食品化学 淀粉老化和糊化

第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
改性淀粉
适合于食品特殊用途
交联淀粉
由淀粉与含有双(多)官能团 的试剂反应生成的衍生物
三偏磷酸二钠、 氧氯化磷、磷酰 氯、表氯醇等
交联试剂
淀粉浆 ＋ 交联试剂
抑制 溶胀
沸水中也 不溶胀
温度 pH
交联淀粉
冷冻-解冻 稳定性
amylum
食品中的多糖
淀粉
淀粉的结构与特性
amylose
amylopectin
直链淀粉和支链淀粉 用途 直链淀粉
水果等涂膜 保鲜、防粘结 用作包装材料
增稠剂 稳定剂 粘合剂
支链淀粉
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的糊化
gelatinization
β－淀粉
溶胀现象
α－淀粉 淀粉粒胀破
继续 加热
◙
分子排列紧密 呈结晶结构
水中加热，结晶 胶束逐渐溶解
淀粉粒吸水而体积膨胀 结晶胶束消失
不溶于冷水, 吸水产生肿胀
双折射消失的温 度为糊化温度
◙
◙
直链 淀粉 与水形成糊状液 多时 冷却后易形成凝胶
单淀粉分子
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
支链淀粉的结构
支 链 淀 粉 的 结 构 示 意 图
C链是主链（每 个分子只有一 个），由1→4 糖苷键连接；
B链为支链，由 1→6糖苷键与C 链相连；
A链是外链，由 1→6糖苷键与B 链连接
糖的相对甜度
糖类名称
蔗糖 果糖 葡萄糖 半乳糖 麦芽糖 乳糖 麦芽糖醇 山梨醇 木糖醇 果葡糖浆（转化率16%） 淀粉糖浆（葡萄糖值42） 淀粉糖浆（葡萄糖值20）
阻止淀粉分子链缔合
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的老化
再结晶过程
retrogradation
老化食品的处理 加热
重新糊化
老化的 利用
？
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
改性淀粉
适合于食品特殊用途
H O C CN
＋ H2 O
苦杏仁酶 H＋
(苦杏仁苷)
CH2OH O OH O HO OH HO CHO CH2 O OH OH OH
OH
(苯甲酸) C N
＋
CH
＋
HCN
(氢氰酸)
(龙胆二糖)
苦杏仁苷在体内水解产物
CH2OH
H OH H OH H
6
CH2OH
H H
1 2
CH2OH H O H OH
amylum
食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的老化 影响因素
再结晶过程
retrogradation
脂类或表面活 性剂既抑制糊 化，也抑制老化
淀粉类型
水分
温度
最适温度 2～4℃ ＜–20℃或 ＞60℃
不发生老化
脂肪
食品中脂肪或 表面活性剂
30～60% 最易老化 支链＞直链 直链＞支链 ＜10%或 大量水 直链越多老化越快 不易老化 支链不发生老化
amylum
食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的糊化
gelatinization
降低淀粉 糊粘度 影响因素 低pH时,淀粉发生水解 加热才能打断 结晶区的氢键 生成无增稠性的糊精 阻止淀 粉粒溶 淀粉的类型、温度、水活性、pH、共存成分等 胀、糊 ◙ 高糖浓度降 ◙ 化 支链淀粉比直链 低糊化速度 糖类、脂类、 AW低不易糊化 淀粉易于糊化 盐类、酸、酶 与淀粉争夺结合水 选用交联淀粉作酸 ,降低水活性,抑制 性食品的增稠剂 淀粉糊化
糊化
老化
具抗老化作用
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的老化
再结晶过程
retrogradation
防止方法
去除水分 使用预糊化淀粉 加入糖类
单糖、二糖和糖醇
冷水中快速再水 化成糊化淀粉 糊化的 α ‒淀粉 ＞80℃ 制备方便食品 ＜0℃ 固定 迅速脱水 α淀粉
