食品化学碳水化合物-2828省名师优质课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

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食品中主要多糖及其作用,第2页,本章重点和难点,重点：,单糖、低聚糖和多糖在食品加工贮藏过程中化学改变及功效性。,难点：,多糖结构及其结构和功效关系。,第3页,碳水化合物概述,碳水化合物主要由,C,、,H,、,O,组成，其分子式惯用,C,n,(H,2,O),m,来表示。也把它叫做,糖类物质,。,糖类物质是含,多羟醛或多羟酮,类化合物及其缩聚物和一些衍生物总称。,第4页,碳水化合物分类,单糖,是指不能再水解最简单多羟基醛或多羟基酮及其衍生物。,低聚糖,是指聚合度小于或等于,10,糖类。,多糖,又称为多聚糖，是指聚合度大于,10,糖类。,第5页,单糖,按其所含碳原子数目分为,：,丙糖、丁糖、戊糖和己糖等，其中以,戊、己,糖最为主要。如核糖、木糖；葡萄糖、果糖、甘露糖和半乳糖等。,按所含羰基不一样分为：,醛糖,（丙醛糖,/,甘油醛，葡萄糖、甘露糖和半乳糖等）,酮糖,（丙酮糖，果糖、山梨糖、木酮糖和核酮糖等）。,第6页,低聚糖,A.,按水解后所生成单糖分子数目分为：,二、三、四、五糖等。,B.,依据聚合单糖种类分为：,均低聚糖和杂低聚糖。,C.,据低聚糖还原性质也可分为：,还原性低聚糖,和,非还原性低聚糖,。,D.,依据是否含有显著生理功效性质分：,普通低聚糖,和,功效性低聚糖。,第7页,多糖,A.,依据聚合单糖种类分为：,均多糖和杂多糖。,B.,依据多糖起源又可分为：,植物多糖、动物多糖和微生物多糖。,C.,按其功效不一样，则可分为：,结构多糖、贮存多糖、抗原多糖等。,第8页,第9页,食品中糖类化合物,表,3-1,普通食品中糖含量,食 品,糖含量（,%,）,食 品,糖含量（,%,）,可口可乐,脆点心,冰淇淋,橙 汁,9,12,18,10,蛋糕（干）,番茄酱,果冻（干）,36,29,83,第10页,表,3-2,豆类中游离糖含量（,%,鲜重计）,豆 类,D-,葡萄糖,D-,果糖,蔗 糖,利马豆,嫩荚青刀豆,青豌豆,0.04,1.08,0.32,0.08,1.20,0.23,2.59,0.25,5.27,第11页,表,3-3,水果中游离糖含量,(%,鲜重计,),水 果,D-,葡萄糖,D-,果糖,蔗 糖,苹果,葡萄,桃,梨,樱桃,草莓,温州蜜桔,甜柿肉,枇杷肉,杏,香蕉,西瓜,番茄,1.17,6.86,0.91,0.95,6.49,2.09,1.50,6.20,3.52,4.03,6.04,0.74,1.52,6.04,7.84,1.18,6.77,7.38,2.40,1.10,5.41,3.60,2.00,2.01,3.42,1.51,3.78,2.25,6.92,1.61,0.22,1.03,6.01,0.81,1.32,3.04,10.03,3.11,0.12,第12页,表,3-4,蔬菜中游离糖含量,(%,鲜重计,),蔬 菜,D-,葡萄糖,D-,果糖,蔗 糖,甜菜,硬花甘蓝,胡萝卜,黄瓜,苣 菜,洋葱,菠菜,甜玉米,甘薯,0.18,0.73,0.85,0.86,0.07,2.07,0.09,0.34,0.33,0.16,0.67,0.85,0.86,0.16,1.09,0.04,0.31,0.30,6.11,0.42,4.24,0.06,0.07,0.89,0.06,3.03,3.37,第13页,糖类化合物结构,一、单糖,D-,甘油醛,D-,赤藓糖,D-,苏糖,D-,核糖,D-,阿拉伯糖,D-,木糖,D-,来苏糖,D-,阿洛糖,D-,阿卓糖,D-,葡萄糖,D-,甘露糖,D-,古洛糖,D-,艾杜糖,D-,半乳糖,D-,塔罗糖,甘油醛产生,8,种,D-,己糖示意图,第14页,单糖链式结构,醛糖：,C2,差向异构,C4,差向异构,第15页,酮糖：,C5,差向异构,第16页,单糖环状结构,第17页,己糖构象,构象：是分子中原子或原子团围绕单键旋,转而产生不一样空间排列形式。