粒。存在，故称淀粉粒。形状：形状：圆形、形、椭圆形、多角形等。形、多角形等。大小：大小：0.0010.15毫米之毫米之间，马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。晶体晶体结构：构：用偏振光用偏振光显微微镜观察及察及X-射射线研究，能研
87、究，能产生双折射及生双折射及X衍射衍射现象。象。淀粉颗粒具有结晶区与无定形区交替层的结构，结晶区主要淀粉颗粒具有结晶区与无定形区交替层的结构，结晶区主要为支链淀粉，无定形区主要为直链淀粉为支链淀粉，无定形区主要为直链淀粉108行业材料 D, 甘薯淀粉（平均粒径：甘薯淀粉（平均粒径：0.017mm）。）。 C, 普通玉米淀粉（平均粒径：普通玉米淀粉（平均粒径：0.013mm）；）； 82A, 绿豆淀粉（平均粒径：豆淀粉（平均粒径：0.016mm）；）；B, 马铃薯淀粉（平均粒径：薯淀粉（平均粒径：0.049mm）；小麦淀粉小麦淀粉颗粒粒109行业材料83110行业材料84（2）淀粉的糊化）淀粉的
88、糊化淀粉粒在适当温度下，在水中溶淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀的糊状溶液，双折，分裂，形成均匀的糊状溶液，双折射和射和结晶晶结构也完全消失的构也完全消失的过程称程称为糊化糊化。其本。其本质是淀粉微是淀粉微观结构从有序构从有序转变成无序。成无序。糊化温度：糊化温度：指双折射消失指双折射消失时的温度。糊化温度不是一个点，而是一段温度范的温度。糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。几种粮食淀粉的糊化温度（几种粮食淀粉的糊化温度（ ）淀粉来源淀粉来源大米大米小麦小麦玉米玉米马铃薯薯糊化温度糊化温度53.758.761.2506067.5505562.553.758.761.2111行业
89、材料85淀粉糊化分淀粉糊化分为三个三个阶段段第一第一阶段段：水温未达到糊化温度：水温未达到糊化温度时，水分只是由淀粉粒的孔隙，水分只是由淀粉粒的孔隙进入粒入粒内，与内，与许多无定形部分的极性基相多无定形部分的极性基相结合，或合，或简单的吸附，此的吸附，此时若取出脱水，若取出脱水，淀粉粒仍可以恢复。淀粉粒仍可以恢复。第二第二阶段：加段：加热至糊化温度，至糊化温度，这时大量的水渗入到淀粉粒内，粘度大量的水渗入到淀粉粒内，粘度发生生变化，淀粉糊的粘度与温度曲化，淀粉糊的粘度与温度曲线（下（下图）。此）。此阶段水分子段水分子进入微晶束入微晶束结构，淀粉原有的排列取向被破坏，并随着温度的升高，粘度增加。
90、构，淀粉原有的排列取向被破坏，并随着温度的升高，粘度增加。第三第三阶段：使膨段：使膨胀的淀粉粒的淀粉粒继续分离支解。分离支解。 当在当在95恒定一段恒定一段时间后，后，则粘度急粘度急剧下降。淀粉糊冷却下降。淀粉糊冷却时，一些淀粉分子重新，一些淀粉分子重新缔合形成不可逆合形成不可逆凝胶。凝胶。112行业材料86淀粉糊化的微淀粉糊化的微观过程程113行业材料87(3)、影响淀粉糊化的因素、影响淀粉糊化的因素水分活度：水分活度：Aw提高，糊化程度提高；提高，糊化程度提高；淀粉淀粉结构：直构：直链淀粉比支淀粉比支链淀粉淀粉难糊化糊化盐：高：高浓度的糖和度的糖和盐，使淀粉糊化受到抑制；，使淀粉糊化受到抑
91、制；脂脂类：脂：脂类可与淀粉形成包合物，从而抑制淀粉糊化；可与淀粉形成包合物，从而抑制淀粉糊化；pH值：pH60 或或- 20 ，不易，不易发生老化；生老化；含水量含水量3060%，易老化；，易老化；50% HM DE50%低甲氧基果胶低甲氧基果胶 LM DE50% LM DE50% （HM）时，）时， 形成凝胶的条件：可溶性固形成凝胶的条件：可溶性固形物（一般是糖）超过形物（一般是糖）超过55%，pH2.0-3.5。 当当DE50% （LM）时，）时， 通过加入通过加入Ca2+形成凝胶，可形成凝胶，可溶性固形物为溶性固形物为10-20%，pH2.5-6.5。 根据胶凝时间和胶凝温度将根据胶凝
