1、1第三節 多糖p定義(Definition)p分類(Classification)p重要的多糖(Important polysaccharides)p性質(Properties)p功能(Functions)2一、定義及分類按結構分按結構分按組成分按組成分直鏈多糖，支鏈多糖直鏈多糖，支鏈多糖D-吡喃葡萄糖組成吡喃葡萄糖組成均勻多糖，非均勻多糖（雜多糖）均勻多糖，非均勻多糖（雜多糖） 超過超過10個單糖的聚合物，是大分子聚合物，聚合度個單糖的聚合物，是大分子聚合物，聚合度（DP）由）由10到幾千，大多數多糖的到幾千，大多數多糖的DP為為2003000，纖維素纖維素700015000。常見多糖有淀粉

2、，纖維素，半纖。常見多糖有淀粉，纖維素，半纖維素，果膠，瓜爾豆膠等。維素，果膠，瓜爾豆膠等。3糖糖 糖單元糖單元結構結構纖維素纖維素直鏈淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉支鏈淀粉糖原糖原海藻酸海藻酸阿拉伯樹膠阿拉伯樹膠D-葡萄糖葡萄糖 -(1-4) 糖苷鍵糖苷鍵D-葡萄糖葡萄糖 -(1-4) 糖苷鍵糖苷鍵D-葡萄糖葡萄糖 -(1-4) 、-(1-6) 糖苷鍵糖苷鍵D-葡萄糖葡萄糖 -(1-4) 、-(1-6) 糖苷鍵糖苷鍵D-葡萄糖葡萄糖, D-甘露糖酸甘露糖酸, L-洛糖醛酸洛糖醛酸D-半乳糖半乳糖, D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸, L-鼠李糖鼠李糖 , L-阿拉伯糖阿拉伯糖均多糖和雜多糖實例均多糖和雜多糖實

3、例4二、纖維素v 纖維素是通過-D-(14) 糖苷鍵連接形成的。v 最基本單位是纖維二糖。145p纖維素是纖維素是直鏈結構直鏈結構，不像淀粉（有螺旋和支鏈結構），無螺旋和支鏈，不像淀粉（有螺旋和支鏈結構），無螺旋和支鏈結構。結構。p纖維素是通過一條鏈上的纖維素是通過一條鏈上的OH與另一條鏈上的與另一條鏈上的-O-形成氫鍵連接形成并形成氫鍵連接形成并行結構，使得纖維素行結構，使得纖維素具有較高的拉伸強度具有較高的拉伸強度。6v纖維素是植物細胞壁的主要成分，也是海藻和卵菌的主要形式。植物中33%是纖維素，其中棉花中含有90%纖維素，木質中含有40-50%纖維素。v大多數哺乳動物不能利用纖維素。動物

4、中反芻動物和白蟻類能夠消化纖維素。7p纖維素無色、無味，不溶于水和部分溶劑。p纖維素可以在纖維素酶作用下水解為纖維糊精，在強酸或稀酸高溫下才能徹底分解為葡萄糖。p與淀粉相比，纖維素更易結晶化，在 320 oC，25 MPa壓力下易變成無定形結構。8v 纖維素功能： 纖維素可以從木質材料和棉花中獲得，用來制作木板和紙張。 纖維素還可以用作粘合劑，如甲基化的纖維素、羧甲基化纖維素可以用作墻紙和粘合劑。 纖維素來自非主食谷物可以用作高效的生物能源來源。如大麻、柳枝、楊樹等。 纖維素還可被轉化為生物燃料，如生物酒精。9三、改性纖維素三、改性纖維素1.羧甲基纖維素羧甲基纖維素 CMC：易溶于水，有粘性，

5、其鈉鹽可做增稠劑易溶于水，有粘性，其鈉鹽可做增稠劑 可與蛋白質形成復合物，有助于蛋白質食品的增溶，在餡餅、可與蛋白質形成復合物，有助于蛋白質食品的增溶，在餡餅、牛奶、蛋糊及布丁中作增稠劑和粘接劑。牛奶、蛋糊及布丁中作增稠劑和粘接劑。 在冰淇淋和其它冷凍食品中，可阻止冰晶的形成。防止糖果，在冰淇淋和其它冷凍食品中，可阻止冰晶的形成。防止糖果，糖漿中產生糖結晶，增加蛋糕等烘烤食品的體積，延長食品的貨糖漿中產生糖結晶，增加蛋糕等烘烤食品的體積，延長食品的貨架期。架期。應用應用102.2.甲基纖維素甲基纖維素（Methylcellulose MC）3.3.羥丙基甲基纖維素羥丙基甲基纖維素（Hydrox

