食品中糖类的功能特性课件.ppt

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1、食品中糖类的功能特性,亲水功能 甜味、渗透压及抗氧化性、发酵性 小分子糖（单糖、低聚糖）的功能特性风味功能：风味前体物及风味结合功能增稠、凝胶及稳定作用 多糖的功能特性,食品中单糖和低聚糖的功能,亲水功能：（p39溶解度/吸湿性、保湿性与结晶性+p49吸湿性保湿性与结晶性+p78亲水功能）碳水化合物含有许多亲水性羟基，它们靠氢键键合与水分子相互作用；小分子糖类结合水的能力和控制食品中水分活度的性质是其重要的功能性质之一，结合水的能力通常称为保湿性。,食品中单糖和低聚糖的功能,糖吸收潮湿空气中水分的含量（%）,食品中单糖和低聚糖的功能,亲水功能之保湿性*不纯的糖或糖浆一般比纯糖吸收水分更多，速度

2、更快。“杂质”是糖的异头物时也明显产生吸湿现象；*有少量的低聚糖存在时吸湿更为明显。,食品中单糖和低聚糖的功能,亲水功能之保湿性单糖与双糖均易溶于水，但溶解度不同：果糖 蔗糖 葡萄糖 乳糖 20 78.9%66.6%46.7%16.1%50 86.9%72.0%70.9%61.2%因为葡萄糖溶解度低，浓度高时，则易析出晶体。所以在淀粉糖浆中，为了防止结晶析出，一般控制葡萄糖含量42%。果汁、蜜饯、果脯类食品利用糖作保存剂，需要糖具有高溶解度。果糖含量 42%60%90%溶解度 71%77%80%果糖含量高的（溶解度大）果葡糖浆，其食品保存性好。,食品中单糖和低聚糖的功能,亲水功能之结晶性 蔗糖

3、易结晶，晶体较大；葡萄糖也易结晶，但晶体较小；果糖和转化糖难于结晶；淀粉糖浆不但不会结晶，而且还能防止蔗糖结晶。玉米糖浆（果葡糖浆）的生产:,食品中单糖和低聚糖的功能,亲水功能 糖果制造需考虑结晶性差异*硬糖不能单独用蔗糖*旧式制造硬糖方法：加入有机酸，蔗糖转化糖(10%15%)以防止蔗糖结晶*新式制造硬糖方法 添加3040%淀粉糖浆(DE42)；工艺简单，效果好。新式制造硬糖方法的优点：保存性好；含糊精，增强糖果韧性，强度，粘性，不易破裂，晶体聚合成球形（淀粉糖浆代替部分蔗糖）。,食品中单糖和低聚糖的功能,亲水功能之吸湿性与保湿性*吸湿性是指糖在较高的空气湿度下吸收水分的性质。表示糖以氢键结

4、合水的数量大小。*保湿性指糖在较低空气湿度下散失水分的性质，即保持水分的性质。后者与氢键结合力的大小有关。*吸湿性与结晶性的关系：结晶性越好，则吸湿性越小：结晶性好的易形成糖-糖氢键 杂质影响吸湿性：杂质干扰糖-糖氢键形成，使糖易结合水。果糖、转化糖的吸湿性最强；麦芽糖、葡萄糖的吸湿性次之，蔗糖的吸湿性最小。,亲水功能之吸湿性与保湿性 应用：不同食品对于糖的吸湿性和保湿性要求不同*糖果：硬糖要求吸湿性低（避免遇潮湿天气吸收水分而导致溶化），蔗糖为主（添加淀粉糖浆防止结晶）。软糖则需保持一定水分，即保湿性（避免干燥天气干缩），应用果葡糖浆、淀粉糖浆为宜。*糕饼：为了限制水进入食品，其表层涂抹糖霜

5、粉，吸湿性要小。如添加乳糖、蔗糖等。*蜜饯、面包、糕点：为控制水分损失、保持松软，必须添加吸湿性较强的糖。如淀粉糖浆（转化糖浆）、果葡糖浆、糖醇。,食品中单糖和低聚糖的功能,食品中单糖和低聚糖的功能,甜味：小分子糖是使食品产生甜味的主要物质 p38,食品中单糖和低聚糖的功能,食品中单糖和低聚糖的功能,*糖醇可用作食品甜味剂，糖醇具有低热量或无致龋齿等优点。,食品中单糖和低聚糖的功能,渗透压：p48 溶质的分子量越小、分子数目越多，渗透压就越大；因此，在浓度较稀时，单糖的渗透压约为双糖的两倍；渗透压越高的糖对食品的保存效果越好。3545葡萄糖溶液对引起食品败坏的链球菌有较强的抑制作用，而蔗糖溶液

