1、水水1 1 概述概述u六大营养素之一，是维持人类正常生命六大营养素之一，是维持人类正常生命活动必需的基本物质；活动必需的基本物质；u存在：动植物体内、食品；存在：动植物体内、食品；u在食品中的主要作用：在食品中的主要作用：u赋予色、香、味、形等特征；赋予色、香、味、形等特征；u分散蛋白质和淀粉等，使形成凝胶；分散蛋白质和淀粉等，使形成凝胶；u新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工等。性和加工等。2 水与溶质的相互作用水与溶质的相互作用2.1 水的化学结构水的化学结构2.1.1 2.1.1 水分子的结构水分子的结构（单分子水或汽态水分子）（单分子水或汽态水分
2、子）u水蒸气中水：多以单分子形式存在水蒸气中水：多以单分子形式存在u化学式：化学式：H H2 2O Ou组成：一个氧原子和两个氢原子组成：一个氧原子和两个氢原子u形状：折线形形状：折线形uH HO O结合方式：共价键结合方式：共价键u键角：键角：104.5104.5u分子类型：极性分子分子类型：极性分子2.1.2 液体水的结构液体水的结构（水分子的缔合）（水分子的缔合）u存在形式：若干个水分子缔合存在形式：若干个水分子缔合（H2O）n u吸引力：含有偶极的水分子在三维空间上的静吸引力：含有偶极的水分子在三维空间上的静电引力形成氢键的缔合作用（多重氢键键合），电引力形成氢键的缔合作用（多重氢键键
3、合），u缔合原因：缔合原因：O-H键具有极性键具有极性分子中电荷非对分子中电荷非对称分布称分布分子具有较大偶极距；分子具有较大偶极距；极性极性吸引力吸引力强度强度缔合缔合u键能大小：共价键（平均键能键能大小：共价键（平均键能335kJ/mol）氢键（氢键（240 kJ/mol）偶极间静电引力，偶极间静电引力，u结构不稳定结构不稳定u动态平衡：水分子得失。动态平衡：水分子得失。u氢键给体部位：在氢键给体部位：在H H2 2O O正四面体的两个轴上正四面体的两个轴上O-HO-H成键轨道（见图成键轨道（见图2-12-1A A胡），胡），u氢键受体部位：氢键受体部位：O O的两个孤对电子轨道，位于的两
4、个孤对电子轨道，位于正四面体的另外两个轨道，正四面体的另外两个轨道，u每个每个H H2 2O O最多能与另外最多能与另外4 4个个H H2 2O O通过氢键结合，得通过氢键结合，得到如图到如图2.1-22.1-2（1 1）（刘）的四面体排列。）（刘）的四面体排列。2.2 水的物理性质水的物理性质u熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和介电常数等明显偏高（三维氢键缔合）：张力和介电常数等明显偏高（三维氢键缔合）：1)压力压力沸点沸点；101.32kPa,100;减压浓缩；减压浓缩；+101.32kPa,121123 u2）比热大，原因：）比热大，原
5、因：u 温度温度分子动能分子动能吸入热量吸入热量u 缔合分子缔合分子简单分子简单分子吸入热量吸入热量u比热大比热大水温不易随气温变化水温不易随气温变化u水密度低，黏度小水密度低，黏度小u导热率高：导热率高：u其中，导热系数、扩散系数：冰其中，导热系数、扩散系数：冰 水水经受温经受温度变化速率：度变化速率：冰冰 水水冻结速度冻结速度 解冻速度解冻速度u密度比冰大：密度比冰大：u质量相同：质量相同：V冰冰V水水冷冻工艺机械损伤冷冻工艺机械损伤u溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶液：溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶液：u离子型化合物离子型化合物介电常数大介电常数大u非离子型化合物非离子型化合物
6、氢键氢键u脂肪、蛋白脂肪、蛋白乳浊液乳浊液/胶体溶液胶体溶液2.3 固态食品中水的类型固态食品中水的类型u231 根据在食品中与非水物的结合程度根据在食品中与非水物的结合程度划分：划分：u束缚水：束缚水：u单分子层水、多分子层水单分子层水、多分子层水u自由水：自由水：u毛细管水、截留水毛细管水、截留水束缚水（结合水，构成水）束缚水（结合水，构成水）u构成水：指与非水物质结合最强的并作为非水构成水：指与非水物质结合最强的并作为非水组分整体部分的结合水。组分整体部分的结合水。u可与各非水组分结合且结合得最为牢固可与各非水组分结合且结合得最为牢固u作为非水组分整体部分作为非水组分整体部分u不能作为溶
