食品生物化学第2章ppt课件.ppt

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1、食品生物化学,第一节 概述第二节 单糖及其衍生物第三节 低聚糖第四节 多糖,第二章 糖类化学,食品生物化学,学习目标 1.握糖类化合物的概念、分类。 2.握单糖和双糖的结构，掌握它们与食品加工有关的性质及应用。 3.握淀粉的结构、性质，了解改性淀粉在食品加工中的应用。,食品生物化学,第一节概述,一、糖类化合物的概念 糖类化合物主要由C、H、O三种元素构成，是含有多羟基的醛类或多羟基的酮类化合物。糖类旧称碳水化合物。 二、糖类化合物的分类 1根据来源进行的分类 可以将糖类化合物分为两类，即植物性糖类化合物（蔗糖、果糖、淀粉、纤维素等）和动物性糖类化合物（乳糖、糖原等）。,食品生物化学,2根据功能

2、进行的分类 分为支持性糖类化合物，如纤维素；储备性糖类化合物，如淀粉和糖原；凝胶性糖类化合物，如果胶、琼脂等。 3根据化学结构进行的分类 分为单糖、寡糖和多糖。凡是不能被进一步水解成更小分子的糖类化合物，称为单糖。单糖是糖类化合物世界的结构单位。重要的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖。 凡是可以水解生成少数（210个）单糖分子的糖类化合物，称为寡糖，又称低聚糖。重要的寡糖是双糖，也称作二糖。重要的双糖有蔗糖、麦芽糖、乳糖。 凡是水解可以生成多个单糖分子的糖类化合物称作为多糖。重要的多糖有淀粉、糖原和纤维素。,食品生物化学,表2-1一些食品中糖类化合物含量,食品生物化学,第二节单糖及其衍生物,一、单糖

3、 单糖是糖类化合物的最小结构单位，它们不能进一步水解，是带有醛基或酮基的多元醇。 单糖也有几种衍生物，其中有羰基被还原的糖醇、醛基被氧化的醛糖酸、导入氨基的氨基糖、脱氧的脱氧糖、分子内脱水的脱水糖等。根据构成单糖的碳原子数目多少，分别叫丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖（六碳糖）、庚糖（七碳糖）。食品中单糖多为含有5个或6个碳原子。,食品生物化学,分子中碳原子数3的单糖因含有不对称碳原子，所以有D-及L-两种构型，天然存在的单糖大多为D-型。糖易形成缩醛或缩酮，羰基与同分子内的醇基相互作用，则生成半缩醛或半缩酮。 1戊糖 生物体中最普遍的戊醛糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核

4、糖及其衍生物D-2-脱氧核糖。作为糖代谢中间产物的戊酮糖有D-核酮糖和D-木酮糖等。 自然界中的L-阿拉伯糖是植物分泌的胶粘质及半纤维素等多糖的组成成分，用于医药和作微生物培养剂。 D-核糖和D-2-脱氧核糖是核酸的组成部分。D-木糖存在于麸皮、木材、棉子壳、玉米穗轴等植物材料中。木糖是糖代谢的中间产物，也是适于糖尿病患者的甜味剂。,食品生物化学,图2-1 戊糖的结构式,食品生物化学,2己糖 生物体中常见的己糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖、D-甘露糖。 D-葡萄糖是自然界分布最广也最重要的糖，可以为人体直接吸收而提供给人体能量。工业上以淀粉为原料用无机酸或酶水解的方法大量制得。 D-果糖

5、也是自然界中最重要的单糖，多与葡萄糖同时存在于植物中。工业上可用异构化酶在常温常压下使葡萄糖转化为果糖。果糖甜度高，风味好，吸湿性强，在食品工业中得以广泛应用。 D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、琼胶、半纤维素的组成成分，在生物体中很少游离存在。,食品生物化学,图2-2 己糖结构式,食品生物化学,D-甘露糖在生物体中也很少游离存在，主要以缩合物形态存在于多糖中。甘露聚糖是坚果类果壳的主要成分。 二、单糖的衍生物 1糖醇 单糖还原后生成糖醇，山梨醇、甘露醇是广泛分布于植物界的糖醇，在食品工业上，它们是重要的甜味剂和湿润剂。 2糖酸 醛糖被氧化后生成糖酸，其中最常见的有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。它

