17 第17章 糖类的食品性质与功能.ppt

第1页：第十七章糖类的食品性质与功能

第十七章糖类的食品性质与功能

第2页：第一节单糖与低聚糖的食品性质与功能

第一节单糖与低聚糖的食品性质与功能

第3页：一、物理性质与功能

一、物理性质与功能（一）亲水性定义：糖类的羟基通过氢键与水分子相互作用，导致糖类及其许多聚合物的溶剂化和（或）增溶作用。

1、结构与吸湿性

第4页：表1糖在潮湿空气中吸收的水分

表1糖在潮湿空气中吸收的水分（%，20℃）100%，25天60%，9天60%，1h相对湿度与时间14.50.070.07D-葡萄糖73.40.630.28D-果糖18.40.040.04蔗糖18.47.00.08麦芽糖(无水)—5.05.05麦芽糖(水化物)1.41.20.54乳糖(无水)—5.15.05乳糖(水化)

本页含数据表，源文本为粘连排版，未能还原为表格，数值请对照原课件图片核对。

第5页：由表1可推得糖的吸湿性大小

• 由表1可推得糖的吸湿性大小为：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：结晶完好的糖不易潮解，因为糖的大多数氢键部位已经参与形成糖-糖-氢键。

本页含数据表，源文本为粘连排版，未能还原为表格，数值请对照原课件图片核对。

第6页：2、纯度与吸湿性不纯的糖或糖浆

2、纯度与吸湿性不纯的糖或糖浆比纯糖的吸湿性强，并且吸湿的速度也快：这是因为杂质的作用是干扰定向的分子间力（主要是指糖分子间形成的氢键），于是糖的羟基能更有效地同周围的水形成氢键。

第7页：（二）甜味

• （二）甜味
• 蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖、D-果糖、葡萄糖的含量。
• 优质糖应具备甜味纯正，反应快，很快达到最高甜度，甜度高低适当，甜味消失迅速等特征。

第8页：表2糖的相对甜度

表2糖的相对甜度（W/W，％）结晶相对甜度溶液相对甜度糖180100～175β-D果糖100100蔗糖7440～79α-D葡萄糖82—β-D葡萄糖3227α-D半乳糖21—β-D半乳糖1616～38α-D乳糖3248β-D乳糖—46～52β-D麦芽糖

本页含数据表，源文本为粘连排版，未能还原为表格，数值请对照原课件图片核对。

第9页：40℃溶解度

40℃溶解度（g/100g水）浓度（％）538.6384.34233.470.01162.3861.89糖果糖蔗糖葡萄糖30℃溶解度（g/100g水）浓度（％）441.7081.54214.368.18120.4654.6420℃溶解度（g/100g水）浓度（％）374.7878.94199.466.6087.6746.71表3糖的溶解度（三）溶解度各种糖都能溶于水，其溶解度随温度升高而增大。

第10页：（四）结晶性

• （四）结晶性
• 蔗糖易结晶，晶体很大；葡萄糖也易结晶，但晶体细小；果糖和转化糖则较难于结晶。
• 糖果制造时，要应用糖结晶性质上的差别。例如，生产硬糖果不能单独用蔗糖，而应添加适量的淀粉糖浆（葡萄糖值42），这是因为：①淀粉糖浆不含果糖，吸潮性较转化糖低，糖果保存性较好。②淀粉糖浆含有糊精，能增加糖果的韧性、强度和粘性，使糖果不易碎裂。

第11页：（五）粘度

• （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，而且其粘度随转化程度的增高而降低。
• 葡萄糖的粘度随着温度升高而增大，而蔗糖的粘度则随着温度升高而减小。
• 在食品生产中，可借调节糖的粘度来提高食品的稠度和可口性。

第12页：（六）渗透压

• （六）渗透压
• 糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是有差别的。例如50％蔗糖溶液能抑制一般酵母的生长，但抑制细菌和霉菌的生长，则分别需要65％和80％的浓度。

第13页：（七）持味护色性机理

• （七）持味护色性机理：糖-水+风味物糖-风味物+水
• 风味物通过二糖比通过单糖更能有效地保留在食物中。
• 较大的低聚糖也是风味物的有效结合剂。

第14页：环糊精结构

• 环糊精结构
• 环糊精分子结构环糊精分子的空间填充模型

第15页：环糊精的结构特点

• 环糊精的结构特点
• 中空圆柱形结构
• 高度对称性
• OH在外侧，C-H和环O在内侧
• 环的外侧亲水，中间空穴是疏水区域
• 作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质