7、剂，不能作为溶剂，u-40以上不能结冰。以上不能结冰。单分子层水单分子层水u位置：第一个水分子层中位置：第一个水分子层中u结合集团：非水组分中强极性集团（如羧基、结合集团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等）氨基等）u结合方法：氢键结合方法：氢键u键能：大，结合牢固，呈单分子层键能：大，结合牢固，呈单分子层u结合强度：最为牢固结合强度：最为牢固u蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。u个别单分子层上的水分子可脱离开强极性集团，进个别单分子层上的水分子可脱离开强极性集团，进入外面多分子层水内，与多分子层中的水分子交换。入外面多分子层水内，与多分子层中的水分子交
8、换。u含量：在高水分食品中，占总水量的含量：在高水分食品中，占总水量的0.5%；u不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。多分子层水（半结合水）多分子层水（半结合水）u邻近水：与非水物质结合强度较次的结合水邻近水：与非水物质结合强度较次的结合水u位置：强极性集团单分子层外的几个水分子层位置：强极性集团单分子层外的几个水分子层u结合基团：非水组分中弱极性集团结合基团：非水组分中弱极性集团u结合方法：氢键结合方法：氢键u键能：小，不牢固键能：小，不牢固u被束缚强度：稍弱被束缚强度：稍弱u蒸发能力：较弱蒸发能力：较弱自由水（体相水、游离水）自由水（体相
9、水、游离水）u除束缚水外剩余的部分水；除束缚水外剩余的部分水；u连接力：毛细管力连接力：毛细管力u位置：占据与非水组分相距很远位置位置：占据与非水组分相距很远位置u性质：与稀溶液中水相似，宏观流动不受阻碍性质：与稀溶液中水相似，宏观流动不受阻碍或仅受凝胶或组织骨架阻碍；在食品中可以作或仅受凝胶或组织骨架阻碍；在食品中可以作溶剂；溶剂；u在在-40以上可以结冰；以上可以结冰；u含量：在高水分食品中，略低于总水量的含量：在高水分食品中，略低于总水量的5%。毛细管水毛细管水u动植物体中毛细管保留的水；动植物体中毛细管保留的水；u存在于细胞间隙中；存在于细胞间隙中；u只能在毛细管内流动，加压可使水压出
10、体外。只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。截留水截留水u食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留；所截留；u主要存于富水的细胞中或凝胶块内；主要存于富水的细胞中或凝胶块内；u只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过生物膜或大分子网络向外蒸发；过生物膜或大分子网络向外蒸发；u在高水分食品中，占总水量的在高水分食品中，占总水量的90%以上，以上，u与食品的风味、硬度和韧性有关，应防止流失。与食品的风味、硬度和韧性有关，应防止流失。2.3.2 结合水（束缚水）结合水（束缚水）与自由水性质差别与自由水性质差别u
11、结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较固定的比例关系；数量有比较固定的比例关系；u结合水的蒸汽压比自由水高；结合水的蒸汽压比自由水高；u结合水在食品中不能作为溶剂，在结合水在食品中不能作为溶剂，在-40以上以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40以上可以结冰；以上可以结冰；u自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。结合水则不能；境。结合水则不能；u结合水对食品风味起重要作用。
12、结合水对食品风味起重要作用。2.3.2 结合水（束缚水）结合水（束缚水）与自由水性质差别与自由水性质差别u结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较固定的比例关系；数量有比较固定的比例关系；u结合水的蒸汽压比自由水？；结合水的蒸汽压比自由水？；u结合水在食品中不能作为溶剂，在结合水在食品中不能作为溶剂，在-40以上以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40以上可以结冰；以上可以结冰；u自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环
13、进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。结合水则不能；境。结合水则不能；u结合水对食品风味起重要作用。结合水对食品风味起重要作用。3 水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性31 水分活度定义水分活度定义u水含量不能作为判断食品稳定性的指标：水含量不能作为判断食品稳定性的指标：u1）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响；的影响；u2）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同，与非水组分结合牢固的水不可能被食不相同，与非水组分结合牢固的水不可能被食品中的微生物生长和化学水解反应所利用。品中的微生物生长和化学水