6、们是一些胶质多糖的组成单体。,食品生物化学,3氨基糖 单糖中一个或多个羟基被氨基取代而生成的化合物称为氨基糖。常见的有D-氨基葡萄糖和D-氨基半乳糖。这两种氨基糖都存在于粘多糖、血型物质、软骨和糖蛋白中。 4糖苷 单糖的半缩醛羟基和其它分子醇的羟基或酚羟基结合，脱去一分子水称为糖苷。根据不同的糖，糖苷有葡萄糖苷、果糖苷、阿拉伯糖苷、半乳糖苷、芸香糖苷等。,食品生物化学,第三节低聚糖,低聚糖是由10个以下单糖分子组成的。它们是水溶性的，在自然界广泛存在。 一、双糖 双糖是一分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的羟基缩合，脱去一分子水形成的。在食品加工中常见的是麦芽糖、乳糖和蔗糖。 1麦芽糖 麦芽糖

7、大量存在于发芽谷粒中，特别是麦芽中。它是甜味食品中的重要糖质原料。工业上制麦芽糖的原料是发芽谷物（主要是大麦芽），利用所含的麦芽糖淀粉酶使淀粉水解而得。,食品生物化学,图2-3 麦芽糖的结构式,食品生物化学,麦芽糖甜度仅次于蔗糖，有右旋光性和变旋现象， D20 为+136，因分子中有游离半缩醛羟基存在，属还原性双糖。易被酵母发酵。 2乳糖 乳糖是哺乳动物乳汁中主要的糖份，牛乳含4.5%5.5%，人乳含5.5%8.0%，是由一个-半乳糖分子中的半缩醛羟基与一个-D-葡萄糖分子的氢之间脱水，以-1，4糖苷键连接而成。乳糖有型和型两种结构。 乳糖有右旋光性，也有变旋现象，D20为+55.4，因分子中

8、有游离半缩醛羟基存在，具有还原性。酵母不能发酵乳糖。,食品生物化学,图2-4 乳糖的结构式,食品生物化学,图2-5 蔗糖的结构式,食品生物化学,3蔗糖 蔗糖在植物界分布广泛，尤其以甘蔗、甜菜中含量最多。它具有较强的甜味，是食品工业中最重要的含能量甜味剂。 蔗糖是由一分子-D-葡萄糖和一分子-D-果糖通过-1，2糖苷键连接形成的双糖。 蔗糖具有右旋光性质，D20为+66.5，由于分子中不含有半缩醛羟基，所以无还原性。 二、功能性低聚糖 由单一种成分的单糖组成的低聚糖称为同低聚糖。两种以上的单糖构成的低聚糖称为杂低聚糖。 低聚糖有营养保健功能，作为功能食品的基料，应用到各种保健营养补品和食品工业中

9、 。,食品生物化学,表2-2 国际上最近开发的主要低聚糖,食品生物化学,三、单糖、低聚糖与食品加工有关的性质 1单糖、低聚糖与食品加工有关的物理性质 （1）糖的甜度许多糖类化合物都具有甜味，糖甜味的高低称为糖的甜度，它是糖的重要性质。同一种糖的甜度与型和型的不同有关，如葡萄糖的型比型甜度高1.5倍。葡萄糖溶于水后，时间越长甜度就越低，是由于-D-葡萄糖和-D-葡萄糖相互转变，在平衡状态下，型和型的比例大约为36%和64%。另外，温度对葡萄糖液的甜度几乎没有影响。而对于果糖，型的甜度是型的3倍，果糖型与型的互变受糖浓度和糖液温度的影响，在低温下，浓果糖液中型是型的两倍多，故此时甜度较高。,食品生

10、物化学,表2-3糖的相对甜度,食品生物化学,表2-4 糖的溶解度,食品生物化学,（2）溶解度 单糖和寡糖在溶解于水的过程中，可以产生过饱和现象。利用人为的控制处理，可以运用所产生的过饱和溶液生产夹心食品糖。当控制过饱和溶液的冷却速度很慢时，则可以产生大而且坚固的结晶，如利用蔗糖制备冰糖就是依据的这个原理。 （3）结晶性蔗糖易结晶，晶体大；葡萄糖也易结晶，但晶体小；转化糖、果糖较难结晶。中转化糖浆（葡萄糖值38%42%）是葡萄糖、低聚糖和糊精组成的混合物，不能结晶而且具有防止蔗糖结晶的性质，吸湿性也低。所以作为填充剂用于糖果制造，可防止糖果中的蔗糖结晶，又利于糖果的保存，并能增加糖果的韧性和强度

11、，使糖果不易碎裂，又冲淡了糖果的甜度。因此，它是糖果工业不可缺少的重要原料。,食品生物化学,（4）吸湿性和保湿性吸湿性是指糖在空气湿度较高情况下吸收水分的性质。保湿性是指糖在较高湿度吸收水分和在较低湿度散失水分的性质。 不同种类的糖吸湿性不同，果糖、转化糖吸湿性最强，葡萄糖、麦芽糖次之；蔗糖的吸湿性最小。 不同食品对糖的吸湿性和保湿性的要求不同。如硬质糖果要求吸湿性低，以避免因吸湿而溶化，故宜选用蔗糖为原料。软质糖果需要保持一定的水分，以避免干缩，故应选用转化糖和果葡糖浆为宜。面包、糕点类食品也需要保持松软，应选用一定的转化糖和果葡糖浆。 山梨糖醇及麦芽糖醇均有显著的吸湿性，利用这种吸湿性可以

