《碳水化合物》课件.ppt

,第二章 糖类物质,1,主要内容,2.1 糖的定义及功能2.2 糖的分类2.3 单糖的结构、性质和应用2.4 寡糖的结构、性质和应用2.5 多糖的结构、性质和应用,2,2.1 糖的定义及功能,定义 糖（也称为碳水化合物）是多羟基醛或多羟基酮以及可以水解产生这些化合物的物质的总称。表达式一般为Cx(H2O)y 但是：碳水化合物：脱氧核糖C5H10O4，鼠李糖C6H12O5 非碳水化合物：甲醛CH2O，乳酸C3H6O3，乙酸C2H4O2,3,糖的生物功能,能量储备结构物质植物细胞壁中的纤维素细菌细胞壁的肽聚糖节肢动物外骨骼几丁质动物软骨中的蛋白聚糖识别信号分子：参与分子和细胞识别、细胞粘附、糖复合物的定位和代谢等,4,食品中糖的作用,人类重要的能量来源和营养来源；单糖和低聚糖是重要的甜味剂和保藏剂；与食品中其他成分反应产生色泽和香味；具有高黏度、凝胶能力和稳定作用。,5,如何将植物源食物中的贮存多糖和结构多糖转化为可溶性多糖？,目前可采取的方法有：适时采收；采后处理；加工中添加水解酶等。,6,2.2 糖类的分类,广义的糖可分为简单糖类和糖复合物。简单糖类包括单糖、寡糖和多糖。糖复合物包括糖与蛋白质、脂类等共价形成的复合物。,7,单糖：仅包含一个多羟基醛或多羟基酮单位，不能被水解成更小分子的糖。按其所含碳原子数目称为丙糖、丁糖、戊糖、巳糖等，如葡萄糖、果糖。寡糖：几个单糖由糖苷键连接而成，能被水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。按其水解后生成单糖分子的数目，可分为二糖、三糖、四糖等，如蔗糖、麦芽糖。多糖：能被水解为多个单糖分子。同多糖、杂多糖,8,2.3 单糖,单糖的分类单糖的结构D-/L-立体异构单糖的环式结构单糖构象单糖的物理性质单糖的化学性质单糖的化学反应单糖的重要衍生物及应用,9,单糖的分类,根据单糖分子中碳原子数目的多少，可将单糖分为丙糖（trioses，三碳糖），丁糖（tetroses，四碳糖），戊糖（pentoses，五碳糖），己糖（hexoses，六碳糖）等，如葡萄糖、果糖。天然存在的单糖绝大多数为D-型。,10,单糖的分类,根据羰基在碳链上的位置可分为，醛糖(Aldoses)和酮糖(Ketoses)。最简单的醛糖是甘油醛(Glyceraldehyde)最简单的酮糖是二羟丙酮(Dihydroxyacetone),11,单糖的D-/L-立体结构,醛糖与酮糖的构型是由分子中离羰基最远的不对称碳原子上的羟基方向来决定的。该羟基在投影式右侧的称为D-型，在左侧的称为L-型。D-甘油醛与L-甘油醛互为对映体(enantiomers)，互为镜像，不能重叠。,12,13,14,两个单糖仅仅在一个手性碳原子上构型不同的，互称为差向异构体(epimers)。D-葡萄糖与 D-甘露糖为 C-2差向异构。D-葡萄糖与 D-半乳糖为 C-4差向异构。,差向异构体(Epimers),15,单糖的环状结构,单糖在水溶液中容易形成分子内的半缩醛或半缩酮。,16,、异头体,-D-葡萄糖和-D-葡萄糖分子在构型上，仅头部不同，它们互为异头体。,17,18,投影式中向右的羟基在透视式中处于平面之下，在投影式中向左的羟基在透视式中位于平面之上的位置。当直链行葡萄糖C5上的羟基与C1上的醛基连成1 型氧桥，形成环状结构时，为了使C5上的羟基与C1上的醛基接近，依照单键自由旋转不改变构型的原理，将C5旋转10928，所以D-葡萄糖的尾端羟甲基在平面之上。,19,透视式中，D、L和、的确定分别是以C5上羟甲基和半缩醛羟基在含氧环上的排布决定的。如果氧环上的碳原子按顺时针方向排列，羟甲基在平面上为D-型，在平面之下为L-型。