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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。华中农大食品化学课件版-华中农业大学食品化学课件第二章水本章提要重点：水和冰的结构及其在食品体系中的行为对食品的质地、风味和稳定性的影响。水分活度与水分吸着等温线及水分活度对食品稳定性的影响。食品中水分含量和水分活度的测定方法。难点：分子淌度与食品稳定性的关系，笼形水合物。2.1概述Introduction水.战争之源“下一场世界大战将是对水资源的争夺”.生命之源,组成机体，维持生命活动、调节代谢.水是唯一的以三种物理状态广泛存在的物质.水是食品中非常重要的一种成分，也是构成大多数食品的主要组分.水对食
2、品的结构、外观、外表、质地、风味以及对腐败的敏感性有着很大的影响.各种食品都有显示其品质的特征含水量,如果蔬:75%-95%,肉类:50%-80%,面包:35%-45谷物:10%-15%2.2水和冰的结构Structureofwaterandice1.水和冰的物理特性Physicalcharacterofwaterandice.与元素周期表中邻近氧的某些元素的氢化物比较（CH4、NH3、HF、H2S）表面张力、介电常数、热容及相变热等.与冰比较（密度、热扩散率等）.Viscositydecreaseswithpressure(attemperaturesbelow33C).Hotwaterma
3、yfreezefasterthancoldwater;theMpembaeffect2.水和冰的结构Structureofwaterandice水的异常性质可以推测水分子间存在强烈的吸引力以及水和冰具有不寻常结构(2)分子的缔合Hydratedhydroxideion(H7O4-),with3watermoleculesdonatinghydrogenbondstothehydroxideion(3)水分子缔合的原因:H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性,这种极性使分子之间产生引力.由于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体,因此可以在三维空间形成多重氢键.静电效应.(4)冰的结构六方
4、型冰晶Ice1六方冰晶形成的条件：.在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻.溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁移。按冷冻速度和对称要素分，冰可分为四大类.六方型冰晶.不规则树枝状结晶.粗糙的球状结晶.易消失的球状结晶及各种中间体(5)冰形成分子动力学过程研究了过冷水（230K）体系中冰的形成（MasakazuMatsumoto,NATURE/VOL416/28,03,2002）.四个阶段：静态化学势能相对稳定期(t256290ns);短暂的化学势能快速衰减期（t290320ns）短暂的化学势能快速增加期（t320360ns)终止期，化学势能虽有降低但相对恒定，冰结构完全形成（t360ns）3.水的
5、结构Structureofwater目前提出的3类水的结构模型:.混合模型:混合模型强调了分子间氢键的概念,认为分子间氢键短暂地浓集于成簇的水分子之间,成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡.连续模型:分子间氢键均匀地分布于整个水样,水分子的连续网络结构成动态平衡.填隙式模型:水保留在似冰状或笼状结构中,个别的水分子填充在笼状结构的缝隙中.(1)水分子的结构特征.水是呈四面体的网状结构.水分子之间的氢键网络是动态的.水分子氢键键合程度取决于温度温度()配位数分子间距nm040.2761.54.40.290834.90.3052.3食品中水的存在形式Categoriesofwaterinf
6、oods自由水体相水截留水水化合水结合水邻近水多层水Constitutionalwater:Waterthatisanintegralpartofanonaqueousconstitutents.在-40下不结冰.无溶解溶质的能力.与纯水比较分子平均运动为0.不能被微生物利用Vicinalwater:Waterthatstronglyinteractswithspecifichydrophilicsitesofnonaqueousconstituentsbywater-ionandwater-dipoleassociations.在-40下不结冰.无溶解溶质的能力.与纯水比较分子平均运动大大减
7、少.不能被微生物利用此种水很稳定，不易引起Food的腐败变质。Multilayerwater:waterthatoccupiesremainingfirst-layersitesandformsseveraladditionallayersaroundhydrophilicgroupsofnonaqueousconstituents;water-waterandwater-solutehydrogenbondspredominate.大多数多层水在-40下不结冰，其余可结冰，但冰点大大降低。.有一定溶解溶质的能力.与纯水比较分子平均运动大大降低.不能被微生物利用Bulk-phasewater:
8、waterthatoccupiespositionsfurthestremovedfromnonaqueousconstituents;water-waterhydrogenbondspredominate.能结冰，但冰点有所下降.溶解溶质的能力强，干燥时易被除去.与纯水分子平均运动接近很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起Food的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。2.4水与溶质的相互作用Watersoluteinteractions1.水与溶质相互作用的分类种类实例相互作用强弱（与H2O-H2O氢键比较）偶极-离子H2O-游离离子较强,H2O-有机分子带电基团偶极-偶极H2O-P
9、R-NH，H2O-PR-CO近乎相等H2O-侧链OH疏水水合H2O+RR（水合）G0疏水相互作用R（水合）R（水合）R2（水合）+H2OG02.水与离子基团的相互作用InteractionofwaterwithIonicgroups在稀水溶液中一些离子具有净结构破坏效应（Netstructure-breakingeffect),这些离子大多为负离子和大的正离子，如：K+,Rb+,Cs+,NH4+,Cl-,Br-，I-,NO3-,BrO3-,IO3-，ClO4-等。另外一些离子具有净结构形成效应（Netstructure-formingeffect),这些离子大多是电场强度大，离子半径小的离子。
10、如：Li+,Na+,Ca2+,Ba2+,Mg2+,Al3+，F-,OH-,等。3.水与有氢键键合能力中性基团的相互作用.水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。氢键作用的强度与水分子之间氢键相近.水能与某些基团，例如羟基、氨基、羰基、酰氨基和亚氨基等极性基团，发生氢键键合。.结晶大分子的亲水基团间的距离是与纯水中最邻近两个氧原子间的距离相等。如果在水合大分子中这种间隔占优势，这将会促进第一层水和第二层水之间相互形成氢键.在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构成的“水桥”。木瓜蛋白酶中的三分子水桥十个水分子链将一个-helix（helix9，211-227）的一端
11、与另一个-helix（helix11，272-285）的中段连接起来。水分子与蛋白质的二级结构结合，不仅决定蛋白质二级结构的精细结构，而且还决定特定的分子振动。4.水与疏水基团的相互作用Interactionofwaterwithnonpolarsubstances疏水水合(Hydrophobichydration)：向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。疏水相互作用(Hydrophobicinteraction)：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏
12、水相互作用。笼形水合物(Clathratehydrates)是象冰一样的包含化合物，水为“宿主”，它们靠氢键键合形成想笼一样的结构，通过物理方式将非极性物质截留在笼内，被截留的物质称为“客体”。一般“宿主”由20-74个水分子组成，较典型的客体有低分子量烃，稀有气体，卤代烃等。球状蛋白质的疏水相互作用疏水基团缔合或发生“疏水相互作用”，引起了蛋白质的折叠。疏水相互作用是蛋白质折叠的主要驱动力。同时也是维持蛋白质三级结构的重要因素2.5水分活度与吸着等温线（WateractivityandMoistureSorptionIsotherms）一、 水分活度的定义WaterActivity:Defi
13、nitionAtequilibriumenergyofwaterinvapor=energyofwaterinfood注意:水分活度的物理意义是表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系.应用aw=ERH/100时必须注意: aw是样品的内在品质,而ERH是与样品中的水蒸气平衡是的大气性质. 仅当食品与其环境达到平衡时才能应用.只有当溶质是非电解质且浓度小于1mol/L的稀溶液时,其水分活度才可以按aw=n1/(n1+n2)计算:溶质Aaw理想溶液0.9823=55.51/(55.51+1)丙三醇0.9816蔗糖0.9806氯化钠0.967氯化钙0.945A:1千克水