14、解反应所利用。u因此，用水活性度作为食品易腐败性的指标比因此，用水活性度作为食品易腐败性的指标比水含量更为恰当，而且它与食品中许多降解反水含量更为恰当，而且它与食品中许多降解反应的速度有良好的相关性。应的速度有良好的相关性。u水分活度：水分活度：u食品的蒸汽压与同温下纯水的蒸汽压的比值，食品的蒸汽压与同温下纯水的蒸汽压的比值，即即Aw=P/P0,Aw=水分活度水分活度;P=食品中水的的食品中水的的蒸汽分压，蒸汽分压，P0=指定温度下纯水的蒸汽压；指定温度下纯水的蒸汽压；u纯水纯水P=P0，Aw=1，而食品中而食品中P总小于总小于P0，故，故Aw1m毛细管毛细管凝聚的水和生物大分子凝结成的网状结
15、构截留凝聚的水和生物大分子凝结成的网状结构截留水，结合最不牢固和最易流动的水（体相水）；水，结合最不牢固和最易流动的水（体相水）；uAw：0.80.99g；u与非水组分间的结合力极弱；与非水组分间的结合力极弱；u蒸发焓蒸发焓；基本与纯水相同，既可结冰也可作；基本与纯水相同，既可结冰也可作溶剂，在许多方面与纯水相似，因而有利于化溶剂，在许多方面与纯水相似，因而有利于化学反应及微生物生长；学反应及微生物生长；u物料含水量：最低为物料含水量：最低为0.140.33g/g干物质，干物质，增加的水最多增加的水最多20g干物质；干物质；u在高水分食品中一般占总含水量的在高水分食品中一般占总含水量的95%以
16、上。以上。u区段划分不绝对：区段划分不绝对：u1）区段）区段I：靠近靠近II多分子层水多分子层水 u 区段区段II：靠近靠近I单分子层水单分子层水u2）除结合水外，其余水能在区域内）除结合水外，其余水能在区域内/间进行交换间进行交换u故用区带表示相互交叉过程故用区带表示相互交叉过程u区段区段II/III水水区段区段I/II水性质几乎不变水性质几乎不变食品食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定性起着中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定性起着重要作用。重要作用。3.3 Aw对微生物繁殖及化学反应的影响对微生物繁殖及化学反应的影响u水分活度越小，食品越稳定，较少出现腐败变质的问题；水分活度越小
17、，食品越稳定，较少出现腐败变质的问题；u毛细管水能溶解反应物质，起溶剂作用，有助于反应物毛细管水能溶解反应物质，起溶剂作用，有助于反应物质的移动，从而促进化学变化；质的移动，从而促进化学变化；u过分干燥过分干燥氧化、脂肪酸败、非酶褐变氧化、脂肪酸败、非酶褐变Awu最高稳定性所必需的水分含量：保持在结合水范围内最高稳定性所必需的水分含量：保持在结合水范围内（即最低（即最低Aw）防止氧对活性基团的作用，阻碍蛋白防止氧对活性基团的作用，阻碍蛋白质和碳水化合物的相互作用，化学变化难于发生，不会质和碳水化合物的相互作用，化学变化难于发生，不会丧失吸水性和复原性。丧失吸水性和复原性。3.3.1Aw对微生物
18、繁殖的影响对微生物繁殖的影响微生物生长需要的微生物生长需要的Aw值一般较高：值一般较高：Aw 微生物生长速度微生物生长速度生长速生长速度度MAX后后（略有下降）；略有下降）；不同微生物在食品中繁殖时，都有它最不同微生物在食品中繁殖时，都有它最适宜的适宜的Aw范围；见表（刘范围；见表（刘2.1-3，图，图2.1-9）。）。在食品中，微生物赖以生存的水主要是在食品中，微生物赖以生存的水主要是自由水：自由水含量自由水：自由水含量Aw，故故Aw大的食品易受微生物感染，稳定大的食品易受微生物感染，稳定性差。性差。微生物发育时必需的微生物发育时必需的AwAwu微生物微生物 发育所必需的最低发育所必需的最低
19、AWu普通细菌 0.90u普通酵母 0.87u普通霉菌 0.80u嗜盐细菌 0.75u耐干性酵母（细菌）0.65u耐渗透压性酵母 0.61uu3.3.2 酶促反应与水分活度的关系酶促反应与水分活度的关系如图2.1-9（2）所示u酶促褐变：酶促褐变：u 食品中的酚类物在酚氧化酶的作用下，经食品中的酚类物在酚氧化酶的作用下，经氧化后聚合成黑色素所致。氧化后聚合成黑色素所致。u条件：酚类物、氧、酶条件：酚类物、氧、酶u酶的催化活性：酶分子的构像酶的催化活性：酶分子的构像环境环境水介质水介质u水的作用：水的作用：u维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是非维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是非极性侧链