在D-型中，半缩醛羟基在平面之下为-型，在平面之上为-型。,20,吡喃葡萄糖与呋喃葡萄糖,21,单糖的构象,吡喃糖环和呋喃糖环并非平面环。吡喃糖环有椅式和船式构象。呋喃环则有信封式和扭曲式构象。,22,吡喃糖环常采取椅式(chair)和船式(boat)构象，其中椅式构象使扭张强度减到最低因而较稳定。呋喃环则有信封式(envelope)和扭曲式(twist)构象。,23,单糖的物理性质,溶解性甜度旋光性,24,溶解性,由于单糖分子中含有多个羟基，因此在水中有较大的溶解度。但是不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。1）果糖的溶解度最高，其次为葡萄糖、蔗糖及乳糖；2）溶解度随温度的升高而增加。,25,甜度,单糖类化合物均有甜味，甜味的强弱用甜度来区分。一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20 时的甜度为1。-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 1.33 蔗糖 1,26,旋光性,:测得的旋光度()l:旋光管的长度(dm)c:糖液浓度(g/mL),注意：D、L是指构型，“+”、“”指旋光方向，这是两种概念，之间并无联系。,糖含有不对称碳原子，所以具有旋光性。旋光性在一定条件下是常数。使偏振光平面向左转的称为左旋()，或用“l”表示(来自拉丁文laevo，“左”的意思)，反之，则为右旋(+)，或用“d”表示(来自拉丁文dextro，“右”的意思)。,比旋光度的计算法：,27,变旋（mutarotation）,36%0.024%64%+112+18.7 平衡后（变旋现象）*+52.7,处于平衡中的单糖的各种不同形式的丰度反映了每种形式的相对稳定性。,28,29,单糖的化学性质,酸的作用酯化作用碱的作用形成糖苷氧化作用还原作用氨基化作用,30,酸的作用（脱水作用）,糠醛学名为-呋喃甲醛糠醛和羟甲基糠醛与某些酚类作用生成有色缩合物。,莫里西试验：与-萘酚作用呈紫色，用来鉴定糖。西利万诺夫试验：间苯二酚和盐酸遇酮糖呈红色，而遇醛糖呈很浅的颜色，用于鉴别酮糖和醛糖。,31,酯化作用,醇可以与酸、酸酐、酰卤反应成酯。自然界最重要的糖酯有：(1)磷酸酯，它代表了糖的代谢活性形式，糖代谢的中间产物。(2)酰基酯（包括乙酰酯和脂肪酰酯）(3)硫酸酯,32,碱的作用（差向异构化）,在弱碱或酶的作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通过烯醇式而相互转化。在强碱作用下，单糖容易分解为较小分子的糖、酸、醇及醛等化合物。,33,在稀碱条件下，开环，生成差向异构体。,34,形成糖苷,成糖苷反应：单糖的半缩醛羟基与醇以及酚的羟基反应，失水形成缩醛式衍生物。,35,糖苷键的形成,糖可以与醇或胺形成糖苷。糖环中的半缩醛可以与醇反应生成缩醛，形成的C-O苷键称为O-糖苷键。糖环中的半缩醛也可以与胺中的氮原子反应成苷，称为N-糖苷键。N-糖苷键存在于糖蛋白和核苷中。,非糖部分叫做配糖体。,36,当配糖体也是单糖，就缩合成二糖。,单糖可以通过O-糖苷键相互连接形成寡糖或多糖。,37,还原反应,单糖类的羰基在一定条件下可还原为羟基，糖被还原成糖醇。常用的还原剂为钠汞齐和氢化硼钠。机体内，在特异的脱氢酶的作用下该反应也能发生。,38,山梨醇广泛存在于植物中，如浆果、樱桃、李子、梨、苹果、海草和藻类等。它的甜度相当于蔗糖的60%，但不被人体代谢，所以可作为糖尿病患者的替代甜味剂。,山梨醇,39,甘露醇,40,甜度为蔗糖的65%。甘露醇因溶解时吸热，有甜味，使口腔有舒服感，故更广泛用于醒酒药、口中清凉剂等咀嚼片的制造。