第四章 第四节 食品中的多糖类化合物

**外部因素：包括水含量、温度、小分子亲水 物、有机酸、淀粉酶、脂肪和乳化剂等。 简单讲： 糊化和水含量成正比，水含量越高，糊化越容 易； 高浓度的糖可降低糊化速度（主要影响水活 度）； 油脂可显著降低糊化速度和糊化率； 高pH有利于淀粉的糊化，低pH将抑制淀粉糊 化； 淀粉酶可使糊化显著加速； 提高温度，有利于淀粉的糊化。
80℃以上将淀粉糊化液利用滚筒 预糊化淀粉 在 干燥技术制成含水量小于10%的干粉 用于布丁、馅料及糖霜的生产 ℃条件下用盐酸或硫酸作用于 酸改性淀粉 22-55 玉米淀粉，中和干燥得到改性淀粉
用于制造胶姆糖和糖果
淀粉改性
醚化淀粉 50℃下，用环氧乙烷等醚化剂作用于 用作食品增稠剂或添加剂
潮湿淀粉制得
加热
-淀粉 胶束彻底崩溃，形成被水包围的淀粉分子，成胶体溶液状态
淀粉糊化可分为三个阶段：a.可逆吸水阶段： 水分浸入淀粉颗粒的非晶质部分，体积略有膨胀； 此时如冷却干燥可以复原，双折射显现不变。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：淀粉分子完全进入溶液。 影响淀粉糊化的因素很多，下面简单总结一 下。 *内部因素，即淀粉颗粒的大小、内部结晶 区多少及其它物质的含量。一般地，淀粉颗粒愈 大、内部结晶区越多，糊化比较困难，反之则较 易。
wenku.baidu.com （二）淀粉老化
糊化淀粉重新结晶所引发的不溶解效应称为 老化。
淀粉老化可看作是淀粉糊化的逆过程，其本 质是糊化后的淀粉分子在低温下又自动排列成序， 相邻分子间的氢键又逐步恢复形成致密、晶化的 淀粉胶束。但这个过程是不完全的，并不能恢复 到天然淀粉的状态。老化的直接结果是溶解性能 变差，加工能力降低。
**影响因素： 多糖类型：对中性多糖起作用，其它糖不一定 温度：温度提高，酸催化速度大大提高
苷键类型：α –苷键比β –苷键水解容易。
1,6-> 1,4-> 1,3-> 1,2-
单糖环的大小：呋喃环比吡喃环容易水解
多糖结晶程度：结晶区较难水解
(2)碱催化-转消性水解 果胶在碱性条件下的水解属于此种类型（反 应机理见下页） 由图可以看出，果胶的转消性水解属于碱催 化的苷键断裂过程，本质是碱帮助半缩醛羟基形 成的苷键发生断裂，类似于醚碱的反应，碱的帮 助作用主要体现在亲核取代。
当淀粉溶液中的含水量在30%～60%时老 化速度最快，而低于10%时不再老化。
糖、有机酸可阻止淀粉的老化，脂类、乳 化剂也可防止淀粉老化，变性淀粉、蛋白质可 减缓淀粉老化，但果胶则可促使淀粉老化。
四、多糖的改性
多糖的改性指在一定条件下通过物理或化 学的方法使多糖的形态或结构发生变化，从而 改变多糖的理化性能的过程。 目前已经开发的多糖改性方法及类型以淀 粉改性说明如下图。
本章应重点掌握的内容： 1.单糖类化合物基本的食品学特性。 2.Mailard反应的定义、基本过程、主要反应及本 质、影响因素。 3.Mailard反应对食品品质及外观属性的影响、目 前的研究概括及在食品加工中应该考虑的问题。 4.焦糖化反应中反应物的种类、反应条件、主要反 应过程及特点。 5.低聚糖的苷键类型、主要种类及基本性质。 6.多糖类物质的基本性质。 7.淀粉分子的基本结构特点。 8.淀粉糊化、老化的本质、基本过程及主要的影响 因素。
支链淀粉包括α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键， 其分子中存在有大量的分支，支其中支链的长度 一般为20～30个葡萄糖基。
二、淀粉的糊化及老化
（一）淀粉的糊化
-淀粉 淀粉的天然状态，分子间靠氢键紧密排列，间隙很小，具有胶束结构
水中加热
膨润淀粉 水分子浸入胶束内部，胶束逐渐被溶解，分子间空隙逐渐增大，体积增加数十倍 糊化
当多糖分子的结构情况有差别时，其水溶液 的黏度也有明显的不同。高度支链的多糖分子比 具有相同分子量的直链多糖分子占有的空间体积 小得多，因而相互碰撞的几率也要低得多，溶液 的黏度也较低；带电荷的多糖分子由于同种电荷 之间的静电斥力，导致链伸展、链长增加，溶液 的黏度大大增加； 大多数亲水胶体溶液的黏度随着温度的提高 而降低，这是因为温度提高导致水的流动行增加； 而黄原胶是一个例外，其在0～100℃内黏度保持 基本不变。