第16页：环糊精的物理性质

环糊精的物理性质γ－环状糊精β－环状糊精α－环状糊精876葡萄糖残基数12971135972分子量23.28.514.5水中溶解度(g/mol. 25℃)+174.4+162.5+150.5旋光度[α]8.57.84.5空穴内径Ｃ7.07.06.7空穴高A

第17页：环糊精的应用

• 环糊精的应用医学：
• 例如用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂。食品行业：
• 可用做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（作为乳化剂），掩盖异味等等。农业：
• 应用在农药上

第18页：化妆品

• 化妆品：
• 作乳化剂，可以提高化妆品的稳定性，减轻对皮肤的刺激作用。其它方面：
• 香精包埋在环状糊精制成的粉末，而混合到热塑性塑料中，可制成各种加香塑料。如tide（汰渍）洗衣粉留香，可经CD包接香精后添加到洗衣粉中。

第19页：二、化学性质与功能

二、化学性质与功能糖苷在酸或酶的作用下，可水解生成单糖或低聚糖。水解历程：（一）水解反应

第20页：影响水解反应

• 影响水解反应的因素：结构：α-异头物水解速度>β-异头物呋喃糖苷水解速度>吡喃糖苷α-D糖苷水解速度>
• D糖苷糖苷键的连接方式：α-D:1←6 < 1←2 < 1←4 < 1←3
• D:1←6 < 1←4 < 1←3 < 1←2

第21页：聚合度（DP）大小

• 聚合度（DP）大小:
• 水解速度随着DP的增大而明显减小。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。

第22页：（二）脱水反应

（二）脱水反应酸、热条件下的反应：在室温下，稀酸对单糖的稳定性并无影响。

当在酸的浓度大于12%的浓盐酸以及热的作用下，单糖易脱水，生成糠醛及其衍生物。

第23页：（三）复合反应

（三）复合反应单糖受酸和热的作用，缩合失水生成低聚糖的反应称为复合反应。

它水解反应的逆反应。

例如：2 C6H12O6C12H22O11+ H2O

第24页：（四）焦糖化反应

（四）焦糖化反应焦糖化反应产生色素的过程：糖经强热处理可发生两种反应：分子内脱水：向分子内引入双键，然后裂解产生一些挥发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质。

环内缩合或聚合：裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合或聚合产生深色物质。

第25页：三种商品化焦糖色素蔗糖

• 三种商品化焦糖色素蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味物：
• 耐酸焦糖色素
• 由亚硫酸氢铵催化产生
• 应用于可乐饮料、酸性饮料
• 生产量最大
• 焙烤食品用焦糖色素
• 糖与胺盐加热，产生红棕色
• 啤酒等含醇饮料用焦糖色素
• 蔗糖直接热解产生红棕色

第26页：焦糖化产品的风味面包风味

焦糖化产品的风味面包风味：各种调味品和甜味剂的增强剂：

第27页：（五）互变异构反应

（五）互变异构反应单糖，特别是还原糖，一般是以环式结构存在，但少量存在的开链形式是进行某些反应所必需的结构，如环大小的转变、变旋作用和烯醇化作用等，糖均以开链形式参入。

第28页：其次为主

其次为主

第29页：低聚糖的定义

三、保健低聚糖类定义：低聚糖是指2～10个单糖以糖苷键连接的结合物。

（一）低聚糖的保健作用低聚糖类不被人体胃肠水解酶类水解，可顺利到达大肠而成为人体肠道有益菌群的碳源，其保健作用主要是促进肠道有益菌群生长、增强免疫力和通便作用。

第30页：（二）常见的低聚糖1、低聚果糖定义

• （二）常见的低聚糖1、低聚果糖定义：是在蔗糖分子上以β（1→2）糖苷键结合1～3个果糖的寡糖。
• 分子式为G-F-Fn，n=1～3

第31页：保健低聚糖（图示页）

12

第32页：低聚果糖的生理活性

• 低聚果糖的生理活性
• 增殖双歧杆菌
• 难水解，是一种低热量糖，可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者用甜味剂
• 水溶性膳食纤维
• 抑制腐败菌，维护肠道健康
• 防止龋齿

