1、1食品加工食品加工糖类变化糖类变化生产量最大生产量最大的有机物的有机物 一年中，通过植一年中，通过植物的叶绿素，利用物的叶绿素，利用太阳能将二氧化碳太阳能将二氧化碳和水合成碳水化合和水合成碳水化合物的量估计可以达物的量估计可以达到到2000亿吨亿吨l是自然界分布最广泛，数量最多的有机化合物。是自然界分布最广泛，数量最多的有机化合物。l根据其化学结构特征，它的定义是：根据其化学结构特征，它的定义是：多羟基醛或多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物酮及其衍生物和缩合物。l碳水化合物碳水化合物主要来自植物的光合作用主要来自植物的光合作用，这种作用，这种作用是太阳能向化学能转化的主要方式；葡萄糖是光是太阳能向
2、化学能转化的主要方式；葡萄糖是光合作用中产生出的最基本物质。合作用中产生出的最基本物质。l碳水化合物是生物维持生命活动所需能量的主要碳水化合物是生物维持生命活动所需能量的主要来源，是合成其它化合物的基本原料，同时也是来源，是合成其它化合物的基本原料，同时也是生物体的主要结构成分。生物体的主要结构成分。本章主要内容本章主要内容l糖类的分类糖类的分类l食品中的糖类及其结构食品中的糖类及其结构l食品加工过程中糖类的变化食品加工过程中糖类的变化 （糖类的化学反应）（糖类的化学反应）l食品中糖类的功能特性食品中糖类的功能特性单糖：是一类结构最简单的碳水化合物，是不能单糖：是一类结构最简单的碳水化合物，是
3、不能再被水解的糖单位。再被水解的糖单位。低聚糖（寡糖）：一般是由低聚糖（寡糖）：一般是由210个单糖分子缩合个单糖分子缩合而成，水解后产生单糖。而成，水解后产生单糖。多糖：由多个单糖分子缩合而成，其聚合度很大；多糖：由多个单糖分子缩合而成，其聚合度很大；按其功能不同，可分为：结构多糖、储存多糖、按其功能不同，可分为：结构多糖、储存多糖、功能多糖等功能多糖等糖苷：可水解为糖分子和配糖体（通常指醇类、糖苷：可水解为糖分子和配糖体（通常指醇类、酚类、甾醇类等）的物质酚类、甾醇类等）的物质l单糖：单糖：单糖的相对分子质量较小，一般含有单糖的相对分子质量较小，一般含有5或或6个碳原子，单糖是个碳原子，单
4、糖是D甘油醛的衍生物。甘油醛的衍生物。单糖分子中含有手征性碳原子，它连接单糖分子中含有手征性碳原子，它连接4个不同的原子或基团，在空间形成两种不同的个不同的原子或基团，在空间形成两种不同的差向异构体，立体构型呈镜面对称。差向异构体，立体构型呈镜面对称。D-甘油醛产生的甘油醛产生的8种种D-己糖的示意图己糖的示意图l常见的单糖：常见的单糖：葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖（糖、鼠李糖（6-脱氧脱氧-L-甘露糖）、甘露糖）、木糖等；其中葡萄糖、果糖、半乳木糖等；其中葡萄糖、果糖、半乳糖是可以被人体吸收利用的。糖是可以被人体吸收利用的。鼠李糖鼠李糖 单糖可以形成缩醛或缩
5、酮，糖分子的羰基单糖可以形成缩醛或缩酮，糖分子的羰基可以与糖分子本身的一个醇基反应，形成半缩可以与糖分子本身的一个醇基反应，形成半缩醛或半缩酮。醛或半缩酮。分子内的半缩醛或半缩酮形成五元呋喃分子内的半缩醛或半缩酮形成五元呋喃糖环或更稳定的六元吡喃糖环。糖环或更稳定的六元吡喃糖环。D-葡萄糖的环形和异头结构葡萄糖的环形和异头结构 COCH2OHOHCHHOHHCOHOHCHHOHCOHOHCHHCOHCHHHOHCCH2OHOCCOCH2OHCHHOHHCOHCHHCOHor D-Fructose -D-Fructose -D-Fructose 果糖的环形和异头结构果糖的环形和异头结构 CH2O
