第三章碳水化合物

carbohydrates1本章主要內容糖水化合物的結構、分類和理化性質碳水化合物的食品功能性非酶褐變淀粉的糊化與老化纖維素與果膠2第一節概述一.碳水化合物的一般概念1.定義碳水化合物

(Carbohydrates)：多羥基醛或酮及其衍生物和縮合物。表達式:Cx(H2O)y3碳水化合物分類

單糖的數量單糖寡糖多糖單糖的種類

均多糖雜多糖多糖的來源

植物多糖動物多糖微生物多糖體內的功能

結構多糖貯藏多糖功能多糖多糖復合物糖蛋白/蛋白多糖脂多糖硫酸酯化多糖金屬結合多糖2.分類4按單糖數量分類：1)單糖（Monosaccharides）：不能再被水解的多羥基醛、酮，是碳水化合物的基本單位。單糖又分為醛糖和酮糖。2）低聚糖（寡糖，Oligosaccharides)：由2-10個單糖分子縮合而成，水解后生成單糖。3）多糖（Polysaccharides)：由10個以上單糖分子縮合而成。

5二.食品及原料中的碳水化合物

水果及蔬菜中游離糖含量(%鮮重計)D-葡萄糖D-果糖蔗糖水果葡萄6.867.842.25桃子0.911.186.92生梨0.956.771.61櫻桃6.497.380.22草莓2.092.401.03蔬菜甜菜0.180.166.11硬花甘藍0.730.670.42胡蘿卜0.850.854.24黃瓜0.860.860.066部分常見谷物食品原料中碳水化合物含量谷物名稱碳水化合物(g）纖維素(g)谷物名稱碳水化合物(g)纖維素(g)全粒小麥69.32.1全粒稻谷71.81.0強力粉70.20.3糙米73.90.6中力粉73.40.3精白米75.50.3薄力粉74.30.3全粒玉米68.62.0黑麥全粉68.51.9玉米碴75.90.5黑麥粉75.00.7玉米粗粉71.11.4全粒大麥69.41.4玉米細粉75.30.7大麥片73.50.7精小米72.40.5全粒燕麥54.710.6精黃米71.70.8燕麥片66.51.1高粱米69.51.7注：按每100g可食部分計7普通食品中的糖含量食

品糖的百分含量（%）食

品糖的百分含量（%）可口可樂9蛋糕（干）36脆點心

12番茄醬29冰淇淋

18果凍（干）83目前加工食品中水溶性糖含量比其相應的原料要多得多。這是為滿足食品的風味和色澤需要而人為加入的。8

玉米

在蔗糖轉化為淀粉前采摘，加熱破壞轉化酶系，玉米甜度高成熟后采摘或未及時破壞酶系，玉米失去甜味，而且變硬變老

水果

成熟前采摘，后熟過程中酶促反應使淀粉轉變為糖，水果變軟、變熟、變甜糖-淀粉的轉化

如何將植物源食物中的貯存多糖和結構多糖轉化為可溶性多糖？適時采收采后處理加工中添加水解酶等9三.碳水化合物與食品質量人類所需的基本營養物質之一，能量的主要來源形成一定色澤和風味

游離糖本身有甜度，對食品口感有重要作用食品的粘彈性與碳水化合物有關

纖維素、果膠等除對食品的質構有重要作用外，還是膳食纖維的構成成分

某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品的主要活性成分10一.碳水化合物的結構1.

單糖(Monosaccharides)C4

差向異構C2

差向異構鏈式結構－醛糖第二節碳水化合物的理化性質及食品功能性11C5

差向異構鏈式結構－酮糖12-與-構型環狀結構13單糖分子量較小，一般含5或6個碳原子單糖分子具有旋光性和差向異構結構食品中的單糖多以D-構型單糖衍生物:單糖中部分基團發生變化食品中主要的單糖衍生物：單糖的磷酸酯、脫氧單糖、氨基糖、糖酸、糖醛酸、糖二酸、抗壞血酸、糖醇、肌醇、糖苷等142.糖醇、肌醇與糖苷（1）糖醇糖醇:由糖經氫化還原后形成的多元醇(Polyols)多為白色結晶，具有甜味，易溶于水，低甜度、低熱值無糖類典型的鑒定性反應，對酸堿熱穩定，具備醇類的通性，不發生美拉德反應。按其結構可分為單糖醇和雙糖醇。在自然界糖醇存在較少。糖醇的商品名稱均以相應糖加上“醇”來稱呼。15（2）肌醇(inositol)環已六醇，有九個立體異構體其中具有生物活性的只有肌-肌醇（稱為肌醇）

在動物體內：常以游離形式存在于肌肉、心臟、肝、肺等組織中，同時多與磷酸結合形成磷酸肌醇在高等植物中：肌醇六磷酸，易與體內的鈣、鎂結合肌-肌醇結構16（3）糖苷單糖半縮醛上羥基與非糖物質縮合形成的化合物有α-和β-型（在自然界中存在的多為β-糖苷）無變旋光現象、無還原性糖苷配基大于甲基時，糖苷顯示澀味和苦味堿性條件下穩定，但在酸性溶液中易水解17根據苷鍵的不同，糖苷可分為含氧糖苷、含氮糖苷和含硫糖苷等。糖苷的類型O-糖苷S-糖苷N-糖苷18一些糖苷的功能特性：黃酮糖苷：具有苦味和其它風味和顏色毛地黃苷：強心劑皂角苷：起泡劑和穩定劑甜菊苷：甜味劑193.低聚糖（寡糖Oligosaccharides）由2～10個糖單位以糖苷鍵結合而構成的碳水化合物，可溶于水自然界中以游離狀態存在的低聚糖一般不超過6個糖單位（主要二糖和三糖）均低聚糖、雜低聚糖較重要的低聚糖:蔗糖、麥芽糖、乳糖、麥芽糊精和環狀糊精（沙丁格糊精）（1）概述20（2）食品中重要的低聚糖

－麥芽糖Maltose白色晶體,易溶于水,有甜味(不及蔗糖)

淀粉水解后得到的二糖

具有潛在的游離醛基，是還原糖

溫和的甜味劑

—1,4D-葡萄糖21D-半乳糖D-葡萄糖β-1,4食品中重要的低聚糖

－乳糖Lactose白色的結晶性顆粒或粉末，無臭，味微甜牛乳中的還原性二糖

發酵過程中轉化為乳酸在乳糖酶作用下水解乳糖不耐癥22無色晶體易溶于水，甜度高于葡萄糖和麥芽糖，但不如果糖甜。

非還原性二糖α-葡萄糖和β-果糖頭頭相連具有極大的吸濕性和溶解性冷凍保護劑食品中重要的低聚糖

－蔗糖SucroseD-葡萄糖D-果糖23三糖

麥芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖

聚合度為4～10的低聚糖

麥芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖食品中重要的低聚糖24食品中單糖和低聚糖的功能甜味劑:親水功能:蜂蜜和大多數果實的甜味主要取決于蔗糖、果糖、葡萄糖等含量（甜度：果糖>蔗糖>葡萄糖>麥芽糖>半乳糖）糖分子中含有羥基，具有一定的親水能力、吸濕性或保濕性和防腐能力褐變產物賦予食品特殊風味,如麥芽酚,異麥芽酚增加溶解性，如環狀糊精、麥芽糊精糊精做固體飲料的增稠劑和穩定劑低聚果糖、乳果聚糖、低聚異麥芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖賦予風味:特殊功能:穩定劑:保健功能:25（3）具有特殊功能的低聚糖