6、ypropylmethylcellulose HPMC）優點：熱膠凝性、保濕性好。優點：熱膠凝性、保濕性好。用途：保濕劑、增稠劑、穩定劑用途：保濕劑、增稠劑、穩定劑。11 4. 微晶纖維素微晶纖維素 用稀酸處理纖維素用稀酸處理纖維素, ,可以得到極細的纖維素粉末，可以得到極細的纖維素粉末，稱為微晶纖維素。稱為微晶纖維素。 在療效食品中作為無熱量填充劑。在療效食品中作為無熱量填充劑。12四、半纖維素(Hemicellulose) 一些與纖維素一起存在于植物細胞壁中的多糖物質總稱。 構成半纖維素單體的有：葡萄糖，果糖， 甘露糖， 半乳糖，阿拉伯糖，木糖，鼠李糖及糖醛酸。13五、果膠 果膠物質是植物

7、細胞壁成分之一，存在于相鄰細胞壁間的胞間層果膠物質是植物細胞壁成分之一，存在于相鄰細胞壁間的胞間層中，起著將細胞粘在一起的作用，它使水果、蔬菜具有較硬的質地。中，起著將細胞粘在一起的作用，它使水果、蔬菜具有較硬的質地。結構：結構：D-D-吡喃半乳糖醛酸以吡喃半乳糖醛酸以-1,4-1,4苷鍵相連，通常以部分甲酯化存在。苷鍵相連，通常以部分甲酯化存在。14v 高甲氧基果膠（HM）：分子中超過一半的羧基是甲酯化的，余下的羧基是以游離酸及鹽的形式存在，相當于甲氧基含量7%。v 低甲氧基果膠（LM，低果膠酯）：分子中低于一半的羧基是甲酯化型，相當于甲氧基含量7%。15根據果蔬的成熟過程，分有三種形態：

8、原果膠 ： (protopectin） 未成熟的果實和蔬菜中高度甲酯化且不溶于水的果膠物質。只存在于植物細胞壁中，它使果實，蔬菜保持較硬的質地。 果膠：(Pectin) 羧基不同程度甲酯化的果膠物質，存在于植物汁液中，成熟果蔬的細胞液內含量較多。 果膠酸：(Pectic acid) 完全不含甲酯基的聚半乳糖醛酸，在細胞汁中與Ca2+、Mg2+ 、K+ 、Na+等礦物質形成不溶于水或微溶于水的果膠酸鹽。16v 未成熟果實細胞間含大量原果膠，與纖維素、木質素、半纖維素等在一起，組織堅硬。隨著成熟的進程,原果膠在聚半乳糖醛酸酶和果膠酯酶的作用下，水解成分子量較小的可溶于水的果膠,并與纖維素分離, 摻

9、入細胞內、果實組織變軟而有彈性。若進一步水解，則果膠發生去甲酯化，生成果膠酸。由于果膠酸不具有粘性，果實變成軟瘍的過熟狀態。17 果膠是親水性膠狀物，其中HM在酸性（pH=23.5）、蔗糖含量6065%的條件下會生成凝膠，而LM與糖、酸即使比例恰當也難以形成凝膠，但它在Ca2+ 作用下可形成凝膠。 機制v 蔗糖的作用脫水以減少膠粒表面的吸附水。促進形成鏈狀膠束，形成果膠分子間氫鍵。v pH=23.5，阻止羧基離解，中和電荷，膠束結晶、凝聚而形成凝膠。18v 商業上生產果膠：以桔皮和蘋果渣為原料，在pH=1.53，溫度60100提取，再用離子（Al3+）沉淀純化，使果膠形成不溶于水的果膠鹽，用酸

10、性乙醇洗滌除去離子。v 果醬和果凍的膠凝劑v 酸奶的水果基質，能阻止加熱時酪蛋白聚集v 飲料和冰激凌的穩定劑與增稠劑19六、魔芋葡甘露聚糖 由D-甘露糖與D-葡萄糖通過-1,4糖苷鍵連接而成。 魔芋葡甘露聚糖能溶于水，形成高黏度的假塑性溶液。其高親水性、膠凝性和成膜性，用于制作魔芋食品和仿生食品（蝦仁、肚片、魷魚等）、果凍、果醬、糖果、食品保鮮膜；在乳制品、冰激凌、肉制品和面包中作增稠劑和穩定劑。 小腸內無此多糖的分解酶，故幾乎不能被消化，可作減肥食品。20七、膳食纖維 v 膳食纖維是一種不能被人體消化的碳水化合物，由兩部分組成。一部分是不溶性的植物細胞壁材料，主要是纖維素與木質素（復雜的酚類