6、HOCH2OHCHOHCOHCHHCOHOCH2OHCHOHCOHCHHCCH2OHCH2OHCHHOHCOHCHHOCOHCH2OHOorl低聚糖：低聚糖：自然界中的低聚糖的聚合度一般不超过自然界中的低聚糖的聚合度一般不超过6个糖单位，其中主要是双糖和三糖。个糖单位，其中主要是双糖和三糖。均匀低聚糖均匀低聚糖：由同一单糖构成的低聚糖；：由同一单糖构成的低聚糖；非均匀低聚糖（非均匀低聚糖（杂低聚糖杂低聚糖）：由不同的单）：由不同的单糖构成的低聚糖。糖构成的低聚糖。低聚糖的羰基单位几乎全部都是己糖，除低聚糖的羰基单位几乎全部都是己糖，除果糖为呋喃环结构外，葡萄糖、甘露糖和半乳果糖为呋喃环结构外，
7、葡萄糖、甘露糖和半乳糖等均是吡喃环结构。糖等均是吡喃环结构。l常见的双糖：常见的双糖：蔗糖、麦芽糖、乳糖蔗糖、麦芽糖、乳糖 Maltose（麦芽糖）4-0-D-Glucopyranosyl-D-Glucopyranose OOHOHHOCH2OHOOHOHCH2OHOOHSucrose（蔗糖）2-0-D-Glucopyranosyl-D-Fructofuranoside OOHOHHOCH2OHCH2OHOCH2OHOHOOHH123456Invert sugar is the hydrolyzed sucrose into glucose and fructose.Lactose（乳糖）4-
8、0-D-Galactopyranosyl-D-Glucopyranose 4-0-D-Galactopyranosyl-D-Glucopyranose OOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHl水果中的游离糖含量（水果中的游离糖含量（g/100g）水果水果D-葡萄糖葡萄糖D-果糖果糖蔗糖蔗糖苹果苹果1.176.043.78葡萄葡萄6.867.842.25桃子桃子0.911.186.92梨梨0.956.771.61樱桃樱桃6.497.380.22草莓草莓2.092.401.03l低聚糖：低聚糖：食品中含有的其他低聚糖很少，主要分布食品中含有的其他低聚糖很少，主要分布于豆科植物种子和一些
9、块茎植物中，其中：棉于豆科植物种子和一些块茎植物中，其中：棉籽糖、水苏糖、松三糖较为常见，尤其在大豆籽糖、水苏糖、松三糖较为常见，尤其在大豆中的含量较高。中的含量较高。Raffinose（棉籽糖）6-0-D-Galactopyranosyl-2-0-D-Glucopyranosyl-D-Fructofuranoside OOHOHCH2OHOHCH2OHOOHOHOOHCH2OHOHOOHCH2OMelbioseSucrose MoietyStachyose(水苏糖）l6-0-D-Galactopyranosyl-6-0-D-Galactopyranosyl-2-0-D-Glucopyrano
10、syl-D-Fructofuranosidel“Flatulence Factor”OOHOHCH2OHO HC H2O HOOHOHO HO HC H2O HOHOOHC H2OOOOHOHC H2O环糊精是人工合成的低聚糖。环糊精是人工合成的低聚糖。环糊精由环糊精由D-葡萄糖残基以葡萄糖残基以-1,4糖苷键连接而成糖苷键连接而成的环状低聚糖。的环状低聚糖。构成环糊精的单糖残基有构成环糊精的单糖残基有6、7、8个，分别称个，分别称为为-环糊精、环糊精、-环糊精和环糊精和-环糊精。环糊精。不同环糊精在化学性质上也有较明显的差别。不同环糊精在化学性质上也有较明显的差别。l环糊精的一般性质环糊精的