6、达到同样效果时，浓度需达到5060。,食品中单糖和低聚糖的功能,抗氧化性：p48 有利于保持水果的风味、颜色和 Vit C。28时，60蔗糖溶液中溶解的氧气的量为水溶液中的1/6左右。应用这种糖溶液，可使 Vit C 的氧化反应速率降低1090（因糖浓度、pH和其它条件的不同而变化）。,食品中单糖和低聚糖的功能,发酵性：p48 酵母菌能将：葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、甘露糖等发酵生成酒精，并产生CO2。大多数酵母发酵糖的顺序：葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖 乳酸菌发酵乳糖产生乳酸。,食品中单糖和低聚糖的功能,糖类褐变产物和食品风味（p78风味前体功能）*非酶褐变生成多种挥发性风味物质，使加工食品产生特殊

7、的风味:这些化合物主要是：吡啶、吡嗪、咪唑和吡咯。葡萄糖和氨基酸的混合物（1:1 质量比）加热至100时，所产生的风味特征包括：焦糖香味（甘氨酸）、巧克力香味（谷氨酰胺）羰胺褐变反应产生的特征香味随着温度的改变而变化.,食品中单糖和低聚糖的功能,糖类褐变产物和食品风味：*褐变产物除了能使食品产生风味外，它本身可能具有特殊的风味或者能增强其他的风味:糖类的褐变产物均具有特征的强烈焦糖气味，可以作为甜味增强剂；麦芽酚可以使蔗糖甜度的检出阈值浓度降低至正常值的一半；它还能改善食品质地并产生可口的感觉。,食品中单糖和低聚糖的功能,风味结合功能：p79 在脱水过程中：糖水风味剂糖风味剂水 双糖和相对分子

8、质量较大的低聚糖是有效的风味结合剂，环状糊精因能形成包合结构，所以能更有效地截留风味及和其它小分子化合物；大分子糖是一类很好的风味固定剂，应用最普通和最广泛的是阿拉伯树胶；阿拉伯树胶和明胶的混合物用于微胶囊和微乳化技术。,食品中多糖的功能,多糖的结构与功能:（p56多糖的性质+p79 增稠、凝胶和稳定作用）食品多糖对食品质地的作用主要有：乳化稳定、悬浮稳定和凝胶。*增稠作用：提高食品的粘稠度，使食品具有柔滑的口感；*胶凝作用：形成凝胶*稳定作用：使加工食品的组织趋于更稳定的状态，使食品内部组织不易变动，不易改变品质。,食品中多糖的功能,多糖的溶解性多糖与水的相互作用 p56 多糖中的亲水基团与

9、水发生作用，水化以后使多糖分子形成大分子分散体系，这是多糖化合物发挥其作用的重要基础。*结合水使多糖分子溶剂化（这部分水不结冰）。*多糖是冷冻稳定剂，不是冷冻保护剂。*在冷藏温度下，能够保护食品的结构与质构，提高贮藏稳定性。多糖的溶解性与多糖结构密切相关,食品中多糖的功能,多糖的溶解性与多糖结构的关系：纤维素的结晶与非结晶区：*纤维素结构中的-D-吡喃葡萄糖基单位是有序排列和线性伸展的,使纤维素分子的长链和另一个纤维素分子间相似的部分结合,导致纤维素分子在结晶区平行排列。,食品中多糖的功能,高度定向的多糖（直链均匀多糖）具有定向和结晶性。直链结晶区具有不溶及抗破裂的特性。,纤维素的无定形区和结

10、晶区,食品中多糖的功能,结晶排列只涉及到每个纤维分子的某些部分。纤维素的其他部分与别的纤维素分子缠绕在一起,使链间不能很好的结合或者不存在结合，使该区域被高度水化。,食品中多糖的功能,黄原胶：p69 D-葡萄糖、D-甘露糖和D-葡萄糖醛酸按2:2:1比例组成的多糖。,食品中多糖的功能,海藻胶：p66-1，4-D-甘露糖醛酸片段和-1，4-L-古洛糖醛酸片段，以及混合片断组成。,食品中多糖的功能,多糖的溶解性与多糖结构的关系：*多糖的溶解性与分子链的不规则程度成正比 多糖分子相互结合减弱，则分子溶解性增大。*大多数多糖不具有结晶区，因而非常容易水合和溶解。水溶性多糖和改性多糖被称为 胶或亲水胶体