－低聚果糖（蔗果低聚糖）分子式特點：

G-F-Fn（Glucose,Fructose）

G-F(蔗)G(葡)+G-F(蔗)+G-F-F(蔗果三糖)+G-F-F-F(蔗果四糖)+G-F-F-F-F(蔗果五糖)

白色或微黃色無定型粉末（顆粒），甜味柔和清爽

低聚果糖存在于天然植物中

香蕉、蜂蜜、大蒜、西紅柿、洋蔥

新型食品甜味劑或功能性食品配料

果糖轉移酶26具有特殊功能的低聚糖－低聚果糖21β-2,1GF2GF4GF3增殖雙歧桿菌難水解低熱量水溶性食物纖維抑制腐敗菌，維護腸道健康防止齲齒生理活性：27具有特殊功能的低聚糖－低聚木糖由2-7個木糖以β-1.4糖苷鍵結合甜度為蔗糖的40%酸、熱穩定性好，在pH=2.5-7加熱至100℃基本不分解

木二糖含量↑，產品質量↑木二糖的分子結構β-1，4低聚木糖的特性：較高的耐熱（100℃/1h）和耐酸性能（pH2～8）雙歧桿菌所需用量最小的增殖因子代謝不依賴胰島素，適用糖尿病患者抗齲齒28β-1,4水溶性D-氨基葡聚糖具有特殊功能的低聚糖－甲殼低聚糖生理功能：降低肝臟和血清中的膽固醇提高機體的免疫功能增殖雙歧桿菌

抗腫瘤作用，防治潰瘍病等29功能性低聚糖每日攝取的有效劑量：低聚果糖5.0-20.0g低聚半乳糖8.0-10.0g大豆低聚糖3.0-10.0g異麥芽低聚糖15.0-20.0g低聚木糖0.7-1.4g

30（4）環狀糊精(Cyclodextrin，CD)N=6N=7N=8又名沙丁格糊精（SchardingerDextrin）、環狀低聚糖白色粉末狀結晶，熔點300-350℃由6～8個D-吡喃葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成的D-吡喃葡萄糖基低聚物。α-環狀糊精:6個糖單位組成β-環狀糊精:7個糖單位組成

γ-環狀糊精:8個糖單位組成3132高度對稱、中間為空穴的圓柱體環外側-OH（親水）內側C-H（疏水）能將非極性的化合物穩定截留在環狀空穴內作為微膠囊壁材，包埋脂溶性物質，起到穩定、緩釋、提高溶解度、掩蓋異味的作用。環狀糊精的結構特點：33食品行業:增稠劑、穩定劑、提高溶解度（做乳化劑）、掩蓋異味、固體果汁和固體飲料酒載體。

保持食品香味的穩定食用香精和調味劑用CD包接，用于烤焙、速溶、速食、肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風味穩定。保持天然食用色素的穩定如：蝦黃素經CD的包接，提高對光和氧的穩定性。食品保鮮將CD和其它多糖制成保鮮劑涂于面包、糕點表面，起保水保形作用。除去食品的異味

魚品的腥味、大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。環狀糊精的應用344.多糖（Polysaccharides

）1.多糖的結構

多糖的分子量較大，DP（Degreeofpolymerization）值由11到幾千均多糖（homoglycans），雜多糖（heteroglycans）單糖殘基序列：周期性交替重復的，一個周期包含一個或幾個交替的結構單元；包含非周期性鏈段分隔的較短或較長的周期性排列殘基鏈段；一些多糖鏈的糖基序列全是非周期性的。352.多糖的分子量

多糖的聚合度實際上是不均一的，即多糖的分子量沒有固定值，多呈高斯分布。某些多糖以糖復合物或混合物形式存在，其分子量大小的影響因素更多。36二.碳水化合物的理化性質1.溶解性（1）單糖及低聚糖

單糖和低聚糖一般可溶于水。各種單糖的溶解度不同，果糖的溶解度最高，其次是葡萄糖。

20℃、100g水中可溶解195g蔗糖。（2）糖醇

溶解性因品種差異大山梨醇＞蔗糖（麥芽糖醇、乳糖醇、木糖醇）＞甘露糖醇、赤蘚糖醇★糖醇溶解熱高，適宜制備具有清涼感的食品。

37（3）糖苷

溶解性能與配體關系密切。一般糖苷比其配體的溶解性好。（4）多糖

每個糖基單位平均含有3個羥基，環上的氧原子以及糖苷鍵上的氧原子可與水形成氫鍵而具有結合水分子的能力。因此，多糖具有較強的持水能力和親水性，易于水化和溶解。

38

由于多糖不會增加水的滲透性和顯著降低水的冰點。因此，多糖是一種冷凍穩定劑。在凍藏溫度（-18℃）以下，無論分子質量高低的多糖，均能有效阻止食品的質地和結構受到破壞，從而有利于提高產品的質量和貯藏穩定性。

39有些多糖結構高度有序，其分子鏈相互緊密結合而形成結晶結構，與水接觸的羥基劇減，因此不溶于水。

大部分多糖不具有結晶結構，易在水中溶解或溶脹。在食品工業和其他工業中使用的水溶性多糖和改性多糖，通常被稱為膠或親水膠體。

多糖(膠或親水膠體)的增稠性和膠凝性對食品有重要的影響。

402.水解反應（1）糖苷的水解

食品中（除酸性較強的食品外）糖苷大多穩定。

①氧糖苷的O-苷鍵在中性和弱堿性pH環境中穩定，而在酸性條件下易水解。糖苷水解過程：途徑1：通過佯鹽（Oxoniunsalt）②和離子③；途徑2：經過⑤和環離子⑥。最終都生成吡喃糖④。(主要途徑)41②N-糖苷不穩定，易水解例：葡基胺易水解，通過復雜反應產生有色物質，導致美拉德褐變。有些N-糖苷穩定，不易水解，如葡基酰胺。③S-糖苷穩定性好，但在硫代葡萄糖苷酶作用下可配基裂解和分子重排硫代葡萄糖苷在硫代葡萄糖苷酶作用下的水解示意圖42苦杏仁苷酸水解或酶水解示意圖苯甲醛氫氰酸龍膽二糖

糖苷水解的意義：

糖苷水解后，其苷元的溶解度降低，苦澀味減輕，對食品的色澤及口感有重要影響。糖苷的某些功能消失，產生或消除有害性。生氰糖苷43食物中主要的生氰糖苷和硫代糖苷及其水解產物糖苷食物原料水解后的分解物苦杏仁苷和野黑櫻苷苦扁桃和干艷山姜的芯葡萄糖