,己糖能够形成呋喃型和吡喃型,第18页,己糖普通由船式和椅式两种构象,第19页,糖苷,是由单糖或低聚糖半缩醛羟基和另一个分,子中,-,、,-,2,、,-,（巯基）等发生缩合反应而得化合物,。,组成：,糖基 配基（非糖部分）,第20页,食品中碳水化合物作用,是合成其它化合物基本原料，同时也是生物体主要结组成份。,碳水化合物是生物体维持生命活动所需能量主要起源。,有利于肠道蠕动，促进消化。,提供适宜质地口感和甜味。,第21页,第一节单糖在食品中作用,一、单糖物理性质,甜度,比甜度,:,以蔗糖（非还原糖）为基准物。普通以,10,或,15,蔗糖水溶液在,20,时甜度定为,1.0,。,影响甜度原因：,A,、分子量越大溶解度越小，则甜度也小。,B,、糖不一样构型（,、,型）也影响糖甜度。,T=20,时 蔗糖溶液（,10,/15,）,1.00,（甜度）,D-,葡萄糖,0.70,（比甜度）,D,呋喃果糖,1.50,（比甜度）,第22页,一、单糖物理性质,旋光性,旋光性,:,是一个物质使直线偏振光振动平面发生旋转特征。,单糖比旋光度定义：,指,lmL,含有,1g,糖溶液在其透光层为,0.1m,时使偏振光旋转角度。,变旋现象,：指糖刚溶解于水时，其比旋光度是处于改变中，但到一定时间后就稳定在一恒定旋光度上这种现象。,第一节单糖在食品中作用,第23页,一、单糖物理性质,溶解度（,g/100gH,2,O,）,温度,对溶解过程和溶解速度含有决定性影响,第一节单糖在食品中作用,高浓度糖液含有,防腐保质,作用,，,在,70,以上,能抑制霉菌、酵母生长。,t=20,时，葡萄糖,48,蔗糖,66,果糖,79,果糖含有很好食品保留性。,果葡糖浆浓度 果葡糖浆中果糖含量,71 42,77 55,80 90,果糖含量较高果葡糖浆，其保留性能,很好。,第24页,一、单糖物理性质,吸湿性和保湿性,吸湿性：,指糖在空气湿度较高情况下吸收水分性质。,保湿性：,指糖在空气湿度较低条件下保持水分性质。,果糖吸湿性最强,结晶性,糖特征之一是能形成结晶，,糖溶液越纯越易结晶。,其它,第一节单糖在食品中作用,黏度、渗透压、发酵性、抗氧化性,第25页,二、单糖,化学反应,含有醇羟基,成酯、成醚、成缩醛,等反应和羰基一些加成反应，还含有一些特殊反应。,第一节单糖在食品中作用,非酶褐变反应,美拉德反应（,Maillard reaction,）,焦糖化反应（,Phenomena of Caramelization,）,第26页,1.,美拉德反应,美拉德反应（羰氨反应）,：指,羰基,与,氨基,经缩合、聚合反应生成,类黑色素,和一些,风味物质,非酶褐变反应。,第一节单糖在食品中作用,第27页,（,1,）美拉德反应过程,早期阶段 中期阶段 末期阶段,羰,氨,缩,合,分,子,重,排,Amadori,重排,（醛糖）,Heyenes,重排,（酮糖）,脱,胺,脱,水,脱,胺,重,排,氨,基,酸,降,解,醇,醛,缩,合,聚,合,第一节单糖在食品中作用,第28页,早期阶段,氨基 羰基（还原糖,),氮代葡萄糖基胺,果糖胺,美拉德反应过程,羰氨缩合,分子重排,中期阶段,第29页,中期阶段,果糖胺,脱胺脱水,1,，,2,烯醇化,羟甲基糠醛（,HMF,）,脱胺重排,2,，,3,烯醇化,二羰基化合物,还原酮,Strecker,褐色,CO,2,醛,其它路径,吡啶、苯并吡啶、苯并吡嗪、,呋喃化合物、吡喃化合物等,第30页,脱胺脱水,HMF,积累与褐变速度有亲密相关性，,HMF,积累后很快就可发生褐变。,第31页,脱胺重排,二羰基化合物,还原酮,第32页,Strecker,降解,缩合,生成,吡嗪类,化合物,是主要风味物质,第33页,末期阶段,缩合与聚合，生成,类黑色素和风味化合 物。