《食品化学》第四章碳水化合物.ppt

《食品化学》第四章 碳水化合物 第三节 食品中的低聚糖类化合物 4.3 低聚糖 4.3.1 常见种类、结构及苷键类型 　　 α-1,4-糖苷键： β -1,4-糖苷键： α-1,6-糖苷键： β -1,6-糖苷键： α,β -1,2-糖苷键： 混合键型低聚糖： 　　　　　　α-1,6-α,β-1,2 　　　　β-1,4-α,β-1,2 4.3.2 食品中低聚糖的性质 　　一、水解反应 　　低聚糖的水解反应指低聚糖在酶、酸或碱作用下，苷键断裂、糖链分解的过程；低聚糖一般的水解产物为单糖；如： 二、褐变反应 　　低聚糖也能发生Mailard等类型的褐变反应，但其反应速度比单糖要慢一些。 　　三、抗氧化作用 　　低聚糖及单糖的水溶液具有抗氧化性。其原因有三：a.溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度；如在60%的蔗糖溶液中，氧的溶解度约为纯水的1/6。b.可以阻断其它成分与空气氧的接触；c.具有还原性，可以首先与氧发生反应。 　　四、提高渗透压 　　随着糖溶液浓度的提高，其渗透压也提高。当控制合适的糖溶液浓度时，会因较高的渗透压而抑制微生物的生长。 4.3.2.1 食品中的低聚糖类化合物 2.乳糖 3.蔗糖 4.（1）其它低聚糖 1 糖苷的形成 糖醛酸的形成 4.2.3 单糖的食品化学反应 　　 单糖一般的化学性质在有机化学及生物化学中已经进行了详细的介绍，这里只讨论单糖在食品或食品原料中可能发生的化学反应。 4.2.3.1 氧化反应 4.2.3.2 羰基还原 4.2.3.3 Maillard（美拉德)反应 　　 一、反应的总体过程 　　Maillard 反应是一个非常复杂的过程，需经历亲核加成、分子内重排、脱水、环化等步骤。其中又可分为初期、中期和末期三个阶段，总体过程可如下图表示。 二、反应机理 　　　　 （一）初期阶段 　　Maillard反应的初期阶段包括两个过程，即羰氨缩合与分子重排。 　　　　单糖类物质可以和含伯氨基类物质（如氨基酸）发生羰氨缩合反应而得到Schiffs（希夫）碱，Schiffs 碱通过分子内环化转化成稳定的环状结构的产物－糖胺 A、羰氨缩合 Schiffs碱的稳定性较小，因此第二步反应倾向于形成葡糖胺。酸性条件不利于反应的进行（降低氨基亲核性），碱性可促进此反应的发生。 　　如果体系中存在有可以转化Schiffs碱或使葡糖胺不能形成的物质，则可抑制Maillard反应的发生。如亚硫酸盐的存在： 其中的两步均为亲核加成类型的反应 　　亚硫酸氢钠与葡萄糖的反应为亲核加成反应，而加成产物与伯胺的反应则为亲核取代反应。 　　B、分子重排 　　上步产物葡糖胺酸性条件下可以发生Amadori（阿姆德瑞）重排而转化为环式果糖胺： 　　此过程包括了两个重排步骤， 第一个是在酸的存在下葡糖胺经环的破坏而导致的2-C上脱氢的重排过程，可看作是分子内的1,3-重排； 第二步是1-氨基-1-脱氧-2-酮糖的烯醇式和酮式的重排过程。 　　果糖也能发生类似于A、B两个过程的反应，经A反应得到的是果糖胺，而果糖胺发生Heyenes（海因斯）重排得到2-氨基-2-脱氧葡萄糖。 　　（二）中期阶段 　　 初期阶段中重排得到的酮式果糖胺在中期阶段反应的主要特点是分解。分解过程可能有不同的途径，已经研究清楚的有以下三个途径： 　　A、脱水转化成羟甲基糠醛 　　这种途径经历五步反应，其中有三步脱水、一步加水，总的结果是脱去二分子的水，最后生成环状的产物。其过程可以表示为： 第一步为烯醇式与酮式的互变异构； 第二步可看作在酸的作用下，3-C上的羟基脱水，形成碳正离子，碳正离子发生分子内重排，通过失去N上的质子而形成Schiffs碱； 第三步又是烯醇式和酮式的重排得到3-脱氧奥苏糖； 第四步3,4-碳之间发生消去反应形成烯键；最后一步是5-C上的羟基与2-羰基发生半缩酮反应而成环，然后消去一分子水形成糠醛。（书上的结构不对） 　　 　　B、脱去胺基重排形成还原酮 　　此途径的过程可以表示为： 　　其中第一步为烯醇化的过程；第二步为脱去RNH2，分子内重排；第三步为烯醇式转化为酮式；最后一步是3,4-C之间的烯醇化。（教材上形成4-C上无羟基似乎无道理） 　　 　　C、二羰基化合物与氨基酸的反应 　　这是中间阶段一个不完整的途径，即利用前边两个途径中生成的二羰基类中间产物，如A中的3-脱氧奥苏糖、不饱和奥苏糖，B中的还原酮等，与氨基酸类物质发生反应。在此过程中，氨基酸发生脱羧、脱氨，自身转化为少一个C的醛类化合物，而二酮接受氨转化为褐色色素。可简单表示为： 　　　（三）末期阶段 　　以上两个阶段并无深色物质的形成，但可以看出前两个阶段尤其是中间阶段得到的许多产物及中间产物，如