+氫氰酸+苯甲醛亞麻苦苷亞麻籽種子及種子粕D-葡萄糖

+氫氰酸

+丙酮巢菜糖苷豆類（烏豌豆和巢菜）巢菜糖

+氫氰酸

+苯甲醛里那苷金甲豆（黑豆）和鷹嘴豆、蠶豆D-葡萄糖

+氫氰酸+丙酮（產物還未完全確定）百脈根苷牛角花屬的ArabicusD-葡萄糖

+氫氰酸

+牛角花黃素蜀黍氰苷高梁及玉米D-葡萄糖

+氫氰酸+水楊醛黑芥子苷黑芥末（同種的Juncea）D-葡萄糖

+異硫氰酸鹽丙酯

+KHSO4葡萄糖苷各種油菜科植物D-葡萄糖

+5-乙烯-2-硫代惡唑烷，或是致甲狀腺腫物

+KHSO4蕓臺葡萄糖硫苷各種油菜科植物各種硫化氫化合物+H2S+KHSO444（2）低聚糖及多糖的水解低聚糖易被酸和酶水解，但對堿較穩定。轉化糖（invertsuger）：蔗糖水解生成的等摩爾葡萄糖和果糖的混合物。多糖在酸或酶催化下易水解，并伴隨黏度降低、甜度增加。

例：用玉米淀粉生產果葡糖漿。低聚糖和多糖水解速度的影響因素：結構、pH、時間、溫度和酶活性。453.氧化反應還原糖在堿性條件下

弱氧化劑，還原糖可被氧化成醛糖酸（aldonicacid）；

強氧化劑，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成醛糖二酸（aldaricacid）醛糖在酶作用下氧化，生成糖醛酸（uronicacid）。例：D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡糖酸，商品D-葡糖酸及其內酯的制備如下：464.還原反應單糖的羰基可被還原成對應的糖醇酮糖還原形成一個新的手性碳原子，因此能得到兩種相應的糖醇。

葡萄糖及果糖還原產生的糖醇HOCH475.酯化與醚化反應糖分子中羥基能與有機酸和無機酸形成酯。玉米淀粉衍生:琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。蔗糖脂肪酸酯是食品工業常用的乳化劑。D-葡萄糖-6-磷酸酯D-果糖-1，6-二磷酸酯48

糖中羥基，如醇羥基還可生成醚。多糖醚化可明顯改善其性能。例：羧甲基纖維素鈉（CMC）和羥丙基淀粉等。

羧甲基纖維素鈉的制備：由天然纖維素與苛性堿及一氯醋酸反應后制得，分子量6400(±1000)。羧甲基纖維素鈉的應用：乳化穩定劑增稠劑優異的凍結、熔化穩定性能提高產品的風味，延長貯藏時間49

在紅藻多糖，特別是瓊脂膠、κ-卡拉膠和ι-卡拉膠中存在一種特殊的醚，即這些多糖中的D-半乳糖基的C3和C6之間由于脫水形成的內醚。3,6-脫水-α-Ｄ-半乳糖吡喃基50三.碳水化合物的食品功能性（一）親水功能碳水化合物含有許多親水性羥基，可通過氫鍵鍵合與水分子相互作用，對水有較強的親和力。糖吸收潮濕空氣中水分的百分含量（%）糖20℃、不同相對濕度（RH）和時間60%，1h60%，9d100%，25dD-葡萄糖0.070.0714.5D-果糖0.280.6373.4蔗糖0.040.0318.4麥芽糖（無水）0.807.018.4含結晶水麥芽糖5.055.1未測無水乳糖0.541.21.4含結晶水乳糖5.055.1未測1.單糖和低聚糖的吸濕性512.糖醇的吸濕性和保濕性

除甘露醇、異麥芽酮糖醇，均有一定吸濕性。糖醇的吸濕性和其純度有關，一般純度低，吸濕性高。糖醇吸濕性的應用：適于制造軟式糕點和作為膏體的保濕劑注意：在干燥條件下保存，以防止吸濕結塊。523.多糖的吸濕性和保濕性茶多糖的吸濕性（左圖RH=81%，中圖RH=43%）與保濕性（右RH=43%）多糖的吸濕性和保濕性較好。53碳水化合物的親水功能是其最重要的食品功能性之一，在食品生產中應用廣泛。限制從外界吸入水分例：糖粉霜（乳糖、麥芽糖）控制食品中水分的損失例：蜜餞、焙烤食品（玉米糖漿、轉化糖、糖醇）54（二）黏度與凝膠作用1.黏度(viscosity)可溶性碳水化合物的溶液均具有一定黏度。影響碳水化合物黏度的因素：內在因素（平均分子量大小、分子鏈形狀等）外界因素（濃度、溫度等）

55多糖分子在溶液中呈無規線團狀(1)多糖溶液黏度的重要性多糖溶液的黏度與相應食品的黏稠性及膠凝性均有重要關系，可以影響食品的功能；通過控制多糖溶液的黏度，可控制液體食品及飲料的流動性與質地，改變半固體食品的形態及O/W乳濁液的穩定性。(2)多糖溶液黏度的影響因素

分子的大小、形狀、所帶凈電荷及其在溶液中的構象。一般多糖分子在溶液中呈無序的無規線團狀。2.多糖溶液的黏度56相同DP的直鏈（線性）多糖的黏度比支鏈多糖的黏度大？

直鏈多糖在溶液中占有較大的曲繞回轉空間，其有效體積和流動產生的阻力比支鏈多糖大，因而分子之間相互碰撞的頻率高，溶液的黏度遠高于相同DP的支鏈多糖溶液。

支鏈多糖在溶液中鏈的作用不明顯，因而分子的溶劑化程度較線性多糖高，更易溶于水。高度支化的多糖比同等DP的直鏈多糖占有的有效體積的回轉空間小得多，分子之間相互碰撞的頻率也較低，因而溶液的黏度遠低于相同DP的線性多糖。相同分子質量的線性多糖和高度支鏈多糖在溶液中占有的相對體積①多糖分子形狀對溶液黏度的影響57②多糖分子所帶電荷對溶液黏度的影響多糖在溶液中所帶電荷狀態對其黏度有重要影響。對于僅帶一種電荷的直鏈多糖，由于同種電荷產生靜電斥力，引起分子伸展、鏈長增加和占有的“有效體積”增大，因而溶液的黏度大大提高；pH值對黏度的影響與電荷狀態有關例：含羧基的多糖在pH2.8時電荷效應最小，這時羧基電離受到抑制，這種聚合物的行為如同不帶電荷的分子。58多糖分子電荷與“老化”不帶電荷的直鏈均多糖因其分子鏈中僅具有一種中性單糖的結構單元和一種鍵型，分子鏈間傾向于締合和形成部分結晶，這些結晶區不溶于水，而且非常穩定。

