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糖类

  第十七章 糖类的 食物本质与成效 第一节 单糖与低聚糖的 食物本质与成效 一、物理本质与成效 (一)亲水性 界说:糖类的羟基通过氢键与水分子互相 效率,导致糖类及其很众聚集物的 溶剂化和(或)增溶效率。 1、机合与吸湿性 外1 糖正在滋润气氛中接收的水分 60%,1h 0.07 0.28 0.04 0.08 5.05 0.54 5.05 60%,9天 0.07 0.63 0.04 7.0 5.0 1.2 5.1 (%,20℃) 100%,25天 14.5 73.4 18.4 18.4 — 1.4 — 相对湿度与功夫 D-葡萄糖 D-果糖 蔗糖 麦芽糖(无水) 麦芽糖(水化物) 乳糖(无水) 乳糖(水化) ? 由外1可推得糖的吸湿性巨细为: 果糖高转化糖低转化和中度转化的淀粉 糖无水葡萄糖蔗糖葡萄糖乳糖 ? 注:结晶圆满的糖不易潮解,由于糖的大 众半氢键部位依然参预造成糖-糖-氢键。 2、纯度与吸湿性 不纯的糖或糖浆比纯糖的吸湿性强, 而且吸湿的速率也疾:这是由于杂质的 效率是扰乱定向的分子间力(要紧是指 糖分子间造成的氢键),于是糖的羟基 能更有用地同边际的水造成氢键。 (二)甜味 ? 蜂蜜和众人半果实的甜味要紧取决于 蔗糖、D-果糖、葡萄糖的含量。 ? 优质糖应具备甜味纯洁,响应疾,很疾 抵达最高甜度,甜度坎坷恰当,甜味消 失急迅等特色。 外2 糖的相对甜度 糖 β-D果糖 溶液相对甜度 100~175 100 40~79 — 27 — 16~38 48 46~52 (W/W,%) 结晶相对甜度 180 蔗糖 α-D葡萄糖 β-D葡萄糖 α-D半乳糖 β-D半乳糖 α-D乳糖 β-D乳糖 β-D麦芽糖 100 74 82 32 21 16 32 — (三)消融度 各样糖都能溶于水,其消融度随温度升高而增大。 外3 20℃ 糖 糖的消融度 30℃ 浓度 (%) 40℃ 浓度 (%) 浓度 (%) 消融度 (g/100g水) 消融度 (g/100g水) 消融度 (g/100g水) 果 糖 蔗 糖 78.94 374.78 81.54 441.70 84.34 70.01 61.89 538.63 66.60 46.71 199.4 87.67 68.18 54.64 214.3 120.46 233.4 162.38 葡萄糖 (四)结晶性 ? 蔗糖易结晶,晶体很大;葡萄糖也易结晶, 但晶体微小;果糖和转化糖则较难于结晶。 ? 糖果缔制时,要操纵糖结晶本质上的不同。 比方,临蓐硬糖果不行独自用蔗糖,而应增添 适量的淀粉糖浆(葡萄糖值42),这是由于: ①淀粉糖浆不含果糖,吸潮性较转化糖低,糖 果保管性较好。②淀粉糖浆含有糊精,能扩张 糖果的韧性、强度和粘性,使糖果不易碎裂。 (五)粘度 ? 葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低;淀粉糖浆的粘 度较高,况且其粘度随转化水平的增高而低落。 ? 葡萄糖的粘度跟着温度升高而增大,而蔗糖的 粘度则跟着温度升高而减小。 ? 正在食物临蓐中,可借调剂糖的粘度来升高食物 的稠度和适口性。 (六)渗入压 ? 