食品化學(xué)總結(jié)

1、食品化學(xué)是利用化學(xué)理論和方法研究食品本質(zhì)的一門(mén)科學(xué)，它同食品微生物學(xué)、食品工藝學(xué)一起構(gòu)成了食品科學(xué)中的三大支柱學(xué)科?；狙芯?jī)?nèi)容：食品化學(xué)通過(guò)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的組成、各成分的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能，及食品各成分在加工儲(chǔ)藏中的作用可能發(fā)生的各種化學(xué)變化和生物化學(xué)變化，從而構(gòu)成了食品化學(xué)的基本研究?jī)?nèi)容。具體研究?jī)?nèi)容：確定食品的組成、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、安全性和品質(zhì)等重要性質(zhì)；食品貯藏加工中可能發(fā)生的各種化學(xué)、生物化學(xué)變化；上述變化中影響食品和其安全性的主要因素；研究化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和環(huán)境因素的影響。重點(diǎn)內(nèi)容：1.氧化是食品變質(zhì)的主要原因之一，它造成食品的腐敗、異味、變色，還可能生成有害物質(zhì)，食品中一些天然物質(zhì)如VE

2、、Vc、一胡蘿卜素等是很好的抗氧化劑，均可抑制氧化反應(yīng)的發(fā)生，阻止過(guò)氧化物、過(guò)氧化游離基等活潑物質(zhì)對(duì)機(jī)體造成損害。所以食品化學(xué)研究各種活潑物質(zhì)的反應(yīng)機(jī)理，從而可以達(dá)到控制它們的目的?，F(xiàn)在對(duì)光敏氧化、自動(dòng)氧化反應(yīng)的研究已取得進(jìn)展，這將為應(yīng)用新的食品加工貯藏技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。 2.褐變反應(yīng)是食品中發(fā)生的另一類(lèi)重要反應(yīng)，特別是美拉德褐變反應(yīng)，在食品的熱加工和長(zhǎng)期貯藏中會(huì)發(fā)生該反應(yīng)，由于它涉及到醛(一般是還原糖)和氨(蛋白質(zhì)和氨基酸)，所以反應(yīng)的發(fā)生對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生了不利影響，但反應(yīng)中生成的風(fēng)味化合物及所形成的色澤，通常又是提高感官質(zhì)量和產(chǎn)生風(fēng)味所需的。 3.食品風(fēng)味在食品質(zhì)量中有著重要作用。食品

3、風(fēng)味除了新鮮水果和蔬菜外，主要是在加工過(guò)程中各成分之間的相互反應(yīng)而生成的，因此控制食品的加工條件，產(chǎn)生所需要的風(fēng)味是十分重要的，對(duì)風(fēng)味化合物的分離、結(jié)構(gòu)和形成途徑的研究是食品風(fēng)味化學(xué)的組成部分。4.食品成分在加工貯藏中各成分之間的相互作用也是食品化學(xué)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，不僅涉及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、功能性質(zhì)、風(fēng)味。5. 80年代以來(lái)，由于世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)食品的要求不僅僅是營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味及安全，更注重食品的功能作用即增強(qiáng)人體免疫機(jī)能，調(diào)整人體生物節(jié)律，防止疾病發(fā)生，恢復(fù)健康等作用，對(duì)保健食品中功能因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及功能作用的研究將成為食品化學(xué)的又一重點(diǎn)研究課題。因而出現(xiàn)了“功能食品”“保健

4、食品”的概念。2、食品化學(xué)的發(fā)展歷史 在1819世紀(jì)，化學(xué)家們對(duì)食品的成分進(jìn)行研究，認(rèn)識(shí)到糖類(lèi)、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)是人體必需的營(yíng)養(yǎng)素，為食品化學(xué)的今后發(fā)展打下了基礎(chǔ)。如瑞典化學(xué)家舍雷(schele)在分離出乳酸后研究了其性質(zhì)，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫(1avoisler)首先提出了用化學(xué)方程式表達(dá)發(fā)酵過(guò)程，還有其它一些人對(duì)食品成分的研究、測(cè)定作出了不少貢獻(xiàn)。而英國(guó)化學(xué)家戴維(Davy)在農(nóng)業(yè)化學(xué)原理一書(shū)中論述了食品化學(xué)的有關(guān)內(nèi)容，對(duì)食品化學(xué)分析、食品摻假的控制、食品檢驗(yàn)起著極大的促進(jìn)作用。食品化學(xué)是在20世紀(jì)隨著化學(xué)、生物化學(xué)的發(fā)展和食品工業(yè)的興起而形成的一門(mén)科學(xué)，并與人類(lèi)的生活緊密相關(guān)。雖然早期人類(lèi)的食物

5、生產(chǎn)涉及到食品化學(xué)的一些內(nèi)容如發(fā)酵制酒、肉的腌制保鮮、用海藻治療癭病等。 食品化學(xué)作為一門(mén)學(xué)科出現(xiàn)還是在50年代，由于現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展，對(duì)于食品質(zhì)量、品質(zhì)、安全性方面提出的新要求，以及色譜、色質(zhì)聯(lián)機(jī)分析技術(shù)的廣泛應(yīng)用進(jìn)一步為現(xiàn)代食品化學(xué)的發(fā)展創(chuàng)造了新的條件。而保健食品的興起，人工合成食品的設(shè)想又一次給食品化學(xué)的發(fā)展開(kāi)拓了新的領(lǐng)域。3、食品化學(xué)的研究方法 基本研究方法：高質(zhì)量的食品應(yīng)具有能代表它們重要特征的性質(zhì)，在食品配制、加工和貯藏過(guò)程中的化學(xué)和物理化學(xué)變化與這些性質(zhì)有關(guān)；另一方面某些化學(xué)和生物化學(xué)變化也對(duì)食品的質(zhì)量和衛(wèi)生下降有著重要的影響。因此，確定關(guān)鍵的化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)是如何影響食品的

6、質(zhì)量和安全，并將這種知識(shí)應(yīng)用于在食品配制、加工和貯藏過(guò)程中可能遇到的各種情況是食品化學(xué)的基本研究方法。 食品化學(xué)是食品科學(xué)學(xué)科中發(fā)展很快的一個(gè)領(lǐng)域。應(yīng)用高新技術(shù)：近幾十年來(lái)，在食品加工和貯藏過(guò)程中引入了大量的高新技術(shù)，如微膠囊技術(shù)、膜分離技術(shù)、超臨界提取技術(shù)、新滅菌技術(shù)、復(fù)合包裝材料、微波技術(shù)、超微粉碎技術(shù)、可食用膜技術(shù)等。這些技術(shù)推動(dòng)了食品化學(xué)的發(fā)展，也對(duì)食品化學(xué)的研究方法提出了更高的要求。例如，在微膠囊技術(shù)中，壁材(Wall materials)中各個(gè)組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，各組分之間的相互作用以及它們對(duì)微膠囊產(chǎn)品超微結(jié)構(gòu)的影響，都是食品化學(xué)研究的課題；這就需要應(yīng)用更先進(jìn)的分析和測(cè)試手段，從宏觀

7、、分子水平和超微結(jié)構(gòu)3個(gè)方面著手將這項(xiàng)高新技術(shù)正確地應(yīng)用于食品工業(yè)。第一章 水(Water)在液態(tài)水中，若干個(gè)水分子締合成(H2O)n大分子，這是由于水分子偶極分子之間的靜電吸引力及產(chǎn)生氫鍵鍵合作用形成的。氧原子的兩個(gè)孤對(duì)電子與鄰近的兩個(gè)水分子的氫原子產(chǎn)生氫鍵鍵合，形成如圖1.2所示的四面體結(jié)構(gòu)。每個(gè)水分子在三維空間的氫鍵給體和受體數(shù)目相等，因此，水分子間的吸引力比同樣靠氫鍵結(jié)合其它小分子(NH3和HF)要大得多。 1.1.2 冰的結(jié)構(gòu) 水是一種短而有序的結(jié)構(gòu),而冰是水分子有序排列成大且長(zhǎng)的晶體，是水分子靠氫鍵連接構(gòu)成非?！笆杷伞钡膭傂越Y(jié)構(gòu)。因此，冰比液態(tài)水的結(jié)構(gòu)更為“疏松”,比容較大。冰在熔