20、间的疏水作用力；极性侧链间的疏水作用力；u有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充分靠拢，溶解并增加基质流动性等。分靠拢，溶解并增加基质流动性等。uAw与酶反应速率：与酶反应速率：uAw极低时，反应几乎停止或极慢；极低时，反应几乎停止或极慢；Aw增加，增加，毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔充满水，毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔充满水，导致基质溶解于水，酶反应速率增大。导致基质溶解于水，酶反应速率增大。uAw与酶活性：与酶活性：uAw 0.85，催化活性明显减弱；，催化活性明显减弱；uAw 0.35:AwVuAw=0.2-0.3（I、II边界，单分子层水
21、，可准边界，单分子层水，可准确预测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学确预测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学反应、酶促反应速度最小反应、酶促反应速度最小uAw0.4:0.4:AwVVuAwAw=0.7=0.70.8:0.8:VuAwAw0.70.70.8:0.8:Aw AwVVu原因：原因：uAw极低：极低：u 空气中空气中O更易进入食品与脂类接触发生反应更易进入食品与脂类接触发生反应u低低Aw较低：较低：u 加入到干燥样品中的水干扰氧化，与氢过加入到干燥样品中的水干扰氧化，与氢过氧化物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行；氧化物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行；u 催化氧化的金属离子发生水化
22、作用，从而催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显著降低金属离子的催化效力；显著降低金属离子的催化效力；u Aw增高：增高：u 促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出更多催化位点，从而加速脂类氧化；更多催化位点，从而加速脂类氧化；uAw0.8：u 氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应而减少了催化效力。而减少了催化效力。u由图由图2.1-9和（表和（表2.1-3）：）：u绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域II中部和中部和III区发生，因而在具有中高水分含量区发生，因而在具有中高水分含
23、量（Aw=0.70.9）的食品中发生最快；的食品中发生最快；u食品在解吸过程中，区段食品在解吸过程中，区段I和和II的边界位置，即的边界位置，即 Aw=0.20.3，V；uAw蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖乳糖乳糖u温度温度 ,溶解度溶解度u糖液抑制酵母、霉菌的生长的最低浓度为糖液抑制酵母、霉菌的生长的最低浓度为70%。溶解度溶解度糖 液 抑 制 酵 母、霉 菌 的 生 长 的 最 低 浓 度 为70%。20 时 最 高 浓 度（%）食 品 保 存 性蔗 糖66不 能 达 到 要 求淀 粉 糖 浆80较 好葡 萄 糖 浆50差果 葡 糖 浆71 77（含 果 糖42。6%）80（含 果 糖90%）达 到
24、 要 求较 好结晶性结晶性u蔗糖：易结晶，晶体很大；结晶破裂，不能生产坚硬、蔗糖：易结晶，晶体很大；结晶破裂，不能生产坚硬、透明的硬糖果；透明的硬糖果；u葡萄糖：易结晶，晶体细小；葡萄糖：易结晶，晶体细小；u果糖：难于结晶；果糖：难于结晶；u转化糖：难于结晶，代替蔗糖，防止结晶；转化糖：难于结晶，代替蔗糖，防止结晶；u淀粉糖浆（葡萄糖淀粉糖浆（葡萄糖+低聚糖低聚糖+糊精）：不能结晶，能防糊精）：不能结晶，能防止蔗糖结晶不含果糖，吸湿性较转化糖低，糖果保存止蔗糖结晶不含果糖，吸湿性较转化糖低，糖果保存性好。其中糊精能增加韧性、强度和黏性，糖果不易性好。其中糊精能增加韧性、强度和黏性，糖果不易破碎