14、(约55.51mol)溶解1mol溶质二、水分活度与温度的关系(temperaturedependence)aw=-KH/RT比较高于和低于冻结温度下的aw时应注意两个重要差别:在冻结温度以上,aw是样品组分与温度的函数,且前者是主要因素,在冻结温度以下,aw与样品组分无关,只取决于温度,不能根据aw预测受溶质影响的冰点以下发生的过程,如扩散控制过程,催化反应等.冻结温度以上和以下aw对食品稳的影响是不同的.三、水分吸湿等温线MoistureSorptionIsothermsDefinition:poltsinterrelatingwatercontentofafoodwithitswater
15、activityatconstanttemperature.MSI的实际意义:.由于水的转移程度与aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移.据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响.从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱.区I区II区III区Aw0-0.20.2-0.850.85含水量%1-6.56.5-27.527.5冷冻能力不能冻结不能冻结正常溶剂能力无轻微-适度正常水分状态单分子层水多分子层水体相水微生物利用不可利用部分可利用可利用四、滞后现象Hysteresis定义:采用回吸(resorption)的方法绘制的MSI和
16、按解吸(desorption)的方法绘制的MSI并不互相重叠的现象称为滞后现象.1.滞后现象产生的原因.解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分.不规则形状产生毛细管现象的部位,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内P外,要填满则需P外P内).解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw.水分活度与食品的稳定性.在aw=0-0.35范围内,随aw,反应速度的原因:水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行.这部分水能与金属离子形成水合物,降低了其催化性.在aw=0.35-0.8范围内,随aw,反应速
17、度的原因:水中溶解氧增加大分子物质肿胀,活性位点暴露加速脂类氧化.催化剂和氧的流动性增加.当aw0.8时,随aw,反应速度增加很缓慢的原因:催化剂和反应物被稀释.2.6分子的移动性与食品的稳定性Molecularmobilityandfoodstability(1)几个概念（Severaldefinition)玻璃态（glassstate）：是聚合物的一种状态，它既象固体一样有一定的形状，又象液体一样分子间排列只是近视有序，是非晶态或无定形态。处于此状态的聚合物只允许小尺寸的运动，其形变很小，类于玻璃，因此称玻璃态。玻璃化温度（glasstransitiontemperature,Tg）：非晶
18、态食品从玻璃态到橡胶态的转变称玻璃化转变，此时的温度称玻璃化温度。无定形（Amorphous）：是物质的一种非平衡，非结晶态。分子流动性（Mm）：是分子的旋转移动和平转移动性的总度量。决定食品Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。大分子缠结（Macromoleculerentanglement）：指大的聚合物以随机的方式相互作用，没有形成化学键，有或没有氢键。(2)状态图（Statediagrams）二元体系的状态图(3)分子淌度与食品性质的相关性RelationshipofMmandfoodstability化学、物理反应的速率与分子淌度的关系扩散因子D碰撞频率因子A活化能因子E
19、a决定化学反应速度扩散限制反应(Diffusion-limitedreaction)：质子转移反应，自由基重新结合反应，酸碱反应，许多酶催化反应，蛋白质折叠反应，聚合物链增长，以及血红蛋白和肌红蛋白的氧合/去氧合作用。非扩散限制反应(Non-Diffusion-limitedreaction)：高水分食品中的一些反应，有些非催化的慢反应等。自由体积与分子淌度的相关性当温度降至Tg时，自由体积（Freevolume）显著的变小，以致使聚合物链段的平动停止。自由体积与分子淌度是正相关，减小自由体积在某种意义上有利于食品的稳定性，但不是绝对的，而且自由体积目前还不能作为预测食品稳定性的定量指标。(4
20、)分子淌度与状态图的相关性RelationshipofMmandstatediagram在Tm和Tg温度范围，分子淌度和限制性扩散食品的稳定性与温度的相关性.对于Tm-Tg，T-Tg和Tm/Tg这些有价值的概念的考虑，大多是来自碳水化合物的限制性扩散性质：.Tm-Tg区间的大小一般大约在10100范围，且与食品的组成有关；.在Tm-Tg区间，食品的稳定性取决于食品的温度T，即反比于T=T-Tg；.Tg确定和固体含量一定时，Tm/Tg的变化相反于Mm。.Tm/Tg高度依赖于溶质的类型。.在一定温度下的食品，如果Tm/Tg相等，固体含量的增加会导致Mm的降低和产品稳定性提高。食品的玻璃化转变温度与