8、化時(shí)，一部分氫鍵斷裂，所以轉(zhuǎn)變成液相后水分子緊密地靠攏。冰晶體中也存在部分無(wú)序的結(jié)構(gòu)。冰有11種結(jié)構(gòu)，但是在常壓和溫度0時(shí)，只有普通正六方晶系的冰晶體是穩(wěn)定的,還有9種同質(zhì)多晶(po1ymorphism)和一種非結(jié)晶或玻璃態(tài)的無(wú)定形結(jié)構(gòu)。 在冷凍食品中存在4種主要的冰晶體結(jié)構(gòu)，即六方形、不規(guī)則樹(shù)枝狀、粗糙的球形和易消失的球晶，以及各種中間狀態(tài)的冰晶體。大多數(shù)冷凍食品中的冰晶體是高度有序的六方形結(jié)構(gòu)，在含有大量明膠的水溶液中，冰晶體主要是立方體和玻璃狀冰晶。水的過(guò)冷現(xiàn)象：水冷凝時(shí)可產(chǎn)生過(guò)冷現(xiàn)象，所謂過(guò)冷是當(dāng)液體冷卻到冰點(diǎn)以下仍不析出固體。但是，若向過(guò)冷水中投入一粒冰晶或摩擦器壁，過(guò)冷現(xiàn)象立即消失

9、。當(dāng)在0的過(guò)冷溶液中加入晶核，則會(huì)在這些晶核的周?chē)饾u形成長(zhǎng)大的結(jié)晶，這種現(xiàn)象稱(chēng)為異相成核(heterogeneous nucleation)。過(guò)冷度愈高，結(jié)晶速度愈慢，這對(duì)冰晶的大小是很重要的。當(dāng)大量的水慢慢冷卻時(shí)，由于有足夠的時(shí)間在冰點(diǎn)溫度產(chǎn)生異相成核，因而形成粗大的晶體結(jié)構(gòu)。若冷卻速度很快就會(huì)發(fā)生很高的過(guò)冷現(xiàn)象，則很快形成晶核，但晶核增長(zhǎng)速度很慢，因而形成微細(xì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。冰晶體的大小和結(jié)晶速度受溶質(zhì)、溫度、溫度降低速度等因素影響。溶質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量影響冰晶體的數(shù)量、大小、結(jié)構(gòu)、位置和取向。冷凍對(duì)食品組織的影響：食品組織緩慢冷凍，使大冰晶全部分布在細(xì)胞外部，而快速凍結(jié)則可在細(xì)胞內(nèi)外都形成冰晶

10、。有關(guān)冰晶的分布與冷凍食品質(zhì)量的關(guān)系還不十分了解，但是食品冷凍時(shí)，由于水轉(zhuǎn)變成冰可產(chǎn)生“濃度效應(yīng)”，同時(shí)PH、離子強(qiáng)度、粘度、滲透壓、蒸汽壓及其它性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化從而影響食品的品質(zhì)。食品冷凍時(shí)水結(jié)冰將消耗食品中約9的水分，根據(jù)食品的含水量和溶質(zhì)濃度可以測(cè)定食品冷凍時(shí)體積的變化。當(dāng)水結(jié)晶時(shí)因空氣存在，使冰晶膨脹，例如某些水果凍結(jié)時(shí)體積增加。此外，水結(jié)冰時(shí)膨脹會(huì)產(chǎn)生局部壓力，使細(xì)胞受到機(jī)械性損傷，同時(shí)還會(huì)引起乳化液失去穩(wěn)定性，蛋白質(zhì)絮凝，魚(yú)肉質(zhì)地變硬，喪失結(jié)構(gòu)的完整性，使肉中水的損失增加等等。1.1.3 水的性質(zhì)1. 水的比熱、汽化熱、熔化熱大：這是由于水分子間強(qiáng)烈的氫鍵締合作用產(chǎn)生的，當(dāng)發(fā)生相轉(zhuǎn)

11、變時(shí)，必須供給額外能量破壞分子間的氫鍵。這對(duì)食品冷凍、干燥和加工都是非常重要的因素。2. 水的介電常數(shù)大、溶解力強(qiáng)：水的介電常數(shù)同樣會(huì)受到氫鍵鍵合的影響，雖然水分子是一個(gè)偶極子，但水分子間靠氫鍵鍵合形成分子群就會(huì)成為多極子，這便導(dǎo)致水的介電常數(shù)增大。由于水的介電常數(shù)大，因此水溶解離子型化合物的能力較強(qiáng)；非離子極性化合物如糖類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)等可與水形成氫鍵而溶于水中；不溶于水的物質(zhì)如脂肪和某些蛋白質(zhì)，也能在適當(dāng)?shù)臈l件下分散在水中形成乳濁液或膠體溶液。 此外，水結(jié)冰時(shí)密度的變化和溫度變化所伴隨冰的密度變化，以及冰結(jié)晶的成長(zhǎng)都會(huì)引起細(xì)胞組織機(jī)械損傷和破壞，從而使冷凍食品質(zhì)地發(fā)生物理變化。1.2 水的等

12、溫吸附曲線水在食品中是以游離水和結(jié)合水兩種狀態(tài)存在的。游離水是指不與食品中任何成分化合或吸附的水，具有純水的性質(zhì)，有流動(dòng)性。結(jié)合水是指存在于溶質(zhì)及其它非水組分鄰近的水，與游離水相比，它們呈現(xiàn)低的流動(dòng)性和其它顯著不同的性質(zhì)，這些水在-40不會(huì)結(jié)冰，不能作為所加入溶質(zhì)的溶劑。結(jié)合水包括化合水和吸附水（單層吸附水和多層吸附水）?；纤?這部分水與食品成分結(jié)合最強(qiáng)，它在高水分含量食品中只占很小比例，它們存在于蛋白質(zhì)的空隙區(qū)域內(nèi)或者成為化學(xué)水合物的一部分。單層水-結(jié)合強(qiáng)度較次的結(jié)合水，它們占據(jù)著非水成分的大多數(shù)親水基團(tuán)的第一層位置，按這種方式與離子或離子基團(tuán)締合的水是結(jié)合最緊的一種鄰近水。多層水-占有第

13、一層中剩下的位置以及形成單層水以外的幾層，雖然多層水的結(jié)合強(qiáng)度不如單層水，但是仍與非水組分靠得足夠近，以致于它的性質(zhì)也大大不同于純水的性質(zhì)。因此，結(jié)合水是由化合水和吸附水(單層水+多層水)組成的。1.2.2 食品中水與溶質(zhì)之間的相互作用： 水在溶液中的存在狀態(tài)，與溶質(zhì)的性質(zhì)以及溶質(zhì)同水分子的相互作用有關(guān)。1. 水與離子或離子基團(tuán)的相互作用：離子或離子基團(tuán)(Na+，CI¯，C00¯，NH3+ 等)通過(guò)自身的電荷與水分子偶極子的靜電相互作用而產(chǎn)生水合。與離子和離子基團(tuán)相互作用的水，是食品中結(jié)合最緊密的一部水，主要是化合水，有少量單層水和多層水。2. 水與非極性基團(tuán)的相互作用：疏

14、水物質(zhì)如烴類(lèi)、脂肪酸、氨基酸及蛋白質(zhì)的非極性基團(tuán)與水接觸，形成籠形水合物和蛋白質(zhì)中的疏水作用。 籠形水合物是冰狀包合物，其中水為“主體”物質(zhì)，通過(guò)氫鍵形成了籠狀結(jié)構(gòu)，截留了被稱(chēng)為“客體”的分子，即低分子量的烴類(lèi)及鹵化烴、稀有氣體、二氧化硫、二氧化碳、環(huán)氧乙烷、乙醇、短鏈的伯胺、仲胺及叔胺、烷基銨等。水與客體之間通過(guò)弱的范德華力、靜電的相互作用。3. 水與極性基團(tuán)的相互作用：水和極性基團(tuán)(一OH，一SH，一NH2等)間的相互作用力比水與離子間的弱，多數(shù)為單層水和多層水。即在蛋白質(zhì)周?chē)?，一種水是直接被蛋白質(zhì)結(jié)合形成單層水；另一種是外層水分子(即多層水)，結(jié)合能力較弱，蛋白質(zhì)的結(jié)合水大部分屬于這種水

15、，也有化合水即蛋白質(zhì)中的極性基團(tuán)與個(gè)別水分子作用形成“水橋” 。水分是微生物生長(zhǎng)活動(dòng)所必需的物質(zhì)，一般來(lái)說(shuō)，食品的水分含量越高越易腐敗，但嚴(yán)格地講微生物生長(zhǎng)并不取決于食品水分總量，而是它的有效成分即水分活度-是指食品在密閉容器內(nèi)測(cè)得的水蒸氣壓力（P）與同溫度下測(cè)得的純水蒸氣壓力(P0)之比.即 Aw= P/ P0 ；根據(jù)拉烏耳定律，在一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘栽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)，即P= P0 n2/(n1 + n2 ); n1-溶質(zhì)的摩爾數(shù)， n2 -溶劑的摩爾數(shù)；將以上兩個(gè)公式歸納為： Aw = n2/(n1 + n2 )例如：25下，在1000克純水中加入58.