11、。,食品中多糖的功能,多糖溶液的黏度和稳定性：黏度：是表征流体流动时所受内摩擦阻力大小的物理量，是流体在受剪切应力作用时表现出的特性。黏度的测定仪器：毛细管黏度计、旋转黏度计、落球式黏度计、振动性黏度计。,食品中多糖的功能,多糖溶液的粘度和稳定性：*多糖（胶、亲水胶体）的黏度与相应食品的粘稠度和胶凝性都有重要关系。*多糖溶液能够控制液体食品与饮料的流动性与质地，改变半固体食品的形态及乳浊液的稳定性。*一般使用0.25%0.5%浓度的胶即能产生粘性或形成凝胶。凝胶或溶液的粘度同分子的大小、形状及其在溶剂中的构象有关。,食品中多糖的功能,粘度与多糖结构间的关系：*多糖分子在溶液中的形状与糖苷键周围

12、的振动有关，大多数多糖在溶液中呈现出无规线团形状。*相对分子质量相同（DP值相同）时，直链多糖比支链多糖的粘性要大得多；支链多糖的溶剂化程度较高。*只带一种类型电荷的直链多糖由于电荷的斥力，溶液的粘度大大提高，溶液稳定性也较高。*不带电的直链均一多糖倾向于缔合和形成结晶；侧链可阻止分子链缔合，生成稳定的溶液。,食品中多糖的功能,多糖溶液的流变性质：影响多糖溶液（胶溶液）流动性的因素：*水合分子或聚集体的大小和形状；*是否容易变形（柔顺性）；*带电多少。多糖溶液一般呈现两种流动性质：*假塑性*触变性,食品中多糖的功能,*假塑性：剪切变稀，随着剪切率增大，流动加快；液体流动越快，粘度越低。粘度变化

13、与时间无关；胶的相对分子质量越高，假塑性越大。发粘的口感与假塑性相反。*触变性：第二类剪切变稀流动。在触变流动中，随流速的增加，粘度的下降并不瞬时发生；粘度下降与时间有关；剪切停止后，恢复到原有粘度需要一定时间。触变溶液在静止时是一种弱凝胶。大多数多糖溶液，粘度随温度升高而下降。,食品中多糖的功能,凝胶：凝胶是一种粘弹性的半固体，即凝胶对应力的响应具有部分弹性固体性质和部分粘性液体性质*凝胶是连续的三维网状结构；网中充满了大量的连续液相。*三维网状结构是由高聚物分子通过氢键、疏水缔合（范德华力）、离子桥联、缠结或共价键形成链接区。凝胶形成后，如果结合区变大，网就变得较紧密，结构收缩，产生脱水收

14、缩。,用球型容器盛装，迅速放入溶解了氯化钙的水中，不到一分钟，“鸡蛋黄”外面迅速形成一层透明的凝固物,海藻酸钠水溶液加入少量的柠檬黄食品色素,将“蛋黄”放入“蛋清”中,果冻,凉粉,凝胶,食品中多糖的功能,凝胶：,琼脂的凝胶形成模式,所有可溶性的多糖都能在一定条件下产生粘性的溶液。形成的多糖粘性溶液的粘度大小取决于：多糖分子的大小、形状和所带的电荷量。支链分子或杂聚糖分子之间无法形成具有一定强度的凝胶,只能形成粘稠、稳定的溶胶。凝胶的强度依赖于结晶区结构的强度。通过交联也能形成多糖凝胶：多糖的协同作用、多价阳离子与酸性多糖间的离子键和。,碳水化合物,食品中几种常见的多糖淀粉果胶其他多糖,淀粉,淀

15、粉的特性：淀粉以分离的小包形式（颗粒状）普遍存在于植物中。,淀 粉,淀粉粒的大小和形状受所在植物合成体系和组织环境的影响，表现出不同的形状和大小。,淀 粉,淀粉粒形状主要有圆形、椭圆形和多角形等。马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。,甘薯中的淀粉,淀 粉,淀粉的脐点是淀粉的成核中心,淀粉的脐点是淀粉的成核中心,C链,B链,A链,支链淀粉的分支平行排列成簇状或以双螺旋形式存在。,很可能淀粉的主要结晶部分是由支链淀粉形成的。,一些粮食中直链和支链淀粉的含量 单位：质量分数,*普通淀粉约含20%39的直链淀粉，玉米变异品种的直链淀粉含量可高达85，被称为高直链淀粉玉米。,淀 粉,直链淀粉在溶液中以双螺