第33页：低聚果糖存在于天然植物中

• 低聚果糖存在于天然植物中
• 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱
• 产酶微生物
• 米曲霉、黑曲霉
• 作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料

第34页：2、低聚木糖

• 2、低聚木糖
• 是由2～7个木糖以糖苷键连接而成的低聚糖，以二糖和三糖为主。
• 木二糖含量↑，产品质量↑
• 甜度为蔗糖的40%木二糖的分子结构

第35页：低聚木糖的特性

• 低聚木糖的特性
• 较高的耐热（100℃/1h）和耐酸性能（pH2.5～8.0）
• 双歧杆菌所需用量最小的增殖因子
• 代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者
• 抗龋齿，适合作为儿童食品的甜味添加剂。

第36页：3、甲壳低聚糖

• 3、甲壳低聚糖
• 降低肝脏和血清中的胆固醇
• 提高机体的免疫功能
• 抗肿瘤
• 增殖双歧杆菌甲壳低聚糖的结构β-1,4D-氨基葡萄糖水溶性D-氨基葡聚糖

第37页：4、环状低聚糖是由葡萄糖

4、环状低聚糖是由葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成的环糊精：N=6N=7N=8

第38页：第二节多糖的食品性质与功能

第二节多糖的食品性质与功能

第39页：（一）多糖的溶解性

• （一）多糖的溶解性
• 多羟基和氧原子，易形成氢键
• 糖基可结合水，使多糖分子完全溶剂化
• 大多数多糖不结晶
• 凝胶或亲水胶体
• 不会显著降低冰点，提供冷冻稳定性
• 保护产品结构和质构，提供贮藏稳定性一、多糖的结构与功能

第40页：（二）多糖的粘度

• （二）多糖的粘度
• 与分子的大小、形状、构象有关
• 主要具有增稠和胶凝功能
• 还可用于控制流体食品与饮料的流动性质、质构以及改变半固体食品的变形性等

第41页：（三）多糖的流变性质

• （三）多糖的流变性质
• 假塑性流体
• 剪切变稀：剪切速率增高，粘度快速下降
• 粘度变化与时间无关
• 触变
• 也是剪切变稀
• 粘度与时间有关
• 温度升高，粘度下降

第42页：（四）凝胶

• （四）凝胶
• 三维网络结构
• 氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥连、缠结或共价键
• 液相分散在网孔中

第43页：（五）直链多糖

• （五）直链多糖
• 带电的，粘度提高
• 静电斥力，链伸展，链长增加，占有体积增大
• 如海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶形成稳定的高粘溶液
• 不带电的，倾向于缔合、形成结晶
• 碰撞时形成分子间键，分子间缔合，重力作用下产生沉淀和部分结晶
• 如淀粉老化

第44页：（一）淀粉的特性

（一）淀粉的特性淀粉在植物细胞中以颗粒状态存在。

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

第45页：马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字

马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字

第46页：直链淀粉

• 直链淀粉
• 葡萄糖残基以α-1,4糖苷键连结
• 少量α-1,6糖苷键，支链点隔开很远
• 分子内的氢键作用成右手螺旋状，每个环含有6个葡萄糖残基
• 相对分子质量约为60 000左右
• 聚合度约在300~400之间
• 在水溶液中呈线性分子

第47页：支链淀粉

• 支链淀粉
• C链为主链，由α-1,4键连接
• A、B链是支链，A链由α-1,6键与B链连结，B链又经由α-1,6键与C链连接
• 聚合度在6000以上，分子量可达107~5
• 108。

第48页：

第49页：

第50页：（二）淀粉的物理性质

（二）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，直链淀粉则不能，但直链淀粉能溶于热水。

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（三）化学性质

第51页：（四）淀粉的糊化糊化

（四）淀粉的糊化糊化：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。

糊化温度：指双折射现象消失的温度。

糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。

第52页：淀粉开始糊化完全糊化

• 淀粉开始糊化完全糊化（℃）粳米5961糯米5863大麦5863小麦6568玉米6472荞麦6971马铃薯5967甘薯7076
• β-淀粉：生淀粉分子排列紧密，成胶束结构
• α-淀粉：糊化淀粉
• 糊化程度～产品性质（贮藏性和消化性）