12、作为各种食物的保湿剂，或防止蔗糖之晶析。,食品生物化学,（5）渗透压任何溶液都有渗透压，一定浓度的糖溶液，有一定的渗透压，其渗透压随浓度增高而增大。在相同浓度下，溶液的分子量愈小，分子数目愈多，渗透压力愈大。单糖的渗透压是双糖的两倍，葡萄糖和果糖与蔗糖相比就有较高的渗透压。糖液的渗透压力使微生物菌体失水，生长受到抑制，所以糖藏是一种重要的保存食品方法。渗透压愈高的糖，对食品保存效果愈好。50%蔗糖溶液能抑制一般酵母的生长，但若要抑制细菌和霉菌生长，则分别要求65%和80%的浓度。 （6）黏度葡萄糖和果糖的黏度较蔗糖低，中低转化糖浆的黏度较大，用于食品可提高粘稠度和口感，可作为填充剂和增稠剂广泛

13、用于各种饮料、冷食、冲饮品中。,食品生物化学,图2-6 葡萄糖和蔗糖的溶解度、黏度和温度的关系,食品生物化学,（7）冰点降低糖溶液冰点降低的程度取决于它的浓度和糖的分子量大小，溶液浓度高，分子量小，冰点降低得多。葡萄糖降低冰点的程度高于蔗糖。 生产冰淇淋等冷冻饮品时，使用低转化程度的淀粉糖浆和蔗糖的混合物，冰点降低较单独用蔗糖好，且冰粒细微、组织细腻、粘稠度高、甜味温和等。,表2-5 糖液冰点降低比较,食品生物化学,（8）抗氧化性糖溶液具有一定的抗氧化性是由于氧气在糖溶液中溶解量比在水溶液中低很多。葡萄糖、果糖、淀粉糖浆等都具有抗氧化性，可以保持水果的风味、颜色，使维生素C的氧化反应降低10%

14、90%。 2单糖、低聚糖与食品加工有关的化学性质 （1）氧化作用单糖易被多种氧化剂氧化，表现出还原性，醛糖较酮糖易被氧化。 醛糖用弱氧化剂（如溴水）氧化，则醛基被氧化为羧基生成一元糖酸；若用强氧化剂如硝酸氧化，则醛基和伯醇基都被氧化生成糖二酸。在生物体内专一性酶作用下，伯醇被氧化，生成葡萄糖醛酸。,食品生物化学,许多糖酸分子加热失水形成内酯，葡萄糖酸可生成D-葡萄糖酸内酯、D-葡萄糖酸内酯、D-葡萄糖醛酸内酯。葡萄糖酸-内酯是一种食品添加剂，食品工业生产中它被广泛的用作酸味剂、蛋白质的凝固剂、pH降低剂、色调保持剂、防腐剂等。 己醛糖在碱溶液中易被弱氧化剂即斐林试剂和吐伦试剂氧化，此反应广泛用

15、于糖的定性、定量的测定中。 酮糖的氧化作用与醛糖有所不同，弱氧化剂溴水不能使酮糖氧化，但在强氧化剂作用下，在酮基处断裂，生成草酸和酒石酸。,食品生物化学,图2-7 葡萄糖的氧化反应,食品生物化学,图2-8 葡萄糖的还原反应,食品生物化学,（2）还原作用糖分子上的酮基和醛基都能被氢还原生成醇，例如葡萄糖被还原可得到葡萄糖醇，又称为山梨糖醇。山梨糖醇用于制取抗坏血酸，还可作为食品和糖果的保湿剂。果糖还原时，因糖分子中第二位碳原子的羟基有两种排列方式，故可得到山梨醇和甘露醇两种产物。木糖经还原可得到木糖醇，木糖醇可作为糖尿病人食品的甜味剂，国外已经将木糖醇广泛用于制造糖果、果酱、饮料等食品。 （3）