糖液的渗入压对付抑低分歧微生物的成长是 有不同的。比方50%蔗糖溶液能抑低普通酵 母的成长,但抑低细菌和霉菌的成长,则分 别需求65%和80%的浓度。 (七)持味护色性 机理: 糖-水+风韵物 保存正在食品中。 ? 较大的低聚糖也是风韵物的有用联合剂。 糖-风韵物+水 ? 风韵物通过二糖比通过单糖更能有用地 环糊精机合 ?-环糊精分子机合 环糊精分子的空间填充模子 环糊精的机合特质 ? ? 中空圆柱形机合 高度对称性 ? ? -OH正在外侧,C-H和环O正在内侧 环的外侧亲水,中心空穴是疏水区域 ? 行动微胶囊壁材,包埋脂溶性物质 环糊精的物理本质 α-环状糊精 葡萄糖残基数 6 972 14.5 +150.5 4.5 6.7 β-环状糊精 7 1135 8.5 +162.5 7.8 7.0 γ-环状糊精 8 1297 23.2 +174.4 8.5 7.0 分子量 水中消融度 (g/mol. 25℃) 旋光度 [α] 空穴内径C 空穴高A 环糊精的操纵 医学: ? 比方用环状糊精包接前线腺素的试剂、打针剂。 食物行业: ? 可用做增稠剂,安稳剂,升高消融度(行动乳化 剂),掩饰异味等等。 农业: ? 操纵正在农药上 化妆品: ? 作乳化剂,能够升高化妆品的安稳性,减轻对 皮肤的刺激效率。 其它方面: ? 香精包埋正在环状糊精制成的粉末,而混淆到热 塑性塑料中,可制成各样加香塑料。 如tide(汰渍)洗衣粉留香,可经CD包接香精 后增添到洗衣粉中。 二、化学本质与成效 (一)水解响应 糖苷正在酸或酶的效率下,可水解天生 单糖或低聚糖。 水解经过: 影响水解响应的要素: 机合: α-异头物水解速率β-异头物 呋喃糖苷水解速率吡喃糖苷 ?-D糖苷水解速率 ?-D糖苷 糖苷键的衔尾办法: ?-D: 1?6 1?2 1?4 1?3 ? -D:1?6 1?4 1?3 1?2 聚集度(DP)巨细: ? 水解速率跟着DP的增大而显著减小。 温度: ? 温度升高,水解速率快速加疾。 酸度: ? 单糖正在pH3~7限度内安稳;糖苷正在碱性介质 中相当安稳,但正在酸性介质中易降解。 (二) 脱水响应 酸、热条目下的响应: 正在室温下,稀酸对单糖的安稳性并无 影响。当正在酸的浓度大于12%的浓盐酸以及 热的效率下,单糖易脱水,天生糠醛及其衍 生物。 (三)复合响应 单糖受酸和热的效率,缩合失水天生 低聚糖的响应称为复合响应。它水解响应 的逆响应。 比方:2 C6H12O6 C12H22O11 + H2O (四)焦糖化响应 焦糖化响应形成色素的历程: 糖经强热解决可爆发两种响应: 分子内脱水: 向分子内引入双键,然后裂解形成少许挥 发性醛、酮,经缩合、聚集天生深色物质。 环内缩合或聚集: 裂解形成的挥发性的醛、酮经缩合或聚集 形成深色物质。 三种商品化焦糖色素 蔗糖平日被用来缔制焦糖色素和风韵物: ? 耐酸焦糖色素 ?由亚硫酸氢铵催化形成 ?操纵于可乐饮料、酸性饮料 ?临蓐量最大 ? 焙烤食物用焦糖色素 ?糖与胺盐加热,形成红棕色 ? 啤酒等含醇饮料用焦糖色素 ?蔗糖直接热解形成红棕色 焦糖化产物的风韵 面包风韵: 各样调味品和甜味剂的加强剂: (五)互变异构响应 单糖,尤其是还原糖,普通是以环式 机合存正在,但少量存正在的开链款式是实行 某些响应所必须的机合,如环巨细的转化、 变旋效率和烯醇化效率等,糖均以开链形 式参入。 