21、稳定性水的增塑作用和对Tg的影响在高于或低于Tg时，水的增塑作用可以提高Mm。当增加水含量时，引起Tg下降和自由体积增加，这是混合物平均分子质量降低的结果。溶质类型和分子量对Tg和Tg的影响大分子的缠结对食品性质的影响EN对于冷冻食品的结晶速度，大分子化合物的溶解度、功能性乃至生物活性都将产生不同程度的影响，同时可以阻滞焙烤食品中水分的迁移，有益于保持饼干的脆性和促进凝胶的形成。（5）分子淌度与干燥RelationshipofMmandfooddrying二元体系冷冻,干燥和冷冻干燥可能途径的状态图食品货架期的预测几种不同分子质量的碳水化合物的玻璃化转变温度和或P/P0（25）之间的关系M代表
22、麦芽糊精，数字表示相对分子质量2.Aw和Mm方法研究食品稳定性的比较.二者相互补充，非相互竞争.Aw法主要注重食品中水的有效性，如水作为溶剂的能力；.Mm法主要注重食品的微观黏（Microviscosity）和化学组分的扩散能力。本章小结2.水分子的缔合：由于每个水分子具有相等数目的氢键给体和受体，能够在三维空间形成氢键网络结构。3.冰是由水分子有序排列形成的结晶，有11种晶型，其中六方冰晶是最稳定的。1.水分子的结构特征：A.水是呈四面体的网状结构B.水分子之间的氢键网络是动态的C.水分子氢键键合程度取决于温度4.水的结构模型：混合模型连续结构模型填隙结构模型5.化合水：与非水组分紧密结合并
23、作为食品组分的那部分水。特点：在-40下不结冰。无溶解溶质的能力。与纯水比较分子平均运动为0。不能被微生物利用。6.邻近水：与非水组的特异亲水部位通过水-离子和水-偶极产生强烈相互作用的水。特点：在-40下不结冰。无溶解溶质的能力。与纯水比较分子平均运动大大减少。不能被微生物利用。此种水很稳定，不易引起Food的腐败变质。7.多层水：占据第一层邻近水剩余位置和围绕非水组分亲水基团形成的另外几层水。特点：大多数多层水在-40下不结冰，其余可结冰，但冰点大大降低。有一定溶解溶质的能力与纯水比较分子平均运动大大降低。不能被微生物利用。8.体相水：距离非水组分位置最远，水-水氢键最多。它与稀盐水溶液中
24、水的性质相似。特点：能结冰，但冰点有所下降。溶解溶质的能力强，干燥时易被除去。与纯水分子平均运动接近。很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起Food的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。9.水与溶质的相互作用：与离子基团、极性基团、非极性基团，两亲分子的相互作用。10.水活性的定义：指某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压；与同一温度下纯水的饱和蒸汽压之比。11.在恒温条件下，以食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）对水活性绘图形成的曲线，称为水分吸着等温线（moisturesorptionisotherms,MSI）。12.滞后现象：采用向干燥样品中添加水（回吸作用
25、）的方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等温线并不相互重叠，这种不重叠性称为滞后现象(hysteresis)。13.水分活度的测定方法：冰点测定法;相对湿度传感器测定法;恒定相对湿度平衡法14.水分含量的测定方法：干燥法；卡尔.费休法；蒸馏法；近红外法；核磁共振法16.Aw和Mm方法研究食品稳定性的比较：二者相互补充，非相互竞争，Aw法主要注重食品中水的有效性，如水作为溶剂的能力；Mm法主要注重食品的微观黏度（Microviscosity）和化学组分的扩散能力。15.分子流动性（Mm）：是分子的旋转移动和平转移动性的总度量。决定食品Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。关键词化
26、合水：Constitutionalwater多层水：Multilayerwater体相水：Bulk-phasewater邻近水：Vicinalwater水和冰的结构：Structureofwaterandice水分活度：Wateractivity吸着等温线：MoistureSorptionIsotherms滞后现象：Hysteresis状态图：Statediagrams玻璃化温度：glasstransitiontemperature疏水水合：Hydrophobichydration疏水相互作用：Hydrophobicinteraction笼形水合物：Clathratehydrates分子的移动
27、性：MolecularmobilityChapter3Carbohydrates碳水化合物本章提要重点：食品在储藏加工条件下糖类化合物的麦拉德褐变反应及其对食品营养，感观性状和安全的影响；淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用；功能性低聚糖简介；食品中总糖、还原糖、淀粉、果胶、及粗纤维含量的测定。难点：糖类化合物的结构与功能间的关系。3.1概述3.1Introduction碳水化合物(Carbohydrates)多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。1.分类Classification（1）按组成分单糖（Monosaccharides）：不能再被水解的多羟基醛或酮，是碳水化合物的基本单位。低聚糖（寡