16、水解作用低聚糖或二糖在酸或水解酶作用下水解成单糖。例如一分子右旋蔗糖在盐酸作用下水解，生成一分子左旋葡萄糖和一分子左旋果糖的混合物。由于水解改变了旋光方向，因此称蔗糖的水解产物为转化糖。蜂蜜的主要成分就是转化糖。,食品生物化学,（4）在碱性条件下的异构反应糖在稀碱溶液和低温下相当稳定，但温度升高时会很快发生异构化和分解反应，反应发生的程度和产物的比例与糖的种类和结构、碱的种类和浓度、作用时间和温度都有关系。 在适当温度下，用稀碱处理葡萄糖可形成葡萄糖、果糖、甘露糖的平衡混合体系。在强碱性下，糖被空气中的氧气氧化分解成酮糖等不同物质。 （5）脱水反应单糖在稀酸中加热或在强酸作用下，发生脱水环化生

17、成糠醛或糠醛衍生物。糠醛和羟甲基糠醛及它们的衍生物都能与酚类化合物反应，生成有色物质，其颜色的深度随着糖浓度升高而加深，因此可用于糖的定性与定量测定。,食品生物化学,（6）酯化反应单糖或低聚糖中的羟基与脂肪酸在一定条件下进行酯化反应，生成脂肪酸糖酯。蔗糖与脂肪酸在一定条件下进行酯化反应，生成脂肪酸蔗糖酯（简称蔗糖酯）。根据酯化程度分别得到蔗糖单酯、蔗糖双酯。蔗糖酯是一种高效、安全的乳化剂，可以改进食物的多种性能。它还是一种抗氧化剂，可以防止食品的酸败，延长保存期。 （7）成苷反应单糖分子上的半缩醛羟基可以与其它的醇酚类化合物上的羟基反应，生成的化合物称为糖苷。糖苷的非糖部分称为配糖体，又称为配

18、基。糖体与配糖体之间形成的醚键习惯上称为糖苷键。,食品生物化学,图2-9 蔗糖单酯与蔗糖双酯结构,食品生物化学,图2-10 葡萄糖的成苷反应,食品生物化学,（8）与苯肼成脎反应单糖与苯肼作用时，生成苯腙；如果苯肼过量，单糖苯腙能继续与两分子苯肼反应，生成一种不溶于水的黄色晶体，称为脎。不同的糖脎结晶形态不同，熔点也不同，即使能生成相同的脎，其反应速度和析出时间也不相同。因此，利用脎的生成可鉴别糖类。 （9）羰氨反应单糖或还原糖中的羰基能与氨基酸、胺这样的含氨基化合物进行缩合反应，称为之为羰氨反应，它是食品在加热或长期存储后发生褐变的主要原因。,食品生物化学,第四节多糖,一、淀粉 淀粉是植物体内

19、的贮存物质，也是人类的主要食物，主要积蓄于植物的种子、茎、根等组织中。大米、小麦、薯类、豆类、藕等粮食中淀粉含量较高。 1淀粉的结构 天然淀粉有直链淀粉与支链淀粉两种结构。 直链淀粉是D-葡萄糖残基以-1，4糖苷键连接的多苷链，一般由200-300个葡萄糖单位组成。,食品生物化学,图2-11 直链淀粉结构,食品生物化学,图2-12 支链淀粉结构的一部分,食品生物化学,图2-13 支链淀粉示意图,食品生物化学,图2-14 链状淀粉的螺旋状二级结构,食品生物化学,支链淀粉的分子较直链淀粉大，聚合度为6006000个葡萄糖残基，是由多个短链的直链淀粉结合而成。各分支也都是D-葡萄糖以-1，4糖苷链成

20、链，但在分支接点上则为-1，6糖苷键，分支与分支之间间距为1112个葡萄糖残基。每个支链淀粉约有50个以上的分支，每个分支的直链约由2030个葡萄糖残基组成。 直链淀粉和支链淀粉的链状部分，是由葡萄糖残基盘绕成螺旋状的结构，螺旋的每一圈含有6个葡萄糖残基。 2淀粉的性质,食品生物化学,（1）物理性质淀粉呈白色粉末状，无味、无臭，平均相对密度1.5。它的颗粒形状和大小根据来源不同而各异。最大的是马铃薯淀粉，最小的为稻米淀粉，颗粒有圆形、椭圆形、多角形等。其外膜是由具有一定弹性和抗性的淀粉、蛋白质和脂质组成，内部有许多淀粉分子。 纯支链淀粉易分散于冷水中，而直链淀粉则相反，天然淀粉粒完全不溶于冷水

21、。在6080热水中，天然淀粉粒发生溶胀，直链淀粉分子从淀粉粒中向水中扩散，分散成胶体溶液，而支链淀粉仍保留于淀粉粒中。当胶体溶液冷却后，直链淀粉即沉淀析出，并且不能再分散于热水中。若再对溶胀后的淀粉粒加热，同时搅拌，支链淀粉便分散成稳定的胶体溶液，冷却后也无变化。,食品生物化学,纯直链淀粉与支链淀粉在水中分散性能的不同，可从它们的分子结构与性质的关系来解释。从结构上讲，直链淀粉分子间在氢键作用下形成束状结构，不利于与水分子形成氢键；而支链淀粉则由于高度的分支性，结构较开放，就有利于水分子形成氢键，故有助于支链淀粉分散于水中。淀粉水溶液呈右旋光性， D20=+201.5205。 （2）化学性质