92、时间和胶凝温度将HM果胶分类果胶分类快速胶凝的果胶（高酯化度）在快速胶凝的果胶（高酯化度）在pH3.3pH3.3也可以胶凝。也可以胶凝。慢速胶凝的果胶（低酯化度）在慢速胶凝的果胶（低酯化度）在pH2.8pH2.8可以胶凝。可以胶凝。140行业材料108（三）形成凝胶机理（三）形成凝胶机理 HM果胶溶液须糖和酸存在。糖果胶溶液须糖和酸存在。糖-酸酸-果胶凝胶果胶凝胶在果胶溶液中加入足够的酸和糖就会胶凝。由于果胶溶液在果胶溶液中加入足够的酸和糖就会胶凝。由于果胶溶液pHpH降低时降低时，高度水合和带电的，高度水合和带电的羧基羧基转变成转变成不带电荷不带电荷的和仅的和仅少量水合的羧基。失去了一些电荷
93、和少量水合的羧基。失去了一些电荷和降低了水合程度降低了水合程度后，后，高聚物分子链的某些部分就能缔合，使高聚物链形成接合高聚物分子链的某些部分就能缔合，使高聚物链形成接合和网状结构，网孔中固定了溶质分子的水溶液。由于高浓和网状结构，网孔中固定了溶质分子的水溶液。由于高浓度度糖（糖（6565，至少，至少5555）能竞争水合水）能竞争水合水，因而降低了分，因而降低了分子链的溶剂化，这样使分子链间相互作用，促进了接合区子链的溶剂化，这样使分子链间相互作用，促进了接合区的形成。的形成。影响凝胶的形成条件和凝胶强度的因素，最主要的是影响凝胶的形成条件和凝胶强度的因素，最主要的是分子分子链长和连接区的化学
94、性质链长和连接区的化学性质。链越长，凝胶强度越大。酯化链越长，凝胶强度越大。酯化度、温度、度、温度、pHpH、离子强度、糖浓度、离子强度、糖浓度。141行业材料111（四）果胶的主要用途（四）果胶的主要用途果酱与果冻的胶凝剂果酱与果冻的胶凝剂慢胶凝的慢胶凝的HM果胶和果胶和LM果胶用于制造凝胶软糖。添加量果胶用于制造凝胶软糖。添加量2-5%。酸奶的水果基质酸奶的水果基质 LM果胶特别适合果胶特别适合增稠剂和稳定剂增稠剂和稳定剂HM果胶可应用于乳制品。在果胶可应用于乳制品。在pH3.5-4.2能阻止加热时酪蛋能阻止加热时酪蛋白聚集，适合于巴氏杀菌或高温杀菌的酸奶、酸豆奶以及白聚集，适合于巴氏杀菌
95、或高温杀菌的酸奶、酸豆奶以及牛奶与果汁的混合物。牛奶与果汁的混合物。HM和和LM果胶也能用于蛋黄酱、番茄酱、混浊型果汁饮果胶也能用于蛋黄酱、番茄酱、混浊型果汁饮料以及冰淇淋等。添加量一般料以及冰淇淋等。添加量一般1%。142行业材料112第四第四节 膳食膳食纤维一、概述一、概述膳食膳食纤维被被现代医学界和代医学界和营养学界公养学界公认为继蛋白蛋白质、脂肪、脂肪、碳水化合物、碳水化合物、矿物物质、维生素等六大生素等六大营养素之后并列的影响养素之后并列的影响人体健康所必需的人体健康所必需的 “第七大第七大营养素养素”。143行业材料113二、膳食二、膳食纤维的的结构与性构与性质1 膳食膳食纤维的定
96、的定义1985年美国食品与年美国食品与药物管理局（物管理局（FDA）和世界）和世界卫生生组织（WHO）定）定义膳食膳食纤维为“能用公能用公认的定量方法的定量方法测定的，人体消化器官不能水解的定的，人体消化器官不能水解的动植物植物组成成分成成分”；根据根据联合国合国FAO和美国和美国FDA的定的定义：“膳食膳食纤维是指各种食用是指各种食用动植物的所植物的所有构成成分中，不受人的消化有构成成分中，不受人的消化酶酶作用而作用而发生加水分解作用的物生加水分解作用的物质”；膳食膳食纤维定定义工作委工作委员会于会于1999年年11月月2日在日在84th美国谷物化学家美国谷物化学家协会会（AACC）年会上）
97、年会上举行行专门会会议对膳食膳食纤维的定的定义进行了行了讨论，膳食，膳食纤维被定被定义为“凡是不能被人体内源凡是不能被人体内源酶酶消化吸收的可食用植物消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木胞、多糖、木质素以及素以及相关物相关物质的的总和和”，这一定一定义包括了食品中的大量包括了食品中的大量组成成分：成成分：纤维素、半素、半纤维、低聚糖、果胶、木低聚糖、果胶、木质素、脂素、脂质类质素、胶素、胶质、改性、改性纤维素、粘素、粘质及及动物性壳物性壳质、胶原等。在有些情况下，那些不被人体消化吸收的、在植物体内含量胶原等。在有些情况下，那些不被人体消化吸收的、在植物体内含量较少的成少的成分，如糖蛋白、角分，如