,第34页,美拉德反应条件、生成物和特点,条件：,还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸,少许水,加热或长久贮藏,产物：,黑色素（类黑精）风味化合物,特点：,pH,值下降（封闭了游离氨基）；,还原能力上升（还原酮产生）；,褐变早期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生；添加,亚硫酸盐,，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色。,第一节单糖在食品中作用,第35页,（,2,）影响,美拉德反应,原因,糖结构、种类及含量,a.,、,不饱和醛,-,双羰基化合物,酮,b.,五碳糖（核糖,阿拉伯糖,木糖）,六碳糖（半乳糖,甘 露糖,葡萄糖）,c.,单糖,双糖（如蔗糖，分子比较大，反应迟缓）,d.,还原糖含量与褐变成正比,氨基酸及其它含氨物种类,(,肽类、蛋白质、胺类,),a.,胺类,氨基酸,b.,含,S-S,，,S-H,不易褐变,c.,有吲哚，苯环易褐变,d.,碱性氨基酸易褐变,e.,氨基在,-,位或在末端者，比,-,位易褐变,第36页,（,2,）影响,美拉德反应,原因,pH,值,pH3-9,范围内，伴随,pH,上升，褐变上升,pH3,时，褐变反应程度较轻微,pH,在,7.8-9.2,范围内，褐变较严重,反应物浓度（水分含量）,10,15%(H,2,O),时，褐变易进行,5%,10,(H,2,O),时，多数褐变难进行,5%30,时，褐变较快,t20,时，褐变较慢,t Fe,+2,),C,u,催化还原酮氧化,Na,对褐变无影响。,Ca,2+,可同氨基酸结合生成不溶性化合物而,抑制,褐变。,促进褐变,第一节单糖在食品中作用,第38页,（,3,）,Maillard,反应对食品品质影响,有利方面：,深色、香气和风味、抗氧化成份。,不利方面：,a.,营养损失，尤其是必须氨基酸损失严重,b.,产生一些致癌物质（丙烯酰胺）,c.,对一些食品，褐变反应造成颜色改变影响质量。,第一节单糖在食品中作用,第39页,（,4,）,maillard,反应在食品加工中应用,抑制,maillard,反应,注意选择原料：,选氨基酸、还原糖含量少品种；除去一个作用物。,水分含量降到很低,：,蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。流体食品则可经过稀释降低反应物浓度。,降低,pH,：,如高酸食品、泡菜就不易褐变。,降低温度：,低温贮藏。,加入抑制剂：,亚硫酸盐、酸式亚硫酸盐、钙,第一节单糖在食品中作用,第40页,利用,控制,原材料,：核糖,+,半胱氨酸 ：烤猪肉香味,核糖,+,谷胱甘肽 ：烤牛肉香味,不一样加工方法,：土豆 大麦,水煮：,125,种香气,75,种香气,烘烤：,250,种香气,150,种香气,第一节单糖在食品中作用,（,4,）,maillard,反应在食品加工中应用,控制,温度,：,葡萄糖,+,缬氨酸 ：,100-150,烤面包香味,180,巧克力香味,木糖,+,酵母水解蛋白：,90,饼干香型,160,酱肉香型,第41页,美拉德反应,小 结,美拉德反应机理,反应影响原因,在食品加工中应用,第42页,2.,焦糖化反应,概念：,无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，糖发生脱水与降解，生成深色物质过程，称为焦糖化反应。,过程,:,脱水,:,分子双键 不饱和环 聚合 高聚物。,裂解,:,裂解 挥发性醛、酮 缩合或聚合 深色物质,第一节单糖在食品中作用,第43页,焦糖化,反应条件,无水或浓溶液，温度,150-200,。,催化剂存在加速反应：铵盐、磷酸盐,苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。,pH8,比,pH5.9,时快,10,倍。,不一样糖反应速度不一样，比假如糖大于葡,萄糖（熔点不一样）。,第一节单糖在食品中作用,第44页,蔗糖形成焦糖过程,蔗糖,异蔗糖酐,焦糖酐,焦糖稀,焦糖素,（无甜味而含有温和苦味）,（熔点为,138,，可溶于水 及乙醇，味苦）,（熔点为,154,，可溶于水）,（高分子量深色物质）,200,，约,35 min,起泡,二次起泡,55 min,继续加热,继续加热,焦糖色素是一个结构不明确大聚合物分子，这些聚合物形成了胶体粒子，形成胶体粒子速度随温度和,pH,增加而增加。