22、还原性 从结构上看，淀粉的多苷链末端仍有游离的半缩醛羟基，但是在数百以至数千个葡萄糖单位中才存在一个游离的半缩醛基，所以一般情况下不显示还原性。,食品生物化学,水解 淀粉与水一起加热很容易发生水解反应。当有机酸或酶存在时，可彻底水解为D-葡萄糖。 工业上将淀粉水解可得下列产品： 糊精在淀粉水解过程中产生的多苷链片断统称为糊精。糊精具有旋光性、黏性、还原性，能溶于水，不溶于酒精。 淀粉糖浆淀粉糖浆是淀粉不完全水解的产物，由葡萄糖，低聚糖和糊精组成，为无色、透明、粘稠的液体。它存储性好，无结晶析出。淀粉糖浆可分为高、中、低转化糖浆三大类，应用最多的是中等转化糖浆。,食品生物化学,麦芽糖浆麦芽糖浆也

23、称为饴糖，其主要成分为麦芽糖，呈浅黄色。甜味温和，具有特殊风味。 与碘呈色反应 淀粉与碘引发生非常灵敏的颜色反应，直链淀粉呈深蓝色，支链淀粉呈蓝紫色。糊精依分子量递减的程度，与碘呈色由蓝紫色、紫红色、橙色以至不呈色。 淀粉与碘呈色反应的机理是在作用中形成淀粉碘的吸附性复合物。在形成淀粉分子每个螺旋的6个葡萄糖残基中，吸附性地束缚着一个碘分子，这种复合物呈蓝色。吸附了碘的淀粉溶液，如加热超过70时，由于淀粉分子结构中的螺旋伸展开，失去了对碘的束缚，复合物解体，蓝色消失，但冷却后淀粉螺旋体结构恢复，蓝色又可重现。,食品生物化学,糊精分子中，链的长短不一，与碘反应后的颜色不同，当糊精链长小于6个葡萄

24、糖基时，不能形成螺旋圈，故与碘作用时无色，一般称无色糊精。当链长为812个葡萄糖基时，与碘作用呈红色，一般称红糊精。当链为长为1330个葡萄糖基时，与碘作用呈紫色。而当链长为30个以上葡萄糖基时，与碘作用呈蓝色。 糊化 将淀粉的乳状悬浮液加热到一定温度，淀粉液变成黏稠状的淀粉糊，这种现象称为淀粉的糊化。糊化作用的本质是淀粉分子间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液。,食品生物化学,表2-6 几种粮食淀粉的糊化温度,老化 淀粉糊化后缓慢冷却，经放置一段时间后，粘度增大，并产生沉淀的现象称为淀粉的老化，又称淀粉的回生，其实质是淀粉糊在缓慢冷却时，直链淀粉之间通过氢键结合起来形成晶形结构，但与原来的淀

25、粉粒形状不同，从而使淀粉在溶液中的溶解度降低产生部分沉淀。,食品生物化学,影响淀粉老化的因素： a. 淀粉的种类：直链淀粉比支链淀粉易老化，直链淀粉的含量越大，该淀粉越易老化。支链淀粉几乎不发生老化。聚合度高的淀粉比聚合度低的淀粉易老化。 b.食品的含水量：食品中的含水量在30%-60%淀粉易于老化，当水分含量低于10%或者有大量水分存在时淀粉都不易老化。 c.温度：在24淀粉最易老化，温度大于60或小于 -20都不易老化。 为防止淀粉老化，可将糊化的淀粉食品速冻至-20，使分子间的水分急速结晶，淀粉分子之间不易形成氢键。也可在80以上的高温下迅速除水，使水分降至10%以下，或在冷冻条件下脱水

26、，这些是制造速冻食品和方便食品的原理。,食品生物化学,3改性淀粉在食品加工中的应用 天然淀粉经过适当的处理，可使它的物理性质发生改变，以适应特定的需要，这种淀粉称为改性淀粉，食品加工中常用的改性淀粉有： （1）酸性淀粉酸性淀粉是淀粉与无机酸（盐酸、硫酸）在糊化温度以下反应所得到的产品。酸化淀粉加热溶解，粘度低，高浓度溶液冷却后成强凝胶。这种强胶体可用于制作软糖，淀粉果冻等。改性淀粉用来制造软糖，质地紧密，外形柔软，富有弹性，高温处理不收缩，不起砂，能较长时间保持产品质量稳定性。,食品生物化学,（2）氧化淀粉工业上生产氧化淀粉是用次氯酸钠作氧化剂氧化处理而得。氧化淀粉糊化温度低，淀粉糊透明性好，