甘露醇在糖及糖醇中的吸水性最小，并具有爽口的甜味，用于麦芽糖、口香糖、年糕等食品的防粘，以及作为一般糕点的防粘粉、糖果的包衣。甘露醇常用作片剂的填充剂(10%90%)，由于它无吸湿性，所以用于水份敏感的药物压片特别有价值，其颗粒易干燥。,41,木糖醇,在自然界中，木糖醇广泛存在于各种水果、蔬菜中，但含量很低。商品木糖醇是用玉米芯、甘蔗渣等农业作物中，经过水解而成，是一种天然健康的甜味剂。,42,木糖醇白色晶体，外表和蔗糖相似，是多元醇中最甜的甜味剂，味凉、甜度相当于蔗糖。口感清凉-这是因为它易溶于水，并在溶解时会吸收一定热量。低热量-因为木糖醇不易被胃酶分解，仅仅能被缓慢吸收或部分被利用。每克2.4卡路里，比其他的碳水化合物少40%。木糖醇从60年代开始应用与食品中。在一些国家它是很受糖尿病人欢迎的一种甜味剂。,43,可能引起腹部不适-它直接进入肠道，因此，吃多了对胃肠有一定刺激，如：胀气、肠鸣。此外，由于木糖醇在肠道内吸收率不到20%，容易在肠壁积累，易造成渗透性腹泻。以中国人的体质，一天摄入木糖醇的上限是50克。光嚼嚼口香糖应该没什么问题。,44,氧化反应,D-葡萄糖酸,糖酸(Aldonic acid)糖醛酸(Uronic acid)糖二酸(Aldaric acid),D-葡萄糖醛酸,D-葡糖二酸,45,D-吡喃葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下可被氧化成内酯。,46,内酯,闭环是酯，加热后开环是酸。内酯是一种温和的酸化剂。完全水解需要3h，随着水解不断进行，质子均匀缓慢地释放出来，pH逐渐下降，慢慢酸化。在豆制品中，形成三维网络结构，减少蛋白质流失，并使豆腐的保水率提高。在焙烤食品中作为膨松剂的一个组分。缓慢释放的H+与CO32-结合，缓慢释放CO2。也适用于肉制品与乳制品。具有乳化作用，防腐等作用，可提高肉糜罐头的品质。,47,氨基化作用,单糖分子中的-OH(主要是C-2、C-3上的-OH)被-NH2取代后产生氨基糖，也叫糖胺。例如葡萄糖胺，半乳糖胺，甘露糖胺，N-乙酰葡萄糖胺等。自然界中的氨基糖多以乙酰氨基糖的形式存在。N-乙酰葡萄糖胺是构成细菌细胞壁和荚膜的主要成分。N-乙酰神经氨酸是许多糖蛋白的重要成分，也是称之神经节苷脂脂类的成分。神经氨酸和它的衍生物，包括N-乙酰神经氨酸都叫做唾液酸。,48,羟胺反应,1912年，法国化学家Maillard发现葡萄糖和甘氨酸溶液共热形成褐色色素，称为类黑精。美拉德反应(Maillard reaction)：还原糖（主要是葡萄糖）分子中的羰基与游离氨基酸或氨基酸残基的游离氨基经缩合、聚合生成类黑色素的反应。这是食品在加热或长期贮存后发生褐变的原因。,49,寡糖的定义和分类常见的二糖寡糖的物理性质与功能寡糖的化学性质与功能寡糖的应用,2.4 寡糖,50,寡糖又称低聚糖（oligosaccharide），是由210个单糖分子通过糖苷键连接而成的低度聚合糖类。按水解后所生成单糖分子的数目，低聚糖分为二糖、三糖、四糖、五糖等，其中以二糖最为常见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。按组成低聚糖的单糖分子相同与否，分为均低聚糖和杂低聚糖。前者是以同种单糖聚合而成，如麦芽糖、异麦芽糖、环状糊精等；后者是由不同种单糖聚合而成，如蔗糖、棉子糖等。按是否具有还原性，低聚糖又可分为还原性低聚糖和非还原性低聚糖。,51,二糖(Disaccharides),双糖，又称二糖，含有两个通过糖苷键连接的单糖。蔗糖（Sucrose），乳糖（lactose）和麦芽糖（maltose）是自然界最为丰富的二糖。双糖有的有还原性，有的没有；但都有旋光性。