第53页：粘度～温度

粘度～温度

第54页：影响糊化的因素结构

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:高浓度的糖水分子，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。

但对马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。

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。

第55页：酸度：pH<4时，淀粉水解为糊精

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在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。

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。

第56页：（五）淀粉的老化

• （五）淀粉的老化
• 淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象，被称为淀粉的老化。
• 实质是糊化后的淀粉分子在低温下又自动排列成序，形成高度致密的结晶化的淀粉分子微束。

第57页：影响淀粉老化的因素温度

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：含水量为30~60%时，易老化

含水量过低（10%）或过高，均不易老化。

结构

直链淀粉易老化

聚合度n中等的淀粉易老化

淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。

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。

第58页：（六）淀粉水解在热和酸的作用

• （六）淀粉水解在热和酸的作用下：
• 酸轻度水解
• 淀粉变稀，酸改性或变稀淀粉
• 提高凝胶的透明度，并增加凝胶强度
• 成膜剂和粘结剂
• 酸水解程度加大
• 得到低粘度糊精
• 成膜剂和粘结剂、糖果涂层、微胶囊壁材

第59页：α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶葡萄糖

α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶葡萄糖异构酶D-果糖玉米淀粉D-葡萄糖玉米糖浆玉米糖浆：58%D-葡萄糖，42%D-果糖高果糖浆：55%D-果糖，软饮料的甜味剂（果葡糖浆）

第60页：改性淀粉

改性淀粉：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.改性淀粉种类物理改性化学改性（七）改性淀粉及其应用

第61页：物理改性

物理改性：只使淀粉的物理性质发生改变。如α-淀粉：将糊化后淀粉迅速干燥即得。α-淀粉应用：家用洗涤剂，鳗鱼饲料。

第62页：化学改性

化学改性：利用化学方法进行变性。

氧化淀粉淀粉分子中的羟基能够被氯酸钠、双氧水、臭氧等氧化物氧化为羧基。

优点：粘度低，不易凝冻。

用途：做增稠剂和糖果成型剂。

酸降解淀粉用H2SO4、HCl使淀粉降解。

优点：粘度低、老化性大、易皂化。

用途:用于软糖、果冻、糕点生产。

第63页：（八）交联淀粉淀粉羟基与双（多）功能

（八）交联淀粉淀粉羟基与双（多）功能试剂相互作用：亲核取代反应

第64页：交联淀粉的应用

• 交联淀粉的应用
• 随交联度增加，酸稳定性增加
• 降低了淀粉颗粒吸水膨胀和糊化的速率
• 保持初始的低粘度，有利于快速热传递和升温，均匀杀菌
• 用于罐头、冷冻、焙烤和干燥食品中
• 功能性质改善

第65页：淀粉衍生物

淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚）淀粉的接枝共聚物：淀粉可以与聚乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇共混制成淀粉塑料。

淀粉塑料有一定的生物降解性，对解决塑料制品造成的“白色污染”有很大的意义。

淀粉脂：如淀粉磷酸酯（磷酸淀粉）淀粉醚：如羟甲基淀粉（CMS)

第66页：三、果胶酯化度：醛酸残基的酯化

三、果胶酯化度：醛酸残基的酯化数占D-半乳糖醛酸残基总数的百分数结构：D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4苷键相连，通常以部分甲酯化存在，即果胶。