11、聚合物），另一部分是非淀粉的水溶性多糖，如果膠、樹膠等。v 非水溶性纖維可降低罹患腸癌的風險，同時可經由吸收食物中有毒物質預防便秘，并且減低消化道中細菌排出的毒素。21v 常見的食物中的大麥、豆類、胡蘿卜、柑橘、亞麻、燕麥等食物都含有豐富的水溶性纖維。水溶性纖維可減緩消化速度和最快速排泄膽固醇，有助于調節免疫系統功能，促進體內有毒重金屬的排出。可讓血液中的血糖和膽固醇控制在理想的水平。22 1.增強腸道功能，防止便秘 v 膳食纖維體積大，可促進腸蠕動、減少食物在腸道中停留時間，其中的水份不容易被吸收。另一方面，膳食纖維在大腸內經細菌發酵，直接吸收纖維中的水份，產生通便作用。v 排便時間的縮短有

12、利于減少腸內有害細菌的生長，并能避免膽汁酸大量轉變為致癌物。23 2.控制體重、有利于減肥v 膳食纖維，特別是水溶性纖維，可以減緩食物由胃進入腸道的速度，并具有很強的吸水溶脹性能，吸水后膨脹,體積和重量增加1015倍，從而產生飽腹感而減少能量攝入，降低膳食中脂肪的熱比值，避免熱能過剩而導致體內脂肪的過度積累,；在腸道內營養的消化吸收也下降 ，達到控制體重和減肥的作用。24 3.改善和預防糖尿病 v 水溶性纖維可降低餐后血糖和血胰島素升高反應。膳食纖維中的果膠可延長食物在胃腸內的停留時間，延長胃排空時間，降低葡萄糖的吸收速度，使人體進餐后的血糖值不會急劇上升，并降低人體對胰島素的需求，從而有利于

13、糖尿病病情的改善。25 4.預防結腸和直腸癌v 主要與致癌物質在腸道內停留時間長，和腸壁長期接觸有關。v 增加膳食中纖維含量，使致癌物質濃度相對降低，加上膳食纖維有刺激腸蠕動作用，致癌物質與腸壁接觸時間大大縮短。v 長期以高動物蛋白為主的飲食，再加上攝入纖維素不足是導致這兩種癌的重要原因。 26 5.降低血液膽固醇含量、預防心血管疾病v 高脂肪和高膽固醇是引發心血管疾病的主要原因。肝臟中的膽固醇經人體代謝而轉變成膽酸，膽酸到達小腸以消化脂肪，然后膽酸再被小腸吸收回肝臟而轉變成膽固醇。v 膳食纖維在小腸中能形成膠狀物質，如“果膠”可結合膽固醇，“木質素”可結合膽酸，從而將膽酸包圍，被膳食纖維包圍

14、的膽酸便不能通過小腸壁被吸收回肝臟，而是通過消化道被排出體外。肝臟只能靠吸收血液中的膽固醇來補充消耗的膽酸，從而就降低了血液中的膽固醇。27v 糙米、玉米、小米、大麥、小麥皮（米糠）和麥粉（黑面包的材料）等雜糧v 根菜類和海藻類中食物纖維較多，如胡蘿卜、四季豆、豌豆、薯類等 v 過多的攝食膳食纖維會致腹部不適，如增加腸蠕動和增加產氣量，影響其他營養素如蛋白質的消化和鈣、鐵的吸收。 28八、糖原v 存在于動物體內，又稱動物淀粉v 其結構類似于支鏈淀粉只是糖原的分支更多，分子量更大。v 當動物血液中葡萄糖含量較高時，就會結合成糖原儲存于肝臟中。當葡萄糖含量降低時，糖原就可分解成葡萄糖而供給機體能量

15、。 29v通過 - (1 4) 和 - (1 - 6)連接形成的。 411630九、多糖的功能1. 調整粘度(Viscosity control)2. 改善質構(Texture control)3. 用作乳化劑(Emulsifying agent)4. 用作保水性(Water-binding capacity)5. 用作穩定劑(Stabilizer)31第四節 淀粉v 淀粉是大多數植物的主要儲備物，主要存在于植物的種子、根和莖中。是很多的植物組分之一。它也是人類營養最重要的碳水化合物來源。v 制備淀粉所用的原料來源主要有玉米、小麥、馬鈴薯、甘薯等農作物，此外，豆類、藕也用作淀粉生產的原料。一、