其次 为主 三、保健低聚糖类 界说:低聚糖是指2~10个单糖以糖苷 键衔尾的联合物。 (一)低聚糖的保健效率 低聚糖类不被人体胃肠水解酶类水解, 可成功抵达大肠而成为人体肠道有益菌群 的碳源,其保健效率要紧是促使肠道有益 菌群成长、加强免疫力和通便效率。 (二)常睹的低聚糖 1、低聚果糖 界说:是正在蔗糖分子上以β(1→2) 糖苷键联合1~3个果糖的寡糖。 ? 分子式为G-F-Fn,n=1~3 低聚果糖的心理活性 ? 增殖双歧杆菌 ? 难水解,是一种低热量糖,可行动高 血压、糖尿病和肥胖症患者用甜味剂 ? ? 水溶性炊事纤维 抑低铩羽菌,保护肠道强健 ? 防卫蛀牙 ? 低聚果糖存正在于自然植物中 ? 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 ? 产酶微生物 ? 米曲霉、黑曲霉 ? 行动新型的食物甜味剂或成效性食物配料 2、低聚木糖 ? 是由2~7个木糖以糖苷键衔尾而成的低聚 糖,以二糖和三糖为主。 木二糖含量↑,产物德料↑ 甜度为蔗糖的40% ? ? 木二糖的分子机合 低聚木糖的个性 ? 较高的耐热(100℃/1h)和耐酸机能(pH 2.5~8.0) 双歧杆菌所需用量最小的增殖因子 ? ? ? 代谢不依赖胰岛素,合用糖尿病患者 抗蛀牙,适合行动儿童食物的甜味增添剂。 3、甲壳低聚糖 低落肝脏和血清中的胆固醇 ? 升高机体的免疫成效 ? 抗肿瘤 ? 增殖双歧杆菌 ? β-1,4 水溶性 D-氨基葡聚糖 D-氨基葡萄糖 甲壳低聚糖的机合 4、环状低聚糖 是由葡萄糖通过?-1,4糖苷键衔尾而成的环糊精: N=6 N=7 N=8 第二节 众糖的食物本质与成效 一、众糖的机合与成效 (一)众糖的消融性 ? 众羟基和氧原子,易造成氢键 ? ? ? ? ? 糖基可联合水,使众糖分子一律溶剂化 众人半众糖不结晶 凝胶或亲水胶体 不会明显低落冰点,供给冷冻安稳性 袒护产物机合和质构,供给储藏安稳性 (二)众糖的粘度 ? ? ? 与分子的巨细、式样、构象相合 要紧具有增稠和胶凝成效 还可用于操纵流体食物与饮料的滚动本质、质 构以及变换半固体食物的变形性等 (三)众糖的流变本质 ? 假塑性流体 ?剪切变稀:剪切速度增高,粘度急速降落 ?粘度改变与功夫无合 ? 触变 ?也是剪切变稀 ?粘度与功夫相合 ? 温度升高,粘度降落 (四)凝胶 ? ? 三维汇集机合 氢键、疏水互相作 用、范德华引力、 离子桥连、缠结或 共价键 液相离别正在网孔中 ? (五)直链众糖 ?带电的,粘度升高 ?静电斥力,链蔓延,链长扩张,占领体积增大 ?如海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶造成安稳的高粘 溶液 ?不带电的,方向于缔合、造成结晶 ?碰撞时造成分子间键,分子间缔合,重力效率 下形成浸淀和局部结晶 ?如淀粉老化 二、淀粉 (一)淀粉的个性 淀粉正在植物细胞中以颗粒形态存正在。 式样: 圆形、卵形、众角形等; 巨细: 0.001~0.15毫米之间,马铃薯淀粉粒最 大,谷物淀粉粒最小。 晶体机合: 用偏振光显微镜考核及X-射线研 究,能形成双折射及X衍射外象。 