16、5克NaCl的Aw 。1.2.4 水的等溫吸附曲線：要想了解食品中水的行為，必須知道各種食品的含水量與其對(duì)應(yīng)aw的關(guān)系。在一定溫度條件下用來(lái)聯(lián)系食品的含水量(用每單位干物質(zhì)中的水含量表示)與其水活度的圖，稱(chēng)為等溫吸附曲線。2.等溫吸附曲線的形狀：大多數(shù)食品的等溫吸附曲線形狀呈S形，少數(shù)食品如水果、糖制品、咖啡等呈J形。2.曲線的意義：等溫線I區(qū)間的水與溶質(zhì)結(jié)合最牢固，它們是食品中最不容易移動(dòng)的水，這種水靠水一離子或水一偶極相互作用而被吸附在溶質(zhì)的極性位置，這類(lèi)水在一40不結(jié)冰，也不能作為溶劑，相當(dāng)于前面敘述的化合水。食品中這類(lèi)水不可能對(duì)食品的固形物產(chǎn)生可塑作用，其行為如同固形物的一部分。 在I

17、區(qū)間和區(qū)間的分界線的水相當(dāng)于食品中的單層水，單層水可以看成是在接近干物質(zhì)強(qiáng)極性基團(tuán)上形成一個(gè)單分子層所需要的水量，I區(qū)間內(nèi)的水只占高水分食品中總水量的很小一部分。等溫線區(qū)間包括I區(qū)間內(nèi)的水和區(qū)間內(nèi)增加的水， 區(qū)間內(nèi)增加的水占據(jù)固形物的第一層的剩余位置和親水基團(tuán)周?chē)牧硗鈳讓游恢?，這部分水是多層水。多層水主要靠水一水和水一溶質(zhì)的氫鍵鍵合與鄰近的分子締合。當(dāng)向食品添加的水相當(dāng)于等溫線區(qū)間和區(qū)間邊界之間的水含量時(shí)，所增加的這部分水能引發(fā)溶解過(guò)程，促使基質(zhì)出現(xiàn)初期溶脹，起著增塑作用。在含水量高的食品中，這部分水占總水含量的5以下。等溫線區(qū)間內(nèi)的水包括區(qū)間和I區(qū)間的水加上區(qū)間邊界內(nèi)增加的水，該區(qū)間增加的

18、這部分水稱(chēng)為游離水，它是食品中結(jié)合最不牢固且最容易移動(dòng)的水。這類(lèi)水不會(huì)受到非水物質(zhì)分子的作用，既可以作為溶劑又有利于化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行和微生物生長(zhǎng)。區(qū)間內(nèi)的游離水在高水分含量食品中一般占總水量的95以上。1.3 水活度與食品保存性的關(guān)系· 同一類(lèi)的食品由于組成、新鮮度和其它因素而使aw有差異，實(shí)際上食品中的脂類(lèi)自動(dòng)氧化、非酶褐變、微生物生長(zhǎng)、酶的反應(yīng)等都與aw有很大的關(guān)系。· *當(dāng)aw小于0.2時(shí)，除了氧化反應(yīng)外，其它反應(yīng)處于最小值（區(qū)域I） ； · *當(dāng)aw為0.20.3時(shí)，為最小的反應(yīng)速度（一般在等溫線吸附區(qū)域I與的邊界）；· *當(dāng)aw=0.70.9時(shí)，

19、中等水分時(shí)，美拉德褐變反應(yīng)、脂類(lèi)氧化、維生素Bl降解、葉綠素?fù)p失、微生物繁殖和酶反應(yīng)均顯示出最大速率。但對(duì)等中水分到高水分食品，一般隨著水活性的增加，反應(yīng)速度反而降低，如蔗糖水解后的褐變反應(yīng)。注意的兩點(diǎn)：· 第一，當(dāng)水為反應(yīng)產(chǎn)物時(shí)，根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原埋，由于水分含量的增加，抑制反應(yīng)的進(jìn)行，結(jié)果使反應(yīng)速度降低。· 第二，當(dāng)反應(yīng)中水的含量達(dá)到一定值時(shí)，反應(yīng)物的溶解度、反應(yīng)物接觸程度不再是限制速度的因素，此時(shí)，如果再增加水分含量，則對(duì)反應(yīng)組分產(chǎn)生稀釋作用，使反應(yīng)速度降低。因此，中等含水量范圍 (aw=0.70.9)的食品，化學(xué)反應(yīng)速率大，不利于食品的耐藏性。第二章 碳水化合物碳水化

20、合物在食品中的作用碳水化合物是食品的重要成分，它廣泛存在于綠色植物，占植物體干重的5080。1.碳水化合物是人和動(dòng)物主要供能物質(zhì)，是構(gòu)成食品的主要成分；2.低分子糖類(lèi)可作為甜味劑；3.大分子糖類(lèi)物質(zhì)能形成凝膠、糊或作為增稠劑、穩(wěn)定劑。4.碳水化合物還是食品在加工過(guò)程中產(chǎn)生香味和色素的前體。2.l 單糖 單糖是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的碳水化合物，分為醛糖和酮糖。 單糖若含有另一個(gè)羰基則稱(chēng)為二醛糖(二個(gè)醛基)或二酮糖(二個(gè)酮基)。糖的羥基被氫原子或氨基取代，可分別生成脫氧糖和氨基脫氧糖。除赤蘚糖(丁糖)外，單糖分子均以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在。單糖溶解于水時(shí)，開(kāi)鏈?zhǔn)脚c環(huán)狀半縮醛逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)，于是溶液中有很少量的開(kāi)鏈?zhǔn)?/p>

21、單糖存在。2.1.1 單糖的構(gòu)象 吡喃糖具有兩種不同的構(gòu)象，椅式或船式。 許多己糖主要以相當(dāng)堅(jiān)硬的椅式存在，如葡萄糖的四種椅式構(gòu)象，其中以一D一葡萄糖(4C1)和一D一葡萄糖(1C4)最為穩(wěn)定。以船式存在的己糖較少，因?yàn)榇浇Y(jié)構(gòu)較易變形并且能量較高。還有其它形式，例如半椅式和扭曲排列，但這些形式都具有較高的能量，不常遇到。一般來(lái)說(shuō)，最穩(wěn)定的環(huán)狀構(gòu)象是所有的或大多數(shù)的龐大基團(tuán)處在平伏鍵的位置，而最小的環(huán)取代基(氫)是處在直立鍵的位置。 呋喃糖是一種比吡喃糖穩(wěn)定性差的環(huán)狀體系，它是以所謂的信封形式和扭轉(zhuǎn)形式的快速平衡混合物存在的。2.1.2 單糖的化學(xué)性質(zhì)一，堿的作用糖在堿性溶液中不穩(wěn)定，易發(fā)生異