11、一般性质特征特征-环糊精环糊精-环糊精环糊精-环糊精环糊精葡萄糖残基数葡萄糖残基数678相对分子质量相对分子质量97311351297内径内径/nm0.450.60.70.80.851.0溶解度溶解度(20)/(g/L)14518.5232碘配合物颜色碘配合物颜色蓝色蓝色黄色黄色褐色褐色整体上环糊精是亲水的；整体上环糊精是亲水的；环的内侧与外侧相比具有较强的疏水性。环的内侧与外侧相比具有较强的疏水性。l多糖：多糖：多糖是大分子聚合物，多糖是大分子聚合物，DP值（聚合度）由值（聚合度）由10到几千，但只有少数小于到几千，但只有少数小于100。同聚糖同聚糖（同多糖、均多糖同多糖、均多糖）：由同一单
12、糖）：由同一单糖构成的多糖；构成的多糖；杂聚糖杂聚糖（异多糖异多糖）：由多种不同的单糖构）：由多种不同的单糖构成的多糖。成的多糖。多糖没有均匀一致的聚合度。多糖没有均匀一致的聚合度。多糖间、同一多糖的不同位点间具有多种次级多糖间、同一多糖的不同位点间具有多种次级键键合作用；键键合作用；多糖又能与水、离子和其它小分子相互作用；多糖又能与水、离子和其它小分子相互作用；所以使多糖的结构具有很强的不确定性，所以使多糖的结构具有很强的不确定性，并可形成多种构象。并可形成多种构象。Cellulose(纤维素）纤维素）Polymer of b b-D-Glucose(1,4)linkage.Repeatin
13、g cellobiose moiety.OOHOHCH2OHOHOOOOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHnStarchThe reserve carbohydrate of plants.Occurs as granules in the cell.Made of amylose and amylopectin.Amylose-Polymer of a a-D-Glucose(1-4)linkage-straight-chain.OOHOHCH2OHO HOOOOOHOHCH2OHOOHO
14、HCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOHOHCH2OH构成多糖的单糖分子，相互间可连接成线性结构成多糖的单糖分子，相互间可连接成线性结构（纤维素、直链淀粉）或构（纤维素、直链淀粉）或带支链的结构（支带支链的结构（支链淀粉、糖原）。链淀粉、糖原）。支链多糖的分支位置和支链支链多糖的分支位置和支链长度因种类不同存在很大差别长度因种类不同存在很大差别。单糖残基序列可以是周期性的；单糖残基序列可以是周期性的；序列也可能包序列也可能包含被非周期性链段分隔的较短或较长的周期性含被非周期性链段分隔的较短或较长的周期性排列残基链段；排列残基链段；也有一些多糖链的糖基序列全也有一些多糖链的糖基