例；淀粉“老化”。伴隨老化，水被排除，即“脫水收縮”。帶電荷的直鏈均多糖一般不“老化”，原因在于在食品的pH范圍，該類多糖帶電荷的基團處于完全電離狀態。59③多糖溶液的黏度與溫度多糖溶液的黏度隨溫度↑而↓。可利用溫度對黏度的影響進行食品加工。例：高溫溶解較多的多糖，降低溫度得到稠的膠體。603.膠凝作用多糖或蛋白質等大分子可通過氫鍵、疏水相互作用、范德華引力、離子橋接(ioniccrossbridges)、纏結或共價鍵等相互作用，形成海綿狀的三維網狀凝膠結構。網孔中充滿著液相（由較小分子質量的溶質和部分高聚物組成的水溶液）典型的三維網絡凝膠結構示意圖61凝膠具有二重性凝膠強度依賴于聯結區強度聯結區不長：易破壞，形成熱不穩定凝膠聯結區長：硬而穩定凝膠通過控制聯結區長度可以形成多種不同硬度和穩定性的凝膠不能形成凝膠的情況：支鏈分子或雜聚糖分子間不能很好地結合，因此不能形成足夠大的聯結區和一定強度的凝膠，只形成粘稠、穩定的溶膠。帶電荷的分子，如含羧基的多糖，鏈段之間的負電荷可產生庫侖斥力，阻止聯結區的形成。62不同的凝膠具有不同的用途，選擇標準取決于所期望的黏度、凝膠強度、流變性質、體系的pH值、加工時的溫度、與其他配料的相互作用、質構等。

多糖溶液的上述性質，賦予多糖在食品及輕工業有廣泛的應用，如作為增稠劑、絮凝劑、泡沫穩定劑、吸水膨脹劑、乳狀液穩定劑等。63（三）風味結合功能

碳水化合物是一類很好的風味固定劑，能有效地保留揮發性風味成分，如醛類、酮類及酯類。環狀糊精由于內部呈非極性環境，能有效地截留非極性的風味成分和其他小分子化合物。阿拉伯樹膠在風味物顆粒的周圍形成一層厚膜，從而可以防止水分的吸收、揮發和化學氧化造成的損失。例：噴霧或凍干脫水的食品中的碳水化合物在脫水過程中，由糖-水相互作用轉變成糖-風味劑的相互作用，從而保持揮發性風味成分。64（四）碳水化合物褐變產物與食品風味

碳水化合物在非酶褐變過程中產生類黑精色素和多種揮發性物質，使加工食品產生特殊的風味。褐變產物作用：使食品產生風味，本身具有特殊的風味或者能增強其他的風味。例：麥芽酚（Maltol

）和乙基麥芽酚(甜味增強劑)糖的熱分解產物：吡喃酮、呋喃、呋喃酮、內酯、羰基化合物、酸和酯類等。這些化合物總的風味和香味特征使某些食品產生特有的香味。麥芽酚65（五）甜度

所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，一些糖苷、多糖復合物也有很好的甜度。人所能感覺到的甜味因糖的組成、構型和物理形態不同而異。糖的相對甜度（W/W，%）

糖溶液的相對甜度結晶的相對甜度蔗糖?-D-果糖α-D-葡萄糖?-D-葡萄糖α-D-半乳糖?-D-半乳糖α-D-甘露糖?-D-甘露糖α-D-乳糖?-D-乳糖?-D-麥芽糖棉子糖水蘇四糖100100～17540～79＜α異頭體27-59苦味16～384846～5223-1001807482322132苦味1632-110糖醇的甜度：除了木糖醇外，其他糖醇的甜度均比蔗糖低。糖醇是低熱量營養型甜味劑66非酶褐變的類型美拉德反應焦糖化褐變抗壞血酸褐變食品質量與安全四.非酶褐變反應（Non-EnzymaticBrowning

）（一）非酶褐變的類型及歷程

1.非酶褐變的類型67（1）美拉德反應（羰氨反應,Maillard

Reaction）

還原糖（含羰基的化合物）與含氨基的化合物之間經聚合、聚合等而生成類黑精和風味物質的非酶褐變反應。

（2）美拉德反應歷程

初始階段

中間階段

終了階段

羰氨縮合

分子重排脫胺脫水

脫胺重排氨基酸降解醇醛縮合

聚合Amadori重排（醛糖）Heyenes重排（酮糖）2.美拉德反應及其反應歷程

68氨基＋羰基（還原糖)

氮代葡萄糖基胺

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖

(果糖基胺)羰氨縮合

分子重排中期階段

還原糖和氨基酸或蛋白質中的自由氨基失水縮合，生成N-葡萄糖基胺，經Amadori重排反應，生成1-氨基-1-脫氧-2-酮糖：初始階段：69中間階段

脫胺脫水（1，2烯醇化）羥甲基糠醛（HMF）

脫胺重排（2，3烯醇化）二羰基化合物

還原酮

Strecker降解褐色物質

CO2

醛

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖

(果糖基胺)pH≤7pH＞7溫度較低裂解高活性的中間體pH＞7溫度較高70脫胺脫水HMF的積累與褐變速度有密切的相關性，HMF積累后不久就可發生褐變。當pH≤7

時，Amadori

產物主要發生1，2-烯醇化而形成糠醛(當糖是戊糖時)或羥甲基糠醛(當糖為己糖時)：1，2-烯胺醇3-脫氧已糖醛酮羥甲基呋喃醛（HMF）Amadori

產物71脫胺重排二羰基化合物

當pH＞7、溫度較低時：

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖易發生2,3-烯醇化而形成還原酮類,還原酮較不穩定，既有較強的還原作用，也可異構成脫氫還原酮（二羰基化合物）：72

Strecker降解

脫氫還原酮易使氨基酸發生脫羧、脫氨反應形成醛類和α-氨基酮類Strecker

降解反應歷程示意圖73當pH＞7、溫度較高時

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖裂解，產生1-羥基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基化合物等高活性的中間體。

74

反應過程中形成的醛類、酮類都不穩定，可發生醇醛縮合反應，產生醛醇類及脫氮聚合物：終了階段：

美拉德反應的中間產物都能與氨基發生縮合、脫氫、重排、異構化等一系列反應，最終形成含氮的棕色聚合物或共聚物，統稱為類黑素(Melanoidin)。褐變初期，紫外吸收增強，伴隨有熒光物質產生；添加亞硫酸鹽等還原劑，可阻止褐變，但在褐變后期加入不能使之褪色。

-H2O-H2O75醛醇類及脫氮聚合物類醛亞胺類和酮亞胺類HMF或糠醛類黑素類（含氮的褐色的聚合物或共聚物類）醛糖Amadori重排N-葡萄糖基胺含自由氨基化合物還原酮類Amadori重排產品（ARP）（1-氨基-1-脫氧-2-酮糖）羥甲基糠醛(HMF)或糠醛的Schiffs堿裂解產物（丙酮醇、二乙酰基、丙酮醛等）脫氫還原酮類pH≤7pH>7pH>7醛類Strecker降解+氨基化合物+氨基化合物–氨基化合物+氨基化合物+氨基化合物+氨基化合物美拉德反應歷程示意圖76（3）美拉德反應的條件、生成物和特點