22、構(gòu)化和分解等反應(yīng)。堿性溶液中糖的穩(wěn)定性受許多因素的影響，如糖的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)，堿的種類(lèi)和濃度，作用時(shí)間和溫度等。 用稀堿處理單糖，能形成某種差向異構(gòu)體的平衡體系，例如，用稀堿處理D一葡萄糖，就得到D一甘露糖和D一果糖三種物質(zhì)的平衡混合物。這種轉(zhuǎn)化是通過(guò)烯醇式中間體完成的。由于果糖的甜度超過(guò)葡萄糖的一倍，故可利用異構(gòu)化反應(yīng)，以堿性物質(zhì)處理葡萄糖溶液或淀粉糖漿，使一部分葡萄糖轉(zhuǎn)變成果糖，提高其甜度。這種糖液稱(chēng)為果葡糖漿。但是用稀堿進(jìn)行異構(gòu)化，轉(zhuǎn)化率較低，只有2l一27，糖分約損失1015，同時(shí)還生成有色的副產(chǎn)物，影響顏色和風(fēng)味，精制也較困難，所以工業(yè)上未采用。1957年發(fā)現(xiàn)異構(gòu)酶能催化葡萄糖發(fā)生異構(gòu)化

23、反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成果糖，這為工業(yè)生產(chǎn)果葡糖漿開(kāi)辟了新途徑。2. 糖精酸的生成 堿的濃度增高、加熱或作用時(shí)間延長(zhǎng)，糖便發(fā)生分子內(nèi)氧化還原反應(yīng)與重排作用生成羧酸，此羧酸的總組成與原來(lái)糖的組成沒(méi)有差異，此酸稱(chēng)為糖精酸類(lèi)化合物。糖精酸有多種異構(gòu)體，因堿濃度不同，產(chǎn)生不同的糖精酸。3. 分解反應(yīng)在濃堿作用下，糖發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生較小分子的糖、酸、醇和醛等化合物。此分解反應(yīng)因有無(wú)氧氣或其它氧化劑的存在而不相同。己糖受堿的作用，發(fā)生連續(xù)烯醇化，生成l，2一、2，3一和3，4一烯二醇，這些烯二醇在氧化劑的存在下，于雙鍵處裂開(kāi)，生成含有1，2，3，4和5個(gè)碳原子的分解物。二，酸的作用1. 強(qiáng)酸中的反應(yīng)：?jiǎn)翁窃谙o(wú)機(jī)酸

24、作用下發(fā)生糖苷水解逆反應(yīng)生成糖苷，即分子間脫水反應(yīng)，產(chǎn)物包二糖和其它低聚糖，如葡萄糖主要生成異麥芽糖和龍膽二糖。這個(gè)反應(yīng)是很復(fù)雜的，除要生成。一和一1，6鍵二糖外，還有微量的其它二糖生成。2.弱酸(有機(jī)酸)中的反應(yīng)糖受弱酸和熱的作用，易發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)，生成環(huán)狀結(jié)構(gòu)體，如戊糖生成糠醛，糖生成5一羥甲基糠醛。己酮糖較己醛糖更易發(fā)生這種反應(yīng)。戊糖經(jīng)酸作用生成糠醛的反應(yīng)如圖：戊糖經(jīng)酸作用脫掉三個(gè)分子的水，生產(chǎn)糠醛的反應(yīng)進(jìn)行得比較完全，同時(shí)產(chǎn)物也相當(dāng)穩(wěn)定。三、 氧化反應(yīng)糖是多羥基醛或酮，因此，在不同氧化條件下，糖類(lèi)可被氧化成各種不同的產(chǎn)物。1. 在溴水中醛糖的醛基會(huì)被氧化成羧基而生成糖酸。糖酸加熱很

25、容易失水而得到或一內(nèi)酯或內(nèi)酯。葡萄糖酸與鈣離子形成葡萄糖酸鈣，葡萄糖酸鈣可作為口服鈣的飲食補(bǔ)充劑。酮糖與溴水不起作用，利用這個(gè)反應(yīng)可以區(qū)別醛糖與酮糖。2. 用濃硝酸這種強(qiáng)氧化劑與醛糖作用時(shí)，它的醛基和伯醇基都被氧化，生成具有相同碳數(shù)的二元酸，如半乳糖氧化后生成半乳糖二酸。半乳糖二酸不溶于酸性溶液，而其它己醛糖氧化后生成的二元酸都能溶于酸性溶液，利用這個(gè)反應(yīng)可以區(qū)別半乳糖與其它己醛糖。3. 酮糖在強(qiáng)氧化劑作用下，在酮基處作裂解，生成草酸和酒石酸。4. 葡萄糖在氧化酶作用下，可以保持醛基不被氧化，僅是第六碳原于上的伯醇基被氧化生成羧基而形成葡萄糖醛酸。生物體內(nèi)某些有毒物質(zhì)，可以和D一葡萄糖醛酸結(jié)合

26、，隨尿排出體外，從而起到解毒作用。四、還原作用糖類(lèi)的羰基在一定條件下可被還原成羥基，常用的還原劑有鈉汞齊和氫化硼鈉(NaBH4)。如D一葡萄糖還原后可得到山梨醇，木糖經(jīng)還原可以得到木糖醇。山梨醇可用于制取抗壞血酸，亦可用于食品和糖果的保濕劑，木糖醇可以代替蔗糖作為糖尿病患者的療效食品。國(guó)外已廣泛用木糖醇制造糖果、果醬、軟飲料等食品，目前已有大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，是直接通過(guò)催加加氫而生產(chǎn)的2.2 低聚糖低聚糖涵義：?jiǎn)翁悄苄纬商擒?，?10個(gè)單糖殘基以糖苷鍵結(jié)合而成的糖類(lèi)稱(chēng)為低聚糖。自然界存在的低聚糖其聚合度均不超過(guò)6個(gè)單糖殘基，其中食品中最重要的是雙糖類(lèi)中的蔗糖、 麥芽糖和乳糖。雙糖分為還原性和非

27、還原性雙糖。二個(gè)單糖分子的半縮醛羥基之間形成糖苷鍵，結(jié)合成非還原性雙糖；一個(gè)單糖分子的半縮醛羥基與另一個(gè)單糖分子的醇羥基構(gòu)成糖苷鍵則生成還原性雙糖。前者稱(chēng)糖基苷，后者稱(chēng)為糖基糖。雙糖相對(duì)于它們的單體成分又可以分為均勻的和非均勻的。所謂均勻是指單糖體成分相同；當(dāng)單糖體成分不相同時(shí)則稱(chēng)為非均勻。從D一葡萄糖所得的均勻二糖有纖維二糖、麥芽糖、異麥芽糖、龍膽二糖和海藻糖；非均勻二糖有蔗糖、乳糖等。2.2.1 結(jié)構(gòu)和構(gòu)象低聚糖的糖殘基單位幾乎全部是己糖構(gòu)成的，除果糖為呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)外，葡萄糖、甘露糖和半乳糖等均是吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)。低聚糖也存在分支，一個(gè)單糖分子同二個(gè)糖殘基結(jié)合可形成三糖分子結(jié)構(gòu)，它主要存在于多糖類(lèi)

28、支鏈淀粉和糖原的結(jié)構(gòu)中。低聚糖的構(gòu)象：主要靠氫鍵維持穩(wěn)定，纖維二糖、麥芽糖、蔗糖、乳糖的構(gòu)象如下： 2.2.2 低聚糖的性質(zhì)1. 水解 低聚糖如同其它糖苷一樣易被酸水解，但對(duì)堿較穩(wěn)定。蔗糖水解叫做轉(zhuǎn)化，生成等摩爾的葡萄糖和果糖的混合物稱(chēng)為轉(zhuǎn)化糖(invert sugar)。蔗糖的旋光度為正值，經(jīng)過(guò)水解后變成負(fù)值, 因?yàn)樗猱a(chǎn)物葡萄糖的比旋光 ，而果糖的比旋光度，所以蔗糖水解物的比旋光度為一。從還原性雙糖水解引起的變旋光性可以知道異頭碳的構(gòu)型，因?yàn)橐划愵^物比異頭物的旋光率大，一糖苷裂解使旋光率增大，而一糖苷裂解卻降低旋光率 。 麥芽糖 2D葡萄糖 D=+130° ° 纖維二糖