可溶性淀粉 酯化淀粉
预糊化淀粉
酸变性淀粉
淀粉磷酸酯 淀粉
50～60℃
淀粉悬浮液
加热
喷雾 干燥
玉米淀粉
酸水解
磷酸盐 加热 低于糊化温度 三聚磷酸盐 产品 高于糊化 糊化温度升高 淀粉单磷酸酯 不溶于冷水 温度 产品 不易老化 易溶于沸水 糊化温度 冷冻-解冻 溶于冷水 生成凝胶 更低,不 稳定性 用于增稠和制膜 易老化 用于方便食品 加工冷冻食品 冷却变成硬凝胶 和焙烤食品 增稠剂和稳定剂 胶囊的壁材 用于生产糖果
淀粉粒在受热条件下吸 水膨胀而成为胶体状态 的变化，叫作糊化
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(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的糊化
淀粉糊化的结果 产生了α-淀粉
gelatinization
具有结晶胶束 结构的生淀粉
淀粉颗粒
糊化过程
β淀粉
破坏了结晶结构 而糊化的淀粉
同聚三糖和杂聚三糖
(蜜三糖) (D-半乳糖、 D-葡糖和D-果糖聚合物 )
6 5
CH2OH
CH2OH H H OH H H H O
H H 4 HO OH H
3
H
H
2
1
OH
OH
OH
海藻糖(α-D-吡喃葡萄糖残基〔1→1〕α-D-吡喃葡糖)
CH2OH
H H HO OH H OH H
CH2OH H
溴水 OH-
酯化程度（%）
>70 50~70
形成凝胶条件
pH 糖（%） 二价离子 65 65 无 无 无 有
凝胶形成 速度
快 慢 快
2.8~3.4 2.8~3.4
<50（低甲氧基） 2.5~6.5
☆ 酯化度＝(酯化的D-半乳糖醛酸残基数/D-半乳糖醛酸残基总数)×100
纤维素的无定形与结晶区
CHO HCOH HOCH HCHO HCHO CH2OH
相对甜度
1.0 1.5 0.7 0.6 0.5 0.3 0.9 0.5 1.0 0.8 0.5 0.8
糖在不同空气湿度下吸收的水分（%）
糖 D–葡萄糖 D–果糖 蔗糖 麦芽糖（无水） 乳糖（无水） 60%，1h 0.07 0.28 0.04 0.80 0.54 60%，9d 0.07 0.63 0.03 7.0 1.2 100%，25d 14.5 73.4 18.4 18.4 1.4
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(Carbohydrate) 第六节
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食品中的多糖
淀粉
淀粉的结构与特性 淀粉颗粒
2～150µ m
淀粉以淀粉颗 粒的形式存在
◙
晶体才有
在“尼克尔”棱镜产生的偏振光 照射下，淀粉颗粒具有双折射现 象
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食品中的多糖
H
O
C C=O HOCH2 CH H CH HCOH CH2OH
O
CHO -H2O OH
O
HOCH2
CHO
糠醛（HMF）
3－脱氧葡萄糖醛酮 （烯醇式中间体）
碳水化合物脱水生成糠醛的反应
溶胀前后淀粉分子形态示意图
直链淀粉的螺旋形结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直 链 淀 粉 的 螺 旋 结 构
环状糊精的结构
（右：上底结构； 左：环状结构）
在毗邻的两个淀粉 链间形成化学桥键
阻止胶凝 和老化
用于婴儿食品、水果 馅饼、色拉调味汁等
增稠剂和 稳定剂
☜
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
amylum
食品中的多糖
淀粉
玉米糖浆 玉米淀粉 糊化
淀粉酶
葡萄糖异构酶
高果糖玉米糖浆
0
10
20
30
40
50
60
70
马铃薯-35g
Bu 黏
amylum
食品中的多糖
淀粉
淀粉的结构与特性
amylose