條件：還原糖和氨基酸少量的水加熱或長期貯藏

產物：黑色素（類黑精）＋風味化合物特點：pH值下降（封閉了游離的氨基）；還原能力上升（還原酮產生）；

77（4）美拉德反應對食品品質的影響

不利方面：

a.營養損失，特別是必需氨基酸損失嚴重

b.產生某些致癌物質

c.對某些食品，褐變反應導致的顏色變化影響質量。

有利方面：

褐變產生深顏色及強烈的香氣和風味物質，賦予食品特殊氣味和風味。78（5）影響美拉德反應的因素

①糖的結構、種類及含量

a.α、β不飽和醛>α－雙羰基化合物>酮

b.五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘露糖>葡萄糖）

c.單糖>雙糖

d.還原糖含量與褐變成正比②氨基酸及其他含氮物質種類(肽類、蛋白質、胺類)a.胺類>氨基酸

b.含S-S，S-H不易褐變

c.有吲哚、苯環易褐變

d.堿性氨基酸易褐變

e.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐變79③pH值

pH3-9范圍內，隨著pH上升，褐變上升

pH在7.8-9.2范圍內，褐變較嚴重pH≤3時，褐變反應程度較輕微④反應物濃度（水分含量）

10％～15%(H2O)時，褐變易進行

5%～10％(H2O)時，多數褐變難進行低于5%(H2O)時，褐變加快80⑤溫度

若△t＝10℃，則褐變速度差△v相差3～5倍

t>30℃時，褐變較快t<20℃時，褐變較慢t<10℃時，可較好地控制或防止褐變發生⑥金屬離子

Fe(Fe3+>Fe2+)

Cu2+

催化還原酮的氧化，促進褐變Na＋對褐變無影響Ca2+可同氨基酸結合生成不溶性化合物而抑制褐變81（6）美拉德反應在食品加工中應用抑制美拉德反應注意選擇原料：氨基酸、還原糖含量少的品種。水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥劑。流體食品則可通過稀釋降低反應物濃度。降低pH：高酸食品如泡菜就不易褐變降低溫度：低溫貯藏除去一種作用物：一般除去糖可減少褐變加入亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽鈣可抑制褐變82利用美拉德反應控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤豬肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味控制溫度：葡萄糖+纈氨酸：烤面包香味(100-150℃)

巧克力香味(180℃)木糖+酵母水解蛋白：餅干香味(90℃）

醬肉香味（160℃）不同加工方法：土豆大麥

水煮125種香氣75種香氣

烘烤250種香氣150種香氣（6）美拉德反應在食品加工中應用833.焦糖化褐變及其反應歷程（1）定義焦糖化作用（Caramelization

）：糖類在沒有氨基化合物存在時加熱到熔點以上，會變為黑褐的色素物質，這種作用稱為焦糖化作用（褐變）。焦糖化反應生成兩類產物:

一類是糖脫水聚合產物，俗稱焦糖或醬色;

一類是降解產物，揮發性的醛、酮等。

84蔗糖熔融起泡異蔗糖酐-H2O加熱加熱加熱-H2O焦糖酐（Caramelan）焦糖素（Caramelin）焦糖烯起泡、脫水-H2O-H2O加熱焦糖化作用是以連續的加熱失水、聚合作用為主線的反應，所產生的焦糖是一類結構不明的大分子物質。催化劑可加速這類反應的發生。

例：蔗糖在酸或酸性銨鹽存在的溶液中加熱，可制備焦糖色素。焦糖的形成85焦糖化反應歷程可分三階段：第一階段：由蔗糖熔融開始，經一段時間起泡，蔗糖脫去一分子水，生成具溫和苦味的異蔗糖酐，起泡暫時停止。第二階段：持續較長時間的失水階段，在此階段異蔗糖酐縮合為焦糖酐。

焦糖酐分子式C24H36O18，淺褐色色素，熔點138℃，可溶于水及乙醇，味苦第三階段：焦糖酐進一步脫水形成焦糖烯；焦糖烯繼續加熱失水，生成高分子量的難溶性焦糖素。

焦糖烯分子式C36H50O25

，熔點為154℃，可溶于水，味苦焦糖素分子式C125H188O80，難溶于水，深褐色86②熱降解產物的產生a酸性條件下醛類的形成：在酸性條件下加熱，醛糖或酮糖進行烯醇化，生成1,2-烯醇式己糖1,2-烯醇式己糖葡萄糖

3-脫氧葡萄糖醛酮羥甲基糠醛87b.堿性條件下醛類的形成

還原糖在堿性條件下發生互變異構，形成中間產物1,2-烯醇式己糖，1,2-烯醇式己糖形成后，在強熱下裂解生成醛類。

88焦糖色素的性質

焦糖是一種黑褐色膠態物質溶于水呈紅棕色等電點在pH3.0-6.9,甚至低于pH3

注意應用的pH條件89以蔗糖為原料生產的三種色素及其用途：NH4HSO3催化pH2-4.5耐酸焦糖色素

（可用于可口可樂飲料，棕色）糖和銨鹽加熱pH4.2-4.8焙烤食品用焦糖色素

（紅棕色）

蔗糖加熱pH3-4啤酒美色劑

（含醇類飲料，紅棕色）90(二)非酶褐變對食品質量的影響產生二大類對食品色澤有影響的成分：分子量低于1000、水可溶的小分子有色成分分子量達10萬、水不可溶的大分子高聚物非酶褐變反應中呈色成分較多且復雜，目前得到水可溶的小分子呈色成分主要有下列幾種：1.非酶褐變對食品色澤的影響9192水不可溶的大分子呈色成分：

水不可溶的大分子高聚物質的結構還不是很清楚。

類黑素的結構和形成歷程可能如下：932.非酶褐變對食品風味的影響在高溫條件下，糖類脫水后，碳鏈裂解、異構及氧化還原可產生：乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇（1-羥-2-丙酮）、3-羥基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸等；

非酶褐變反應過程中產生的二羰基化合物，可促進很多成分的變化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脫氨脫羧，產生大量的醛類。非酶褐變可產生需宜或不需宜的風味：麥芽酚（3-羥基-2-甲基吡喃-4-酮）和異麥芽酚（3-羥基-2-乙酰呋喃）：使焙烤的面包產生香味2-H-4-羥基-5-甲基-呋喃-3-酮：烤肉的焦香味吡嗪類及某些醛類等：高火味及焦糊味。9495氨基酸與葡萄糖（1:1）混合加熱后的香型變化氨基酸Strecker

反應中生成的醛香型100℃180℃Gly甲醛焦糖香燒糊的糖味Ala乙醛甜焦糖香燒糊的糖味Val異丁醛黑麥面包的風味沁鼻的巧克力香Leu異戊醛果香、甜巧克力香燒糊的干酪味Ile2-甲基丁醛霉腐味、果香燒糊的干酪味Thrα–羥基丙醛巧克力香燒糊的干酪味Pheα–甲基苯丙醛紫羅蘭、玫瑰香紫羅蘭、玫瑰香963.非酶褐變產物的抗氧化作用自上世紀八十年代以來，美拉德產物(MRPs)抗氧化性引起廣泛關注。

Elizalde等：葡萄糖-甘氨酸反應系統加熱褐變程度對抗氧化性影響，結果發現在加熱12-18h,MRPs抗氧化活性最佳。對大豆油氧化誘導時間較未添加MRPs的樣品增長3倍，將鏈傳播的速度降低一半，且能減少已醛形成。