马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字 直链淀粉 ? ? ? 葡萄糖残基以?-1,4糖苷键保持 少量? -1,6糖苷键,支链点离隔很远 分子内的氢键效率成右手螺旋状,每个 环含有6个葡萄糖残基 相对分子质料约为60 000旁边 聚集度约正在300~400之间 正在水溶液中呈线性分子 ? ? ? 支链淀粉 ? C链为主链,由? -1,4键衔尾 ? A、B链是支链,A链由 ? -1,6键 与B链保持,B链又经由 ? -1,6键 与C链衔尾 ? 聚集度正在6000以上,分子量可达 107~5?108 。 少许淀粉中直链和支链淀粉的含量(%) 淀粉开头 高直链淀粉 玉米 蜡质玉米 小麦 大米 马铃著 木著 直链淀粉 50~85 24 1 25 17 21 17 支链淀粉 15~50 76 99 75 83 79 83 (二)淀粉的物理本质 白色粉末,正在热水中溶胀。纯支链淀粉能 溶于冷水中,直链淀粉则不行,但直链淀粉能 溶于热水。 (三)化学本质 无还原性; 遇碘呈蓝色,加热则蓝色没落,冷后 呈蓝色。 水解:酶解、酸解 (四)淀粉的糊化 糊化: 淀粉粒正在恰当温度下,正在水中溶胀,星散, 造成平均的糊状溶液的历程被称为糊化。其本 质是微观机合从有序转化成无序。 糊化温度: 指双折射外象没落的温度。糊化温度不是 一个点,而是一段温度限度。 淀粉 先河糊化 一律糊化 (℃) 粳米 59 61 糯米 58 63 大麦 58 63 小麦 65 68 玉米 64 72 荞麦 69 71 马铃薯 59 67 番薯 70 76 ?β-淀粉:生淀粉分子陈设密切,成胶束机合 ? ?-淀粉:糊化淀粉 ?糊化水平~产物本质(储藏性和消化性) 粘度~温度 影响糊化的要素 机合: 直链淀粉小于支链淀粉。 Aw: Aw升高,糊化水平升高。。 糖: 高浓度的糖水分子,使淀粉糊化受到抑低。 盐: 高浓度的盐使淀粉糊化受到抑低;低浓度的盐存正在, 对糊化简直无影响。但对马铃薯淀粉破例,由于它含有 磷酸基团,低浓度的盐影响它的电荷效应。 脂类: 脂类可与淀粉造成包合物,即脂类被包蕴正在淀粉螺旋 环内,不易从螺旋环中浸出,并拦阻水渗入入淀粉粒。 酸度: pH4时,淀粉水解为糊精,粘度低落(故 高酸食物的增稠需用交联淀粉); pH正在4~7时,简直无影响; pH =10时,糊化速率急迅加疾,但正在食物中 意思不大。 淀粉酶: 正在糊化初期,淀粉粒吸水膨胀依然先河, 而淀粉酶尚未被钝化前,可使淀粉降解(稀化), 淀粉酶的这种效率将使淀粉糊化加快。故新米 (淀粉酶酶活高)比陈米更易煮烂。 (五)淀粉的老化 ? 淀粉溶液经从容冷却或淀粉凝胶经历久 安顿,会变为不透后乃至形成浸淀的现 象,被称为淀粉的老化。 ? 骨子是糊化后的淀粉分子正在低温下又自 动陈设成序,造成高度致密的结晶化的 淀粉分子微束。 温度: 2~4℃,淀粉易老化; 60℃或 -20℃,不易爆发老化。 含水量: 含水量为30~60%时,易老化; 含水量过低(10%)或过高,均不易老化。 机合: 直链淀粉易老化; 聚集度 n 中等的淀粉易老化; 淀粉改性后,不服均性升高,不易老化。 