27、不易老化，食品加工中可作乳化剂和分散剂。 （3）酯化淀粉目前主要有醋酸酯和磷酸酯淀粉。醋酸酯淀粉是将淀粉与醋酸酐、醋酸乙烯反应得到。该种淀粉糊化温度低，溶液透明呈中性，冷却不形成凝胶，广泛用作食品的增稠剂和保型剂，并利于低温保存。磷酸酯淀粉是将淀粉与磷酸盐反应而得，有较高粘度、透明度和胶粘性，不易凝沉和有良好的保水性。在食品工业中用作儿童食品、汤类、调味品及其它食品的增稠剂。,食品生物化学,（4）交联淀粉淀粉与交联剂（如一氯1，2-环氧丙烷）反应所得到的产品。该淀粉黏度稳定，抗热、抗剪切，吸水膨润慢，在低pH和高速搅拌下粘度不变。交联淀粉广泛用于汤类罐头、肉汁、酱汁调味料、婴儿食品及水果填料中

28、。 （5）可溶性淀粉经过轻度酸处理的淀粉，糊化程度较低，加热时候有良好的流动性，冷凝时成紧柔的凝胶，是食品工业用的很好的混浊剂。 改性淀粉还有在食品加工中用做增稠剂的羟丙基淀粉；具有良好乳化性的羟甲基淀粉；用于改良糕点辅料质量，稳定冷冻食品内部结构的顶胶凝淀粉等。,食品生物化学,二、糖原 糖原是动物体中贮藏的多糖，在肝脏和肌肉中含量较高，称为动物淀粉。糖原的结构与支链淀粉相似，但分支与分支间距较短而分支数多。 糖原可溶于凉水，与碘呈红色、棕色、或紫色。肝脏中的糖原可分解后进入血液，供身体各部分物质和能量的需要。肌肉中的糖原是肌肉收缩所需能量的来源。,表2-7 支链淀粉与糖原的区别,食品生物化学

29、,三、纤维素与半纤维素 1纤维素的结构和性质 纤维素是由-D-葡萄糖以-1，4糖苷键相连而成。分子不分支，由920011300个葡萄糖残基组成 纤维素分子以氢键构成平行的微晶束，约60个分子为一束。纤维素中氢键很多，故纤维素束状结构相当稳定，其化学性质也较稳定。水解困难，需浓酸或稀酸在压力下长时间加热才能水解，最终产物是葡萄糖。用酶进行水解可得纤维二糖。纤维素分解酶可以在较温和的条件下使其分解。细菌和某些微生物能产生纤维素水解酶。但哺乳动物不含有这种酶，人类不能将纤维素水解为葡萄糖而加以吸收，纤维素对肠胃蠕动有促进作用。,食品生物化学,图2-15纤维素分子的糖链结构,食品生物化学,纤维素具有许

30、多与淀粉类似的性质，如没有还原性，可以成酯、成醚等。经过适当处理，改变其原有性质，得到改性纤维素。在碱性条件下纤维素与氯乙酸钠反应得到含有羧基的纤维素叫羧甲基纤维素，是食品工业中常用的增稠剂。用稀酸处理得到的极细的纤维素粉末，叫微晶纤维素，常用做无热量填充剂制作疗效食品。 3.半纤维素 半纤维素是一些与纤维素一起存在于植物细胞壁中的多糖的总称。不溶于水而溶于稀碱液，实践中把能用17.5% NaOH溶液提取的多糖统称为半纤维素。半纤维素大量存在于植物的木质化部分及海藻中。在焙烤食品中它可提高面粉结合水的能力。半纤维素是膳食纤维的重要来源，对胃肠蠕动有益。,食品生物化学,四、食品中的其他多糖 1果

31、胶物质 果胶物质是植物细胞壁成分之一，存在于相邻细胞壁间的中胶层，起着将细胞粘结在一起的作用。 （1）化学结构与分类果胶物质的基本结构是-D-半乳糖醛酸以-1，4糖苷键结合的长链，通常以部分甲酯化状态存在，这种不同程度甲酯化的聚合物即果胶物质。 原果胶 与纤维素和半纤维素结合在一起的甲酯化聚半乳糖醛酸苷链，只存在于细胞壁中，不溶于水，水解后生成果胶。 果胶 羧基不同程度甲酯化和中和的聚半乳糖醛酸苷链，存在于植物汁液中。,食品生物化学,图2-16 果胶分子的基本结构,食品生物化学,果胶酸 稍溶于水，是羧基完全游离的聚半乳糖醛酸苷链，遇钙生成不溶性沉淀。 （2）果胶物质的应用果胶是亲水胶体物质，果

