食品化学第三章糖类2

如下三种方法：
① 酸转化法———在酸性条件下水解 ② 酸—酶转化法———淀粉经酸水解再用酶处理 ③ 酶—酶转化法 ———第一步用酶处理使其发生水解反应， 第二步用酶处理使其转化为所须的类型。
• 酶水解在工业上称为酶糖化。
• 酶糖化经过糊化、液化和糖化三道工序。 • 淀粉颗粒的晶体结构抗酶作用力强，因此，淀粉 酶不能直接作用于淀粉，需事先加热淀粉乳，破 坏其晶体结构使其糊化。（损伤淀粉易于被酶作 用） • 淀粉水解应用的淀粉酶主要为：
④淀粉糊化性质的应用 “即食”型方便食品 “方便面”、“方便米饭”：糊化后瞬时干 燥。
六、淀粉的老化(Retrogradation)
①老化 淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放 臵，会变为不透明甚至产生沉淀的现象，被称为 淀粉的老化。
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、不溶解性分子微束。
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。
七、变性淀粉及其应用 （一）变性淀粉
天然淀粉经适当的化学处理、物理处理 或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应 特定的需要，这种淀粉被称为变性淀粉。 变性淀粉种类
O
支链淀粉（Amylopectin）的结构
三、淀粉的物理性质 ������ 白色粉末，在热水中溶胀。 ������ 纯支链淀粉能溶于冷水中，而直链淀粉不能，直链淀 粉能溶于热水。 四、 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 紫色糊精(30个葡萄糖残基片断) 红色糊精(20个葡萄糖残基片断) 无色糊精(6个葡萄糖残基)
影响水解反应的因素
A. 结构
α-D糖苷水解速度> β-D糖苷
呋喃糖苷水解速度> 吡喃糖苷
糖苷键的连接方式
α-D:1→6 < 1 →2 < 1→4 < 1→3
β-D:1→6 < 1→4 < 1→3 < 1→2
聚合度（DP）大小 水解速度随着DP增大而明显减小
异头型对各种糖苷水解速度的影响
五、淀粉的糊化（Gelatinization）
① 糊化（α－化）
淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形 成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。其本质是微 观结构从有序转变成无序。
②糊化温度
指双折射现象消失时的温度。 糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。
• 糊化作用可分为三个阶段： • 可逆吸水阶段：水分进入淀粉粒的非晶质部分，
支链淀粉（Amylopectin）
支链淀粉又叫脂淀粉，也是葡萄糖通过α-1,4糖 苷键连接而成，但在C6上有分支糖链，聚合度3000， 平均支链长25个葡萄糖单位。
CH2OH O H H OH H O O H OH H OH CH2OH O H H OH H O H OH O CH2OH O H H OH H O H OH O H OH CH2OH O H H OH H O H OH CH2OH O H H OH H O H OH CH2 H O H OH H O H OH CH2OH H O H OH H CH2OH O H H OH H
•
不同来源的淀粉对酸水解的难易有差别， 马铃薯淀粉较玉米、小麦、高梁等谷类淀粉 易水解，大米淀粉较难水解。 支链淀粉较直链淀粉易水解，α—l，4 糖苷键水解速度较β一l，6糖苷键快 另外，酸水解反应还与温度、浓度和无 机酸种类有关，一般盐酸和硫酸催化效能较 高。
• •
酶水解：
α-淀粉酶和 玉米淀粉 葡萄糖糖化酶 异构化酶
二、多糖的性质
水解反应： 多糖在酸或酶的作用下，可水解生成 单糖或低聚糖。
大多数糖苷键在碱性介质中是相当稳 定的，只有在剧烈的碱性条件下才会不稳 定。但在酸性介质中容易断裂，其水解反 应历程可表示如下：
酸水解：
O ～OR
H+
O
～OR
H
Fra Baidu bibliotek
＋
O ＋
＋ ROH
H2O
O
H+
~OH
首先糖苷在酸性介质中得到了一个H+形成带正 电荷的糖苷，此形式不稳定失去ROH，产生（共 振稳定的）正碳离子，此离子和OH—形成糖。
膳食纤维的定义
联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO） 在1985年共同确定的膳食纤维的定义是： “能用公认的定量方法测定的、人体消化器官 固有的消化酶不能水解的食用动植物的构成成 分”。
即指不能被人体消化吸收的多糖类和木质素，
包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶、树胶和
葡聚糖等。
膳食纤维的分类与来源
① ② 物理变性：只使淀粉的物理性质发生改变。（预糊化淀 粉、超高频辐射处理淀粉、烟熏淀粉） 化学变性：利用化学方法进行变性。 （糊精、酸变性 淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、接 枝淀粉） 酶法变性：利用酶法进行变性。（糊精、普鲁兰）
四、低聚糖与膳食纤维
人们常听到很多营养专家介绍大家平日要多多
摄取足够的膳食纤维, 到底什么是膳食纤维? 它有
什么好处? 又应该如何去摄取?