纤维素酶(包括内 切酶、外切酶及 葡糖苷酶)
30~60℃ pH4.5~6.5
半纤维素
半纤维素酶(L-阿 拉伯聚糖酶、L半乳聚糖酶、L甘露聚糖酶、L木聚糖酶) 果胶酶(有内源和 商品之分）
半乳糖、木糖 、阿拉伯糖、甘 露糖及其它单糖
提高食品质量
果胶
主要为半乳糖醛 酸，有少量半乳 糖、阿拉伯糖等
植物质地软化 及水果榨汁和 澄清
多糖形成的胶状溶液其稳定性与分子结构有 较大的关系。不带电荷的直链多糖由于形成胶体 溶液后分子间可以通过氢键而相互结合，随着时 间的延长，缔合程度越来越大，因此在重力的作 用下就可以沉淀或形成分子结晶。支链多糖胶体 溶液也会因分子凝聚而变得不稳定，但速度较慢； 带电荷的多糖由于分子间相同电荷的斥力，其胶 状溶液具有相当高的稳定性。食品中常用的海藻 酸钠、黄原胶及卡拉胶等即属于这样的多糖类化 合物。
磷酸化或乙酰化淀粉 在一定温度下分别用磷酸或乙
酸酐处理淀粉 淀粉(干或溶液)与磷酰氯或三偏磷酸钠 的产品
主要应用于冷冻食品
交联淀粉 或乙二酸作用，使淀粉链相互交联所得 用作食品胶凝剂、成 型剂等
淀粉改性机理：
其它多糖类化合物不再讨论，自学。特别 要注意对于糖类化合物研究进展的了解及食品 中常用的一些多糖类化合物的结构和性质特点 。
三、多糖的水解 多糖的水解指在一定条件下，糖苷键断裂， 多糖转化为低聚糖或单糖 的反应过程。 多糖水解的条件主要包括酶促水解和酸碱催 化水解；调节或控制多糖水解是食品加工过程中 的重要环节。
a.酶促水解
常见处理对象、酶种类、意义总结如下页表。
b.酸碱催化水解 (1) 酸催化
*机理：
O OR O
H+
天然状态的淀粉颗粒没有膜，表面简单地由 紧密堆积的淀粉链端所组成，好似紧密压在一起 的稻草扫帚表面一般。
直链淀粉分子的实际存在形态并非一条直线， 而是以左手螺旋、部分断开的螺旋或无规线团的 形式存在的。
淀粉分子的螺旋结构既可以是双螺旋也可以 是单螺旋；双螺旋中每一圈每股包含三个糖基， 而单螺旋中每一圈包含六个糖基。
O
H+ OR
H+ OR - ROH 慢
+
O
+
O
+ H2O - H+
O OH
待处理对象
所用酶 淀粉酶(来自大麦 芽或微生物)
得到产物
应用条件
应用意义 生产糖浆和改 善食品感管性 质
生产膳食纤维 、葡聚糖浆及 提高果汁榨汁 率和澄清度
淀粉
在食品中的酶中专门讨论 短的纤维素链、 纤维二糖及葡萄 糖
纤维素
果胶的这种水解被用在食品加工中的去皮过
程。
4.4.2 淀粉颗粒及分子结构
一、淀粉颗粒
在植物的种子、跟部及块茎中，淀粉以颗粒 形状较独立地存在。不同植物的淀粉颗粒其显微 结构不同，借此可以对不同来源的淀粉进行鉴别。 所有的淀粉颗粒均显示出一个裂口，称为淀 粉颗粒的脐点；这种显微结构在偏振光作用下有 双折射，说明淀粉颗粒是球状结晶；大部分淀粉 分子从脐点伸向边缘，甚至支链淀粉的主链和许 多支链也是径向排列的。
二、多糖溶液的黏度与稳定性
正是由于多糖在溶解性能上的特殊性，导致 了多糖类化合物的水液具有比较大的黏度甚至形 成凝胶。 多糖溶液具有黏度的本质原因是：多糖分子 在溶液中以无规线团的形式存在，其紧密程度与 单糖的组成和连接形式有关；当这样的分子在溶 液中旋转时需要占有大量的空间，这时分子间彼 此碰撞的几率提高，分子间的摩擦力增大，因此 具有很高的黏度。甚至浓度很低时也有很高的黏 度。
影响淀粉老化的因素 *内部因素：主要指直链淀粉和支链淀粉 的比例分子量的大小；直链淀粉比例高时易 于老化；中等聚合度淀粉易于老化。
**外部因素：包括温度、水分含量、共 存的其它物质等。简单讲：
温度对淀粉老化有明显的影响；60℃以 上不易老化，由此温度向下至-2 ℃老化速度 不断增加，-2 ℃¬ -22 ℃老化温度不断下降， 22 ℃以下淀粉几乎不再老化。
《食品化学》第四章 碳水化合物
第四节
食品中的多糖类化合物
4.4.1 多糖的性质
一、多糖的溶解性
多糖类物质由于其分子中含有大量的极性基 团，因此对于水分子具有较大的亲合力；但是一 般多糖的分子量相当大，其疏水性也随之增大； 因此分子量较小、分支程度低的多糖类在水中有 一定的溶解度，加热情况下更容易溶解；而分子 量大、分支程度高的多糖类在水中溶解度低。 正是由于多糖类物质对于水的亲合性，导致 多糖类化合物在食品中具有限制水分流动的能力； 而又由于其分子量较大，又不会显著降低水的冰 点。