15、序列全是非周期性的。是非周期性的。l多糖链的构象是由单糖单位的构象、糖苷键的多糖链的构象是由单糖单位的构象、糖苷键的位置和类型来确定的。一般有以下几种典型构位置和类型来确定的。一般有以下几种典型构象：象：螺旋构象：直链淀粉螺旋构象：直链淀粉伸展或拉伸螺条形构象：伸展或拉伸螺条形构象：纤维素纤维素折叠螺条形构象：果胶、海藻酸盐折叠螺条形构象：果胶、海藻酸盐l糖苷：糖苷：单糖分子中的半缩醛羟基与醇或其他分子的羟单糖分子中的半缩醛羟基与醇或其他分子的羟基缩合而成的化合物。基缩合而成的化合物。糖苷中的糖部分称为糖基；糖苷中的糖部分称为糖基；非糖部分称为糖苷非糖部分称为糖苷配基配基 或非糖体或非糖体。形
16、成糖苷的配基不只是醇基，如糖和硫醇形成糖苷的配基不只是醇基，如糖和硫醇（RSH）反应能够得到硫糖苷，与胺（反应能够得到硫糖苷，与胺（RNH2）反反应生成氨基糖苷。应生成氨基糖苷。植物中形成糖苷有利于那些不易溶解的配基变植物中形成糖苷有利于那些不易溶解的配基变成可溶于水的物质。成可溶于水的物质。在酸催化剂作用下生成糖苷的反应是可逆的。在酸催化剂作用下生成糖苷的反应是可逆的。生生氰氰糖糖苷苷S-糖苷糖苷 皂皂苷苷l水解反应：水解反应：主要的水解反应有：主要的水解反应有：糖苷的水解糖苷的水解 低聚糖的水解低聚糖的水解 多糖的水解：淀粉、果胶多糖的水解：淀粉、果胶 水解在实际生产中的应用：水解在实际生
17、产中的应用：酶法生产高果糖玉米糖浆酶法生产高果糖玉米糖浆低聚糖的水解：低聚糖的水解：低聚糖易被酸催化水解生成相应的单糖。但对碱低聚糖易被酸催化水解生成相应的单糖。但对碱较稳定。较稳定。蔗糖的水解称为转化，生成等摩尔的葡萄糖和果蔗糖的水解称为转化，生成等摩尔的葡萄糖和果糖混合物称为糖混合物称为转化糖转化糖。蔗糖水解前后，旋光度会发生变化。蔗糖水解前后，旋光度会发生变化。旋光性：是指一种物质可以使偏振光的振动面发旋光性：是指一种物质可以使偏振光的振动面发生旋转的特性。生旋转的特性。比旋光度：在糖浓度为比旋光度：在糖浓度为1g.mL-1、透光层为、透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度。以符号时使偏振
18、光旋转的角度。以符号Dt表示。表示。一些单糖、低聚糖在一些单糖、低聚糖在2025时的比旋光度时的比旋光度种类种类Dt异构体异构体Dt种类种类Dt异构体异构体Dt-D-葡萄糖葡萄糖+52.2+112+19.0D-木糖木糖+18.8+93.6D-果糖果糖-92-132D-鼠李糖鼠李糖+8.91+38.4D-半乳糖半乳糖+80.2+150.7+52.5蔗糖蔗糖+66.5水解水解后后-19.8D-核糖核糖-23.1+23.7麦芽糖麦芽糖+130+52.7D-甘露糖甘露糖+14.2+29.3+17乳糖乳糖+52.3+66.3L-阿拉伯阿拉伯糖糖-105+55.4+190.6 纤维二糖纤维二糖+34.6+
19、52.7温度：随着温度的增加，糖苷水解的速度也大温度：随着温度的增加，糖苷水解的速度也大大增加大增加端基异构体的构型：端基异构体的构型：-D-糖苷键比糖苷键比-D-糖苷键糖苷键对水解更敏感对水解更敏感糖基环的大小：吡喃环式糖比呋喃环式糖更耐糖基环的大小：吡喃环式糖比呋喃环式糖更耐水解水解糖苷键所处的位点：不同位点的糖苷键耐水解糖苷键所处的位点：不同位点的糖苷键耐水解的顺序为的顺序为（16）（）（14）（）（13）（12）多糖的构象：多糖的结晶区比无定形区或展开多糖的构象：多糖的结晶区比无定形区或展开区更耐水解区更耐水解 多糖的酶促水解多糖的酶促水解待处理待处理对象对象所用酶所用酶得到产物得到产