Bedingbaus和Ockerman：不同氨基酸與糖類的MRPs對冷藏的加工牛排脂類氧化抑制作用.結果發現，不同來源MRPs具有良好抑制脂類氧化作用。

97

Yamaguchi等：將由木糖-甘氨酸的MRPs經sephadexG-l5分離出低分子量的類黑精，再進一步用sephadexG-50和G-l00分離，其中一部分類黑精的抗氧化能力在亞油酸中超過BHA、沒食子酸丙酯等。

Yoshimura等：通過電子自旋共振研究葡萄糖-甘氨酸系統MRPs對活性氧抑制作用。結果表明，此模式下的MRPs可抑制90％以上以·OH形式存在的活性氧。98

糖/胺溶液在100℃加熱不同時間的對自由基的清除能力變化

A圖：從上至下分別是：葡萄糖+丙氨酸，葡萄糖+甘氨酸，葡萄糖+賴氨酸

B圖：從上至下分別是：乳糖+丙氨酸，乳糖+甘氨酸，乳糖+賴氨酸

MRPs作為有效的抗氧化劑應用仍存在許多問題：缺少對有抗氧化活性的MRPs的特殊結構和其抗氧化機理的研究。994.非酶褐變降低了食品的營養性（1）氨基酸的損失含有游離ε-氨基的賴氨酸、堿性L-精氨酸和L-組氨酸對美拉德降解反應也很敏感（2）糖及Vc的損失可溶性糖及Vc有大量損失（3）蛋白質營養性降低，蛋白質上氨基如果參與了非酶褐變反應，其溶解度也會降低。（4）礦質元素的生物有效性下降1005.非酶褐變產生有害成分

生成了致畸、致突變的雜環胺；美拉德反應產生的典型產物D-糖胺可以損傷DNA；美拉德反應對膠原蛋白的結構有負面作用，影響人體的衰老和糖尿病的形成。丙烯酰胺：致癌、神經毒馬鈴薯片，丙烯酰胺含量330~2300ug/Kg

餅干，丙烯酰胺含量＜30~650ug/Kg

面包，丙烯酰胺含量＜30~160ug/Kg

101

①糖類醛糖的反應速度＞酮糖

α-己烯醛褐變最快，其次是α-雙羰基化合物

單糖的反應速度＞雙糖五碳糖的褐變速度約為六碳糖的10倍五碳糖：核糖>阿拉伯糖>木糖六碳糖：半乳糖>甘露糖>葡萄糖，（三）影響非酶褐變反應的因素及控制方法102②氨基化合物

胺類>氨基酸、肽>蛋白質氨基酸的種類、結構不同反應速度差別很大

堿性氨基酸的氨基易褐變,如賴、精、組

氨基在ε-位、末位氨基酸比α-位反應速度快

103③溫度和時間

溫度T↑，V↑（增加10℃，V↑3-5倍）

30℃以上快，20℃以下慢，低溫防止褐變

例：醬油釀造時，提高發酵溫度，醬油色素也加深，溫度每提高5℃，著色度提高35.6%熱作用時間的影響：褐色形成與作用時間呈正相關104④pH值

酸、堿性環境中均可發生

pH3～9，隨著pH上升，褐變反應速度上升

pH7.8～9.2，褐變反應速度最高

pH2.0～3.5，褐變與pH成反比

105⑤

aw及金屬離子水分含量在10％－15％，易發生非酶褐變水分含量＜３％，褐變受抑制干燥食品，褐變抑制金屬離子促進褐變銅、鐵、鉛、鋅、錫作用漸弱Fe3+＞Fe2+⑥高壓的影響高壓促進褐變作用效果受pH影響1062.非酶褐變的控制降溫亞硫酸鹽處理改變pH降低濃度使用不易褐變的糖類發酵法和生物化學法鈣鹽107一.淀粉(Starch)第三節食品中重要的多糖108A,綠豆淀粉（平均粒徑：0.016mm）B,馬鈴薯淀粉（平均粒徑：0.049mm）C,普通玉米淀粉（平均粒徑：0.013mm）D,甘薯淀粉（平均粒徑：0.017mm）

（一）淀粉粒的一般性質淀粉在植物細胞內以顆粒狀態存在，故稱淀粉粒。109淀粉粒形狀：圓形、橢圓形、多角形等。大小：

0.001-0.15mm之間。

馬鈴薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒小。晶體結構：用偏振光顯微鏡觀察及X-射線研究，能產生雙折射及X衍射現象。馬鈴薯淀粉的顆粒和偏光十字110

（二）淀粉的結構直鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α－1，4糖苷鍵連接14分子量106呈右手螺旋狀，每個環含有6個葡萄糖殘基螺旋內部只含H，親油螺旋外部有羥基，親水111支鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α-1，4和α-l，6糖苷鍵連接起來的帶分枝的復雜大分子

三種鏈：A、B、CA鏈：外鏈，含15-30個葡萄糖殘基，只含非還原末端B鏈：A與B以α-1，6鍵連接，A與A在B上間隔為6-12個葡萄糖殘基，只有非還原端C鏈：線型主鏈，一端為還原端，另一端為非還原端1,41,6112支鏈淀粉分子排列分子量107-108分支排列成簇或以雙螺旋形式存在形成許多小結晶區偏光黑十字

（二）淀粉的結構113直鏈淀粉和支鏈淀粉的比較性質直鏈淀粉支鏈淀粉分子量糖苷鍵對老化的敏感性β-淀粉酶作用產物葡萄糖淀粉酶作用產物分子形狀

50000－200000主要是α-D-(1→4)高麥芽糖D-葡萄糖主要為線型一百萬到幾百萬α-D-(1→4)，α-D-(1→6)低麥芽糖，β-極限糊精D-葡萄糖灌木型114

淀粉粒的結晶區模型（左）和直鏈淀粉與支鏈淀粉分子呈徑向排列示意圖（右）支鏈淀粉雙螺旋

；直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合雙螺旋結構

；直鏈淀粉的V-螺旋和螺旋中包含的脂

；游離脂

；游離直鏈淀粉

淀粉粒中無定形區（70%）與結晶區（30%）呈現交替的層狀結構無定形區：直鏈淀粉結晶區：主要為支鏈淀粉115

不同淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例淀粉來源直鏈淀粉(%)支鏈淀粉(%)淀粉來源直鏈淀粉(%)支鏈淀粉(%)高直鏈玉米

50~8515~50秈米26~3174~69玉米2674馬鈴薯2179蠟質玉米199木薯1783小麥2872粳米1783116物理性質

白色粉末，在熱水中溶脹。純支鏈淀粉能溶于冷水；直鏈淀粉不能溶于冷水，能溶于熱水。化學性質

無還原性；遇碘呈藍色，加熱則藍色消失，冷后呈藍色；可水解（酶解，酸解）。

（三）淀粉的理化性質117酸水解

酶水解－淀粉酶－淀粉酶葡萄糖淀粉酶

淀粉的水解液化酶糖化酶118

淀粉的水解－酶水解－淀粉酶

－淀粉酶

葡萄糖淀粉酶－1,4－1,6越過1,6？水解單元水解支鏈淀粉終產物能能能否1G－葡萄糖－麥芽糖異麥芽糖否否2G－麥芽糖－極限糊精能能能1G－葡萄糖119

淀粉的水解－糊精概念：淀粉水解過程中所產生的分子量不等的多糖苷片段。分類：根據與I2呈色不同，分為藍色糊精紅色糊精無色糊精120-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶葡萄糖異構酶D-果糖玉米淀粉