29、（）2D葡萄糖 ° °還原性低聚糖，由于其含有半縮醛羥基，因此，可以被氧化劑氧化生成糖酸，也可被還原劑還原成醇。而非還原性的低聚糖，如蔗糖、半乳糖，則不具有氧化一還原性。2.2.3 人工合成的低聚糖一、環(huán)狀糊精(cyclodextrin)概念：是一種人工合成的低聚糖，它又名沙丁格糊精(schardingerdextrin)，是由D一葡萄糖殘基以一1，4糖苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚糖，聚合度有6,7,8三種，分別稱(chēng)為一，一，一環(huán)狀糊精。 環(huán)狀糊精是軟化芽孢桿菌(Bacitlus macerans)作用于淀粉所形成的產(chǎn)物，為白色粉末狀結(jié)晶，熔點(diǎn)300350。本世紀(jì)70年代

30、中期已開(kāi)始出品生產(chǎn)，并得到廣泛應(yīng)用。狀糊精是食品工業(yè)中應(yīng)用較多的一種二、環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu)：如圖21所示，圓筒上部的廣口排列著12個(gè)C2，C3羥基，底部狹窄處有6個(gè)C6羥基。因而從整體上看環(huán)狀糊精是親水的，但是，由于環(huán)的內(nèi)側(cè)被CH所覆蓋，與外側(cè)羥基相比有較強(qiáng)的疏水性。當(dāng)溶液中同存在親水和疏水物質(zhì)時(shí)，疏水物質(zhì)則被環(huán)內(nèi)疏水基團(tuán)吸附而形成包含化合物。 三、環(huán)狀糊精的作用與膠體微相比，在結(jié)構(gòu)上環(huán)狀糊精對(duì)物質(zhì)的吸附能力明顯要高得多，并且還能作為復(fù)雜酶的基質(zhì)被應(yīng)用。由于環(huán)狀糊精結(jié)構(gòu)上的特性，在食品加工和保藏上：1. 可用作保香、保色、減少維生損失；2. 對(duì)油脂起乳化作用，對(duì)易氧化和易光解的物質(zhì)起保護(hù)作用，如萜

31、烯類(lèi)香料和天然素易揮發(fā)和光解，若添加環(huán)狀糊精進(jìn)行包接，則可起到保護(hù)作用；3. 環(huán)狀糊精還可去苦味和異味，如對(duì)柑桔罐頭中橙皮苷的抑制等等。2.3 食品多糖2.3.1 概述 1. 概念：糖基單位數(shù)在10個(gè)以上的屬于多糖，多糖的糖基單位數(shù)大多在100以上，甚至1000個(gè)左右。多糖可由一種糖基單位或由幾種糖基單位構(gòu)成，分別稱(chēng)為同聚糖(hemoglycans)和雜聚糖(heteroglycans)。單糖分子相互間可連接成線性結(jié)構(gòu)(如纖維素和直鏈淀粉)或帶支鏈結(jié)構(gòu)(支鏈淀粉、糖原、瓜爾聚糖)，支鏈多糖的分支位置和支鏈長(zhǎng)度因種類(lèi)不同存在很大差別。2.多糖的構(gòu)象：多糖的鏈構(gòu)象是由單糖的結(jié)構(gòu)單位構(gòu)象、糖苷鍵的位

32、置和類(lèi)型來(lái)確定的。* 伸展或拉伸螺條型構(gòu)象是1，4一連接的一D一毗喃葡萄糖殘基的特征，例如纖維素，這是由于單糖殘基的鍵呈鋸齒形所引起的，而且鏈略微縮短或壓縮，這樣就會(huì)使鄰近殘基間形成氫鍵，以維持構(gòu)象的穩(wěn)定。*折疊螺條型構(gòu)象，例如果膠和海藻酸鹽，它們都以同樣的折疊鏈段存在。果膠鏈段是由l，4連接的一D一吡喃半乳糖醛酸單位組成，海藻酸鹽鏈段由1，4-一L一吡喃古洛糖醛酸單位構(gòu)成，此結(jié)構(gòu)因Ca2+保持穩(wěn)定構(gòu)象。1）多糖廣泛且大量分布于自然界，是構(gòu)成動(dòng)、植物體結(jié)構(gòu)骨架的物質(zhì)，如植物的纖維素、半纖維素和果膠，動(dòng)物體內(nèi)的幾丁質(zhì)、粘多糖。（2）某些多糖還可作為生物的代謝貯備物質(zhì)而存在，像植物中的淀粉、糊精、

33、菊糖，動(dòng)物體內(nèi)的糖原。（3）多糖是水的結(jié)合物質(zhì)，例如瓊脂、果膠和海藻酸，以及粘多糖都能結(jié)合大量的水，可作為增稠劑或凝膠凝結(jié)劑。其凝膠機(jī)理如下： *當(dāng)多糖分子溶于水時(shí)，由于多糖分子之間氫鍵的作用（見(jiàn)圖2-2），須經(jīng)劇烈攪拌或加熱處理，破壞多糖分子間氫鍵，使多糖分子上的羥基能與水分子作用，形成水層，從而達(dá)到溶解或分散的目的。 *當(dāng)這種水合多糖分子在溶液中盤(pán)旋時(shí)，水層發(fā)生重新組合或被取代，結(jié)果多糖分子會(huì)形成環(huán)形、螺旋形甚至雙螺旋形；若數(shù)個(gè)多糖分子鏈間部分形成氫鍵而成膠束(micelles)，若許多多糖分子在不同地方生成膠束，則成了包有水分的多糖三維構(gòu)造，稱(chēng)為凝膠(gel)。多糖分子與水之間的這種作用

34、，使其在食品加工中可作為增稠劑或凝膠凝結(jié)劑，如海藻酸鹽、淀粉、果膠瓜爾豆膠等便屬于這一類(lèi)多糖。（4）多糖還可用作乳濁液和懸浮液的穩(wěn)定劑，用以制成膜或防止食品變質(zhì)的涂布層。2.3.2 常見(jiàn)的食品多糖一、淀粉（來(lái)源、組成、化學(xué)性質(zhì)）淀粉作為儲(chǔ)存的碳水化合物，廣泛分布于各種植物器官，是許多食品的組成成分，也是人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)最重要的碳水化合物來(lái)源。（一）來(lái)源：淀粉的生產(chǎn)原料來(lái)源于玉米、小麥、馬玲薯、甘薯等農(nóng)作物，此外，粟、稻和藕也常用作淀粉加工的原料。（二）組成和結(jié)構(gòu)：淀粉在植物組織中以獨(dú)立的淀粉顆粒存在，淀粉在加工中，如磨粉、分離純化及淀粉的化學(xué)修飾，皆能保持其完整；但淀粉糊化時(shí)被破壞。1. 淀粉粒由二種

35、葡聚糖組成，即直鏈淀粉和支鏈淀粉。大多數(shù)淀粉含2039的直鏈淀粉，新玉米品種含直鏈淀粉可達(dá)5080；普通淀粉粒含7080支鏈淀粉，而糯玉米或糯粟含支鏈淀粉近100。此外，糯米、糯稻米和糯高梁等谷物中支鏈淀粉的含量也很高。2. 淀粉顆粒內(nèi)有結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)之分。結(jié)晶區(qū)分子排列有序，無(wú)定形區(qū)分子呈無(wú)序排列。1）直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)直鏈淀粉是由葡萄糖以××lO5，甚至更大，聚合度為1006，000之間，一般為幾百。直鏈淀粉在水溶液中并不是線型分子，而是由分子內(nèi)的氫鍵作用使之卷曲成螺旋狀，每個(gè)環(huán)轉(zhuǎn)含有6個(gè)葡萄糖殘基(圖23)。 （2）支鏈淀粉的結(jié)構(gòu)支鏈淀粉也是由葡萄糖組成的，但葡萄糖的連

36、接方式與直鏈淀粉有所不同，是“樹(shù)枝”狀支叉結(jié)構(gòu)(如圖2.4)，支鏈淀粉具有A、B和C三種鏈，鏈的尾端具有一個(gè)非還原尾端基，A鏈?zhǔn)峭怄?，?jīng)由一1，6鍵與B鏈連接，B鏈又經(jīng)由一1，6鍵與C鏈連接，A鏈和B鏈的數(shù)目大致相等。C鏈?zhǔn)侵麈?，每個(gè)支鏈淀粉只有一個(gè)C鏈，C鏈的一端為非還原端基，另一端為還原端基，A鏈和B鏈只有非還原端基。每個(gè)分支平均含2030個(gè)葡萄糖殘基，分支與分支之間相距一般有1112個(gè)葡萄糖殘基，各分支卷曲成螺旋狀。支鏈淀粉分子是近似球形的大分子，聚合度約在l，0003，000，000之間。 三）淀粉的化學(xué)性質(zhì)（水解、糊化、老化1. 淀粉的水解淀粉在無(wú)機(jī)酸或酶的作用下，會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，分