20、物应用意义应用意义淀粉淀粉淀粉酶（来自大麦芽或淀粉酶（来自大麦芽或微生物）微生物）葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖、麦芽糖、糊精糊精生产糖浆和改善食生产糖浆和改善食品感官性质品感官性质纤维素纤维素纤维素酶（包括内切酶、纤维素酶（包括内切酶、外切酶及葡萄糖苷酶）外切酶及葡萄糖苷酶）短的纤维素链、短的纤维素链、纤维二糖及葡萄纤维二糖及葡萄糖糖生产膳食纤维、葡生产膳食纤维、葡萄糖浆及提高果汁萄糖浆及提高果汁榨汁率和澄清度榨汁率和澄清度半纤维半纤维素素半纤维素酶（半纤维素酶（L-阿拉伯阿拉伯聚糖酶、聚糖酶、D-半乳糖聚半乳糖聚糖酶、糖酶、D-甘露糖聚糖甘露糖聚糖酶、酶、D-木聚糖酶）木聚糖酶）半乳糖、木糖、半乳
21、糖、木糖、阿拉伯糖、甘露阿拉伯糖、甘露糖及其它单糖糖及其它单糖提高食品质量提高食品质量果胶果胶果胶酶（有内源及商品果胶酶（有内源及商品之分）之分）主要为半乳糖醛主要为半乳糖醛酸，有少量半乳酸，有少量半乳糖、阿拉伯糖等糖、阿拉伯糖等植物质地软化及水植物质地软化及水果榨汁和澄清果榨汁和澄清l端端基基 异异构构化化反反应应 HOCOCH2OHCHHOHHCOHCHHCOHHOOHCHHCOHCHHHOHCCH2OHOCCOCH2OHCHHOHHCOHCHHCOHOHCOCH2OHOHCHHOHHCOHCHOHHCOHOHCHHCOHCHHHOHCCH2OHOC-D-Glucofuranose(0.5
22、%)aa-D-Glucopyranose (35%)-D-Glucofuranose (0.5%)bb-D-Glucopyranose (65%)Aldehydo-D-glucose(0.03%)一种糖，当它在水溶液中达到平衡时，一种糖，当它在水溶液中达到平衡时，各种异构体的数量取决于它们的相对稳定程度；各种异构体的数量取决于它们的相对稳定程度；酸或碱可作为一种催化剂，使酸或碱可作为一种催化剂，使变旋速度大大加变旋速度大大加快快。当酸或碱的浓度超过还原糖变旋作用所要当酸或碱的浓度超过还原糖变旋作用所要求的浓度时，糖分子结构便发生烯醇化。求的浓度时，糖分子结构便发生烯醇化。l异异构构化化反反应应
23、l氧化反应：氧化反应：醛糖或能产生醛糖的酮糖在中性或碱性条件下，有醛糖或能产生醛糖的酮糖在中性或碱性条件下，有弱氧化剂存在时，就可被氧化生成醛糖酸（弱氧化剂存在时，就可被氧化生成醛糖酸（糖精酸糖精酸 p41；p43 氧化反应氧化反应），通常将此类反应用于糖的定量），通常将此类反应用于糖的定量测定。测定。D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡糖葡糖酸，利用此反应可测定食品和其他生物材料中酸，利用此反应可测定食品和其他生物材料中D-葡萄葡萄糖的含量。糖的含量。葡葡萄萄糖糖氧氧化化历历程程l还原反应：还原反应：单糖通过电解、硼氢化钠或催化氢化可被还原成单糖通过
24、电解、硼氢化钠或催化氢化可被还原成对应的糖醇，酮糖还原中由于形成了一个新的手性碳对应的糖醇，酮糖还原中由于形成了一个新的手性碳原子，所以得到两种糖醇。原子，所以得到两种糖醇。D-甘露糖醇甘露糖醇D-山梨糖醇山梨糖醇D-葡萄糖葡萄糖 酯化：糖中羟基与有机酸和无机酸相互作用生成（蔗糖酯化：糖中羟基与有机酸和无机酸相互作用生成（蔗糖脂肪酸酯是一种很好的乳化剂）。脂肪酸酯是一种很好的乳化剂）。醚化：糖中羟基除了形成酯外，醚化：糖中羟基除了形成酯外，还能形成醚。还能形成醚。如红藻多糖如红藻多糖C3与与C6间形成间形成内醚（内醚（3,6-脱水环）。脱水环）。l酯化与醚化反应：酯化与醚化反应：l酶促褐变酶促