16、旋的形式存在，甚至在淀粉颗粒中也能以这种状态存在。分离出的直链淀粉能形成坚韧的透明膜和纤维，它们除了具有较大的溶胀能力以及在碱性条件下具有较大的溶解度外，其外形和性质类似于纤维素。,淀粉和脂肪酸的包合物,直链淀粉分子易形成能截留脂肪酸、烃类物质的螺旋结构，这类复合物称为包合物。,淀 粉,淀粉,淀粉水解物的链长度与碘呈色之间的关系,淀粉的糊化,淀粉粒在受热条件下吸水膨胀成为胶体状态的变化过程称为淀粉的糊化。完整的淀粉粒不溶于冷水，但能可逆地吸水并略微溶胀。随着温度上升，淀粉分子有更多的位点可以和水发生氢键缔合，淀粉的结晶区的数目和大小均减少。淀粉在有大量水存在并持续加热时会完全失去结晶性。,淀粉

17、的糊化,双折射开始消失的温度为糊化点或糊化温度淀粉的糊化一般在较窄的温度范围内进行：先是较大淀粉颗粒的糊化，其后是小颗粒淀粉的糊化。淀粉糊化时是充分溶胀的。轻微搅拌会使高度溶胀的淀粉颗粒破裂和分散，最终导致淀粉糊粘度的大大降低。,淀粉的糊化,淀粉溶液在加热时其粘度随温度变化的曲线图称为淀粉粘度曲线图。淀粉粘度曲线图用于表示和区别不同淀粉的糊化特征。淀粉粘度曲线图中，升温时糊化粘度急剧上升的温度就是淀粉的糊化温度。,淀粉粘度曲线图,淀粉的糊化,淀粉的糊化,淀粉糊化时产生的粘度大小关键是由糊化时产生的胶粒微团的多少、大小和体积决定的。已过度糊化和因搅拌而变稀的淀粉糊，在降温过程中会因淀粉分子重新结

18、合成微胶团而使粘度升高，在浓度和温度适宜的条件下，有时可形成凝胶。,影响淀粉糊化的因素,淀粉粒中直链淀粉和支链淀粉的含量和结构：直链淀粉比例较高时不易糊化；在糊化开始阶段，直链淀粉能扩散到表面膜，并通过膜出现在颗粒外的溶液中，从而产生直链淀粉和支链淀粉的部分分离。水分：天然淀粉中本身含有约10水分，若要保证淀粉充分的糊化加水需至总量的30。糖的浓度：糖的浓度很高时，可降低淀粉的糊化速度、最大粘度和凝胶强度。,影响淀粉糊化的因素,脂类 脂类以及与脂类有关的物质，均影响淀粉的糊化；当向糊化淀粉中加入脂肪而不加乳化剂时，不仅不会降低最大粘度，而且还可降低产生最大粘度的温度。pH：pH范围在47，对淀

19、粉溶胀或糊化的影响很小，在低pH时，淀粉糊的最大粘度明显降低，并且烹调加工过程中粘度会迅速降低。酶：内源性淀粉酶有较强的耐热性，在淀粉糊化的初期会发生酶水解，使淀粉糊化加速，并稀化淀粉糊。,淀粉的老化,含大量结晶区的淀粉称为-淀粉。糊化作用的实质是：将-淀粉分子间的氢键断开，使水分子与淀粉形成氢键，这种破坏了结晶结构而糊化的淀粉称为-淀粉。熟食品中的淀粉是-淀粉，但在常温，特别是接近0的低温范围，糊化的-淀粉又会自动排列成序，形成致密的高度结晶化的不溶性淀粉分子，迅速重现了淀粉的-化，这就是淀粉的老化。,淀粉的老化,老化的淀粉不易被淀粉酶作用，因而不易被人体消化吸收。同时食品的质地也会因淀粉的

20、老化而发生劣变。,影响淀粉老化的因素,淀粉的种类和浓度：直链淀粉及淀粉溶液浓度较大时易于老化。水分含量：水分含量在3060时，淀粉最容易老化；含水量在10以下或在大量水中，淀粉都不易老化。温度：淀粉老化的最适温度为24；当贮存低于温度-20或高于60，均不会发生淀粉的老化现象。,影响淀粉老化的因素,无机盐：阻碍淀粉分子定向，可防老化。pH值：pH值在57时，老化速度最快。冷冻速度：缓慢冷冻加重老化；速冻可降低老化程度。共存物：存在与食品中的脂肪或某些表面活性剂及其糖类具有抗老化的作用。,淀粉的老化,易发生老化的食品，可用加热的方法使之部分逆转；如果加热时水分活度适宜，逆转速度较快、较彻底。很多