28、糖）(Oligasaccharides)由210个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖多糖(Polysaccharides)由许多单糖分子缩合而成（2）按功能分结构多糖贮存多糖抗原多糖2.食品中的糖类化合物（见表一）Carbohydratescomprisemorethan75%ofthedrymatterofPlants.eg:corn,vegetable,fruit,andsoon.Monosaccharides&Oligasaccharidesisusuallyfoundinthevegetableandfruit.Polysaccharidescanmainlybefoundincorn,
29、seed,root,stemplants.表一食品中的糖类化合物(%)产品总糖量单糖和双糖多糖苹果14.5葡萄糖1.17果糖6.04蔗糖3.78淀粉1.5纤维素1.0葡萄17.3葡萄糖2.09果糖2.40蔗糖4.25纤维素0.6胡罗卜9.7葡萄糖2.07果糖1.09蔗糖4.25淀粉7.8纤维素1.0甜玉米22.1蔗糖12-17纤维素0.7甘薯26.3葡萄糖0.87蔗糖2-3淀粉14.65纤维素0.7肉葡萄糖0.1糖原0.13.食品中碳水化合物的作用提供人类能量的绝大部分提供适宜的质地、口感和甜味（如麦芽糊精作增稠剂、稳定剂）有利于肠道蠕动，促进消化（如纤维素被称为膳食纤维，低聚糖可促小孩肠道双
30、歧杆菌生长，促消化）3.2糖类化合物的结构StructureofCarbohydrates（1）链式结构醛糖C4差向异构C2差向异构酮糖C5差向异构1.单糖（Monosaccharides）醛糖酮糖（2）环状结构（3）己糖构象构象是由原子基团围绕单糖旋转一定位置而形成的。己糖可以形成呋喃型和吡喃型己糖一般由船式和椅式两种构象2.单糖的作用及功能（1）甜味剂蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖sucrose、D-果糖D-fructose、葡萄糖glucose的含量。甜度定义是一个相对值，以蔗糖作为基准物，一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20C时的甜度为1甜度果糖蔗糖葡萄糖麦芽糖半乳糖糖溶液的相
31、对甜度结晶的相对甜度D果糖100150180蔗糖100100D葡萄糖407974D葡萄糖小于异构体82D半乳糖2732D半乳糖21棉子糖23水赤木糖10糖的相对甜度糖醇相对甜度木糖醇90山梨糖醇63半乳糖醇58麦芽糖醇68乳糖醇35糖醇的相对甜度（2）亲水功能(吸湿性或保湿性）糖分子中含有羟基，具有一定的亲水能力，具有一定的吸湿性或保湿性。吸湿性顺序果糖葡萄糖保湿性顺序葡萄糖果糖例如：面包、糕点、软糖应选吸湿性大的果糖或果葡糖浆.硬糖、酥糖及酥性饼干应选吸湿性小的葡萄糖.3.糖苷(Glycosides)是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和另一个分子中的-、-2、-（巯基）等发生缩合反应而得的化合物。
32、（1）组成糖和配基（非糖部分）(2)性质无变旋现象无还原性酸中水解，碱中可稳定存在吡喃糖苷环比呋喃糖苷稳定(3)生物活性许多糖苷仅存在于植物中，表现出一定的生物活性。如：黄豆苷（大豆，葛根中含有)）可以促进血液循环，提高脑血流量，对心血管疾病有显著疗效，治冠心病，脑血栓。银杏中的有效成分：银杏黄酮醇苷，具有扩张冠状血管，改善血液循环。(4)糖苷的毒性某些生氰糖苷在体内转化为氢氰酸，使人体中毒。如：苦杏仁苷，在酶作用下水解成等杏、木薯、马利豆等。3.3低聚糖Oligosaccharides一般由个糖基构成，较重要的低聚糖有：蔗糖、麦芽糖、乳糖、饴糖、麦芽糊精和环状糊精（沙丁格糊精）1.麦芽糖、蔗
33、糖、乳糖结构乳糖蔗糖2.环状糊精Cyclodextrin（）又名沙丁格糊精（SchardingerDextrin），由环状吡喃葡萄糖苷构成。聚合度为、，分别成为、环状糊精。（1）物理性质环状糊精环状糊精环状糊精葡萄糖残基数分子量水中溶解度（gmol.c）.旋光度.空穴内径.空穴高A.（2）制备工艺淀粉调浆液化转化终止反应脱色、过滤离交法盐真空浓缩喷雾干燥干粉环状糊精为中空圆柱形结构，可包埋与其大小相适的客体分子，起到稳定缓释，提高溶解度，掩盖异味的作用。（3）应用医学：如用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂，卞基青霉素环糊精农业：应用在农药上食品行业：做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（做乳化剂），