25、褐变：多酚氧化酶催化酚类和氧之间的反多酚氧化酶催化酚类和氧之间的反应，这种反应与糖类无关。应，这种反应与糖类无关。l非酶褐变非酶褐变：是食品中常见的重要褐变反应。是食品中常见的重要褐变反应。非酶褐变分为非酶褐变分为：焦糖化反应（焦糖化反应（caramelization）Maillard（麦拉德、美拉德）反应（麦拉德、美拉德）反应l糖类在没有含氨基化合物存在时加热到糖类在没有含氨基化合物存在时加热到熔点以上，会变为黑褐色物质，这种作熔点以上，会变为黑褐色物质，这种作用称为焦糖化作用。用称为焦糖化作用。焦糖化反应以焦糖化反应以热缩热缩和和热解热解为主要特征；少为主要特征；少量的酸或某些盐类对这类反
26、应有促进作用。量的酸或某些盐类对这类反应有促进作用。分子内脱水主要引起左旋葡萄糖的形成或分子内脱水主要引起左旋葡萄糖的形成或者在糖环中形成双键，或者可产生不饱和的环者在糖环中形成双键，或者可产生不饱和的环状中间体，如呋喃环，从而引起热解。状中间体，如呋喃环，从而引起热解。共轭双键具有吸收光和产生颜色的特性，共轭双键具有吸收光和产生颜色的特性，在不饱和环体系中，通常可发生缩合反应使之在不饱和环体系中，通常可发生缩合反应使之聚合，使食品产生色泽和风味聚合，使食品产生色泽和风味 。焦糖形成过程：焦糖形成过程：加热加热蔗糖蔗糖加热加热熔融熔融起泡起泡异蔗糖酐异蔗糖酐加热加热加热加热H2O焦蔗糖酐焦蔗糖
27、酐蔗糖烯蔗糖烯起泡、脱水起泡、脱水焦糖素焦糖素H2OH2OH2Ol糖类分子糖内的脱水糖类分子糖内的脱水 p42l糖类分子糖内的脱水糖类分子糖内的脱水l糖类分子糖内的脱水糖类分子糖内的脱水 p42单糖在弱酸下的反应单糖在弱酸下的反应糠醛糠醛l糖类分子糖内的脱水和热解糖类分子糖内的脱水和热解 脱水和热解是糖类的重要反应，酸和碱均脱水和热解是糖类的重要反应，酸和碱均能催化这类反应的进行；能催化这类反应的进行；其中许多属于其中许多属于-消去反应类型。消去反应类型。这类反应在高温下容易发生。这类反应在高温下容易发生。3-脱脱氧氧-D-葡萄葡萄糖醛糖醛酮的酮的形成形成 3-脱氧脱氧-D-葡葡萄糖醛萄糖醛酮
28、酮-3,4-烯的形烯的形成成羟甲基呋喃醛的形成羟甲基呋喃醛的形成l糖类分子糖内的脱水和热解糖类分子糖内的脱水和热解 糖脱水生成的主要产物是糖脱水生成的主要产物是2-呋喃醛，呋喃醛，己糖己糖生成生成5-羟甲基羟甲基-2-呋喃醛（呋喃醛（HMF）和其它产物。和其它产物。这些初级脱水产物的碳链裂解可产生其他这些初级脱水产物的碳链裂解可产生其他化学物质，这些降解产物有的具有强烈的气味，化学物质，这些降解产物有的具有强烈的气味，可产生需宜和非需宜的风味。可产生需宜和非需宜的风味。l糖的热解反应能产生具有独特味道和香气的不糖的热解反应能产生具有独特味道和香气的不饱和环状化合物。饱和环状化合物。麦芽酚和异麦
29、芽酚使焙烤的面包产生香味。麦芽酚和异麦芽酚使焙烤的面包产生香味。2-氢氢-4-羟基羟基-5-甲基呋喃甲基呋喃-3-酮有像烤肉的焦酮有像烤肉的焦香味，香味，可作为各种风味和甜味的增强剂。可作为各种风味和甜味的增强剂。商业上生产的焦糖色素有三种：商业上生产的焦糖色素有三种：*耐酸焦糖色素：用耐酸焦糖色素：用亚硫酸氢铵亚硫酸氢铵作催化剂制备作催化剂制备出的焦糖色素（出的焦糖色素（pH为为24.5）；主要用于可乐及）；主要用于可乐及其它酸性饮料中。其它酸性饮料中。*蔗糖溶液和铵离子溶液一起加热制成焙烤食蔗糖溶液和铵离子溶液一起加热制成焙烤食品着色剂，其水溶液的品着色剂，其水溶液的pH为为4.24.8。