D-葡萄糖玉米糖漿玉米糖漿：58%D-葡萄糖，42%D-果糖（果葡糖漿）

淀粉的水解－酶水解121葡萄糖當量（DE值）—

用來衡量淀粉轉化為D-葡萄糖的程度

定義：還原糖（按葡萄糖計）在玉米糖漿中的百分比

DE反映還原性、水解程度的大小DE＜20，麥芽糊精

DE=20～60，玉米糖漿

淀粉的水解－酶水解122

（四）淀粉的糊化幾個概念β-淀粉：具有膠束結構的生淀粉α-淀粉：指經糊化的淀粉直鏈支鏈直鏈與支鏈分子呈徑向有序排列結晶區和非結晶區交替排列結晶區，偏光十字123定義：淀粉懸浮液加熱到適當溫度，淀粉在水中溶脹，形成均勻的糊狀溶液的過程，稱為糊化。本質：微觀結構從有序轉變成無序，結晶區被破壞。β-淀粉α-淀粉氫鍵

H2O

（四）淀粉的糊化（gelatinization，dextrinization）124糊化作用的三個階段

a可逆吸水階段：水分進入淀粉粒的非晶質部分，體積略有膨脹。此時冷卻干燥，可以復原，雙折射現象不變。b不可逆吸水階段：隨溫度升高，水分進入淀粉微晶間隙，不可逆大量吸水，結晶“溶解”。c淀粉粒解體階段：淀粉分子全部進入溶液。淀粉顆粒懸浮液加熱到90℃并恒定在90℃的黏度變化曲線125糊化溫度：指淀粉雙折射消失的溫度。糊化溫度不是一個點，而是一段溫度范圍。糊化點或糊化開始溫度

雙折射開始消失的溫度

糊化終了溫度

雙折射完全消失的溫度126影響淀粉糊化的因素：淀粉結構：

直鏈淀粉不易糊化，糊化物也不穩定支鏈淀粉較易糊化，糊化物穩定aw：

aw提高，糊化程度提高。糖：

高濃度的糖使淀粉糊化受到抑制。鹽：高濃度使淀粉糊化受到抑制；低濃度幾乎無影響。

馬鈴薯淀粉例外（因為它含有磷酸基團，低濃度的鹽影響其電荷效應）127影響淀粉糊化的因素：脂類：抑制糊化。脂類與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉螺旋環內，不易從螺旋環中浸出，并可阻止水滲透入淀粉粒。pH值：

pH<4時，淀粉水解為糊精，粘度降低

pH4-7時，幾乎無影響

pH≥10，糊化速度加快，但對食品意義不大淀粉酶：

使淀粉糊化加速新米比陳米更易煮爛128老化：淀粉糊經緩慢冷卻或儲藏時，淀粉分子通過氫鍵相互作用產生沉淀或不溶解的現象。

實質：糊化后的淀粉分子再結晶的過程。例：面包的陳化（staling）糊化淀粉老化淀粉糊化的逆過程

比生淀粉的晶化程度低

（五）淀粉的老化（Retrogradation）129

一般直鏈淀粉易老化，直鏈淀粉愈多，老化愈快。支鏈淀粉老化需要很長時間。130影響淀粉老化的因素：1.淀粉的種類直鏈淀粉易老化聚合度中等的淀粉易老化支鏈淀粉不易老化淀粉改性后，不均勻性提高，不易老化2.淀粉的濃度含水量30－60%易老化（40%最高）含水量過低（<10%）或過高，均不易老化3.無機鹽的種類阻礙淀粉分子定向取向SCN-＞PO4-

＞

CO32-

＞

I-

＞

NO3-

＞

Br-

＞

Cl-

＞

Ba2+

＞

Ca2+

＞

K+

＞

Na+131影響淀粉老化的因素：4.食品的pH值pH5-7時，老化速度塊偏酸偏堿，老化減緩5.溫度2－4℃，淀粉易老化<-20℃或>60℃，不易老化6.冷凍速度緩慢冷卻，加重老化速凍，降低老化7.共存物的影響脂類和乳化劑可抗老化多糖（果膠例外）、蛋白質等親水大分子可抗老化表面活性劑或具有表面活性的極性脂類可抗老化132（五）淀粉改性（1）低黏度變性淀粉（酸變性淀粉）

低于糊化溫度進行酸水解，無定形區水解，剩下較完整的結晶區。冷水中不易溶解，易溶于沸水；黏度、凝膠強度下降，糊化溫度提高，不易老化增稠、制膜淀粉懸浮液在高于糊化溫度下加熱，快速干燥脫水。冷水可溶，可省去食品蒸煮的步驟應用：老人及嬰幼兒食品、魚糜、火腿、臘腸、烘焙食品、方便食品（2）預糊化淀粉（3）淀粉醚化低取代度(degreeofsubstitution,DS)的羥乙基淀粉糊化溫度降低，淀粉顆粒的溶脹速度加快，淀粉糊形成凝膠和老化的趨勢減弱。羥丙基淀粉：色拉調味汁、餡餅的添加劑和增稠劑。133

淀粉和酸式正磷酸鹽、酸式焦磷酸鹽以及三聚磷酸鹽的混合物反應，可制成淀粉磷酸單脂。淀粉單磷酸酯糊化溫度低取代度0.07或更高的淀粉磷酸酯：冷水中可溶脹、黏度和透明度增大，老化現象↓極好的冷凍-解凍穩定性：冷凍肉汁和奶油餡餅的增稠劑。（4）淀粉酯淀粉有機酸酯：

增稠性、糊的透明性和穩定性均優于天然淀粉烘焙食品、湯汁粉料、沙司、布丁、冷凍食品的增稠劑和穩定劑，脫水水果的保護涂層和保香劑、微膠囊包被劑。例：淀粉醋酸酯134（5）交聯淀粉淀粉與含有雙或多官能團的試劑反應生成的衍生物相鄰的淀粉鏈各有一個羥基被酯化，鏈間形成個化學橋鍵阻止淀粉粒溶脹，對熱和振動的穩定性更大增稠劑、穩定劑：嬰兒食品、色拉調味汁、水果派、奶油型玉米食品淀粉水懸浮液與次氯酸鈉在低于糊化溫度下反應發生水解和氧化平均每25～50個葡萄糖殘基有一個羧基低黏度的填充料，不易老化，形成不透明的凝膠用于色拉調味料和蛋黃醬等（6）氧化淀粉氧化淀粉135種類直鏈淀粉/支鏈淀粉糊化溫度范圍(℃)性質普通淀粉1:362～72冷卻解凍穩定性不好糯質淀粉0:163～70不易老化高直鏈淀粉3:2-4:166～92顆粒雙折射小于普通淀粉酸變性淀粉可變69～79熱糊的粘性降低羥乙基化淀粉可變58～68(DS0.04)增加糊的透明性，降低老化作用磷酸單酯淀粉可變56～66降低糊化溫度和老化作用交聯淀粉可變高于未改性的淀粉，取決于交聯度峰值黏度減小，糊的穩定性增大乙酰化淀粉可變55～65糊狀物透明，穩定性好玉米淀粉改性前后的性質比較136二.纖維素和半纖維素(cellulose&semicellulose)（一）纖維素由D-吡喃葡萄糖通過β-D-（1→4）糖苷鍵連接構成的線型同聚糖。