25、；甜度较低，起冲淡蔗糖甜度的作用，使产品甜破碎；甜度较低，起冲淡蔗糖甜度的作用，使产品甜味温和，可口。如用量过多，糊精含量过多则韧性过味温和，可口。如用量过多，糊精含量过多则韧性过强，影响脆性。强，影响脆性。渗透压渗透压u浓度浓度 渗透压渗透压u在相同浓度下，溶液的相对分子质量在相同浓度下，溶液的相对分子质量 ，分，分子数目子数目渗透压力渗透压力u渗透压越高的糖对食品保存效果越好：渗透压越高的糖对食品保存效果越好：u 35%35%45%45%葡萄糖溶液葡萄糖溶液=50%=50%60%60%蔗糖溶液蔗糖溶液u 糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是有差别的：是
26、有差别的：u50%50%蔗糖溶液浓度为：蔗糖溶液浓度为：50%50%一般酵母；一般酵母；6 6u 65%65%、80%80%细菌和霉菌细菌和霉菌黏度黏度u淀粉糖浆淀粉糖浆 蔗糖蔗糖 葡萄糖和果糖葡萄糖和果糖u温度温度 蔗糖黏度蔗糖黏度 ，葡萄糖黏度，葡萄糖黏度 u转化程度转化程度淀粉糖浆淀粉糖浆u应用：通过调节糖的黏度提高食品的稠度和可应用：通过调节糖的黏度提高食品的稠度和可口性，如水果罐头、果汁饮料和食用糖浆。口性，如水果罐头、果汁饮料和食用糖浆。冰点降低冰点降低u决定因素：浓度、糖相对分子量决定因素：浓度、糖相对分子量u淀粉糖浆：冰点降低程度与转化程度有关：转淀粉糖浆：冰点降低程度与转化程
27、度有关：转化程度化程度，冰点降低，冰点降低。u应用：雪糕类食品冰点降低程度：应用：雪糕类食品冰点降低程度：u低转化度淀粉糖浆低转化度淀粉糖浆 淀粉糖浆淀粉糖浆+蔗糖蔗糖 碱性介质；温度，水解速度；u端基异构体对水解速度的影响：-D-糖苷 100100），随着糖的分解形成黑褐），随着糖的分解形成黑褐色。在受强热的情况下，糖类生成色。在受强热的情况下，糖类生成2 2类物质类物质:u糖的脱水产物，即焦糖或称酱色糖的脱水产物，即焦糖或称酱色u裂解产物，是一些挥发性的醛、酮类物质，可裂解产物，是一些挥发性的醛、酮类物质，可进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐色物质。进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑褐色物质。焦
28、糖化反应焦糖化反应（caramelization）u反应物：多为蔗糖反应物：多为蔗糖u催化剂：少量酸、碱或盐，加速反应，使产物催化剂：少量酸、碱或盐，加速反应，使产物具有特定类型的焦糖色、溶解性和酸性。具有特定类型的焦糖色、溶解性和酸性。u产物：吡喃酮、呋喃酮、内酯、羰基、酸与酯产物：吡喃酮、呋喃酮、内酯、羰基、酸与酯.焦糖化反应焦糖化反应（caramelization）u反应分3个阶段：u -H2O -H2Ou蔗糖 异蔗糖酐 焦糖酐 u -H2Ou 焦糖烯 焦糖素（具有羰基、羧基、羟基和酚基等官能团）焦糖化反应焦糖化反应（caramelization）u温和的或初始的热解引起了端基异构体的转
29、变，环大温和的或初始的热解引起了端基异构体的转变，环大小的改变。小的改变。u糖苷键断裂：形成新的糖苷键；糖苷键断裂：形成新的糖苷键；u热解热解脱水脱水内苷环，如葡聚糖（内苷环，如葡聚糖（1 1，2-2-脱水脱水-D-D-葡葡萄糖）和左旋葡聚糖（萄糖）和左旋葡聚糖（1 1，6-6-脱水脱水-D-D-葡萄糖）；葡萄糖）；u双键引入环双键引入环不饱和环中间物，如呋喃；有些具有独不饱和环中间物，如呋喃；有些具有独特味道与香味，如麦芽酚与异麦芽酚等使面包具有陪特味道与香味，如麦芽酚与异麦芽酚等使面包具有陪烤香味；烤香味；2-2-氢氢-4-4-羟基羟基-5-5-甲基呋喃甲基呋喃-3-3-酮具有肉烤焦风酮具
30、有肉烤焦风味；味；u共轭双键吸收光共轭双键吸收光颜色；颜色；u缩合反应缩合反应良好的颜色和风味；良好的颜色和风味；焦糖化反应焦糖化反应（caramelization）u应用：食品、糖果、饮料；应用：食品、糖果、饮料；u焦糖色素类系型：焦糖色素类系型：u耐酸焦糖色素（用于可乐饮料）耐酸焦糖色素（用于可乐饮料）u焦糖等电点在焦糖等电点在3.03.06.96.9u啤酒用焦糖色素啤酒用焦糖色素u陪烤食品用焦糖色素。陪烤食品用焦糖色素。u注意：避免腐殖质生成注意：避免腐殖质生成复合反应复合反应（缩合反应？）（缩合反应？）u 受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛羟基与另
31、一个单糖分子的羟基缩合，失水生成羟基与另一个单糖分子的羟基缩合，失水生成双糖。若复合反应程度高，还能生成三糖和其双糖。若复合反应程度高，还能生成三糖和其它低聚糖，这种反应称为。它低聚糖，这种反应称为。复合反应复合反应（缩合反应？）（缩合反应？）u主要产物：和-1，6键二糖，微量其它二糖；u可逆性：不可逆；u影响催化能力的因素：酸的种类，u葡萄糖；盐酸 硫酸 草酸复合反应复合反应（缩合反应？）（缩合反应？）u反应程度影响因素：糖浓度，反应进行程度；u 2C6H12O6C12H22O11+H2Ou起始浓度；90%u平衡浓度：28.1%71.9%复合反应复合反应（缩合反应？）（缩合反应？）u不利影响