蔗糖（无还原性）双糖 麦芽糖（有还原性）乳糖（有还原性）,52,蔗糖,非还原性二糖-葡萄糖和-果糖头头相连具有极大的吸湿性和溶解性冷冻保护剂,53,转化酶转化蔗糖,蔗糖在盐酸的作用下水解成等摩尔的葡萄糖和果糖。此过程中，蔗糖的旋光性（右旋+66.5）发生变化。D-葡萄糖(+52.5)&D-果糖(-92.4)转化作用蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖的混合物叫做转化糖。比蔗糖甜。,54,55,蔗糖的原料主要是甘蔗(Saccharum spp.)和甜菜(Beta vulgaris)。将甘蔗或甜菜用机器压碎，收集糖汁，将经过处理的糖汁煮沸，抽去沉底的杂质，刮去浮到面上的泡沫，然后熄火待糖浆结晶成为蔗糖。,56,蔗糖,蔗糖被认为会导致某些健康问题，其中最常见是蛀牙，这是由于口腔的细菌可将食物中的蔗糖成份转换成酸，从而侵蚀牙齿的珐琅质。蔗糖有高热量,摄取过量容易引起肥胖。高浓度蔗糖溶液对微生物有抑制作用，可大规模用于蜜饯、果酱和糖果的生产。蔗糖也是家庭烹调的佐料。,57,麦芽糖,淀粉水解后得到的二糖具有游离的半缩醛羟基，是一种还原糖温和的甜味剂,1,4,58,麦芽糖,麦芽糖（maltose）又称饴糖，存在于麦芽、花粉、花蜜、树蜜及大豆植株的叶柄、茎和根部。谷物种子发芽时就有麦芽糖的生成，生产啤酒所用的麦芽汁中所含糖成分主要是麦芽糖。麦芽糖易被机体消化吸收，在糖类中营养最为丰富。麦芽糖可被酵母发酵，水解后产生2分子葡萄糖。,59,麦芽糖营养素含量,每100克麦芽糖的碳水化合物（糖）的含量(82克）仅次于砂糖（99克），因此，不能过量吃。热量(331.00千卡路里)蛋白质(0.20克)脂肪(0.20克)碳水化合物(82.00克)硫胺素(0.10毫克)核黄素(0.17毫克)尼克酸(2.10毫克),60,以物易糖以往小孩子少零用钱花，想吃麦芽糖时，便拿塑胶玩具跟卖糖者交换才能吃到，这种以物易糖也出现于成人间，拿各种有用的废弃物跟商人们交换，商人们再将货品整理后卖出从中赚取利润。这算是麦芽糖特有的买卖方式！,普遍的麦芽糖则是烹调时加入了蔗糖，才由白色变为金黄，可增其色香味。,61,近年来风靡食品行业的益生元、益生菌，实际上就是麦芽糖的一种低聚异麦芽糖，许多食品中含此营养物质。如雅客V9维生素糖果、蒙牛益生菌牛奶、优之元儿童益生菌营养片等等，并都借此概念在市场上获得不小成功。,62,乳糖,牛乳中的还原性二糖发酵过程中转化为乳酸在乳糖酶作用下水解,63,乳糖,它是哺乳动物乳汁中的主要糖成分，牛乳含乳糖4.6%5.0%，人乳含乳糖5%7%，在植物界十分罕见。乳糖可被乳糖酶和稀酸水解后生成葡萄糖和半乳糖，不被酵母发酵。乳酸菌可使乳糖发酵变为乳酸。,64,乳糖不耐症,乳糖不耐症是指人体不能分解并代谢乳糖（一种糖类，常见于牛奶及其他奶制品中），这是由于肠道内缺乏所需的乳糖酶，或者是由于乳糖酶的活性已减弱而造成的。据估计，全球约75%的成年人体内乳糖酶的活性有减弱的迹象。该症状发生的概率在北欧约5%，而在一些亚洲及非洲国家则超过90%。乳糖到达小肠才能被消化。因为小肠内含有乳糖酶，在酶的作用下，乳糖水解为葡萄糖和半乳糖，而被小肠吸收。,65,如果缺少乳糖酶，未被消化的乳糖进入大肠，经过厌氧微生物发酵成乳酸或其它短链脂肪酸，在体内发酵并制造出大量气体（这种气体是氢、二氧化碳和甲烷的混合物）。这个过程可能造成一些腹部症状，包括胃痉挛、鼓胀以及胃气胀。另外，如同其他未被吸收的糖份（例如山梨糖、甘露醇和木糖醇），乳糖以及它的发酵产物则会使大肠内容物形成高渗透压的状态，引起腹泻等症状。,66,克服乳糖缺乏症的方法：,一是利用发酵的方法除去乳糖，如制成酸奶；另一种方法是通过额外添加乳糖酶来减少牛奶中的乳糖。