37、別稱(chēng)之為酸水解法和酶水解法。（1）酸水解法 以無(wú)機(jī)酸為催化劑水解淀粉，因水解程度不同，其產(chǎn)物也有所不同。直鏈淀粉 紫色糊精(30個(gè)葡萄糖殘基片斷)、紅色糊精(20個(gè)葡萄糖殘基片斷)、無(wú)色糊精(6個(gè)葡萄糖殘基)、麥芽糖、葡萄糖。 不同來(lái)源的淀粉對(duì)酸水解的難易有差別，馬鈴薯淀粉較玉米、麥、高梁等谷類(lèi)淀粉易水解，大米淀粉較難水解。支鏈淀粉較直鏈淀粉易水解，l，4糖苷鍵水解速度較一l，6糖苷鍵快另外，酸水解反應(yīng)還與溫度、濃度和無(wú)機(jī)酸種類(lèi)有關(guān)，一般鹽酸和硫酸催化效能較高.2） 酶水解法：酶水解在工業(yè)上稱(chēng)為酶糖化。酶糖化經(jīng)過(guò)糊化、液化和糖化三道工序。淀粉顆粒的晶體結(jié)構(gòu)抗酶作用力強(qiáng)，因此，淀粉酶不能直接作用

38、于淀粉，需事先加熱淀粉乳，破壞其晶體結(jié)構(gòu)使其糊化。淀粉水解應(yīng)用的淀粉酶主要為。淀粉酶(液化酶)、一淀粉酶(轉(zhuǎn)化酶)和葡萄糖淀粉酶。 *一淀粉酶水解淀粉是從分子內(nèi)部進(jìn)行的，水解中間位置的一1，4糖苷鍵，先后次序沒(méi)有一定的規(guī)律，這種由分子內(nèi)部進(jìn)行水解的酶稱(chēng)為“內(nèi)酶”，生成產(chǎn)物的還原尾端葡萄糖單位為一構(gòu)型，故稱(chēng)一淀粉酶，一淀粉酶不能水解一1，6糖苷鍵，但能越過(guò)此鍵繼續(xù)水解；一淀粉酶不能水解麥芽糖分子中的一1，4糖苷鍵。*一淀粉酶能水解一1，4葡萄糖苷鍵，不能水解一1，6糖苷鍵，也不能越過(guò)它繼續(xù)水解，水解從淀粉分子的還原尾端開(kāi)始，不能從分子內(nèi)部進(jìn)行。因此屬于外酶，水解最后產(chǎn)物是一麥芽糖和一極限糊精。*

39、 葡萄糖淀粉酶，由非還原尾端水解一1，4、l，6和一l，3糖苷鍵,分離出來(lái)的葡萄糖構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)變，最后產(chǎn)物全部為-葡萄糖。葡萄糖淀粉酶屬于外酶，專(zhuān)一性差。2 .淀粉的糊化（1）淀粉的糊化定義：未受損傷的淀粉顆粒不溶于冷水，但能可逆地吸收水和輕微地溶脹，但隨著溫度升高，淀粉分子振動(dòng)劇烈，造成氫鍵斷裂，斷裂的氫鍵與較多的水分子結(jié)合。由于水分子的穿透以及更多的與更長(zhǎng)的淀粉鏈段的分離，增加了結(jié)構(gòu)的無(wú)序性和減少了結(jié)晶區(qū)域的數(shù)目和大小，溶液呈糊狀。（2）糊化溫度：淀粉粒溶脹、內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞的溫度范圍，稱(chēng)為糊化溫度。糊化通常發(fā)生在一個(gè)狹窄的溫度范圍，較大的顆粒先糊化，較小的顆粒后糊化。（3）糊化程度的監(jiān)測(cè)：通常

40、用偏振光顯微鏡測(cè)定淀粉粒懸浮液中完全糊化的淀粉粒數(shù)量來(lái)表示；淀粉糊化程度與溫度的關(guān)系是用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)連續(xù)觀察。（4）影響淀粉的糊化的因素：糊化程度不僅取決于溫度，還共存的其它組分的種類(lèi)和數(shù)量，如糖、蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、有機(jī)酸以及水等物質(zhì)。$1 溫度：溫度越高，糊化程度越大。$2 水分活度：水分活度低，糊化將不能發(fā)生或糊化程度非常有限，因?yàn)榕c水能強(qiáng)烈結(jié)合的食品成分和淀粉競(jìng)爭(zhēng)與水的結(jié)合而推遲了淀粉的糊化。$3 高濃度糖降低了淀粉糊化的程度；脂類(lèi)如甘油三酯等，能與直鏈淀粉形成復(fù)合物，推遲顆粒的溶脹。$4 酸、鹽對(duì)淀粉腫脹或糊化影響很小，但在低PH值時(shí)，淀粉水解，產(chǎn)生了非增稠性糊精而變稀，故糊化使用交聯(lián)淀粉。

41、 $5 直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量也影響糊化溫度。直鏈淀粉在冷水中不易溶解和分散，在淀粉粒完全溶脹時(shí)，直鏈淀粉才從淀粉粒中滲出分散在溶液中，形成粘稠的懸浮液，直鏈淀粉含量越高，淀粉越難以糊化，糊化溫度越高；相反，一些淀粉僅含有支鏈淀粉，這些淀粉一般產(chǎn)生清糊，并不會(huì)有老化現(xiàn)象，淀粉糊相當(dāng)穩(wěn)定。3. 淀粉老化(1) 定義：淀粉老化通常是表示淀粉由增溶或分散態(tài)向不溶的微晶態(tài)的不可逆轉(zhuǎn)變，即大多是直鏈淀粉分子的重新定位。(2）淀粉老化過(guò)程：糊化后的淀粉分子在低溫下又自動(dòng)排列成序，相鄰分子間的氫鍵又逐步恢復(fù)形成致密、高度晶化的淀粉分子微末。(3）影響淀粉老化的因素：低溫(特別在0附近)、中性PH、高濃度淀

42、粉和無(wú)表面活性劑存在的情況下，老化趨勢(shì)增強(qiáng)。老化程度還取決于淀粉分子的分子量(鏈長(zhǎng)或聚合度)和淀粉的來(lái)源，不同淀粉老化趨勢(shì)按以下順序增強(qiáng)，即馬鈴薯<玉米<小麥。(4 )淀粉在食品加工中的作用1）用于糖果制作過(guò)程中的填充劑，也可以作為淀粉糖漿的原料。為了防粘、便于操作，可使用少量淀粉代替有害的滑石粉。2）作為雪糕、冰棍及罐頭增稠劑，增加制品結(jié)著性和持水性。3）用于稀釋餅干的面筋濃度和調(diào)節(jié)面筋膨潤(rùn)度，解決餅干坯收縮變形的問(wèn)題。二、纖維素纖維素作為細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分存在于所有的植物中。它通常和各種半纖維素及木質(zhì)素結(jié)合在一起，這些結(jié)合的類(lèi)型與結(jié)合的程度在很大程度上影響著植物性食品特有的質(zhì)

43、構(gòu)。嫩葉的干物中約有10，而老葉的干物中則達(dá)20。1 結(jié)構(gòu)：纖維素是由一葡萄糖通過(guò)1，4一糖苷鍵縮合成的直鏈分子，其聚合度大小取決于纖維素的天然來(lái)源。用X一射線衍射法研究纖維素的細(xì)微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)纖維素是由60多條纖維分子平行排列，并互相以氫鍵連接起來(lái)的束狀物質(zhì)(如圖26)。雖然氫鍵的鍵能較一般的化學(xué)鍵的鍵能小得多，但由于纖維素微晶之間氫鍵很多，所以微晶束相當(dāng)牢固，因此，纖維素的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。植物細(xì)胞壁的纖維素在一般食品加工條件下，不被破壞，但在高溫、高壓稀硫酸溶液中，纖維素可被水解成一葡萄糖。2 纖維素的利用：*菌類(lèi)、軟體動(dòng)物含有纖維素分解酶，可將其分解成低聚糖和葡萄糖；*哺乳動(dòng)物無(wú)此酶，僅