共存物的影响: 脂类和乳化剂可抗老化, 众糖(果胶破例)、卵白质 等亲水大分子,可与淀粉比赛水分子及扰乱淀粉分子平行 亲切,从而起到抗老化效率。 影响淀粉老化的要素 (六)淀粉水解 正在热和酸的效率下: ? 酸轻度水解 ?淀粉变稀,酸改性或变稀淀粉 ?升高凝胶的透后度,并扩张凝胶强度 ?成膜剂和粘结剂 ? 酸水解水平加大 ?取得低粘度糊精 ?成膜剂和粘结剂、糖果涂层、微胶囊壁材 玉米淀粉 ?-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶 D-葡萄糖 葡萄糖异构酶 D-果糖 玉米糖浆 (果葡糖浆) 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 (七)改性淀粉及其操纵 改性淀粉: 自然淀粉经恰当的化学解决、物理解决或酶 解决,使某些加工机能取得改进,以符合特定的 需求,这种淀粉被称为变性淀粉. 改性淀粉品种 物理改性 化学改性 物理改性: 只使淀粉的物理本质爆发变换。 如α-淀粉: 将糊化后淀粉急迅干燥即得。 α-淀粉操纵: 家用洗涤剂,鳗鱼饲料。 化学改性: 氧化淀粉 运用化学技巧实行变性。 淀粉分子中的羟基或许被氯酸钠、双氧水、臭氧等 氧化物氧化为羧基。 好处:粘度低,不易凝冻。 用处:做增稠剂和糖果成型剂。 酸降解淀粉 用H2SO4、HCl使淀粉降解。 好处:粘度低、老化性大、易皂化。 用处: 用于软糖、果冻、糕点临蓐。 (八)交联淀粉 淀粉羟基与双(众)成效试剂互相效率: 亲核庖代响应 交联淀粉的操纵 ? 随交联度扩张,酸安稳性扩张 ? ? 低落了淀粉颗粒吸水膨胀和糊化的速度 保留初始的低粘度,有利于急速热传达和 升温,平均杀菌 用于罐头、冷冻、焙烤和干燥食物中 ? ? 成效本质改进 淀粉衍生物(淀粉脂、淀粉醚) 淀粉脂:如淀粉磷酸酯(磷酸淀粉) 淀粉醚:如羟甲基淀粉(CMS) 淀粉的接枝共聚物:淀粉能够与聚乙烯, 聚苯乙烯,聚乙烯醇共混制成淀粉塑料。 淀粉塑料有必然的生物降解性,对办理塑料 成品酿成的“白色污染”有很大的意思。 三、果胶 机合: D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4苷键相连,平日 以局部甲酯化存正在,即果胶。 分类: 以酯化度分类 :原果胶,果胶,果胶酸 酯化度:醛酸残基的酯化数占D-半乳糖醛酸 残基总数的百分数 果胶物质的化学机合 ?-D-半乳糖醛酸基 ? -1,4 糖苷键 分子机合 ? ? 平均区: ?-D-吡喃半乳糖醛酸 毛发区: ? -L-鼠李半乳糖醛酸 果胶的分类 ? 局部羧基被甲醇酯化 ? ? 羧基酯化的百分数称为酯化度(DE) HM高甲氧基果胶:DE50% ? LM低甲氧基果胶:DE50% 原果胶: 高度甲酯化的果胶物质。只存正在于植物细 胞壁中,不溶于水。正在未成熟的果实和蔬菜中, 它使果实、蔬菜保留较硬的质地。 果胶: 局部甲酯化的果胶物质。存正在于植物汁液中。 果胶酸: 不含甲酯基,即羟基逛离的果胶物质。 原果胶 果胶 果胶酸 甲酯化水平降落 果胶的物理、化学本质 水解 果胶正在酸碱条目下爆发水解,天生去甲酯和苷 键裂解产品。 原果胶正在果胶酶和果胶甲酯酶效率下,天生果 胶酸。 消融度 果胶与果胶酸正在水中消融度随链长扩张而裁汰。 