膳食纤维
1953年由英国流行病学专家菲普斯利提出“膳食纤维”。 1960年英国营养病学专家楚维尔等在东非乌干达等地研究发 现，现代文明病如心脑血管疾病、糖尿病、癌症及便秘等在英国 和非洲有显著差异。非洲居民因天然膳食纤维摄入量高现代文明 病发病率明显低于英国。 楚维尔于1972年提出“食物纤维”的概念并发表两篇著名营养 学报告指出，现代文明病的发病率与食物纤维的消耗量成反比； 食用高纤维含量的饮食在一定程度上可以预防高血酯、高血压、 心脏病、糖尿病和肥胖等疾病。这两份标志性报告拉开了人类研 究膳食纤维的序幕。
酸度： pH<4时，淀粉水解为糊精，粘度降低（故高酸 食品的增稠需用交联淀粉）； pH 4-7时，几乎无影响； pH =10时，糊化速度迅速加快，但在食品中意义 不大。 温度：温度越高，糊化程度越大。 淀粉酶： 在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始，而淀 粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解（稀化），淀 粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。故新米（淀 粉酶酶活高)比陈米更易煮烂。
• 平衡体内的荷尔蒙及降低与荷尔蒙相关的癌症。
低聚糖与膳食纤维的关系
• 低聚糖不被人体消化吸收, 属于低分子量的水溶性膳 食纤维。 • 低聚糖的某些生理功能类似于膳食纤维, 但它不具备 膳食纤维的物理特征,如粘稠性、持水性和膨胀性等。 • 低聚糖的生理功能完全归功于其独有的发酵特征( 双 歧杆菌增殖特性)。 • 膳食纤维尤其是水溶性膳食纤维部分也是因为其独特 的发酵特性而具备某些生理功能的。但是, 目前对膳 食纤维发酵特性的研究还不够深入, 尚无法与低聚糖 的双歧杆菌增殖特性相比较。
10个以上单糖通过糖苷键连接而成的聚糖。
实际上多糖常常是由数百到数千个单糖聚合而
成。想象多糖是由多组分单糖组成，单糖间连接 位臵有许多可能，结构一定很复杂，但从已知的 结构的多糖来看，糖链虽长，但多是由重复单位 组成的，每一重复单位不过是数个单糖，相当于
低聚糖，并不像想象的那样复杂。
一、多糖的来源、组成
D-葡萄糖
54%D－葡萄糖+42%D－果糖
最后产物为果葡糖浆，是一种廉价的 甜味剂，可以代替蔗糖。
据报道，美国市场年销售蔗糖 104 亿公斤，并且近年
开始下降，原因就是由 25% 的蔗糖为果葡糖浆所代替。目 前我国也开始生产这种甜味剂，用于非酒精饮料、糖果和 点心类食品。 工业上生产糖浆主要也是利用水解反应这一特点，有
• 根据其溶解于水的程度不同，可分为两个基本类型： 水溶性纤维与非水溶性纤维。 水溶性膳食纤维（SFD）主要是果胶、树胶、种子胶、琼 脂、多糖、羧甲基纤维素等。主要包括植物细胞的存储 物质和分泌物，还包括微生物多糖和合成多糖，主要成 分是胶类物质。 • 非水溶性膳食纤维主要指纤维素、半纤维素和木质素。
是大分子聚合物，聚合度由１０到几千，常见 多糖按其功能可分成三类： 支持组织的多糖 植物中的纤维素、木聚糖、虾蟹外壳中的甲壳 素、细菌的夹膜，都是这类糖。这类糖性质稳定， 不溶于水，不易水解。 营养性多糖 这类多糖有淀粉、糖原等。淀粉是植物的贮藏 养料，分为直链和支链两种,聚合度300-500。 抗原多糖 糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质如某些 抗体、酶和激素的组成部分。
体积略有膨胀，此时冷却干燥，可以复原，双折 射现象不变；
• 不可逆吸水阶段：随着温度的升高，水分进入
淀粉粒的微晶间隙，不可逆大量吸水，结晶溶解；
• 淀粉粒解体阶段：淀粉分子全部进入溶液。