34、掩盖异味等。Suntoryltcl已获得粉状醇饮料的应用专利。A.食品保鲜：将和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包、糕点表面可起到保水保形的作用。B.除去食品的异味：鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用包接可除去。C.作为固体果汁和固体饮料酒的载体。化妆品：作乳化剂，提高其稳定性，减轻对皮肤的刺激作用。其它方面：香精包含在环状糊精制成的粉末，而混合到热塑性塑料中，可制成各种加香塑料（玩具及工艺品）。如tide（汰渍）洗衣粉留香，可经包接香精后添加到洗衣粉中。（4）专题:在食品工业中的应用保持食品香味的稳定食用香精和稠味剂用包接，用于烤焙食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐头食品，可使之留香持久
35、，风味稳定。如食用香精玫瑰油，茴香脑等易挥发，易氧化，用包接后香味的保持得到改善。保持天然食用色素的稳定如：虾黄素经的包接，提高对光和氧的稳定性。3.低聚糖的功能（1）赋予风味：褐变产物赋予食品特殊风味。如，麦芽酚、异麦芽酚、乙基麦芽酚（2）特殊功能：增加溶解性：如环状糊精，麦芽糊精稳定剂：糊精作固体饮料的增稠剂和稳定剂（3）保健功能：低聚糖可促进小孩肠道双歧杆菌生长，促消化.4.单糖在食品贮藏与加工中的化学反应脱水反应复合反应变旋现象烯醇化褐变反应（1）脱水反应酸、热条件下的反应在室温下，稀酸对单糖的稳定性无影响当酸的浓度大于12%的浓盐酸以及热的作用下,单糖易脱水,生成糠醛及其衍生物。（2
36、）复合反应单糖受酸和热的作用，缩合失水生成低聚糖的反应称为复合反应。是水解反应的逆反应。（3）变旋现象葡萄糖溶液经放置一段时间后的旋光值与最初的旋光值不同的现象。稀碱可催化变旋。-D-呋喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖开链式葡萄糖-D-呋喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖（4）烯醇化在浓碱条件下，开环，生成差向异构体。（5）褐变反应BrowningReaction氧化褐变（酶褐变）以多酚氧化酶催化，使酚类物质氧化为醌非氧化褐变(非酶褐变）焦糖化反应PhenomenaofCaramelizati麦拉德褐变反应MaillardReaction焦糖化现象（PhenomenaofCaramelization)：在无水（
37、或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，生成焦糖的过程，称为焦糖化。A.焦糖化反应产生色素的过程糖经强热处理可发生两种反应分子内脱水：向分子内引入双键，然后裂解产生一些挥发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质。生成焦糖或酱色环内缩合或聚合：裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合或聚合产生深色物质。B.反应条件催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。无水或浓溶液，温度150-200C.性质焦糖是一种黑褐色胶态物质，等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3，粘度100-3000cp,浓度在33-38波美度pH在2.6-5.6较好。D.三种色素及用途NH4HSO4催化耐酸焦糖色素
38、（可用于可口可乐料）(NH4)2SO4催化啤酒美色剂加热固态焙烤食品用焦糖色素MaillardReactioncommonbrowningoffoodsonheatingoronstorageisusuallyduetoachemicalreactionbetweenreducingsugars,mainlyD-glucose,andafreeaminoacidorafreeaminoacidthatispartofaproteinchain.ThisreactioniscalledtheMaillardreaction.A.反应机理（过程）:反应分为三个阶段开始和引发阶段a.氨基和羰基缩合b
39、.Amadori分子排叠中间阶段c.糖脱水d.糖裂解e.氨基酸降解后期f.醇、醛缩合g.胺醛缩合（褐色色素）B.条件：氨基酸和还原糖及少量的水参与C.产物：色素（类黑精）风味化合物：如麦芽酚，乙基麦芽酚，异麦芽酚D.特点随着反应的进行，pH值下降（封闭了游离的氨基）还原能力上升（还原酮产生）420nm-490nm处有吸收褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色E.影响Maillard反应因素糖的种类及含量a五碳糖六碳糖b.单糖双糖c.还原糖含量与褐变成正比氨基酸及其它含氨物种类a.含S-S，S-H不易褐变b.有吲哚，苯环易褐变c.碱性氨