16、來源一、來源32二、淀粉粒v 淀粉是植物的主要貯備碳水化合物。v 淀粉主要是以淀粉顆粒(granules)的形式存在。無定型區無定型區結晶區結晶區直鏈淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉支鏈淀粉33淀粉粒的特性淀粉粒的特性淀粉在植物細胞內以顆粒狀態存在，故稱淀粉粒。淀粉在植物細胞內以顆粒狀態存在，故稱淀粉粒。形狀：形狀：圓形、橢圓形、多角形等。圓形、橢圓形、多角形等。大?。捍笮。?.001 0.15毫米之間，馬鈴薯淀粉粒最大，毫米之間，馬鈴薯淀粉粒最大，大米淀大米淀粉顆粒最小粉顆粒最小。形狀和大小均隨植物的品種而改變形狀和大小均隨植物的品種而改變34三、分類v 淀粉包括直鏈淀粉(amylose)和支鏈淀粉(a

17、mylopectin )。v 淀粉包括天然淀粉(native starch)和改性淀粉(modified starch)。v 普通淀粉含有20%-39%的直鏈淀粉，有的玉米新品種中直鏈淀粉含量可達50%-85%稱為高直鏈淀粉玉米。有些淀粉僅由支鏈淀粉組成。如糯玉米、糯米淀粉等。351.直鏈淀粉直鏈淀粉Amylose 葡萄糖以葡萄糖以 -1,4-1,4糖苷鍵連接而成的線性聚合物。聚合糖苷鍵連接而成的線性聚合物。聚合度：數百度：數百數千；相對分子質量約為數千；相對分子質量約為10106 6左右；分子內的氫左右；分子內的氫鍵作用成右手螺旋狀，每個環含有鍵作用成右手螺旋狀，每個環含有6 6個葡萄糖殘基

18、。個葡萄糖殘基。36v 大多數含有0.3%0.5%的 -D-1,6糖苷鍵。v 大多數淀粉含有25%左右的直鏈淀粉。v 個別高直鏈玉米淀粉的直鏈含量能達到52%及70%75%。v 直鏈淀粉在水溶液中通常以三種形式存在： 一是分子呈彎曲性非常大的無規則線團結構；二是間斷式螺旋結構；三是螺旋形式存在。372.支鏈淀粉支鏈淀粉Amylopectin 支鏈淀粉是一種高度分支的大分子。葡萄糖通過支鏈淀粉是一種高度分支的大分子。葡萄糖通過 -1,4糖糖苷鍵連接構成主鏈，支鏈通過苷鍵連接構成主鏈，支鏈通過 -1,6糖苷鍵與主鏈連接；聚合糖苷鍵與主鏈連接；聚合度數萬；分子量很大，度數萬；分子量很大， 1075

19、108分支點分支點 -1,6糖苷鍵占總糖苷鍵的糖苷鍵占總糖苷鍵的4%5%。38v 大多數淀粉含有75%的支鏈淀粉（口感好）。v 含有100%支鏈淀粉稱為蠟質淀粉。v 馬鈴薯淀粉含有磷酸酯基，因此略帶負電，在溫水中快速吸水膨脹，使其具有高粘度、透明度好以及老化速率慢的特性。39特點特點直鏈淀粉直鏈淀粉支鏈淀粉支鏈淀粉形式形式連接連接單位單位分子量分子量直鏈直鏈(Linear)-(1,4 )200-2,000105-106支鏈支鏈(Branched)-(1,4); -(1,6)高達高達 2,000,0001107-510840四、淀粉的主要性質1、淀粉的溶解性 淀粉分子間形成的氫鍵眾多，導致淀粉分

20、子間作用力較強，在一般條件下無法破壞這些作用力，淀粉顆粒不溶于冷水。將干燥的淀粉放入冷水中，水分子進入淀粉粒的內部，在非結晶區同一些親水基團作用，淀粉粒就會因吸收少量的水而產生溶脹作用，但不能破壞淀粉結晶的完整性。41v 馬鈴薯淀粉由于含有較多的磷酸基、顆粒較大，所以內部結構較松弛，溶解度相對較高。玉米淀粉由于顆粒小、結構致密、同時含有較多的脂類化合物，抑制了淀粉的膨脹和溶解，溶解度相對較低。42提高淀粉溶解性的三種途徑：（1）引入一些親水基團，增加淀粉分子與水分子間的相互作用，如化學改性淀粉；（2）改變淀粉分子的結構方式，破壞淀粉粒，使原有的結晶區不存在，如預糊化淀粉；（3）將淀粉水解，使分