微晶纖維素（Microcrystallinecellulose，MCC

）：將纖維素的無定形區酸水解，剩下很小的耐酸結晶區。不溶于水、稀釋的酸和多數的有機溶劑，微溶于20%的堿溶液。分子量30～50K

應用：低熱量食品中用作填充劑、流變控制劑。137纖維素羧甲基纖維素鈉鹽1.羧甲基纖維素羧甲基纖維素（carboxymethylcelluose,CMC）：用氫氧化鈉-氯乙酸處理纖維素而制成。

DS0.3～0.9，DP500～2000。纖維素經化學改性，可制成纖維素基食品膠蛋白質的增溶增稠劑、粘合劑冷凍食品阻止冰晶的生成1382.甲基纖維素和羥丙基纖維素甲基纖維素（methylcellulose,MC）纖維素的醚化衍生物制備方法：強堿性條件下，將纖維素同三氯甲烷反應即得,商業產品的DS一般為1.1～2.2。熱凝膠性不能被人體消化139羥丙基甲基纖維素（Hydroxypropylmethylcellulose,HPMC）纖維素與氯甲烷和環氧丙烷在堿性條件下反應制備，DS通常在0.002～0.3。可溶于冷水具有表面活性易在界面吸附增強食品對水的吸收和保持應用：油炸食品、保健品、冷凍食品、涂布料和代脂肪140（二）半纖維素由戊糖、葡萄糖醛酸和某些脫氧糖構成。食品中最普遍存在的半纖維素是由β-(1→4)-D-吡喃木糖單位組成的木聚糖。在食品焙烤中的作用：提高面粉對水的結合能力，改善面包面團的混合品質，降低混合所需能量，有助于蛋白質的摻合，增加面包體積。例：含植物半纖維素的面包可推遲變干硬的時間。1411.果膠的化學結構

由α-（1→4）-D-吡喃半乳糖醛酸單位組成的聚合物，主鏈上還有α-L-鼠李糖殘基。α-（1→4）-D-半乳糖醛酸基

-1,4糖苷鍵三.果膠(Pectin)142均勻區：

-D-吡喃半乳糖醛酸

半乳糖、阿拉伯糖

α-L-鼠李吡喃糖基

毛發區：1432.果膠的分類部分羧基被甲醇酯化酯化度（DE）：醛酸殘基(羧基)的酯化數占D-半乳糖醛酸殘基總數的百分數。

高甲氧基果膠（High-methoxylpectin，HM）DE>50%低甲氧基果膠（low-methoxylpectin，LM）DE<50%144不含甲酯基，即羥基游離的果膠物質。

原果膠(Protopectin)果膠（Pectin)

高度甲酯化的果膠物質。只存在于植物細胞壁和未成熟的果實和蔬菜中,使其保持較硬的質地.不溶于水果膠酸(Pecticacid)

部分甲酯化的果膠物質存在于植物汁液中。甲酯化程度↓1453.果膠的物理化學性質水解：

果膠在酸堿條件下水解，生成去甲酯和糖苷鍵裂解產物。原果膠在果膠酶和果膠甲酯酶作用下，生成果膠酸。溶解度：

果膠與果膠酸在水中溶解度隨鏈長增加而減少粘度：

粘度與鏈長正比146果膠形成凝膠的機理及影響因素機理：脫水劑使高度含水的果膠分子脫水以及電荷中和而形成凝集體。凝膠形成的影響因素：pH值、可溶性固形物含量和高價離子的存在。147果膠凝膠的形成條件HM：有糖、酸的存在下易形成凝膠

Brix>55％pH<3.5LM：有二價陽離子的存在

Ca2＋添加量與pH有關，反比例凝膠形成速度：

HM

DE越高形成凝膠的速度越快LM

DE越高形成凝膠的速度越慢148影響凝膠強度的因素：

凝膠強度與分子量成正比凝膠強度與酯化程度成正比果醬與果凍的膠凝劑制造凝膠糖果酸奶的水果基質（LM）增稠劑和穩定劑乳制品（HM）果膠的用途：149四.瓊脂(Agar)瓊脂：又名瓊膠、洋菜、凍粉、涼粉、“寒天”。水溶性多糖，紅藻綱的某些海藻提取的親水性膠體。無色或淡黃色的細條或粉末；半透明，表面皺縮，微有光澤，質輕軟而韌，不易折斷，完全干燥后，則脆而易碎；無臭，味淡；不溶于冷水，但能膨脹成膠塊狀，在沸水中能緩緩溶解。由1，3連接的β-D-吡喃半乳糖（A）與1，4連接的3，6-內醚-α-L-吡喃半乳糖（3,6-AG）交替連接而成的線性多糖。1.瓊脂的結構與性質150瓊膠糖的結構A：易被酸水解的鍵，E:易被β-瓊膠酶水解的鍵，L:3，6-內醚-L-半乳糖（3,6-AG），D：D-半乳糖瓊二糖（agarobiose），瓊四糖（agarotetraose），新瓊二糖（neoagarobiose），新瓊四糖（neoagarotetraose）1512.瓊脂在食品工業中的應用

海藻類膳食纖維凝固劑、穩定劑、增稠劑：軟糖、羊羹、果凍布丁、果醬、魚肉類罐頭、冰淇淋發酵工業固化酶和固定化細胞的載體152五.卡拉膠卡拉膠（Carrageenan），鹿角菜膠、角叉菜膠等。原料：角叉菜（Chondrus

ocellatus）；伊谷草（Ahnfeltia

furcellata）；瓊枝（Eucheuma

gelatinae）；麒麟菜（Eucheuma

muricatum）；珍珠麒麟菜（Eucheuma

oramurai）；小杉藻（Gigartina

intermedia）；海蘿（Gloiopeltis

furcata）；叉枝藻（Gymnogongrus

flabelliformis）；凍沙菜（Hypnea

japonika）；鹿角沙菜（Hypnea

cervicornis）；長枝沙菜（Hypnea

charoides）等。1531.卡拉膠的結構和性質分子量1～5×105由1,3-β-D-吡喃半乳糖和1，4-α-D-吡喃半乳糖作為基本骨架，交替連接而成的線形多糖類硫酸酯的鈣、鉀、鈉、鎂、銨鹽和3，6-內醚半乳糖直鏈聚合物所組成。分為七種類型，其中3種食品常用：Κ-卡拉膠：硫酸基約25%，3，6－內醚－半乳糖為34%；Τ-卡拉膠：分別為32%和30%λ-卡拉膠：35%的硫酸基，而3，6－內醚－半乳糖的含量極低。三種基本卡拉膠的結構示意圖1541.卡拉膠的結構和性