amylopectin
直链淀粉和支链淀粉 性质
迅速冷却 并连续搅 拌则成糊 不搅拌凝 结成凝胶
直链淀粉
冷水中不易溶解 加热才溶解成糊
支链淀粉
溶于冷水中产生清糊 加热形成透明粘溶液
凝胶易老化
不易老化、不胶凝
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
H
H OH
O
H H 4 OH H
3
5
α或β
H ～OH
OH
OH
H
麦芽三糖(D-葡萄糖聚合物)
CH2OH HO O OH OH CH2 O O OH OH OH CH2 O OH ～OH HO CH2OH O OH OH
O
O HO
CH2 O OH
OH
CH2OH O O
HO
HO
CH2OH
OH
OH
甘露三糖 (D-半乳糖和D-葡萄糖聚合物 )
度 木薯-35g
玉米-35g
燧石种玉米-35g
小麦-35g
6.5 7.5 8.5 9.5 9.5 8.5 7.5 6.5 5.5
各种不同淀粉的粘度曲线
淀粉糊浓度为g/150ml水
COOH O OH OH O OH COOH
OH O
COOCH3
OH O
OH OH COOCH3 O
OH
果胶分子结构
果胶酯化度对凝胶形成的影响
CH2OH O OH O HO OH HO
CH2 O OH OH
H O C CN
＋ H2 O
苦杏仁酶 H＋
(苦杏仁苷)
CH2OH O OH O HO OH HO
CH2 O OH OH OH
OH
＋
CH
C
N
(龙胆二糖)
苦杏仁苷在体内水解产物
CH2OH O OH O HO OH HO
CH2 O OH OH
淀粉粒中淀粉分子的排列
淀粉粒特性
种类
链淀粉玉米 蜡质玉米 马铃薯 甘薯 木薯 小麦 稻米 淀粉粒 直径(µ m) 5～25 5～25 15～100 15～55 5～35 2～38 3～9 结晶度(%) 20～25 39 25 25～50 38 36 38 糊化温度(℃) 67～87 63～72 58～66 82～83 52～64 53～65 61～78
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食品中的多糖
淀粉
糊化与老化 淀粉的老化
再结晶过程
retrogradation
0℃
在常温和低温下，糊化了的α–淀粉 又自动排列成序，重新形成致密的 高度结晶化的不溶性β–淀粉分子， 这一过程称为淀粉的老化 ◙
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节
H H HO OH H
O Br H
H
+
CH2OH
Br-
OH
CH2OH
OH HO
H O H
（D-葡萄糖）
H H HO OH H
H
OH
O +
H HO H H
Br-
OH H
H OH
O
(葡萄糖酸δ-内酯)
葡萄糖氧化历程
COOH C OH C H C OH C OH CH2OH
(葡萄糖酸γ-内酯)
（D-葡糖酸）
螺旋直链淀粉
· · · · ·
脂肪酸
脂肪酸和直链淀粉形成配合物示意图
210 180 150 粘 120 度 90 60 30 0
pH＝7.0
pH＝2.5 3 6 9 12 15
时间(min)
pH对热淀粉浆黏度的影响（5％浓度，90℃）
一些淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例
淀粉来源 高直链玉米 玉米 蜡质玉米 小麦 稻米 马铃薯 木薯 直链淀粉（％） 50～85 26 1 25 17 21 17 支链淀粉（％） 15～50 74 99 75 83 79 83
淀粉
淀粉的结构与特性
amylose
amylopectin
直链淀粉和支链淀粉 结构
20～30%
聚合度 350～1000
70～80%
直链淀粉
由葡萄糖以1→4 糖苷键连接而成
支链淀粉 ◙
由葡萄糖聚合而成 的树枝状交叉结构
聚合度 1000～3万
形成包合物
◙
螺旋结构
◙
球形大分子
◙
第二章 碳水化合物
(Carbohydrate) 第六节