32、：不利影响：u 酸酸u淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖+5%（异麦芽糖（异麦芽糖+龙胆二糖龙胆二糖u 水解水解 u 复合糖，影响葡萄糖产率、复合糖，影响葡萄糖产率、结晶及风味。结晶及风味。美拉得美拉得（Maillard）反反应应u羰氨反应，属非酶褐变u反应物：u游离羰基：醛、酮、单糖以及因多糖分解或脂质氧化生成的羰基化合物u游离氨基：游离氨基酸（尤其是赖氨酸）、肽链、蛋白质、胺类等美拉得美拉得（Maillard）反应反应u反应阶段及产物：u初始阶段：u 羰氨缩合u游离羰基+游离氨基N-葡萄糖基胺u分子重排 羰氨缩合u果糖胺双果糖胺；u 1分子葡萄糖美拉得美拉得（Maillard）反应反应u中间阶段（多条途
33、径）：中间阶段（多条途径）：u 脱水脱水u果糖基胺果糖基胺羟甲基糠醛（羟甲基糠醛（HMFHMF）u 2，3-烯醇化作用烯醇化作用u或：果糖基胺或：果糖基胺甲基甲基-二羰基化合物二羰基化合物还原酮还原酮 u 脱胺残基重排脱胺残基重排u 脱羧、脱胺脱羧、脱胺u二羰基化合物二羰基化合物+氨基酸氨基酸邻氨基醛邻氨基醛/或酮糖（褐色色素）或酮糖（褐色色素）+醛醛+二氧化碳二氧化碳 StreckerStrecker降解降解美拉得美拉得（Maillard）反应反应u终了阶段：终了阶段：u 脱水脱水u醇醛缩合：醇醇醛缩合：醇+醇醇 不饱和醛不饱和醛u 缩合缩合 u黑色素聚合：黑色素聚合：HMFHMF及其衍生物
34、及其衍生物+二羰基化合物二羰基化合物+还还u 聚合聚合u原酮原酮+醛醛类黑精或黑色素类黑精或黑色素美拉得美拉得（Maillard）反应反应u影响羰胺反应的因素：影响羰胺反应的因素：u温度：温度：u1010，反应速度，反应速度335 5倍；倍；203030，较快；较快；100100很快；很快；150150，激烈。室温下，激烈。室温下，O2O2促进褐促进褐变，变，8080时，时，O2O2无影响，低温（无影响，低温（1010）下抽真空）下抽真空/充氮充氮贮存。贮存。u水分活度：水分活度：u水分在水分在101015%15%最易褐变，控制水分含量：最易褐变，控制水分含量：u固体食品：奶粉、冰淇淋粉，控制
35、水分固体食品：奶粉、冰淇淋粉，控制水分 3%3%；u液体食品：液体食品：u干制肉制品。干制肉制品。美拉得美拉得（Maillard）反应反应upHpH值：值：pH6pH6，褐变反应程度很低；褐变反应程度很低；pH=7.8pH=7.89.29.2，pHpH，AAAAu原因：酸性条件下，由于氨基处于质子化状态，使得葡基胺不原因：酸性条件下，由于氨基处于质子化状态，使得葡基胺不能形成。能形成。u控制褐变：降低控制褐变：降低pHpH值。值。u糖与氨基化合物结构；糖与氨基化合物结构；u五碳糖（核糖五碳糖（核糖 木糖木糖 阿拉伯糖）阿拉伯糖）六碳糖（半乳糖六碳糖（半乳糖 甘露糖甘露糖 葡萄葡萄糖糖 果糖）果
36、糖）双糖（乳糖双糖（乳糖 蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖 海藻糖）海藻糖）u羰基化合物：羰基化合物：-己烯醛（最快）己烯醛（最快）-双羰基化合物（最慢）双羰基化合物（最慢）u氨基化合物：胺氨基化合物：胺 氨基酸氨基酸 肽肽 蛋白质蛋白质美拉得美拉得（Maillard）反应反应u脂类：不饱和度脂类：不饱和度，褐变，褐变。u控制褐变：选择不易发生褐变的食品原料。控制褐变：选择不易发生褐变的食品原料。u金属离子：金属离子：u促进褐变：铜、铁（促进褐变：铜、铁（FeFe3+3+FeFe2+2+）u无影响：无影响：NaNa+美拉得美拉得（Maillard）反应反应u羰氨反应的控制：羰氨反应的控制：u亚硫酸处理：
37、亚硫酸处理：u形成钙盐：形成钙盐：u 钙钙+AA 不溶性化合物，协同不溶性化合物，协同SO2控制褐变。控制褐变。u生物化学法：生物化学法：u酵母发酵法：除去糖，适用于含糖量甚微的食品，如酵母发酵法：除去糖，适用于含糖量甚微的食品，如蛋粉和脱水肉末。蛋粉和脱水肉末。美拉得美拉得（Maillard）反应反应u葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶混合制剂：葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶混合制剂：u 除去食品中的微量葡萄糖和氧，也用于除去罐（瓶）除去食品中的微量葡萄糖和氧，也用于除去罐（瓶）装食品容器顶隙中的残氧。装食品容器顶隙中的残氧。u 葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶uRCHO+O2+H2O R RCOOH+HCOOH+