30、*蔗糖直接热解形成略带负电荷胶体粒子的焦蔗糖直接热解形成略带负电荷胶体粒子的焦糖色素，溶液糖色素，溶液pH为为34，用于啤酒和其它酒精饮，用于啤酒和其它酒精饮料。料。加铵盐制成的焦糖色素中含有加铵盐制成的焦糖色素中含有4甲基咪唑。甲基咪唑。Maillard反应反应lMaillard反应：反应：食品在加热和贮存过程中发生的褐变是由食品在加热和贮存过程中发生的褐变是由于于还原糖（主要是还原糖（主要是D-葡萄糖）葡萄糖）同同游离氨基酸游离氨基酸或蛋或蛋白质链上氨基酸残基的白质链上氨基酸残基的游离氨基游离氨基发生化学反应引发生化学反应引起的，这种反应称为起的，这种反应称为Maillard（美拉德、麦拉
31、德）（美拉德、麦拉德）反应。反应。lMaillard反应所需的反应物至少应包括：反应所需的反应物至少应包括：含氨基的化合物（一般是氨基酸或蛋白质）、还原糖含氨基的化合物（一般是氨基酸或蛋白质）、还原糖和少量水。和少量水。lMaillard反应过程中反应过程中:*生成可溶和不溶的高聚物等；生成可溶和不溶的高聚物等；*褐变初期，紫外线吸收增强，伴随着荧光物质产生；褐变初期，紫外线吸收增强，伴随着荧光物质产生；*随着反应的进行，由于有还原酮的生成，因而体系的还随着反应的进行，由于有还原酮的生成，因而体系的还原能力上升，滴定酸度也增高（封闭游离的氨基）；原能力上升，滴定酸度也增高（封闭游离的氨基）；*
32、形成的黄色或棕色色素在波长形成的黄色或棕色色素在波长420nm或或490nm处有吸收。处有吸收。Maillard反应的初期阶段：反应的初期阶段：还原糖与胺反应还原糖与胺反应N-葡萄糖基胺（葡萄糖基胺（N-果糖果糖基胺）；基胺）；再经再经Amadori重排（重排（Heyense重排）重排）1-氨氨基基-1-脱氧脱氧-2-酮糖（氨基醛糖）酮糖（氨基醛糖）；以无紫外吸收的无色溶液为特征，但溶液以无紫外吸收的无色溶液为特征，但溶液的还原能力逐渐增强。的还原能力逐渐增强。席夫碱席夫碱葡基胺的葡基胺的Amadori 重排重排中间阶段：中间阶段：1-氨基氨基-1-脱氧脱氧-2-酮糖在不同酮糖在不同pH条件下
33、发生条件下发生降解。降解。随着反应不断地进行，溶液变成黄色，在近随着反应不断地进行，溶液变成黄色，在近紫外区吸收明显增强；紫外区吸收明显增强；同时还有同时还有少量的糖脱水变成少量的糖脱水变成HMF（羟甲基糠（羟甲基糠醛），以及发生键断裂形成醛），以及发生键断裂形成-二羰基化合物二羰基化合物并开并开始生成色素。始生成色素。Amadori 化合物化合物形成类形成类黑精色黑精色素的途素的途径径lStrecker降解途径：降解途径：包括包括-二羰基化合物和二羰基化合物和-氨基酸之间的相氨基酸之间的相互作用；是食品中氨基酸受到破坏的重要途径互作用；是食品中氨基酸受到破坏的重要途径之一。之一。Streck
34、er反应产生的挥发性产物，如：醛、反应产生的挥发性产物，如：醛、吡嗪和糖的裂解产物，可以使食品具有香气和吡嗪和糖的裂解产物，可以使食品具有香气和风味。风味。L-缬氨酸与缬氨酸与2,3-丁二酮的丁二酮的Stercker 降解反应降解反应褐变的终了阶段：褐变的终了阶段：由于发生了复杂的由于发生了复杂的醇醛缩合和聚合反应，醇醛缩合和聚合反应，食食品或溶液开始变为红棕色或深褐色品或溶液开始变为红棕色或深褐色;并有明显的焦糖香味和不溶解的胶体状类黑并有明显的焦糖香味和不溶解的胶体状类黑精物质出现，以及少量二氧化碳产生。精物质出现，以及少量二氧化碳产生。美拉美拉德反德反应的应的三个三个阶段阶段l有利方面：