粘度 粘度与链长正比。 果胶凝胶的造成 条目: 脱水剂(蔗糖,甘油,乙醇)含量60~65%, pH2~3.5,果胶含量0.3~0.7%,能够造成凝胶。 机制: 脱水剂使高度含水的果胶分子脱水以及电荷 中和而造成凝固体。 影响凝胶强度的要素 1、凝胶强度与分子量成正比 分子量 凝胶强度 (g/cm ) 18*10 220—300 14*10 180—220 11.5*10 130—180 5*10 20—50 3*10 不可凝胶 2、凝胶强度与酯化水平成正比 酯化水平越大,凝胶强度越大。 一律酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量为16~32%,以 此行动100%酯化度。 甲氧基含量7,称为高甲氧基果胶。 甲氧基含量≤7,称为低甲氧基果胶(或低果胶酯) 名称 全甲酯化聚半乳糖醛 酸 速凝果胶 慢凝果胶 低甲氧基果胶 甲酯化度(甲氧基含量) 100%(16.32%) 70%(11.4%) 50-70%(8.211.4%) ≤50%(≤7%) 造成凝胶的条目 只须有脱水剂即可造成 加糖,加酸(pH3.0-3.4) 加糖,pH2.8-3.2 运用加糖,酸无效。唯有 加羟基交联剂(Ca2+, Al3+ )才造成。 果胶的要紧用处 ? ? ? ? ? 果酱与果冻的胶凝剂 缔制凝胶糖果 酸奶的生果基质(LM) 增稠剂和安稳剂 乳成品(HM) 四、纤维素 纤维素是植物细胞壁的要紧机合因素, 对植物性食物的质地影响较大。 机合: 由β-(1,4)-D-吡喃葡萄糖单元组成。为 线性机合,无定型区和结晶区组成。 纤维素的化学机合 β-1,4 高分子直链不溶性均一众糖 纤维素胶 (改性纤维素) (一)甲基纤维素(MC)与 羟丙基甲基纤维素(HPMC) ? ? 非离子纤维素醚 成效本质 ?增稠 ?外面活性 ?成膜性 ?造成热凝胶(冷却时熔化,50~70℃胶凝) ? 用于油炸食物(阻油,低落脂肪用量) (二)羧甲基纤维素(CMC) 化学机合: 羧甲基纤维素的用处 ? 可与卵白质造成复合物,有助于卵白质食物的 增溶,正在馅饼、牛奶蛋糊及布丁中作增稠剂和 粘接剂。 ? 因为羧甲基纤维素对水的联合容量大,正在冰淇 淋和其它冷冻食物中,可拦阻冰晶的造成。防 止糖果,糖浆中形成糖结晶,扩张蛋糕等烘烤 食物的体积,延伸食物的货架期。 (三)微晶纤维素 ? 用稀酸解决纤维素,手机购彩能够取得极细的纤 维素粉末,称为微晶纤维素。 ? 正在疗效食物中行动无热量填充剂。 五、半纤维素 ? 与纤维素一齐存正在于植物细胞壁中的 众糖物质的总称。 ? 组成半纤维素单体的有:葡萄糖,果糖, 甘露糖,半乳糖,阿拉伯糖,木糖,鼠李 糖及糖醛酸。 半纤维素有助于卵白质与面团的混淆,增 加面包体积,延缓面包的老化。 ? 六、食物众糖胶 植物胶质 植物树胶: 阿拉伯胶、黄芹胶、刺槐豆胶 按开头分类:种子胶、瓜尔豆胶、罗望子胶 海藻胶:琼胶(脂)、角叉胶和褐藻胶 微生物众糖 葡聚糖(右旋糖酐) 黄原胶 Gellan胶 环状糊精 氨基酸众糖 粘众糖: 透后酯酸 硫酸软骨素 肝素 壳聚糖: (几丁质,甲壳素)


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