38、H2 2O O2 2u u 葡萄糖酸，不与氨基化合物结合葡萄糖酸，不与氨基化合物结合u 过氧化氢酶过氧化氢酶u22H H2 2O O2 2 2H 2H2 2O+OO+O2 2美拉得美拉得（Maillard）反应反应u在食品加工中的应用：在食品加工中的应用：u产生工艺香味，如巧克力、蜂蜜、槭糖、面包、产生工艺香味，如巧克力、蜂蜜、槭糖、面包、炒花生和烤肉等；炒花生和烤肉等；u不利影响：不利影响：u营养、色泽和风味劣化，如造成赖氨酸、精氨营养、色泽和风味劣化，如造成赖氨酸、精氨酸和组氨酸及蛋白质中这样的残基损失酸和组氨酸及蛋白质中这样的残基损失。糖糖温度温度糖加热变色=焦糖化=非酶褐变产生风味物质
39、拔丝苹果单糖加热单糖加热单糖加热变色=非酶褐变产生风味物质降解降解产物聚合聚合产物u中性条件慢u酸性条件聚合u 烯醇化、脱水、降解。u碱性条件烯醇化、重排、降解。u催化剂单糖加热单糖加热葡萄糖加热5-羟甲基糠醛果糖加热2-羟基乙酰呋喃+异麦芽酚单糖加热单糖加热双糖加热双糖加热蔗糖异多聚蔗糖多聚糖聚糖烯腐黑糖或焦黑素脱水分子量增加由糖引起的非酶褐变由糖引起的非酶褐变u由单糖引起的非酶褐变u由双糖引起的非酶褐变u由糖和蛋白质、氨基酸引起的非酶褐变由糖引起的非酶褐变由糖引起的非酶褐变美拉得美拉得（Maillard）反应反应u羰氨反应u反应物：还原糖（如：单、双和低聚糖糖）、氨基化合物（如：蛋白质和氨
40、基酸）和水u反应条件：加温u产物：复杂、褐色物质u反应过程：复杂美拉得美拉得（Maillard）反应反应葡萄糖+氨基葡基氨重排1-氨基-2-酮糖醛、酮、糖等脱水、环化、缩合黑褐色物质风味物质多糖多糖结构由10个以上单糖构成聚合度不定，只有范围。淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、果胶物质、亲水性淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、果胶物质、亲水性多糖胶和改性多糖等多糖胶和改性多糖等 来源食品本身所含有的添加的组成组成u由一种单糖缩合而成：如戊糖胶、木糖胶、阿由一种单糖缩合而成：如戊糖胶、木糖胶、阿拉伯糖胶、己糖胶（淀粉、糖原和纤维素等），拉伯糖胶、己糖胶（淀粉、糖原和纤维素等），u由不同类型的单糖缩合而成
41、：如半乳糖甘露糖由不同类型的单糖缩合而成：如半乳糖甘露糖胶、果胶等。胶、果胶等。性质性质u一般不溶于水，在水溶液中不形成真溶液，只能形成一般不溶于水，在水溶液中不形成真溶液，只能形成胶体，胶体，u无甜味，无甜味，u无还原性，不能还原费林试剂，无还原性，不能还原费林试剂，u与苯肼不能形成杀，与苯肼不能形成杀，u不能与金属氧化物成盐。不能与金属氧化物成盐。由于构件分子不同，性质差异巨大。由于构件分子不同，性质差异巨大。与单糖的性质差距巨大与单糖的性质差距巨大性质性质u可被酸或酶水解为单糖，中间产物是低聚糖可被酸或酶水解为单糖，中间产物是低聚糖u经氧化物和碱分解，可生成各种衍生物和分解产物，经氧化物
42、和碱分解，可生成各种衍生物和分解产物，但不能生成结构单糖但不能生成结构单糖u有旋光性，但无变旋现象有旋光性，但无变旋现象u无均一的聚合度无均一的聚合度u以混合形式存在：如淀粉是直链淀粉和支链淀粉的混以混合形式存在：如淀粉是直链淀粉和支链淀粉的混合物，商品果胶是以聚半乳糖醛酸为主要成分以及少合物，商品果胶是以聚半乳糖醛酸为主要成分以及少量阿拉伯聚糖和半乳聚糖组成的混合物。量阿拉伯聚糖和半乳聚糖组成的混合物。分类分类u按功能：按功能：u构成动植物骨架的原料：某些不溶性多糖，如构成动植物骨架的原料：某些不溶性多糖，如植物的纤维素和动物的甲壳多糖贮存形式的多植物的纤维素和动物的甲壳多糖贮存形式的多糖：
43、如淀粉和糖原等，在需要时可以通过生物糖：如淀粉和糖原等，在需要时可以通过生物体内酶系统的作用，分解、释放出单糖；体内酶系统的作用，分解、释放出单糖；u复杂生理功能：如粘多糖、血型物质等，它们复杂生理功能：如粘多糖、血型物质等，它们在动物、植物和微生物中起着重要的作用。在动物、植物和微生物中起着重要的作用。淀粉淀粉 以显微镜可见大小的颗粒大量以显微镜可见大小的颗粒大量存在于植物种子（如麦、米、玉存在于植物种子（如麦、米、玉米等）、块茎（如薯类）和根（）米等）、块茎（如薯类）和根（）以及干果（如栗子、白果等）中，以及干果（如栗子、白果等）中，也存在于植物的其它部位，是植也存在于植物的其它部位，是植
44、物营养物质的一种储存形式。物营养物质的一种储存形式。u组成：麦芽糖单位组成：麦芽糖单位u 淀粉酶淀粉酶u 淀粉淀粉-麦芽糖麦芽糖u 水解水解u结构：链状结构结构：链状结构u成分：成分：淀粉淀粉热水处理热水处理u u 直链淀粉（可溶解），支链淀粉（不溶解）直链淀粉（可溶解），支链淀粉（不溶解）u淀粉颗粒中几乎仅含有直链和支链淀粉淀粉颗粒中几乎仅含有直链和支链淀粉化学结构化学结构u构件分子：D吡喃葡萄糖u直链淀粉1，4糖苷键u支链淀粉1，4和1，6糖苷键u聚合度不定u立体结构：非线性，由分子内的氢键使链卷曲盘旋成立体结构：非线性，由分子内的氢键使链卷曲盘旋成左螺旋状，其双螺旋结构每一圈中，每股连链