21、改性淀粉可减小淀粉的老化。,保持淀粉糊化状态的方式,淀粉,根据在人体内的消化情况，淀粉可分为三类：易消化淀粉（Ready digestible starch RDS）：能在小肠中迅速消化吸收的淀粉分子。不易消化淀粉（Slowly digestible starch SDS）：能在小肠内被完全消化吸收，但速度较慢。抗性淀粉（Resistant starch RS）：不在小肠中被消化吸收、但在大肠中被发酵的淀粉。抗性淀粉：不能在健康人体小肠中消化吸收的淀粉及其降解物的总称。,抗性淀粉,食品中存在的抗性淀粉可分为三类：物理包埋淀粉（RS1）：主要存在于完整的或部分研磨的谷粒之中。抗性淀粉粒（RS2）

22、：未经糊化的生淀粉粒和未成熟的淀粉粒，常存在于生马铃薯、生豌豆、绿香蕉中。老化淀粉（RS3）：糊化后的淀粉在冷却或贮藏过程中部分发生重结晶的形态。,化学改性淀粉,果胶,果胶存在于植物细胞的胞间层中，主要是由-(14)-D-吡喃半乳糖醛酸单位组成的聚合物。,果胶主链上还存在鼠李糖残基；其伸长侧链还包括少量的半乳聚糖和阿拉伯聚糖。,果胶,根据果蔬的成熟过程，果胶物质一般有三种形态：原果胶：与纤维素、半纤维素结合在一起的甲酯化聚半乳糖醛酸，存在于细胞壁中，不溶于水，水解后生成果胶。果胶：是羧基不同程度甲酯化和阳离子中和的聚半乳糖醛酸，存在于细胞汁液中。果胶酸：是完全为甲酯化的聚半乳糖醛酸，在细胞汁中

23、与矿物质形成不溶于水或稍溶于水的果胶酸盐。,果 胶,果胶酯酸因聚合度和甲酯化程度的不同可以表现为胶体形式或者表现为水溶性。通常将酯化度大于50的果胶称为高甲氧基果胶；酯化度低于50的果胶称为低甲氧基果胶。果胶酯酸在果胶甲酯酶的持续作用下，甲酯基可全部脱去形成果胶酸。,果胶物质的凝胶形成,果胶物质凝胶的形成条件：果胶水溶液含糖量为：6065%；pH值为：2.03.5；果胶含量：0.30.7%时，在室温，甚至在接近沸腾的温度下，果胶能够形成凝胶。,果胶物质的凝胶形成,影响果胶凝胶强度的因素：果胶相对分子质量酯化程度pH糖浓度温度Ca2+等的影响,果胶相对分子质量与凝胶强度的关系,果胶的高凝胶强度与

24、相对分子质量和分子间缔合呈正相关；果胶酯化度从30增加到50将会延长胶凝时间;而酯化度为5070时,胶凝时间会逐渐缩短,果 胶,果胶能形成有弹性的凝胶。但不同酯化度类型的果胶形成凝胶的机理不同：高甲氧基果胶：必须低pH和高糖浓度中方可形成凝胶。一般要求：果胶含量：1；pH：2.83.5；蔗糖浓度：5875 果胶凝胶加热至温度接近100时仍能保持其特性 正常的果胶在浓度为1时会产生最佳凝胶,低甲氧基果胶在没有糖存在时也会形成稳定的凝胶,但必须有二价金属离子的存在,如钙离子在果胶分子间形成交联键，随着Ca2浓度的增加，胶凝温度和凝胶强度也增加,果 胶,低甲氧基果胶对pH的变化没有普通果胶敏感，在 pH 2.2 6.5 范围内都可以形成凝胶。加入1020%的蔗糖可明显改善凝胶的质地。低甲氧基果胶凝胶中若不添加糖或增塑剂，则会比普通果胶的凝胶更容易脆裂，且弹性小。,用于食品中的其他多糖,植物多糖：纤维素甲基纤维素、羧甲基纤维素；半纤维素；魔芋葡甘露聚糖；瓜尔（豆）胶与刺槐豆胶等。海洋多糖：琼脂、卡拉胶、海藻酸盐等。微生物多糖：黄原胶；葡聚糖等。甲壳素壳聚糖,