建议：饮用乳品时应减量或伴随其它食物一起进食,延长胃排空时间，或可降低腹泻机会。,67,乳糖和麦芽糖有自由的半缩醛羟基，因此具有还原性。寡糖和多糖链上具有自由半缩醛羟基的一端称为还原端。蔗糖没有还原端。,寡糖的还原端,68,酸解：糖苷键易于酸解，但对碱耐受。因此二糖可在稀酸下煮沸水解得到游离的单糖组分。酶解：二糖可以通过特异的酶降解为单糖，如水解蔗糖的蔗糖酶sucrase（也称转化酶invertase），水解乳糖的乳糖酶lactase(细菌中称-半乳糖苷酶)，水解麦芽糖的麦芽糖酶maltase存在于小肠表皮细胞的外表面。,二糖的水解,69,寡糖的性质1.甜度和溶解度 低聚糖随着聚合度的增加，甜度降低。几种常见二糖的甜度顺序为：蔗糖（1.0）麦芽糖（0.3）乳糖（0.2）海藻糖（0.1）。果葡糖浆的甜度因其果糖含量不同而宜，果糖含量越高，甜度越高。蔗糖的溶解度介于果糖和葡萄糖之间，麦芽糖的溶解度较高，而乳糖的溶解度较小。,70,果葡糖浆特性,甜味果葡糖浆替代蔗糖作为一种甜味剂在酸奶生产中扮演了重要的角色。甜度优于蔗糖果葡糖浆的甜度接近于蔗糖（1025干基甜度比），风味类似于天然果汁；由于果糖的存在，具有清凉感。另一方面，果葡糖浆在40以下时具有冷甜特性，甜度随温度降低而升高，这一特性应用于酸奶是有益的。,71,缩短发酵时间由于蔗糖不能被乳酸菌直接利用，只有酸解成单糖后才能利用，这样不但延长了发酵时间，而且浪费了能源。果葡糖浆的使用，解决了生产过程中的这一缺陷：果葡糖浆的组成成分是单糖，发酵性较蔗糖快，缩短了发酵时间。,72,化学稳定性好果葡糖浆中的果糖和葡萄糖都有一个稳定的pH值：葡萄糖在pH30时最稳定，果糖在pH33时最稳定，而果葡糖浆的pH值为3550，应用于酸性乳制品恰在其范围之内。蔗糖在酸性条件下易分解，这使货架期较长的酸奶随着蔗糖的分解，风味也会有所改变。因此，果葡糖浆应用在发酵型酸奶及调味型酸奶中较蔗糖有较大的优势。,73,渗透压更高，有利于延长保质期葡萄糖及果糖都是单糖，在相同的浓度下较蔗糖及其他双糖和多糖有较大的渗透压。理论上可以抑制酸奶中微生物的过快繁殖，从而可以有效延长产品的保存期限。代谢更快果葡糖浆的吸收代谢较蔗糖快，并且果糖容易被人体直接消化吸收，所以近年来在运动员营养酸乳中常常加入果葡糖浆或果糖。,74,2.抗氧化性 糖液具有抗氧化性，因为氧气在糖溶液中的溶解度大大减少，如20 时，60%的蔗糖溶液中，氧气溶解度约为纯水的1/6。糖液可用于防止果蔬氧化，它可阻隔果蔬与大气中氧的接触，阻止果蔬氧化，同时可防止水果挥发性酯类的损失。糖液也可延缓糕饼中油脂的氧化酸败。另外，糖与氨基酸发生美拉德反应的中间产物也具有明显的抗氧化作用。,75,3.黏度和吸湿性,糖浆的黏度特性对食品加工具有现实的生产意义。蔗糖、麦芽糖的黏度比单糖高，聚合度大的低聚糖黏度更高，在一定黏度范围可使由糖浆熬煮而成的糖膏具有可塑性，以适合糖果工艺中的拉条和成型的需要。另外糖浆的黏度可利于提高蛋白质的发泡性质。低聚糖多数吸湿性较小，可作为糖衣材料，防止糖制品的吸湿回潮，或用于硬糖、酥性饼干的甜味剂。,76,糖果“发烊”和“返沙”还能吃吗？,糖果中含有一定数量的还原糖，很容易吸收水分。如果糖果保存不当，在湿度较高的空气中，就会大量吸收空气中的水分，经过一定的时间，糖果开始发烊，表面开始出现粘感，如果继续吸收外界空气中的水分，则可使糖果逐渐变为糖水，失去外形。,77,糖果在发烊后，如遇外界空气骤然干燥，一部分被糖果吸收的水分会重新被释放，在糖果将它吸收的水分向空气扩散过程中会使糖果表面原来开始融化的糖的结晶粒子重又析出，并且进行了规则的排列，在糖果的表面形成一层白色沙层，这沙层即是糖果的反沙。