,第45页,工业上生产焦糖色素,以蔗糖为原料生产三种色素及用途,NH,4,HSO,3,催化,pH2-4.5,耐酸焦糖色素,（可用于可口可乐饮料，棕色）,糖和铵盐加热,pH4.2-4.8,焙烤食品用焦糖色素,（红棕色）,蔗糖加热,pH3-4,啤酒美色剂,（含醇类饮料，红棕色）,第一节单糖在食品中作用,第46页,第二节 低聚糖,一、食品中低聚糖作用,褐变反应：,低聚糖发生褐变程度，尤其是参加,美拉德反应程度相对单糖较小,。,黏度：,多数低聚糖黏度,蔗糖,单糖。,抗氧化性：,直接作用、间接作用,渗透压：（防腐作用）,发酵性：,吸湿性、保湿性与结晶性：,第47页,二、食品中主要低聚糖,（一）普通低聚糖,1,.,双糖：,均溶于水，有甜味、旋光性，可结晶、,还原性质,。,2.,三糖：棉子糖,3.,四糖：水苏糖,-D-,吡喃半乳糖（,l,6,）,-,-D-,吡喃葡萄糖（,l,2,）,-,-D-,呋喃果糖,第48页,二、食品中主要低聚糖,低聚果糖,低聚木糖,异麦芽酮糖,大豆低聚糖,异构乳糖（乳果糖）,环状糊精,（二）功效性低聚糖,第49页,低聚果糖结构式,1.,双歧杆菌增殖因子,2.,低热值,3.,水溶性膳食纤维,4.,抗龋齿,第50页,低聚糖生理学性质,改进人体微生态环境：,促进有益菌群生长，而抑制有害菌繁殖；促进肠胃功效，降低肠内腐败物质，预防便秘；增加维生素合成量，提升人体免疫功效。,难被消化道唾液酶和小肠消化酶水解，,低热值，极少转化为脂肪。,能降低血脂，改进脂质代谢,，降低血液中胆固醇和甘油三脂含量。,抗龋齿；不易使血糖升高,，可供糖尿病人食用。,第51页,三、环状糊精,cyclodextrin,又名沙丁格糊精（,schardinger,extrin,），由环状,吡喃葡萄糖苷组成。,该糊精是由软化芽孢杆菌作用于淀粉产物。,环糊精为环状结构。,聚合度为、，分别成为,、,、,环状糊精。,第52页,环状糊精结构,第53页,第54页,第55页,在食品工业中应用,保持食品香味稳定,食用香精和调味剂用包接，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。,如食用香精玫瑰油，茴香脑等易挥发，易氧化，用包接,后香味保持得到改进。,保持天然食用色素稳定,如：虾黄素经包接，提升对光和氧稳定性。,食品保鲜,将和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包、糕点表面可,起到保水保形作用。,除去食品异味,鱼品腥味，大豆豆腥味和羊肉膻味，用包接可除,去。,作为固体果汁和固体饮料酒载体。,第56页,食品中单糖和低聚糖功效小结,甜味剂：,蜂蜜和大多数果实甜味主要取决于蔗糖、,D-,果糖、葡萄糖含量。,亲水功效,：,含有一定亲水能力，含有一定吸湿性或保湿性。,赋予风味：,褐变产物赋予食品特殊风味。,特殊功效：,增加溶解性：如环状糊精，麦芽糊精,稳定剂：糊精作固体饮料增稠剂和稳定剂。,保健功效,第57页,第三节 食品中主要多糖及其作用,一、多糖性质,1.,多糖溶解性,:,除了高度有序含有结晶多糖不溶于水外，大部分多糖不能结晶，因而易于水合和溶解。,2.,多糖溶液黏度与稳定性,:,高聚物溶液黏度同分子大小、形态及其在溶剂中构象相关。,第58页,多糖性质,3.,凝胶,是指在一定条件下，高分子溶液或溶胶分散质颗粒在一些部位上相互联结，组成一定空间网状结构，分散介质（液体或气体）充满其间，整个系统失去流动性，这种体系称为凝胶,。,氢键、疏水相互,作用、范德华引力,离子桥联、缠结或,共价键形成连结,区,第59页,多糖性质,4.,生理活性,植物多糖：膳食纤维,真菌多糖：提升人体免疫力,很高持水力；,对阳离子有结合交换能力；,对有机化合物有吸附螯合作用；,含有类似填充容积；,可改变肠道系统中微生物群组成。