44、由消化道內(nèi)細(xì)菌的作用來(lái)分解消化，利用率低；*食草動(dòng)物對(duì)它的利用率為25，食肉動(dòng)物約為5，人類(lèi)則在5以下。 3 纖維素的生理作用纖維素雖消化吸收率低，無(wú)過(guò)多營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但卻會(huì)產(chǎn)生有益的作用。1）促進(jìn)胃腸蠕動(dòng)，使物質(zhì)易于通過(guò)消化系統(tǒng)，提高了腸的運(yùn)動(dòng)速度，因此能避免便秘；2）能較快地將不吸收的代謝產(chǎn)物排出體外，縮短脂肪停留時(shí)間。3）纖維素與膽汁酸相結(jié)合后減少了膽汁酸的再吸收，從而能降低血中膽固醇含量，另?yè)?jù)推測(cè)，它能阻滯動(dòng)脈粥樣硬化。4）是很好的減肥食品。三 果膠果膠物質(zhì)是植物細(xì)胞壁成分之一，存在于相鄰細(xì)胞壁間的中膠層中，具有粘著細(xì)胞的作用。果膠物質(zhì)廣泛存在于植物中，尤其是在果實(shí)蔬菜中含量較多：在果實(shí)中

45、以山楂(紅果)含量較多，約為6.6，蘋(píng)果含量為1.01.8，柑桔含量為0.71.5，桃子含量為0.561.25，梨含量為0.51.4，杏含量為0.51.2。在蔬菜中以南瓜含量較多約為717，胡蘿卜含量為810，洋白菜含量為57.5，熟西紅柿含量為22.9。1） 果膠物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與分類(lèi)1 果膠的結(jié)構(gòu)：果膠物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)是D一吡喃半乳糖醛酸，以一1，4糖苷鍵結(jié)合成聚半乳糖醛酸；半乳糖醛酸中部分羧基被甲醇酯化，剩余部分被鈉、鉀或銨離子全部中和。因此，果膠是不同程度酯化的一半乳糖醛酸以1，4-糖苷鍵形成的聚合物。果膠分子的基本結(jié)構(gòu):果膠的分類(lèi)酯化度：天然果膠甲酯化程度變動(dòng)幅度較大，酯化的半乳糖醛酸基

46、對(duì)總的半乳糖醛酸基的比值稱(chēng)為酯化度。從天然原料提取的果膠最高酯化度為75，在各種果膠產(chǎn)品加工過(guò)程中，控制酯化度為2070。根據(jù)果蔬成熟過(guò)程，果膠物質(zhì)一般有三種形態(tài)：原果膠 與纖維素和半纖維素結(jié)合一起的甲酯化聚半乳糖醛酸苷鏈，只存在于細(xì)胞壁中，不溶于水，水解后生成果膠。在未成熟果蔬組織中與纖維、半纖維素粘結(jié)在一起形成較牢固的細(xì)胞壁，使整個(gè)組織變得比較堅(jiān)硬。果膠 果膠是羧基不同程度甲酯化和中和的聚半乳糖醛酸苷鏈，存在于植物細(xì)胞汁液中。在成熟果蔬的細(xì)胞液內(nèi)含量較多。果膠酸 果膠酸是完全未甲酯化的聚半乳糖醛酸苷鏈；在細(xì)胞汁中與Ca2+、Mg2+、K+、Na+等擴(kuò)等礦物質(zhì)形成不溶于水或稍溶于水的果膠酸鹽

47、。當(dāng)果蔬變成軟瘍狀態(tài)時(shí)，含量較多。二）果膠物質(zhì)的特性1 水解和脫羧反應(yīng)：果膠物質(zhì)在酸性或堿性條件下，能發(fā)生水解，可使酯基水解和糖苷鍵裂解；在高溫強(qiáng)酸條件下，糖醛酸殘基發(fā)生脫羧作用。2 溶解度的變化：果膠及果膠酸在水中的溶解度隨聚合度增加而減小，在一定程度上還隨酯化程度增加而加大。果膠酸的溶解度較小(<1)，但其衍生物如甲醇酯和乙醇酯溶解度較大。3 膠凝能力：果膠溶液是高粘度溶液，粘度與鏈長(zhǎng)成正比；果膠在一定條件下，具有膠凝能力。(三)果膠物質(zhì)凝膠的形成1 果膠物質(zhì)凝膠形成的條件與機(jī)理*條件：當(dāng)果膠水溶液含糖量在6065，pH在2.03.5，果膠含量為0.3 0.7時(shí)，果膠溶膠形成凝膠。

48、*機(jī)理：*1在膠凝過(guò)程中，溶液中過(guò)量的水不利于果膠形成凝膠，因此在果膠溶液中添加糖類(lèi)脫水，使膠粒表面吸附水減少，膠粒與膠粒易于結(jié)合而為鏈狀膠束； *2高度失水能加快膠束的凝聚、相互交織，無(wú)定向地組成一種連接松弛的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； *3在網(wǎng)絡(luò)交界處形成空隙，由于氫鍵、分子間引力的作用，緊緊吸附著糖-水的分子。果膠的膠束失水后形成結(jié)晶而沉淀，形成一種具有一定強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)類(lèi)似海綿的凝膠體。 *4在果膠一糖溶液分散體系內(nèi)添加一定數(shù)量的酸(酸產(chǎn)生的氫離子能中和果膠所帶的負(fù)電荷)，當(dāng)PH達(dá)到一定值時(shí)，果膠近電中性，于是其溶解度降至最小。故加酸必能加速果膠膠束結(jié)晶、沉淀和凝聚，有利于形成凝膠。2 影響凝膠強(qiáng)度的

49、因素1）果膠分子量與凝膠強(qiáng)度的關(guān)系 二者成正比關(guān)系，因?yàn)樵诠z溶液轉(zhuǎn)變?yōu)槟z時(shí)是每68個(gè)半乳糖醛酸單位形成一個(gè)結(jié)晶中心，所以隨著分子量的增大，凝膠強(qiáng)度也隨之增大。 (2)酯化程度與凝膠強(qiáng)度的關(guān)系 果膠凝膠的強(qiáng)度隨酯化程度增大而增高，因?yàn)槟z網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成時(shí)的結(jié)晶中心位于酯基團(tuán)之間，另外果膠的酯化程度也影響膠凝速度，果膠的膠凝速度隨酯化度減小而減慢。 一般規(guī)定甲氧基含量大于7者為高甲氧基果膠，小于或等于7者為低甲氧基果膠。 依甲酯化程度不等，可將果膠分為下列四類(lèi)：（i）全甲酯化聚半乳糖醛酸100甲酯化時(shí)，只要有脫水劑(如糖)存在即可形成凝膠。 (i i)速凝果膠 甲酯化程度在70(相當(dāng)于甲氧基含量

50、114)以上時(shí)，加糖、加酸(PH3.03.4)斥可在較高溫度下形成凝膠(稍涼即凝)。這類(lèi)果膠的分子量大小對(duì)凝膠性質(zhì)的影響更為突出，對(duì)于所謂“蜜餞型”果醬食品，可防止果塊在醬體中浮起或沉淀。(i i i)慢凝果膠3.2)后，在較低的溫度下凝聚(凝凍較慢)，所需酸量也因果膠分子中游離羧基增多而增大。慢凝果膠用于柔軟果凍、果醬、點(diǎn)心等生產(chǎn)中，在汁液類(lèi)食品中可用作增稠劑、乳化劑。()低甲氧基果膠甲酯化程度不到50(相當(dāng)于甲氧基含量7)時(shí)，即使加糖、加酸的比例恰當(dāng)也難形成凝膠，但其羧基與多價(jià)離子(常用Ca2+、A13+)起作用可形成凝膠，多價(jià)離子能加強(qiáng)果膠分子的交聯(lián)作用。這類(lèi)果膠的膠凝能力受酯化度的影響

