第四章-第四节-食品中多糖类化合物.ppt
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《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。 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。 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。 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。 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: 植物质地软化及水果榨汁和澄清 主要为半乳糖醛酸,有少量半乳糖、阿拉伯糖等 果胶酶(有内源和商品之分) 果胶 提高食品质量 半乳糖、木糖 、阿拉伯糖、甘露糖及其它单糖 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) 半纤维素 生产膳食纤维、葡聚糖浆及提高果汁榨汁率和澄清度 30~60℃ pH4.5~6.5 短的纤维素链、纤维二糖及葡萄糖 纤维素酶(包括内切酶、外切酶及葡糖苷酶) 纤维素 生产糖浆和改善食品感管性质 在食品中的酶中专门讨论 淀粉酶(来自大麦芽或微生物) 淀粉 应用意义 应用条件 得到产物 所用酶 待处理对象 **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。 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。 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。 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
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