③影响糊化的因素 结构: 直链淀粉小于支链淀粉。 Aw : Aw提高，糊化程度提高。 糖: 高浓度的糖，使淀粉糊化受到抑制。 盐: 高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的 盐存在，对糊化几乎无影响。但马铃薯淀粉例外， 因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷 效应，进而影响糊化。 脂类: 脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含 在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止 水渗透入淀粉粒，抑制糊化。
B.环境
温度 温度提高，水解速度急剧加快。 酸度: 单糖在pH3～7范围内稳定； 糖苷在碱性介质中相当稳定， 但在 酸性介质中易降解。
温度对糖苷水解速度的影响
3.4.1 淀粉(Starch)
一、淀粉粒的特性 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。
二、 淀粉的结构 直链淀粉（Amylose）
直链淀粉叫糖淀粉，是葡萄糖通过α-1→4连接 而成，聚合度300-500。
CH 2OH H H OH O H OH O H O H OH H H H OH CH 2OH O H O H
直链淀粉（Amylose）的结构
在晶体状态下，直链淀粉可取双螺旋结构，每3 个糖残基为一圈；也可取单螺旋结构，每6个糖残基 为一圈。 在溶液中，直链淀粉可取螺旋结构、部分断开的 螺旋结构和不规则的卷曲结构。
低聚糖优于膳食纤维的特点
①较小的日常需求量, 通常每天仅需3g左右； ②在推荐量范围内不会引起腹泻; ③具有一定的甜味,甜味特性良好,无不理想的组 织结构或口感特性; ④易溶于水,不增加产品的粘度;
⑤物理性质稳定,不整合矿物质元素;
⑥易于添入加工食品和饮料中。
3.4 多糖(Polysaccharides)
淀粉老化通常是表示淀粉由增溶或分散态向 不溶的微晶态的不可逆转变，即大多是直链淀粉 分子的重新定位。
②影响淀粉老化的因素
温度：
2-4℃ ，淀粉易老化。 >60 ℃或<- 20℃ ，不易发生老化。
含水量：
含水量30-60%，易老化。 含水量过低（10%）或过高均不易老化。
结构：
直链淀粉比支链淀粉易老化（粉丝）。 聚合度中等的淀粉易老化。 淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。 淀粉膨化加工后（膨化食品）不易老化。
是植物细胞壁的主要成分。
• 水溶性膳食纤维目前已经通过FDA、欧盟国家、日本 厚生省、中国卫生部的鉴定，被医学界、营养学界专家
称为“第七营养素” 。
膳食纤维对人体的益处
• • • • • • 保持消化系统健康 增强免疫系统 降低胆固醇和高血压 降低胰岛素和三酸甘油脂 通便、清肠健胃 预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及 其它疾 病。
α-淀粉酶(液化酶)、β-淀粉酶(糖化酶)和葡萄 糖淀粉酶。
α－淀粉酶水解淀粉
• α-淀粉酶水解淀粉是从分子内部进行的，水 解中间位臵的α-1,4糖苷键，先后次序没有一 定的规律，这种由分子内部进行水解的酶称为 “内切酶”，生成产物的还原尾端葡萄糖单位 为α-构型，故称α-淀粉酶。 • α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷键，但能越过 此键继续水解； • α-淀粉酶不能水解麦芽糖分子中的α-1,4糖 苷键。
β－淀粉酶水解淀粉 • β- 淀粉酶能水解α-1,4 葡萄糖苷键，不能水解 α-1,6 糖苷键，也不能越过它继续水解，水解从 淀粉分子的还原尾端开始，不能从分子内部进行。 因此属于外切酶，水解最后产物是β- 麦芽糖和 β-极限糊精。 葡萄糖淀粉酶水解淀粉 • 葡萄糖淀粉酶，由非还原尾端水解α-1,4 、αl,6 和α-l,3 糖苷键 , 分离出来的葡萄糖构型发生 转变，最后产物全部为β-葡萄糖。葡萄糖淀粉酶 属于外切酶，专一性差。