食品化学第三章糖类2
支链淀粉(Amylopectin)
支链淀粉又叫脂淀粉,也是葡萄糖通过α-1,4糖 苷键连接而成,但在C6上有分支糖链,聚合度3000, 平均支链长25个葡萄糖单位。
CH2OH O H H OH H O O H OH H OH CH2OH O H H OH H O H OH O CH2OH O H H OH H O H OH O H OH CH2OH O H H OH H O H OH CH2OH O H H OH H O H OH CH2 H O H OH H O H OH CH2OH H O H OH H CH2OH O H H OH H
α-淀粉酶(液化酶)、β-淀粉酶(糖化酶)和葡萄 糖淀粉酶。
α-淀粉酶水解淀粉
• α-淀粉酶水解淀粉是从分子内部进行的,水 解中间位臵的α-1,4糖苷键,先后次序没有一 定的规律,这种由分子内部进行水解的酶称为 “内切酶”,生成产物的还原尾端葡萄糖单位 为α-构型,故称α-淀粉酶。 • α-淀粉酶不能水解α-1,6糖苷键,但能越过 此键继续水解; • α-淀粉酶不能水解麦芽糖分子中的α-1,4糖 苷键。
如下三种方法:
① 酸转化法———在酸性条件下水解 ② 酸—酶转化法———淀粉经酸水解再用酶处理 ③ 酶—酶转化法 ———第一步用酶处理使其发生水解反应, 第二步用酶处理使其转化为所须的类型。
• 酶水解在工业上称为酶糖化。
• 酶糖化经过糊化、液化和糖化三道工序。 • 淀粉颗粒的晶体结构抗酶作用力强,因此,淀粉 酶不能直接作用于淀粉,需事先加热淀粉乳,破 坏其晶体结构使其糊化。(损伤淀粉易于被酶作 用) • 淀粉水解应用的淀粉酶主要为:
淀粉老化通常是表示淀粉由增溶或分散态向 不溶的微晶态的不可逆转变,即大多是直链淀粉 分子的重新定位。
②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30-60%,易老化。 含水量过低(10%)或过高均不易老化。
结构:
直链淀粉比支链淀粉易老化(粉丝)。 聚合度中等的淀粉易老化。 淀粉改性后,不均匀性提高,不易老化。 淀粉膨化加工后(膨化食品)不易老化。
① ② 物理变性:只使淀粉的物理性质发生改变。(预糊化淀 粉、超高频辐射处理淀粉、烟熏淀粉) 化学变性:利用化学方法进行变性。 (糊精、酸变性 淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、交联淀粉、接 枝淀粉) 酶法变性:利用酶法进行变性。(糊精、普鲁兰)
10个以上单糖通过糖苷键连接而成的聚糖。
实际上多糖常常是由数百到数千个单糖聚合而
成。想象多糖是由多组分单糖组成,单糖间连接 位臵有许多可能,结构一定很复杂,但从已知的 结构的多糖来看,糖链虽长,但多是由重复单位 组成的,每一重复单位不过是数个单糖,相当于
低聚糖,并不像想象的那样复杂。
一、多糖的来源、组成
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。
七、变性淀粉及其应用 (一)变性淀粉
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。 变性淀粉种类
• 平衡体内的荷尔蒙及降低与荷尔蒙相关的癌症。
低聚糖与膳食纤维的关系
• 低聚糖不被人体消化吸收, 属于低分子量的水溶性膳 食纤维。 • 低聚糖的某些生理功能类似于膳食纤维, 但它不具备 膳食纤维的物理特征,如粘稠性、持水性和膨胀性等。 • 低聚糖的生理功能完全归功于其独有的发酵特征( 双 歧杆菌增殖特性)。 • 膳食纤维尤其是水溶性膳食纤维部分也是因为其独特 的发酵特性而具备某些生理功能的。但是, 目前对膳 食纤维发酵特性的研究还不够深入, 尚无法与低聚糖 的双歧杆菌增殖特多糖在酸或酶的作用下,可水解生成 单糖或低聚糖。
大多数糖苷键在碱性介质中是相当稳 定的,只有在剧烈的碱性条件下才会不稳 定。但在酸性介质中容易断裂,其水解反 应历程可表示如下:
酸水解:
O ~OR
H+
O
~OR
H
+
O +
+ ROH
H2O
O
H+
~OH
首先糖苷在酸性介质中得到了一个H+形成带正 电荷的糖苷,此形式不稳定失去ROH,产生(共 振稳定的)正碳离子,此离子和OH—形成糖。
是大分子聚合物,聚合度由10到几千,常见 多糖按其功能可分成三类: 支持组织的多糖 植物中的纤维素、木聚糖、虾蟹外壳中的甲壳 素、细菌的夹膜,都是这类糖。这类糖性质稳定, 不溶于水,不易水解。 营养性多糖 这类多糖有淀粉、糖原等。淀粉是植物的贮藏 养料,分为直链和支链两种,聚合度300-500。 抗原多糖 糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质如某些 抗体、酶和激素的组成部分。