32、胶溶液在适当的条件下可形成凝胶，果胶在食品工业中最重要的应用就是它形成凝胶的能力，果酱、果冻等食品就是利用这一特性产生的。 未成熟的果实中存在的原果胶，用稀酸处理，可得到可溶性果胶，进一步纯化和干燥即为商品果胶。成熟果实中的果胶根据甲酯化程度不同，其脱水形成凝胶的速度也不同，在实际生产中，根据甲酯化程度不同，可将果胶分为： 全甲酯化聚半乳糖醛酸 100%甲酯化，只要有脱水剂（如糖）存在即可形成凝胶。,食品生物化学,速凝果胶 甲酯化程度在70%（相当于甲氧基含量11.4%）以上，在加糖、加酸（pH为3.03.4）后可在较高温度下形成凝胶（稍凉即凝），可防止果块在酱体中浮起或沉底。 慢凝果胶 甲酯

33、化程度在50%70%之间（相当于甲氧基含量8.2%11.4%），加糖、加酸（pH2.83.2）后，在较低温度下凝结（凝冻较慢）。慢凝果胶用于柔软果冻、果酱、点心等的产生，在汁液类食品中用做增稠剂、乳化剂。 低甲脂果胶 甲酯化程度不到50%（相当于甲氧基含量7%），与糖、酸即使比例恰当也难形成凝胶。低甲酯果胶在食品加工中用处不大，但在疗效食品制造中有特殊用途。,食品生物化学,2植物胶质 食品工业中常用的植物胶质有如下几种： （1）黄芪胶是一种很复杂的多糖，有两种成分。一种是占70%的阿拉伯半乳聚糖，另一种是D-半乳糖醛酸、D-木糖、L-岩藻糖组成的聚糖。黄芪胶在水中溶胀，有很高的持水力，可用于蛋

34、黄酱、软糖及冰淇淋的制造。 （2）阿拉伯胶阿拉伯胶是D-半乳糖、D-葡萄糖醛酸、 L-鼠李糖及L-阿拉伯糖组成的混合多糖。在食品工业中用于糖果中，作为结晶防止剂和乳化剂，在乳品中用做稳定剂，在食用香精中用做驻香剂等。,食品生物化学,（3）瓜尔豆胶、角豆胶都是由植物种子得到的多糖胶质，其成分都是半乳甘露聚糖。瓜尔豆胶为每隔1个甘露糖残基有一个侧链，角豆胶则为每隔4个甘露糖残基有一个侧链。都有极强的溶胀持水性能，有很高的黏度，本身没有成为凝胶的能力，但对某些其它胶质的凝胶有增效作用，广泛用于食品工业中作增稠剂。 （4）琼胶俗称洋菜，习惯上称为琼脂，是红藻类细胞的黏质成分。琼脂是糖琼胶及胶琼胶的混合

35、物。糖琼胶是由D-半乳糖与3，6-脱水-L-半乳糖以-1，3糖苷键相连的多苷链；胶琼胶则是糖琼胶的硫酸酯，并有葡萄糖醛酸残基存在。琼胶不溶于冷水而溶于热水形成溶胶，1%溶液在3550可凝固成坚实凝胶。琼胶不能被人体利用，在食品工业中可作为稳定剂及胶凝剂，由于琼胶不能被微生物利用，所以可作为微生物的培养基。,食品生物化学,图2-17 角豆胶的结构,食品生物化学,（5）鹿角藻胶其化学结构单体主要是D-吡喃半乳糖以及 3，6-脱水-D-半乳糖，此外还有硫酸根在半乳糖残基上成酯结合。鹿角藻胶有与乳酪蛋白形成乳凝胶的特异性反应，广泛用于乳制品中作为良好的乳浊液稳定剂，使可可粉在乳中悬浮，改善干酪与冰淇淋

36、的质量。 （6）褐藻酸褐藻酸是很多海藻类中的多糖，由D-甘露糖醛酸以-1，4糖苷键连接而成。其改性衍生物褐藻酸丙二酯应用更为广泛，在低浓度时即有很大粘性，不被酸所沉淀，在酸性溶液中有显著的乳化作用和泡沫稳定作用。,食品生物化学,3微生物多糖 （1）右旋糖酐右旋糖酐是许多微生物在生长过程中利用蔗糖产生的胶粘质葡聚糖。右旋糖酐以D-葡萄糖-1，6苷链为主链，以-1，3糖苷键连接一个D-葡萄糖或一个异麦芽糖单位。它在糖食品中有阻止蔗糖结晶的作用，掺和在面粉中制成的面包有改善面筋的性质、提高持水性、增大松容积及延长保存期的作用。 （2）黄杆菌胶又叫黄原胶、汉生胶、黄杆菌多糖等，是由甘蓝黑腐病黄杆菌在含