糖果的发烊、返沙程度与原配料中还原物质的多少与其造成的吸水性有关，也与贮存过程中空气的湿度有关，是一种物理性变化，影响了糖果的感观性状，它并不造成对人体健康的影响。,78,返沙芋头怎么做？,“返沙”是潮州菜中的一种烹调方法，简单说就是先把白糖加热融成糖浆，再把经过炸熟的原料倒入糖浆中，待其冷却凝固，糖浆会变成一层白霜般包在原料的外层。返沙是把沙糖融为糖浆，经冷却后又成为固体的糖粉，故返沙有“返回”恢复沙糖原状之意。,79,4.发酵性,不同微生物对各种糖的利用能力和速度不同。霉菌在许多碳源上都能生长繁殖。酵母菌可使葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖、甘露糖等发酵生成酒精和二氧化碳。大多数酵母菌发酵糖速度的顺序为：葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖。乳酸菌除可发酵上述糖类外，还可发酵乳糖产生乳酸。但大多数低聚糖却不能被酵母菌和乳酸菌等直接发酵，低聚糖要在水解后产生单糖才能被发酵。由于蔗糖、麦芽糖等具有发酵性，生产上可选用其它甜味剂代替，以避免微生物生长繁殖而使食品变质或浑浊现象。,80,5.结晶性,蔗糖易结晶，晶体粗大；淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并可防止蔗糖结晶。应用：例如生产硬糖时不能单独使用蔗糖，因为熬煮到水分低于3%以下，冷却后，蔗糖就会结晶破裂而使产品不透明、不坚韧。,81,旧式生产硬糖时采用加有机酸水解法使一部分蔗糖变为转化糖（10%15%），以防止蔗糖结晶。新式生产硬糖时采用添加适量淀粉糖浆，则会降低糖果的结晶性，同时能增加其粘性、韧性和强度，取得相当好的效果。生产蜜饯、果脯等高糖食品时，为防止单独使用蔗糖产生的结晶返砂现象，适当添加果糖或果葡糖浆替代蔗糖，可大大改善产品品质。,82,具有特殊功能的低聚糖,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,83,调节肠道微生态平衡,因人体肠道内不具备分解消化低聚糖的酶系统，所以不能被人体消化吸收，而是直接进入肠道内为有益菌双歧杆菌所利用，增殖人体内双歧杆菌，调节肠道微生态平衡。,84,低能量或零能量,由于人体不具备分解、消化功能性低聚糖的酶系统，因此功能性低聚糖很难被人体消化吸收或根本不能吸收，也就不给人提供能量。此外，某些低聚糖如低聚果糖、异麦芽低聚糖等有一定甜度，可作为食品基料在食品中应用，以满足那些喜爱甜食但又不能食用甜食的人(如糖尿病人、肥胖病患者等)的需要。,85,低龋齿性,龋齿是我国儿童常见的一种口腔疾病之一，其发生与口腔微生物突变链球菌有关。研究发现，异麦芽低聚糖、低聚帕拉金糖等不能被突变链球菌利用，不会形成产生齿垢的不溶性葡聚糖，即不提供口腔微生物沉积、产酸、腐蚀的场所，从而阻止齿垢的形成,不会引起龋齿，可广泛应用于婴幼儿食品。,86,防止便秘,由于双歧杆菌发酵低聚糖产生大量的短链脂肪酸能刺激肠道蠕动，增加粪便的湿润度，并通过菌体的大量生长以保持一定的渗透压，从而防止便秘的发生。此外低聚糖属于水溶性膳食纤维，可促进小肠蠕动，也能预防和减轻便秘。,87,多糖（polysaccharide）是指10个以上单糖分子通过糖苷键连接而成的高聚物。单糖的个数称为聚合度（DP），DP100的多糖是很少见的，大多数多糖的DP为200300。多糖没有均一的聚合度，分子量具有一个范围，常以混合物形式存在。根据多糖链的结构，多糖可分为直链多糖和支链多糖。按其组分的繁简，多糖可概括为同多糖和杂多糖两大类。