98、糖蛋白、角质、蜡和多酚脂等也包括在内。、蜡和多酚脂等也包括在内。虽然，膳食然，膳食纤维在人的口腔、胃、小在人的口腔、胃、小肠内不能消化吸收，但人体大内不能消化吸收，但人体大肠内的某些内的某些微生物能降解部分膳食微生物能降解部分膳食纤维，从，从这种意种意义上来上来说，膳食，膳食纤维的的净能量不能量不严格等格等于零。于零。144行业材料1142.2 按膳食按膳食纤维的来源分的来源分2 膳食膳食纤维的分的分类水溶性膳食水溶性膳食纤维（SDF）2.1 按膳食按膳食纤维在水中的溶解能力分在水中的溶解能力分水不溶性膳食水不溶性膳食纤维（IDF）植物植物类动物物类合成合成类145行业材料115（1）溶解性与
99、黏性）溶解性与黏性（2）具有很高的持水性）具有很高的持水性（3）对有机化合物的吸附作用有机化合物的吸附作用3 、膳食、膳食纤维的理化特性的理化特性（4）对阳离子的阳离子的结合和交合和交换作用作用（5）改）改变肠道系道系统中微生物群系中微生物群系组成成（6）容）容积作用作用146行业材料116三、膳食三、膳食纤维的生理功能的生理功能1、 营养功能养功能2、 预防肥胖症和防肥胖症和肠道疾病道疾病3、预防心血管疾病防心血管疾病4、降低血、降低血压5、降血糖、降血糖6、抗乳腺癌、抗乳腺癌7、膳食、膳食纤维抗氧化抗氧化性和清除自由基作用性和清除自由基作用8 、提高人体免疫能力、提高人体免疫能力9、改善和
100、增、改善和增进口腔、口腔、牙牙齿的功能的功能10、其它作用、其它作用147行业材料117五、膳食五、膳食纤维的安全性的安全性大量大量摄入入膳食膳食纤维，因，因肠道道细菌菌对纤维素的酵解作用而素的酵解作用而产生生挥发性脂肪酸、二氧化碳及甲性脂肪酸、二氧化碳及甲烷等等，可引起人体，可引起人体腹腹胀、胀气气等不适反等不适反应。影响人体影响人体对蛋白蛋白质、脂肪、碳水化合物的吸收，膳食、脂肪、碳水化合物的吸收，膳食纤维的食物的食物充盈作用引起膳食脂肪和能量充盈作用引起膳食脂肪和能量摄入量的减少，入量的减少，还可直接吸附或可直接吸附或结合脂合脂质，增加其排出；具有凝胶特性的，增加其排出；具有凝胶特性的纤
101、维在在肠道内形成凝胶，可以分隔、道内形成凝胶，可以分隔、阻留脂阻留脂质，影响蛋白，影响蛋白质、碳水化合物和脂、碳水化合物和脂质与消化与消化酶酶及及肠粘膜的接触，粘膜的接触，从而影响人体从而影响人体对这些能量物些能量物质的生物利用率。的生物利用率。对于一些于一些结构中含有构中含有羟基或基或羰基基基基团的膳食的膳食纤维，可与人体内的，可与人体内的一些有益一些有益矿物元素，形成复合物，最物元素，形成复合物，最终随随粪便一起排出体外，便一起排出体外，进而影而影响响肠道内道内矿物元素的生理吸收。物元素的生理吸收。一些研究表明，膳食一些研究表明，膳食纤维可束可束缚一些一些维生素，生素，对脂溶性脂溶性维生素
102、有生素有效性效性产生影响。生影响。膳食膳食纤维的安全性目前存在一定的争的安全性目前存在一定的争议，有些有待，有些有待进一步研究。一步研究。148行业材料118六、膳食六、膳食纤维的的资源和开源和开发1、谷物膳食、谷物膳食纤维2、豆、豆类膳食膳食纤维3、果蔬膳食、果蔬膳食纤维4、菊粉膳食、菊粉膳食纤维5、海藻膳食、海藻膳食纤维149行业材料119维在食品工在食品工1、在焙烤食品中的、在焙烤食品中的应用用2、在主食食品中的、在主食食品中的应用用3、在、在馅料、料、汤料食品中的料食品中的应用用七、膳食七、膳食纤4、在油炸食品中的、在油炸食品中的应用用业中的中的应用用5、在、在饮料制品中的料制品中的应
103、用用6、在果、在果酱、果、果冻食品中的食品中的应用用7、在其它食品中的、在其它食品中的应用用150行业材料120练习题 1.什么是碳水化合物、什么是碳水化合物、单糖、双糖及多糖？糖、双糖及多糖？ 2.什么是淀粉糊化和老化？什么是淀粉糊化和老化？ 3.什么是美拉德反什么是美拉德反应和焦糖化反和焦糖化反应？ 4.采用什么方法可使食品体系中不采用什么方法可使食品体系中不发生美拉德褐生美拉德褐变？ 5.试从从环状糊精的状糊精的结构特征构特征说明其在食品中明其在食品中为何何具有具有稳定食品香味的功能。定食品香味的功能。 6.什么是什么是HM果胶和果胶和LM果胶？其凝胶机理分果胶？其凝胶机理分别是是什么？什么？151行业材料
