食品化学碳水化合物.ppt

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1、食品化学第二章 碳水化合物 2,淀粉的结构和淀粉粒淀粉的物理化学性质淀粉的糊化和老化及其影响因素淀粉和纤维素的改性,2 低聚糖,命名法-D-吡喃半乳糖基-(1-4)-D-吡喃葡糖苷褐变性：较单糖小。粘度：比单糖高。抗氧化性：减少溶氧而保护Vc。发酵性：低于单糖。吸湿性：低于单糖。,功能性低聚糖,棉子糖水苏糖低聚果糖：双歧因子，整肠，抗龋齿低聚木糖：甜度约0.5，双歧因子，整肠帕拉金糖：甜度0.42，抗龋齿环糊精：可保护芳香物质和小分子物质。P68图,表：功能性低聚糖的有效摄入量,大豆低聚糖可能引起胀气，最大用量男性为0.64g/kgBW，女性为0.96g/kgBW,单位：克/日,环状糊精,环状

2、糊精是一种特殊的低聚糖，它是由6，7或8个葡萄糖以-1,4键首尾相连构成的环状低聚糖。环内具有疏水环境，环外伸展亲水基团。环内可以包容一些亲脂性小分子，改善其在水中的分散性，并减少它们在水相体系中的损失。也可以产生缓释效应。,淀粉（Starch）,淀粉是植物所储藏的主要能量物质，除纤维素之外产量最大的高分子碳水化合物。淀粉分为两类：直链淀粉，以-1，4糖苷键相连的直线大分子；支链淀粉，以-1，4糖苷键相连，以-1，6糖苷键分支的高度分支大分子；在谷粒当中同时含有直链淀粉和支链淀粉，其中支链淀粉含量高于直链淀粉。“蜡”“糯”“粘”品种中几乎100%为支链淀粉。,直链淀粉和支链淀粉的性质区别,1

3、淀粉和淀粉粒,植物的淀粉粒由质体产生，呈大小、形状不同的颗粒，具有片层结构。其中充满淀粉分子。加热前，淀粉粒为生淀粉粒。其中部分区域淀粉分子整齐排列呈晶体状态；部分区域分子松散排列为“无定形区域”。加热后，淀粉粒松散破裂，可放出淀粉分子。,淀粉粒的基本结构模式,淀粉粒起源于质粒，由脐点开始向外生长，淀粉分子向径向分支延伸，呈现环状结构。,淀粉粒结构示意图,图：淀粉粒的层状结构,右图为一个用酶侵蚀的小麦淀粉粒，注意其层状结构。大多数淀粉颗粒在脐点周围都有生长环或层次。,淀粉粒的偏振光性质,淀粉粒在偏振光照射下表现出双折射性，称为“偏光十字纹”。这种光学现象说明淀粉具有晶体性质。十字的亮度、位置和

4、形状都可表明淀粉的种属特征。,淀粉粒具有种属特征性,不同来源淀粉的淀粉粒具有特征性，其大小、性状、双光十字等方面具有特征性，可以用来鉴别淀粉的种属来源。马铃薯淀粉粒最大，大米淀粉颗粒最小。常用的商业淀粉制品主要是马铃薯淀粉、玉米淀粉和甘薯淀粉。,表：不同来源淀粉的性质差异,资料来源：Chemical and functional properties of food components.Edited by zdzislaw E.Sikorski,Technomic Publication,1997,2 淀粉的化学性质,淀粉的水解淀粉与碘的呈色反应淀粉与小分子有机化合物的作用淀粉与脂类的作用,

5、淀粉的水解,淀粉可以被酶水解生成多种淀粉糖产物，包括糊精、麦芽糖、葡萄糖、不同DE值的淀粉糖浆、葡萄糖浆、氢化葡萄糖浆、果葡糖浆、环状糊精、山梨糖醇等。DE值：dextrose equivalence，即葡萄糖当量，表示淀粉水解的程度。DE值越高，则淀粉水解程度越高。,表：不同DE的玉米糖浆之性质差异,淀粉与碘的作用,直链淀粉分子的一个单螺旋链将淀粉自包围，形成淀粉-碘有色复合物。淀粉和碘反应之后的颜色与淀粉螺旋长度有关：直链淀粉棕蓝色支链淀粉蓝紫色糊精（40个糖基以上）蓝色糊精（20-40个糖基）紫红糊精（8-20个糖基）橙红,淀粉与其他小分子物质作用,直链淀粉和支链淀粉的长分枝在水中呈现螺