同多糖（Homopolysaccharides）:组成单体糖基相同，例如淀粉(starch),糖原(glycogen),纤维素(cellulose),几丁质(chitin).杂多糖（Heteropolysaccharides）:组成的单体糖基有两种或两种以上。,2.5 多糖(Polysaccharides),88,89,多糖的性质,它们一般不溶于水，无甜味，不具有还原性。它经酸或酶水解时，可以分解为组成它的结构单糖，中间产物是低聚糖。,90,（一）淀粉的一般性质,形状：圆形、椭圆形、多角形等。大小：毫米之间，马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。晶体结构：用偏振光显微镜观察及X-射线研究，能产生双折射及X衍射现象。,淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。,91,马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字,92,（二）淀粉的结构,直链淀粉：由D-吡喃葡萄糖，1，4糖苷键连接，可溶于热水。支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖，-1，4和-l，6糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子，不溶于热水。,分子内的氢键作用成右手 螺旋状，每个环含有6个葡 萄糖残基,93,（二）淀粉的结构,支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖，-1，4和-l，6糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子,94,支链淀粉分子排列,分支是成簇和以螺旋形式存在 形成许多小结晶区 侧链的有序排列,（二）淀粉的结构,95,一些淀粉中直链与支链淀粉的比例,96,粮食作物种子中，直链淀粉和支链淀粉的含量比例决定着谷物种子的食味品质。支链淀粉含量高的谷物，其蒸煮后粘性较大，糯米中几乎全是支链淀粉，所以糯米饭的粘性最大。直链淀粉含量高的谷物，如籼米，其米粒细长，蒸煮后，米饭干松，粘性小，膨胀大。,97,每一个直链淀粉分子都有一个还原端和一个非还原端，但每一个支链淀粉和糖原分子都有一个还原端和多个非还原端。食物中的淀粉和糖原可被唾液和肠液中的-淀粉酶降解，从非还原端开始，断裂葡萄糖残基之间的-1,4糖苷键。唾液-淀粉酶-二糖(麦芽糖)-甜味;胃肠-淀粉酶-葡萄糖。,淀粉的高级结构,98,淀粉和糖原结构,支链淀粉或糖原分支点的结构,99,淀粉的水溶性,直链淀粉：不溶于冷水，溶于热水而不成糊状。加热条件下，其螺旋结构散开，与水形成氢键而均匀分布在水中，成为溶胶。溶胶冻结形成凝胶，没有粘性。如：直链淀粉含量较高的薯粉和豆粉可制成粉丝和粉皮。,100,支链淀粉：不溶于冷水，在热水中膨胀而成糊状。在热水中，支链淀粉的螺旋结构虽然也散开，但是由于分子中含有很多支链结构，彼此纠缠，而产生糊化现象，呈现很大的粘性。,101,酸水解 酶水解淀粉酶淀粉酶葡萄糖淀粉酶,淀粉的水解,糖化酶,102,淀粉的水解酶水解,淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶,1,4,1,6,越过-,6？,水解单元,水解支链淀粉终产物,能,能,能,否,1G,葡萄糖麦芽糖异麦芽糖,否,否,2G,麦芽糖极限糊精,能,能,能,1G,葡萄糖,103,淀粉的水解糊精,概念：,淀粉水解过程中所产生的分子量不等的 多糖苷片断。