21、子變小、破壞淀粉的結構，如糊精。432、化學性質v 無還原性v 直鏈淀粉遇碘呈藍色，加熱則藍色消失，冷后呈藍色。v 支鏈淀粉遇碘呈紫紅色44鑒定(Determination） 定性分析定性分析直鏈淀粉直鏈淀粉碘離子碘離子藍色藍色紅色紅色支鏈淀粉支鏈淀粉分光光度儀分光光度儀453. 淀粉糊化v 淀粉糊化機理： 淀粉粒是由眾多的葡萄糖分子組成的“膠束”集合體，這些“膠束”集合體分子之間的吸引力很強，水分很難進入膠束中，故淀粉不溶于冷水。當溫度升高至一定程度時，由于溫度增高，膠束分子運動的功能超過了“膠束”分子間的引力時，膠束破裂，破裂的膠束分子便向各方面散亂展開，水分子大量的進入膠束中，擴展開來的

22、膠束分子相互連接成一個網狀的含水膠體，這便是糊化。v 特點： 淀粉顆粒體積變大 雙折射(birefringence)現象消失 澄清度提高 黏度和稠度顯著提高46掃描電鏡圖片掃描電鏡圖片47v 分子結構 直鏈淀粉分子間存在的作用相對較大，直鏈淀粉含量高，淀粉難糊化；v 水活度 Aw提高，糊化程度提高；v 糖和鹽 高濃度的糖和鹽，使淀粉糊化受到抑制； 高濃度的糖可推遲糊化，提高糊化溫度。糖分子一方面與淀粉分子爭奪水分子；另一方面阻礙淀粉分子分開。影響淀粉糊化的因素48v 脂類 脂類可與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉螺旋環內，不易從螺旋環中浸出，并阻止水滲透入淀粉粒，從而抑制淀粉糊化；v pH值

23、 大多數食品的PH在47， pH60或或-20不易老化；不易老化；-20以下，淀粉分子間的水分急以下，淀粉分子間的水分急速、深度凍結，形成微小冰晶，阻礙淀粉分子間的靠近。速、深度凍結，形成微小冰晶，阻礙淀粉分子間的靠近。 2、水分、水分 含水量含水量3060%，易老化；，易老化； 10%或過高均不易老化（或過高均不易老化（淀粉分子難以流動、定向，或淀粉分子難以流動、定向，或較高水分阻止淀粉分子間的氫鍵、靠近較高水分阻止淀粉分子間的氫鍵、靠近）。）。543、結構v 直鏈淀粉比支鏈淀粉易老化，由于直鏈淀粉空間位阻小、分子直鏈，易平行定向靠攏而相互結合（氫鍵），更易老化。中等聚合度較長鏈易老化。4、

24、共存物的影響 v 極性脂類和乳化劑可抗老化（可與恢復螺旋結構的直鏈淀粉形成包合物 ）v 多糖（果膠例外）、蛋白質等親水大分子，可與淀粉競爭水分子及干擾淀粉分子平行靠攏，從而起到抗老化作用。 55v 在食品加工中防止淀粉老化的一種有效地方法：就是將淀粉（或含淀粉的食品）糊化后，在80的高溫迅速除去水分，或冷至0 以下迅速脫水。這樣淀粉分子已不能移動和相互靠近，成為固定的-淀粉。 -淀粉加水后，因無膠束結構，水容易進入，淀粉分子迅速吸水，容易重新糊化。565.凝膠化v 凝膠化：一定濃度的淀粉糊化液，在緩慢冷卻的過程中可形成具粘彈性和硬度的持水網狀結構淀粉凝膠。v 淀粉凝膠化與老化間的區別：淀粉凝膠的連接區的形成，意味著淀粉分子形成結晶的開始。凝膠化是老化開始的前奏，當分子間有許多結合區迅速形成、少有可持水的網孔時，即達到了老化的程度。576. 淀粉粘性v 粘性是伴隨著糊化同時進行的，在達到糊化溫度后隨著溫度升高，當溫度升到95oC時達到最大值，在95oC時維持一段時間發現黏度下降，這一段區域反應了淀粉的耐剪切力，淀粉冷卻時黏度再次升高，反映了淀粉的老化能力。587. 淀粉水解淀粉水解熱和酸的作用熱和酸的作用v酸（鹽酸或硫酸）輕度水解，少量糖苷鍵被水解酸（鹽酸或硫酸）輕度水解，少量糖苷鍵被水解q淀粉變稀，稱酸改性或變稀淀粉；此時提高所形成淀粉變稀