淀粉改性对功能性质的影响
处理 链长和分支 增加基团
功能变化
氧化淀粉 分子断裂，链 增加羰基等亲 粘度降低，色洁白，
长缩短
水基团
不易老化
磷酸单酯 分子不断裂 增加大量带电 高粘度，高亲水性，
化
基团
不凝胶，良好抗冻
结－解冻性能
羟乙基醚 分子不断裂， 增加亲水基团 高亲水性，高粘度，
化
增加分支
不易老化
交联淀粉 分子不断裂， 不增加亲水基 耐热、耐酸，胶冻
多糖类物质具有高粘度，限制水分子的流动性， 因此阻碍了冰晶的发展。
低分子碳水化合物主要是通过数量起作用，高分 子碳水化合物主要通过结构状态起作用，共同在 冰晶的周围形成浓缩的无定形基质。
碳水化合物在冷冻条件下对食品起到保护作用， 阻止了食品成分的变性。
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II多糖的结构与水合性
食品化学碳水化合物
III多糖的结构与粘度的关系
多糖分子在溶液中不停地旋转振动，互相碰撞， 造成摩擦，耗费能量，因此产生了粘度。
线状分子可在低浓度下产生高粘度的溶液。粘度 与聚合度(分子量)有关，也与分子的延展性和变 形能力有关。高度分支的多糖分子在同样的分子 量下占用空间较小，因此碰撞较少，粘度较低。 也就是说，高度分支的多糖分子要产生同样的粘 度，需要较高的分子量。
下横坐标为温度， 上横坐标为时间， 纵坐标为粘度。
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纤维素及其衍生物
纤维素分子为葡萄糖以β-１,４糖苷键相结合形成 的大分子。
纤维素的衍生物
微晶纤维素：填充剂，稳定剂 羧甲基纤维素钠(CMC)：不同取代度的功能性质不同，
作为增稠剂，组织改良剂，增强保水性 甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)：热
α化状态的淀粉也称为预糊化淀粉。速食面、方 便米粥、膨化食品等均经过预糊化处理。
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淀粉改性后的变化
氧化：分子断裂，链长缩短，增加亲水基团
磷酸酯化：分子不断裂，增加大量带电基团
醚化：分子不断裂，增加分支，增加亲水基团
交联：分子不断裂，增加分子之间的交联，限制 分子的分散性
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同样，仅带一种电荷的线状分子(多半是负电荷) 因为电荷的排斥力常形成较伸展的构型，增加了 链在溶液中占据的实际空间，因而具有高粘度。
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图：多糖的分子形状和粘度
在同样的分子量下， 高度分支的多糖分子 占用空间较小，粘度 较低。线状分子所占 空间大，粘度较高。
如果分子长度相同， 则分支多者粘度高。
子量越高，则胶体越具有假塑性。假塑性与粘稠 感成反比。 触变性也是剪切力引起的流动性。受剪切力后流 动速度增加引起粘度下降需要时间，剪切力停止 一段时间之后恢复原来的粘度。即在剪切力的作 用下体系发生凝胶――溶液――凝胶的相变。
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改性淀粉
将天然淀粉经过化学处理或酶处理，使其原有的 功能性质发生改变，称为改性淀粉。
增加分子之间
团
强度高，不易糊化
的交联
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表：淀粉磷酸酯化后的水分结合力
淀粉 游离淀粉 种类 WBC AS
马铃薯 13 7
淀粉单磷酸酯
WBC
AS
87(0.038) 70
淀粉二磷酸酯 WBC AS
17
6
玉米 2
1 54(0.040) 66
2
1
小麦 7
4 52(0.025) 49
6
4
黑麦 8
环境pH的变化：如果pH降低，羧基失去电荷， 则分子象其他直链多糖一样容易相互靠近，形成 凝胶。强酸基团则不受pH影响。
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淀粉的凝胶和老化
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V 假塑性和触变性
多糖溶液常见的流变状态是假塑性和触变性。 假塑性流体受剪切力后变稀。其粘度的改变与时
间无关，剪切力改变时粘度立刻改变。 直线状分子往往形成假塑性流体。总的来说，分
改性淀粉品种繁多，主要包括：
可溶性淀粉：轻度酸或碱处理 α-化淀粉：糊化后在高温下快速脱水 氧化淀粉：次氯酸钠氧化 磷酸酯化淀粉：三聚磷酸钠等酯化处理 醚化淀粉：环氧乙烷或环氧丙烷处理 交联淀粉：三氯氧磷、三偏磷酸钠等处理
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淀粉的α化
淀粉糊化后在80℃以上或者0℃以下迅速脱去水 分，可以将淀粉分子固定在α化状态，重新复水 后水分容易进入分子内部，因而无需加热即可立 刻食用。
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第二章 碳水化合物 3
改性淀粉和改性纤维素 植物胶质的结构和性质 碳水化合物结构与功能的关系
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多糖的结构与功能的关系
多糖与水溶液中的分子移动性 多糖的结构与水合性 多糖的结构与粘度的关系 多糖的结构与老化和凝胶
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I 多糖与水溶液中的分子移动性
多糖并不会对食品的冰点产生很大影响，因为冰 点的下降主要取决于溶质的粒子数目。
4 43(0.035) 72
9
6
黑小麦 8
2 51(0.023) 61
7
4
蜡玉米 2
2 35(0.040) 90
--
--
WBC—— g/g干物质食；品化A学S碳—水化—合物水中溶解度%；括号里的数字为取代度。
淀粉交联对粘度曲线的影响
图中ABCD四条曲 线分别为淀粉用0、 0.05%、 0.10%、 0.15%表氯醇交 联后的粘度曲线。食品化学碳水化合物源自IV多糖的结构与老化和凝胶
线性分子无取代基：长分子互相碰撞，形成距离 较远的氢键，形成三维持水结构而凝胶。或者因 为分子氢键作用束状化而老化。
线性分子上有取代基：分子之间因空间阻碍不易 互相靠近，能够形成稳定的溶液，不易凝胶。
线状分子上有带电荷基团：电性斥力也使得分子 难以互相靠近凝胶，形成高粘度稳定溶液。
凝胶，乳化剂，成膜剂，脂肪替代作用。
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图：纤维素的结构与改性
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羧甲基纤维素的制取
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CMC在食品中的作用
增稠——饮料、酸奶、速溶食品、调味品 稳定——饮料、牛奶、调味品、酸奶 保水——焙烤制品、冷冻甜点 改善口感——饮料、调味品、冷冻甜点 乳化——冰淇淋、肉制品 抑制结晶——冰淇淋、甜食、饼干 帮助形成凝胶——果冻、果酱
纤维素线状分子通过氢键互相联系，结晶区十分 紧密，故成不溶于水的坚韧纤维。
多数多糖分子的结晶区域不够紧密，容易发生水 合作用甚至溶解于水。
多数杂多糖含有不均一的糖苷区段和分支结构， 难以形成微纤束，分子间联系不紧密。因此它们 具有较高的溶解性。
总的来说，多糖的分子组成和分支越不规则，链 之间越难以整齐地排列，其溶解性就越高。