6、旋状结构。在螺旋的孔隙当中具有非极性环境，可以结合小分子物质，如低级醇等，形成“包合物”。,淀粉与脂类形成复合物,淀粉和脂肪酸、甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯可以形成稳定的复合物，这种复合物在100以上才能发生分解。这种复合物可以防止淀粉螺旋在水中分散成为无规则线团状。,3 淀粉的糊化、老化和凝胶,淀粉的糊化淀粉糊化的影响因素淀粉的老化淀粉老化的影响因素淀粉的凝胶淀粉凝胶的影响因素,淀粉的糊化(gelatinazation),淀粉在有充足水分的情况下受热，在温度上升到某一温度范围以上之后，淀粉大量吸水膨胀，晶体结构解体，失去双折光性，淀粉分子逸散，粘度急剧增加。这个过程称为淀粉的糊化。淀粉糊化的

7、测定方法：偏振光显微镜记录5%，50%和95%淀粉粒失去双折光性的温度。粘度计测定不同温度下的粘度曲线。差异扫描量热计测定糊化的热吸收。,糊化过程的微观实质,生淀粉分子之间由于氢键的结合，排列成十分紧密的束状，称为-淀粉，水分很难进入其中。淀粉粒中的束状结构松散，淀粉分子逸出，与水分子充分相互作用，这种状态的淀粉称为-淀粉。淀粉的糊化就是淀粉从-淀粉向-淀粉转化的过程。这个过程需要克服氢键力，因此是一个吸热过程。每一种淀粉的糊化温度不同。由于淀粉粒大小不同，糊化速度也不同，因此糊化温度是一个温度范围。,不同植物来源的淀粉支链直链比,数据来源：常用食品数据手册，1989以及食品化学，1986,淀

8、粉糊化的微观过程,淀粉粒吸水膨胀过程(1),右图为油炸馅饼中心部分淀粉的淀粉粒显微照片。可见淀粉粒膨胀增大，但并未扭曲崩溃。,淀粉粒吸水膨胀过程(2),右图为因极度膨胀而扭曲的小麦淀粉粒，其中可能还没有大量淀粉逸出。,淀粉粒吸水膨胀过程(3),右图为安琪儿蛋糕中的小麦淀粉粒，淀粉粒高度膨胀扭曲，有的已经破碎，淀粉部分逸出。,淀粉粒吸水膨胀过程(4),右图为一个因长期加热崩溃的小麦淀粉粒，淀粉已经逸出，只留下一个破碎的外壳。,淀粉糊化与粘度变化,淀粉浆糊化之前粘度很低。温度达到糊化温度范围之后，粘度急剧上升，达到峰值之后缓慢下降。各种淀粉的粘度曲线不同。粘度峰值与淀粉粒极大膨胀而淀粉分子没有大量

9、逸出的时刻相当；淀粉粒破碎之后，分子摩擦力减小，因而粘度下降。,图：淀粉的一般粘度曲线,淀粉的粘度达到最高值之后下降。其高峰与淀粉粒膨胀的最大值相对应。随着淀粉粒破碎，粘度下降。,淀粉糊化性质的影响因素,水分：水分减少则糊化温度升高。糖：糖浓度增加则糊化温度提高，可能是因为影响了水分活度和淀粉分子的伸展空间。糖分子越大则影响越大。蔗糖麦芽糖葡萄糖果糖 脂类和乳化剂：甘油酯和脂肪酸均可与直链淀粉形成复合物而推迟糊化过程，升高糊化温度。乳化剂可与淀粉螺旋形成包合物，阻止水分子进入淀粉颗粒，因而干扰糊化。pH值：4-7之间影响小。低pH值使淀粉水解而降低糊化高峰的粘度。,图：淀粉糊化温度与含水量关系

10、,淀粉糊化温度随着含水量降低而升高。横坐标为含水量，纵坐标为绝对温度K。,淀粉的老化回生和凝胶,经过糊化的淀粉冷却至室温之后，会失去原有的柔软透明状态，发生沉淀或变得干硬，或形成胶冻状结构。前者称为老化回生retrogradation or staling)，后者称为凝胶(gelatinization)。老化回生是糊化的逆反过程，但不能完全恢复到糊化之前的状态。老化回生后的淀粉不易被淀粉酶分解，因而不易消化吸收。,淀粉老化和凝胶的机制,淀粉的凝胶和老化,淀粉老化和凝胶的影响因素,直链淀粉的含量：不含直链淀粉者不发生凝胶，也不易老化。温度：最佳老化温度为24，60 以上或 0以下不易发生老化。含水量：含水量3040%时最容易老化。含水低于10%或高于乳化剂：酸碱性：pH4以下不易发生老化。,