,灵芝多糖，香菇多糖，猴头菇多糖，茯苓多糖，银耳多糖等,第60页,多糖性质,5.,多糖水解,酶促水解、酸、碱催化下水解。,第61页,二、淀 粉,1.,淀粉特征,淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。,形状：圆形、椭圆形、多角形等。,大小：,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。,第62页,淀粉粒形状,第63页,淀粉粒偏光十字,第64页,2.,淀粉结构,直链淀粉：,由,D-,吡喃葡萄糖,经过,1,，,4,糖苷键连接起来链状分子。,支链淀粉：,由,D-,吡喃葡萄糖,经过,-1,，,4,和,-l,，,6,两种糖苷键连接起来带分枝复杂大分子,1,4,第65页,第66页,3.,淀粉性质,物理性质,白色粉末在热水中溶胀。纯支链淀粉能溶于冷水中，直链淀粉能溶于热水。,化学性质,无还原性；遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色；水解（酶解，酸解）。,第67页,5.,淀粉糊化,几个概念,-,淀粉：,含有胶束结构生淀粉称为,-,淀粉。,-,淀粉：,指经糊化淀粉。,膨润现象：,-,淀粉在水中经加热后，部分胶束溶解而形成空隙，水分子浸入与部分淀粉分子进行结合，胶束逐步被溶解，空隙逐步扩大，淀粉粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉胶束即行消失现象。,-,淀粉 膨润现象,-,淀粉,第68页,5.,淀粉糊化,淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，胶束则,全部瓦解,，形成均匀糊状溶液过程被称为,糊化,。,本质,是微观结构从,有序,转变成,无序,。,-,淀粉,-,淀粉,氢键,H,2,O,第69页,糊化作用三个阶段,a,可逆吸水阶段：,水分进入淀粉粒非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，能够复原，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。,第70页,糊化温度,指双折射消失温度，不是一个点，而是,一段温度范围,，即糊化开始温度和糊化完成温度表示淀粉糊化温度。,第71页,影响糊化原因,结构：,支链淀粉易糊化。,Aw,：,Aw,提升，糊化程度提升。,糖：,高浓度糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。,盐：,高浓度盐使淀粉糊化受到抑制（马铃薯淀粉）。,脂类：,抑制糊化。,酸度：,在,pH60,或,-20,，不易发生老化。,含水量,:,含水量,30,60%,，易老化。,含水量过低（,50%,低甲氧基果胶,LM DE7%,高甲氧基果胶,甲氧基含量,55,pH3.5,LM,：有二价阳离子存在。,Ca,2,添加量与,pH,相关，反百分比。,凝胶形成速度：,快速,DE,越高形成凝胶,HM,慢速,速度越,快,快速,DE,越高形成凝胶,LM,慢速,速度越,慢,第83页,低甲氧基果胶基本骨架,第84页,影响凝胶强度原因,凝胶强度与分子量成正比。,凝胶强度与酯化程度成正比。,第85页,4.,果胶在食品中主要作用,果胶主要用途是作为果酱与果冻,胶凝剂,。,慢胶凝,HM,果胶与,LM,果胶用于制造,凝胶软糖,。,LM,果胶尤其适合在生产酸奶时用作,水果基质,。,HM,果胶可应用于乳制品，它在,PH 3.5,4.2,范围内能,阻止加热时酪蛋白聚集,，这适合用于经巴氏杀菌或高温杀菌酸奶、酸豆奶以及牛奶与果汁混合物。,（稳定剂和增稠剂）,HM,与,LM,果胶也能应用于蛋黄酱、番茄酱、混浊型果汁、饮料以及冰淇淋等，普通添加量,1,；不过凝胶软糖除外，它添加量为,2,5,。,第86页,第三章 小 结,单糖物理性质,化学反应,非酶褐变,食品主要低聚糖,多糖性质,淀粉,糊化、老化,果胶,酯化度与分类,美拉德反应,焦糖化反应,第87页,