分类

以酯化度分类：原果胶，果胶，果胶酸

第67页：果胶物质的化学结构

果胶物质的化学结构α-D-半乳糖醛酸基α-1,4糖苷键

第68页：分子结构

• 分子结构
• 均匀区：α-D-吡喃半乳糖醛酸
• 毛发区：α-L-鼠李半乳糖醛酸

第69页：果胶的分类

• 果胶的分类
• 部分羧基被甲醇酯化
• 羧基酯化的百分数称为酯化度（DE）
• HM高甲氧基果胶：DE>50%
• LM低甲氧基果胶：DE<50%

第70页：原果胶：高度甲酯化的果胶物质

原果胶：高度甲酯化的果胶物质。

只存在于植物细胞壁中，不溶于水。

在未成熟的果实和蔬菜中，它使果实、蔬菜保持较硬的质地。

果胶：部分甲酯化的果胶物质。

存在于植物汁液中。

第71页：果胶酸：不含甲酯基，即羟基游离

果胶酸：不含甲酯基，即羟基游离的果胶物质。原果胶果胶甲酯化程度下降果胶酸

第72页：果胶的物理、化学性质

果胶的物理、化学性质水解果胶在酸碱条件下发生水解，生成去甲酯和苷键裂解产物。

原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。

溶解度果胶与果胶酸在水中溶解度随链长增加而减少。

粘度粘度与链长正比。

第73页：果胶凝胶的形成条件

果胶凝胶的形成条件：脱水剂（蔗糖，甘油，乙醇）含量60~65%，pH2~3.5，果胶含量0.3~0.7%，可以形成凝胶。

机制：脱水剂使高度含水的果胶分子脱水以及电荷中和而形成凝聚体。

第74页：1、凝胶强度与分子量成正比

1、凝胶强度与分子量成正比3*105*1011.5*1014*1018*10分子量不成凝胶20—50130—180180—220220—300凝胶强度（g/cm）2、凝胶强度与酯化程度成正比酯化程度越大，凝胶强度越大。

完全酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量为16~32%，以此作为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）影响凝胶强度的因素

第75页：形成凝胶的条件

形成凝胶的条件甲酯化度（甲氧基含量）名称只要有脱水剂即可形成100%（16.32%）全甲酯化聚半乳糖醛酸加糖，加酸（pH3.0-3.4）70%（11.4%）速凝果胶加糖，pH2.8-3.250-70%（8.2-11.4%）慢凝果胶利用加糖，酸无效。

只有加羟基交联剂（Ca2+，Al3+）才形成。

≤50%（≤7%）低甲氧基果胶

第76页：果胶的主要用途

• 果胶的主要用途
• 果酱与果冻的胶凝剂
• 制造凝胶糖果
• 酸奶的水果基质（LM）
• 增稠剂和稳定剂
• 乳制品（HM）

第77页：四、纤维素纤维素是植物细胞壁的主要结构

四、纤维素纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，对植物性食品的质地影响较大。

结构

由β-（1,4）-D-吡喃葡萄糖单位构成。

为线性结构，无定型区和结晶区构成。

第78页：纤维素的化学结构

纤维素的化学结构β-1,4高分子直链不溶性均一多糖纤维素胶（改性纤维素）

第79页：（一）甲基纤维素（MC）与羟丙基

• （一）甲基纤维素（MC）与羟丙基甲基纤维素（HPMC）
• 非离子纤维素醚
• 功能性质
• 增稠
• 表面活性
• 成膜性
• 形成热凝胶（冷却时熔化，50～70℃胶凝）
• 用于油炸食品（阻油，降低脂肪用量）

第80页：（二）羧甲基纤维素（CMC）化学结构

（二）羧甲基纤维素（CMC）化学结构：

第81页：羧甲基纤维素的用途

• 羧甲基纤维素的用途
• 可与蛋白质形成复合物，有助于蛋白质食品的增溶，在馅饼、牛奶蛋糊及布丁中作增稠剂和粘接剂。
• 由于羧甲基纤维素对水的结合容量大，在冰淇淋和其它冷冻食品中，可阻止冰晶的形成。防止糖果，糖浆中产生糖结晶，增加蛋糕等烘烤食品的体积，延长食品的货架期。

第82页：（三）微晶纤维素

• （三）微晶纤维素
• 用稀酸处理纤维素，可以得到极细的纤维素粉末，称为微晶纤维素。
• 在疗效食品中作为无热量填充剂。

第83页：五、半纤维素

• 五、半纤维素
• 与纤维素一起存在于植物细胞壁中的多糖物质的总称。
• 构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。
• 半纤维素有助于蛋白质与面团的混合，增加面包体积，延缓面包的老化。

第84页：植物树胶

植物树胶：阿拉伯胶、黄芹胶、刺槐豆胶按来源分类：种子胶、瓜尔豆胶、罗望子胶海藻胶：琼胶（脂）、角叉胶和褐藻胶植物胶质六、食品多糖胶

第85页：微生物多糖葡聚糖

微生物多糖葡聚糖（右旋糖酐）黄原胶Gellan胶环状糊精氨基酸多糖粘多糖：透明酯酸硫酸软骨素肝素壳聚糖：（几丁质，甲壳素）