35、有利方面：褐变产生的颜色及强烈的香气和风味赋予褐变产生的颜色及强烈的香气和风味赋予食品特殊的感官品质的风味。食品特殊的感官品质的风味。（新关注：褐变产物的抗氧化作用）（新关注：褐变产物的抗氧化作用）l不利方面不利方面:*营养素的损失，特别是必需氨基酸（如：营养素的损失，特别是必需氨基酸（如：赖氨酸）损失严重；赖氨酸）损失严重；*产生某些有害物质（如：丙烯酰胺）。产生某些有害物质（如：丙烯酰胺）。l糖的种类及含量：糖的种类及含量：褐变反应的难易程度：褐变反应的难易程度：D-木糖木糖D-核糖核糖L-阿拉伯糖阿拉伯糖己糖（己糖（D-半乳糖、半乳糖、D-甘露糖、甘露糖、D-葡萄糖、葡萄糖、D-果糖）果
36、糖）双糖（麦芽糖、乳糖和蔗双糖（麦芽糖、乳糖和蔗糖）；糖）；D-果糖（酮糖）反应活性比醛糖弱得多。果糖（酮糖）反应活性比醛糖弱得多。l氨基酸及其它含氮物种类：氨基酸及其它含氮物种类：碱性氨基酸易褐变；碱性氨基酸易褐变；氨基在氨基在-位比位比-位易位易褐变；褐变；蛋白质褐变速度低于游离氨基酸。蛋白质褐变速度低于游离氨基酸。l温度：温度：温度升高温度升高10，褐变速度增加，褐变速度增加35倍；倍；30以以上褐变较快；上褐变较快；丙烯酰胺在丙烯酰胺在170左右生成量达最高。左右生成量达最高。lpH：pH值值2.03.5时，褐变反应程度与时，褐变反应程度与pH值呈反比；值呈反比；pH值在值在49范围内
37、，随着范围内，随着pH增大褐变转化速率增大褐变转化速率加快；加快；中等水分含量，当中等水分含量，当pH为为7.89.2时褐变速率最快。时褐变速率最快。l水分含量：水分含量：食品在中等水分含食品在中等水分含量时褐变转化速率最快。量时褐变转化速率最快。l金属离子：金属离子：铜或铁等金属离子能促进褐变反应，且铜或铁等金属离子能促进褐变反应，且Fe3+比比Fe2+的作用更强。的作用更强。l 利用利用Maillard反应：反应：在面包、糕点、咖啡、红茶、酱油等生产中，利用反在面包、糕点、咖啡、红茶、酱油等生产中，利用反应产生各种不同的风味物质。应产生各种不同的风味物质。*原料控制原料控制：核糖核糖+半胱
38、氨酸半胱氨酸 核糖核糖+谷胱甘肽谷胱甘肽 烤猪肉香味烤猪肉香味 烤牛肉香味烤牛肉香味 *温度控制：温度控制：葡萄糖葡萄糖+缬氨酸缬氨酸 木糖木糖+酵母水解蛋白酵母水解蛋白 100150 烤面包香烤面包香 90 饼干香味饼干香味 180 巧克力香巧克力香 160 酱肉香味酱肉香味 *采用不同加工方法：采用不同加工方法：土豆土豆 大麦大麦 水煮水煮 125种香气种香气 75种香气种香气 烘烤烘烤 250种香气种香气 150种香气种香气l抑制抑制Maillard反应的方法：反应的方法：*除去食品中参与褐变的底物，这类褐变底物除去食品中参与褐变的底物，这类褐变底物通常是糖类（采用发酵法或生物化学法除去）；通常是糖类（采用发酵法或生物化学法除去）；*降低食品降低食品pH值和温度；值和温度；*水活性降低至水活性降低至0.2以下或增大液体食品的稀释以下或增大液体食品的稀释度；度；*用用SO2和亚硫酸盐抑制褐变；和亚硫酸盐抑制褐变；*钙可与氨基酸结合，因此，钙盐可协同钙可与氨基酸结合，因此，钙盐可协同SO2 防防止褐变作用。止褐变作用。SO2和亚硫酸和亚硫酸盐盐在褐变的最后在褐变的最后阶段使用会无效。阶段使用会无效。