,分类：,根据与I2呈色不同，分为,104,-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶,葡萄糖异构酶,D-果糖,玉米淀粉,D-葡萄糖,玉米糖浆,玉米糖浆：58%D-葡萄糖，42%D-果糖 高果糖浆：55%D-果糖，软饮料的甜味剂,（果葡糖浆）,淀粉的水解酶水解,105,（四）淀粉的糊化,几个概念-淀粉：具有胶束结构的生淀粉称为-淀粉。-淀粉：指经糊化的淀粉。,直链,支链,直链与支链分子呈径向有序排列 结晶区和非结晶区交替排列 结晶区，偏光十字，胶束，氢键,106,定义：淀粉粒在适当温度下，破坏结晶区弱的氢键，在水中溶胀，分裂，胶束则全部崩溃，形成均 匀的糊状溶液的过程被称为糊化。本质：微观结构从有序转变成无序，结晶区被破坏。,-淀粉,-淀粉,氢键,H2O,（四）淀粉的糊化,107,糊化作用的三个阶段,a可逆吸水阶段：水分进入淀粉粒的非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，可以复原，双折射现象不变。b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：淀粉分子全部进入溶液。,108,糊化温度 指双折射消失的温度糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。糊化点或糊化开始温度 双折射开始消失的温度 糊化终了温度 双折射完全消失的温度,（四）淀粉的糊化,109,110,老化：-淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。实质：是糊化的后的分子又自动排列成序，形成高 度致密的结晶化的不溶解性分子粉末。,糊化淀粉,老化淀粉,糊化的逆过程,比生淀粉的晶化程度低,（五）淀粉的老化,111,稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。一般直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快。支链淀粉老化需要很长时间。,（五）淀粉的老化,112,影响淀粉老化的因素：,淀粉种类：直链淀粉分子呈直链状，在溶液中空间障碍 小，易于取向，容易老化。支链淀粉分子呈树枝状，不易老化。温度：24C，淀粉易老化 60 C或-20 C，不易发生老化，含水量：含水量3060%。易老化 含水量过低（10%）或过高，均不易老化；,113,淀粉浓度：溶液浓度越大，分子碰撞机会越多，易于老化。冷冻速度 缓慢冷却时，淀粉分子有足够的时间取向排列，会加重老化；速冻时，淀粉分子间的水迅速结晶，阻碍淀粉分子间的氢键结合，可降低老化程度。共存物的影响：脂类和乳化剂可抗老化，多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。,114,纤维素 Cellulose,纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，对植物性食品的质地影响较大。结构 由-（1-4）-D-吡喃葡萄糖单位构成。为线性结构，由无定型区和结晶区构成。,-1,4,115,性质不溶于水无还原性水解比淀粉困难得多，需用浓酸或稀酸在一定压力下长时间加热水解。,116,果胶 Pectin,果酱与果冻的胶凝剂制造凝胶糖果酸奶的水果基质（LM）增稠剂和稳定剂乳制品（HM）,117,果胶存在于植物的细胞壁和细胞内层，为内部细胞的支撑物质。不同的蔬菜，水果口感有区别，主要是由它们含有的果胶含量已经果胶分子的差异决定的。柑橘、柠檬、柚子等果皮中约含30果胶，是果胶的最丰富来源。,118,其它多糖,卡拉胶瓜尔胶和刺槐豆胶半纤维素黄原胶魔芋葡甘露聚糖阿拉伯胶膳食纤维琼脂,119,