二、 淀粉的结构 直链淀粉(Amylose)
直链淀粉叫糖淀粉,是葡萄糖通过α-1→4连接 而成,聚合度300-500。
CH 2OH H H OH O H OH O H O H OH H H H OH CH 2OH O H O H
直链淀粉(Amylose)的结构
在晶体状态下,直链淀粉可取双螺旋结构,每3 个糖残基为一圈;也可取单螺旋结构,每6个糖残基 为一圈。 在溶液中,直链淀粉可取螺旋结构、部分断开的 螺旋结构和不规则的卷曲结构。
B.环境
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。
温度对糖苷水解速度的影响
3.4.1 淀粉(Starch)
一、淀粉粒的特性 淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在,故称淀粉 粒。 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。
O
支链淀粉(Amylopectin)的结构
三、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,而直链淀粉不能,直链淀 粉能溶于热水。 四、 化学性质 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 紫色糊精(30个葡萄糖残基片断) 红色糊精(20个葡萄糖残基片断) 无色糊精(6个葡萄糖残基)
低聚糖优于膳食纤维的特点
①较小的日常需求量, 通常每天仅需3g左右; ②在推荐量范围内不会引起腹泻; ③具有一定的甜味,甜味特性良好,无不理想的组 织结构或口感特性; ④易溶于水,不增加产品的粘度;
⑤物理性质稳定,不整合矿物质元素;
⑥易于添入加工食品和饮料中。
3.4 多糖(Polysaccharides)
四、低聚糖与膳食纤维
人们常听到很多营养专家介绍大家平日要多多
摄取足够的膳食纤维, 到底什么是膳食纤维? 它有
什么好处? 又应该如何去摄取?
膳食纤维
1953年由英国流行病学专家菲普斯利提出“膳食纤维”。 1960年英国营养病学专家楚维尔等在东非乌干达等地研究发 现,现代文明病如心脑血管疾病、糖尿病、癌症及便秘等在英国 和非洲有显著差异。非洲居民因天然膳食纤维摄入量高现代文明 病发病率明显低于英国。 楚维尔于1972年提出“食物纤维”的概念并发表两篇著名营养 学报告指出,现代文明病的发病率与食物纤维的消耗量成反比; 食用高纤维含量的饮食在一定程度上可以预防高血酯、高血压、 心脏病、糖尿病和肥胖等疾病。这两份标志性报告拉开了人类研 究膳食纤维的序幕。
影响水解反应的因素
A. 结构
α-D糖苷水解速度> β-D糖苷
呋喃糖苷水解速度> 吡喃糖苷
糖苷键的连接方式
α-D:1→6 < 1 →2 < 1→4 < 1→3
β-D:1→6 < 1→4 < 1→3 < 1→2
聚合度(DP)大小 水解速度随着DP增大而明显减小
异头型对各种糖苷水解速度的影响
D-葡萄糖
54%D-葡萄糖+42%D-果糖
最后产物为果葡糖浆,是一种廉价的 甜味剂,可以代替蔗糖。
据报道,美国市场年销售蔗糖 104 亿公斤,并且近年
开始下降,原因就是由 25% 的蔗糖为果葡糖浆所代替。目 前我国也开始生产这种甜味剂,用于非酒精饮料、糖果和 点心类食品。 工业上生产糖浆主要也是利用水解反应这一特点,有
•
不同来源的淀粉对酸水解的难易有差别, 马铃薯淀粉较玉米、小麦、高梁等谷类淀粉 易水解,大米淀粉较难水解。 支链淀粉较直链淀粉易水解,α—l,4 糖苷键水解速度较β一l,6糖苷键快 另外,酸水解反应还与温度、浓度和无 机酸种类有关,一般盐酸和硫酸催化效能较 高。
• •
酶水解:
α-淀粉酶和 玉米淀粉 葡萄糖糖化酶 异构化酶
体积略有膨胀,此时冷却干燥,可以复原,双折 射现象不变;
• 不可逆吸水阶段:随着温度的升高,水分进入
淀粉粒的微晶间隙,不可逆大量吸水,结晶溶解;
• 淀粉粒解体阶段:淀粉分子全部进入溶液。
③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,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,进而影响糊化。 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,抑制糊化。
五、淀粉的糊化(Gelatinization)
① 糊化(α-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。
②糊化温度
指双折射现象消失时的温度。 糊化温度不是一个点,而是一段温度范围。