51、大于分子量的影響。低甲基果膠在療效食品制造中有其特殊用途。2 影響凝膠強(qiáng)度的因素(3) PH值的影響一定PH值有助于果膠一糖凝膠體的形成，不同類(lèi)型的果膠形成凝膠有不同的PH范圍，低甲氧基果膠(LMP)對(duì)PH變化的敏感性差于標(biāo)準(zhǔn)的果膠凝膠，低甲氧基果膠凝膠能在2.56.5的PH范圍內(nèi)形成，而正常果膠則限于2.73.5的PH范圍，不適當(dāng)?shù)腜H值不但無(wú)助于凝膠的形成，反而會(huì)導(dǎo)致果膠水解和糖分解，尤其是高甲氧基果膠。當(dāng)果膠處于高PH(堿性)條件下，即使在室溫下，果膠分子中酯鍵部分也會(huì)發(fā)生水解，使凝膠強(qiáng)度降低。(4)糖濃度的影響低甲氧基果膠凝膠不需要糖，但加入1020蔗糖所得到的凝膠具有較好的質(zhì)構(gòu)。如果

52、不加入糖或某種增稠劑，那么低甲氧基果膠凝膠是脆性的，其彈性比正常果膠差。(5)溫度的影響當(dāng)脫水劑(糖)的含量和PH值適當(dāng)時(shí)，在050范圍內(nèi)，溫度對(duì)果膠凝膠影響不大，但溫度過(guò)高或加熱時(shí)間長(zhǎng)，果膠將發(fā)生降解，蔗糖也發(fā)生轉(zhuǎn)化，從而影響果膠強(qiáng)度。四、其它多糖一） 阿拉伯樹(shù)膠：阿拉伯樹(shù)膠是金合歡屬植物阿拉伯樹(shù)(Acacia senegal)樹(shù)皮的滲出液，由D一半乳糖、D一葡萄糖醛酸、L一鼠李糖和L一阿拉伯糖組成的多糖大分子，樹(shù)膠主鏈由D吡喃半乳糖殘基以l3鍵連接構(gòu)成，部分殘基的C一6位置連有側(cè)鏈，阿拉伯樹(shù)膠以中性或弱酸性鹽形式存在，組成鹽類(lèi)的陽(yáng)離子是Ca2+，Mg2+和K+，樹(shù)膠易溶于水，濃度可達(dá)到50

53、。阿拉伯樹(shù)膠溶液只有在高濃度時(shí)粘度才開(kāi)始急劇增大，這與其它許多多糖的性質(zhì)不相同。阿拉伯樹(shù)膠用作食品乳化劑和穩(wěn)定劑，能阻止糖果中的糖結(jié)晶和脂肪分離以及冰淇淋中產(chǎn)生冰晶，還可用作飲料的泡沫穩(wěn)定劑，穩(wěn)定固體飲料的香味。在香精油中添加阿拉伯樹(shù)膠可使其乳化，經(jīng)噴霧干燥后，便可在油滴表面形成一層阿拉伯樹(shù)膠薄膜，防止油脂氧化以及其它化學(xué)變化的發(fā)生。（二）瓜爾豆膠：瓜爾豆膠是豆科植物瓜爾豆(Cyarnopsis tetragonoloious)種子所含的多糖，原產(chǎn)于印度、我國(guó)云南、巴基斯坦和美國(guó)。 瓜爾豆膠是由D一吡喃甘露糖殘基以14鍵連接成主鏈構(gòu)成的多糖，每間隔一個(gè)殘基有一個(gè)側(cè)鏈，D一吡喃半乳糖殘基以(16

54、)鍵與主鏈連接。這種種子膠的溶液非常粘稠，其粘度大小取決于剪切速率。瓜爾豆膠用作食品飲料的增稠劑和穩(wěn)定劑，添加量一般為0.3左右，此外，還廣泛用于造紙、化妝和制藥工業(yè)。 （三）卡拉膠(carrageenans)：卡拉膠是紅海藻所含的一類(lèi)多糖又稱(chēng)鹿角藻膠。紅海藻產(chǎn)生二種半乳聚糖：一種是由D一半乳糖和3，6一脫水一L一半乳糖殘基構(gòu)成的瓊脂多糖；另一種則是由D一半乳糖和3，6一脫水一D一半乳糖構(gòu)成酡鹿角海藻膠。部分糖殘基的C一2，C一4和C一6羥基形成硫酸酯或2，6一二硫酸酯，半乳糖殘基以13和l4鍵交替地連接?？ɡz是各種多糖的復(fù)雜混合物，用鉀離子可將其分段沉淀分離成6個(gè)部分，兩個(gè)主要部分是(膠凝

55、和K+不溶部分)和(不膠凝和K+不溶的部分)。在食品加工中用來(lái)提高溶液的粘度、穩(wěn)定乳膠體和各種分散體。巧克力、牛奶中添加0.03卡拉膠可阻止脂肪球的分離和穩(wěn)定可可顆粒懸浮體。此外，還能阻止新鮮干酪脫水收縮、改善面團(tuán)的性質(zhì)。在有K+存在時(shí)可以使甜點(diǎn)心和肉罐頭產(chǎn)生膠凝性質(zhì)。添加在煉乳中如同一酪蛋白一樣，能防止蛋白質(zhì)沉淀和由Ca2+引起的牛乳蛋白凝結(jié)，對(duì)冰淇淋亦具有穩(wěn)定作用，還用于澄清飲料。四）海藻酸鹽：海藻酸鹽存在于褐藻(Phaeophycene)細(xì)胞壁內(nèi)，從海藻類(lèi)植物中用堿提取海藻膠，再加酸或鈣鹽使之以海藻酸或海藻酸鈣的形式沉淀。海藻酸鹽的結(jié)構(gòu)單元是由14鍵連接的D一甘露糖醛酸和一L一古洛糖醛酸

56、組成。在有多價(jià)陽(yáng)離子如Ca2+存在時(shí)粘度增大，因此，通過(guò)Ca2+的添加量可以調(diào)節(jié)海藻酸溶液的粘度；海藻酸鈉溶液中添加Ca2+或酸可形成凝膠、纖維或膜。欲形成均勻的凝膠，必須緩慢地進(jìn)行這種反應(yīng)，一般是用海藻酸鈉、磷酸鈣和一葡萄糖酸內(nèi)酯的混合物或海藻酸鈉和硫酸鈣的混合物制備成凝膠。海藻酸鹽是一種很好的增稠劑、穩(wěn)定劑和膠凝劑，用于改善和穩(wěn)定焙烤食品(蛋糕、餡餅)、餡、色拉調(diào)味汁、牛奶巧克力的質(zhì)地以及防止冰淇淋貯存時(shí)形成大的冰晶。食品中添加量一般為0.25一0.5。海藻酸鹽還用來(lái)加工各種凝膠食品，例如速溶布丁、果凍、果肉果凍、人造魚(yú)子醬以及穩(wěn)定新鮮果汁和啤酒泡沫。242碳一碳鍵不發(fā)生斷裂的反應(yīng)1 正位

57、異構(gòu)化反應(yīng)(一平衡)，純一D一葡萄糖或D一葡萄糖加熱熔融，無(wú)論哪一種都會(huì)生成和的平衡混合物，并且因加熱使正位異構(gòu)化反應(yīng)很快地進(jìn)行，反應(yīng)如下：以上是還原糖通過(guò)非環(huán)狀結(jié)構(gòu)生成和一異構(gòu)體的反應(yīng)機(jī)理，它也可以用來(lái)解釋吡喃糖呋喃糖的異構(gòu)化。D一吡喃葡萄糖加熱時(shí)生成D一呋喃葡萄糖；D一木糖、D一甘露糖和D半乳糖加熱熔融時(shí)，同樣也可以發(fā)生正位異構(gòu)化，而纖維二糖這類(lèi)雙糖僅其還原末端糖基能發(fā)生Q日互變。正位異構(gòu)化是糖在加熱和食品焙烤時(shí)的重要初始反應(yīng)。2.4 碳水化合物在食品加工貯存中的變化一、 美拉德反應(yīng)(非酶褐變)含有還原糖或羰基化合物如(由脂氧化衍生得到的醛、酮)的蛋白食品，在加工或保藏過(guò)程中，會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)。反應(yīng)分如下階段：1. 初始階段美拉德反應(yīng)開(kāi)始于一個(gè)非解離氨基（如賴(lài)氨酸NH2或N端的NH2）和一個(gè)還原