40、基酸易褐变d.氨基在-位或在末端者，比-位易褐变温度升温易褐变水分褐变需要一定水分pH值：pH49范围内，随着pH上升，褐变上升；当pH4时，褐变反应程度较轻微；pH在7.89.2范围内，褐变较严重（金属离子和亚硫酸盐）氧（间接因素）Ca处理抑制Maillard反应F.Maillard反应对食品品质的影响不利方面营养损失，特别是必须氨基酸损失严重产生某些致癌物质有利方面：褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味.G.Maillard反应在食品加工的应用a.抑制Maillard反应注意选择原料：如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种，一般选用蔗糖。保持低水分：蔬菜干制品密封，袋子
41、里放上高效干燥剂。如SiO2等。应用SO2：硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。保持低pH值：常加酸，如柠檬酸，苹果酸。其它的处理：热水烫漂除去部分可溶固形物，降低还原糖含量；冷藏库中马铃薯加工时回复处理(Reconditioniny)钙处理：如马铃薯淀粉加工中，加Ca(OH)2可以防止褐变，产品白度大大提高。b.利用Maillard反应在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，酱油等生产中产生特殊风味，香味：通过控制原材料、温度及加工方法，可制备各种不同风味、香味的物质。控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味；核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味控制温度葡萄糖+缬氨酸：100150烤面包香味；180巧克力
42、香味木糖酵母水解蛋白：90饼干香型；160酱肉香型不同加工方法土豆大麦水煮125种香气75种香气烘烤250种香气150种香气斯特勒克降解反应在褐变反应中有二氧化碳的放出二氧化碳产生的原因（过程）：在二羰基化合物存在下，氨基酸可发生脱羧、脱氨作用，成为少一个碳的醛，氨基则转移到二羰基化合物上（该反应称为斯特勒克降解反应）。通过同位素示踪法，发现斯特勒克降解反应在褐变反应体系中即使不是唯一的，也是主要的产生二氧化碳的来源。3.4多糖Polysaccharides：1.多糖的来源、组成、结构、性质及在食品加工中的应用是大分子聚合物，聚合度由到几千，常见多糖有淀粉，纤维素，半纤维素，果胶，瓜尔豆胶等等
43、。2.ChemistrypropertyofCarbohydrates水解反应：低聚糖，糖苷及多糖在酸或酶的作用下，可水解生成单糖或低聚糖。水解历程：影响水解反应的因素A.结构-异头物水解速度-异头物呋喃糖苷水解速度吡喃糖苷-D糖苷水解速度-D糖苷异头型对各种糖苷水解速度的影响D异头物KD异头物K曲二糖121.46槐糖121.17黑曲霉糖131.78花布二糖130.99麦芽糖141.55纤维二糖140.66异麦芽糖160.40龙胆二糖160.58糖苷键的连接方式-D:16121413-D:16141312聚合度（DP）大小：水解速度随着DP增大而明显减小B.环境温度：温度提高，水解速度急剧加快
44、。酸度:单糖在pH37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糖苷（0.5mol硫酸溶液中）温度()708090甲基D吡喃葡萄糖苷2.8213.876.1甲基D呋喃葡萄糖苷6.0115.4141.03.5淀粉Starch（1）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：0.0010.15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。（2）淀粉的结构直链淀粉（Amylose）支链淀粉（Amylopectin）（3）淀粉的物理性质白色粉末，
45、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.（4）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（5）淀粉的糊化（Gelatinization）糊化：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。糊化温度：指双折射消失时的温度。糊化温度不是一个点，而是一段温度范围。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。糖高浓度的糖水分子，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。但对马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。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