45、包含左螺旋状，其双螺旋结构每一圈中，每股连链包含3个糖基，取单螺旋结构时，每一圈包含个糖基，取单螺旋结构时，每一圈包含6个糖基。个糖基。u局部结构：可与麦芽低聚糖相比。局部结构：可与麦芽低聚糖相比。u在溶液中：取螺旋结构、部分断开的螺旋结构和不规在溶液中：取螺旋结构、部分断开的螺旋结构和不规则的卷曲结构则的卷曲结构u每个分子有一个还原性端基和一个非还原性端基，是每个分子有一个还原性端基和一个非还原性端基，是一条长而不分支的链。一条长而不分支的链。u相对分子质量：相对分子质量：60000，相当于，相当于300400个葡个葡萄糖分子缩合而成。萄糖分子缩合而成。直链淀粉直链淀粉OOOHHOCH2HO
46、OOOHHOCH2HOOOOHHOCH2HOOOOHHOCH2HO聚合度可在100-2000之间性质性质u直链淀粉溶于热水直链淀粉溶于热水u糊化温度糊化温度100u遇碘液变蓝色遇碘液变蓝色支链淀粉支链淀粉u单位：单位：D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖u连接方式：连接方式：-1-1，4 4和和-1-1，6 6两种糖苷键连接两种糖苷键连接u主链：主链：-1-1，4 4连接，连接，u支链：支链：-1-1，6 6糖苷键连接在主链上，有长度糖苷键连接在主链上，有长度不等（约不等（约10102020个葡萄糖残基）个葡萄糖残基）u结构：带分枝的大分子，局部结构复杂，整体结构：带分枝的大分子，局部结构复杂，整体结构呈
47、树枝状，见图结构呈树枝状，见图2 2。2-242-24刘刘*。u支链有支链有2 2种，平均约含种，平均约含20203030个葡萄糖基。所个葡萄糖基。所以，支链虽然也可呈螺旋，但螺旋很短。以，支链虽然也可呈螺旋，但螺旋很短。u相对分子质量：相对分子质量：500001000000，u每每2430个葡萄糖单位含有个葡萄糖单位含有1个端基，每个端基，每1直直链是链是-1-1，4 4连接的链，而每个分枝是连接的链，而每个分枝是-1-1，6 6连接的链。连接的链。支链淀粉至少含有支链淀粉至少含有300个个-1-1，6 6支链淀粉支链淀粉OOOHHOCH2HOOOOHHOCH2HOOOOHHOCH2HOOO
48、OHHOCH2HOOOOHHOCH2HOOOOHHOCH2HO主链聚合度可在10-20之间性质性质u连接的链与碘反应呈紫色或红紫色。连接的链与碘反应呈紫色或红紫色。u利用利用2 2种淀粉性质不同，可将它们分离，如用种淀粉性质不同，可将它们分离，如用70708080饿水可将直链淀粉从混合物中溶解出饿水可将直链淀粉从混合物中溶解出来。来。淀粉粒淀粉粒u在自然界中淀粉的单质可以以含水颗粒的形式存在。这在多糖中是仅有的。u一般淀粉中都含有直链和支链淀粉一般淀粉中都含有直链和支链淀粉2种，其中种，其中直链淀粉占直链淀粉占1530%u直链和支链淀粉比例：与品种相关直链和支链淀粉比例：与品种相关u直链淀粉含
49、量：直链淀粉含量：u马铃薯淀粉：马铃薯淀粉：20%u玉米淀粉：玉米淀粉：27%u玉米的变异品种：玉米的变异品种：85%u有的豆类淀粉全部是直链淀粉有的豆类淀粉全部是直链淀粉u有的淀粉如糯米全部为支链淀粉有的淀粉如糯米全部为支链淀粉淀粉在溶液中淀粉在溶液中在室温条件下不易溶于水可溶于某些盐溶液、稀碱溶液和某些有机介质加热溶解糊化直链淀粉 支链淀粉老化可逆？馒头的再加热性质性质遇碘生色水解淀粉酶 葡萄糖淀粉酶杂质的影响淀粉的糊化淀粉的糊化u-淀粉：具有胶束结构的生淀粉淀粉：具有胶束结构的生淀粉u膨润现象：膨润现象：-淀粉在水中加热后，一部分胶淀粉在水中加热后，一部分胶束被溶解而形成空隙，于是水分子
50、浸入内部与束被溶解而形成空隙，于是水分子浸入内部与一部分淀粉分子进行结合，胶束逐渐被溶解，一部分淀粉分子进行结合，胶束逐渐被溶解，空隙逐渐扩大，淀粉粒因吸水，体积膨胀数十空隙逐渐扩大，淀粉粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉的胶束即行消失。倍，生淀粉的胶束即行消失。淀粉的糊化淀粉的糊化u继续加热胶束则全部崩溃，淀粉分子形继续加热胶束则全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水包围，而成为溶液状成单分子，并为水包围，而成为溶液状态，由于淀粉分子是链状或分枝状，彼态，由于淀粉分子是链状或分枝状，彼此牵连，结果形成具有黏性的糊状溶液，此牵连，结果形成具有黏性的糊状溶液，这种现象称为，这种状态的淀粉称为这种现象