37、D-葡萄糖的培养液中合成的混合多糖。由D-葡萄糖、D-甘露糖及D-葡萄糖醛酸以3：3：2的比例缩合而成，分子中还结合有乙酰基及丙酮酰基。,食品生物化学,黄原胶易溶于冷水，在低浓度时黏度就很高，在很宽温度范围内（0100）溶液黏度基本不变。有良好的剪切稀释恢复能力；有很好的乳胶稳定性能和悬浊液稳定性能；在稀溶液态时，盐类及pH值对其粘度的影响小于其它植物胶质。黄原胶的这些特性，使它广泛用作食品稳定剂、乳化剂、增稠剂、悬浮剂、泡沫强化剂、润滑剂等。 （3）茁霉胶茁霉胶是一种类酵母真菌胶茁霉在含葡萄糖、麦芽糖、蔗糖等糖分的底物中生长时形成的胶质胞外多糖，其结构单元是麦芽三糖或麦芽四糖以-1，6苷键连

38、成的线性分子。茁霉胶是一种人体利用率低的多糖，因而可在低能量食物及饮料中代替淀粉，也可在食品工业中作为增稠剂、抗氧化性、黏着剂、食品被覆包装材料等。,食品生物化学,图2-18 茁霉胶的化学结构,食品生物化学,（4）环状糊精（CD）环状糊精简称CD，是由淀粉在软化芽孢杆菌或其酶的作用下制得。环糊精是由68个葡萄糖基以-1，4糖苷键结合的环状寡糖，共有三种，分别由6个，7个，8个葡萄糖基构成，依次称-CD、-CD、-CD。 环状糊精整个分子结构呈现外部亲水性，内部疏水性的特征。当溶液中共有亲水性和疏水性物质时，疏水性物质就被环糊精内部的疏水性基吸引包和而成包接复合物，所以CD具有包结、稳定色素和稳

39、定香气物质的作用。 -CD 应用最为广泛，其在食品中的用途主要有： 改善食品的风味 例如除去大豆制品的豆腥味和苦涩味；使桔子汁苦味减少，消除沉淀；除去奶制品，海产品等的异杂味。,食品生物化学,用作乳化剂和起泡促进剂 CD与油脂类制成的乳化剂用来加工油脂食品，乳化状态稳定，还具有透明感和可塑性。环糊精与糖或糖醇加入表面活性剂，可作焙烤食品的添加剂，增加乳化和起泡能力。 作为香辛料和色素的稳定剂 环糊精与食用香精包接成复合物，可减缓其挥发；含天然色素的食品加入CD可保护色素不褪色。 作为固体酒和固体果汁粉的干燥剂。 保护食品的营养成分 用CD与维生素等强化剂包接成复合物，可防止高温烘烤等因素使之破

40、坏。,食品生物化学,图2-19 环糊精结构,食品生物化学,4氨基多糖 （1）黏多糖动物结缔组织的蛋白质，例如纤维状的胶原蛋白和弹性蛋白，包埋在一种无定形的黏液态细胞外蛋白质中。由动物组织中分离得到的这类黏液质中的多糖称为黏多糖。黏多糖有好几种，其中之一是透明质酸。 透明质酸的基本结构单位是-葡萄糖醛酸（13）N-乙酰氨基葡萄糖二糖单位，以-1，4苷键成链。存在于关节液，软骨，结缔组织基质、皮肤、脐带、眼球玻璃体液中，人体内透明质酸减少是促进皮肤老化的主要原因之一，所以在化妆品中添加透明质酸对抗皱、美容皮肤、保湿效果较好，另外，它在外科手术上有防止感染、防止肠粘连、促进伤口愈合等特殊效果。,食品生物化学,（2）壳多糖壳多糖又名几丁质、甲壳质、甲壳素。昆虫、甲壳类（虾、蟹）等动物的外骨骼主要由壳多糖与碳酸钙所组成，一些霉菌的细胞壁成分中也含有壳多糖。壳多糖是N-乙酰-2-氨基葡萄糖以-1，4苷键连接而成的多糖。壳多糖在温和的受控条件下局部酸水解后粉碎成沫，可在食品中用做冷冻食品和室温存放食品（蛋黄酱等）的增稠剂和稳定剂。用水解方法可以制得纯的N-乙酰氨基葡萄糖，它是肠道中双歧杆菌的生长因子，可以作为保健添加剂添加到婴儿食品中。,