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多糖在食品应用方面的性质

1 淀粉的物理性质

淀粉根据其分子形状可分为直链淀粉和支链淀粉,支链淀粉是由α-1,4 葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖,二支链淀粉是由α-1,4 和α-1,6 糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖。

直链淀粉在水溶液中并不是线性分子,而在分子内氢键的作用下分子链卷曲成螺旋状,每个螺旋含有6 个葡萄糖残基。在显微镜下,淀粉都是形状和大小不同的透明颗粒,其形状有圆形、卵形(椭圆形)、多角形等三种。不同淀粉的淀粉粒的形状不相同,马铃薯淀粉粒的形

状为卵形,玉米淀粉粒的形状为圆形和多角形,稻米淀粉粒的形状为多角形。不同淀粉粒不仅颗粒形状不一样,其大小也不相同,不同淀粉粒平均颗粒大小为:马铃薯淀粉粒65μm,小麦淀粉粒20μm,甘薯淀粉粒15μm,玉米淀粉粒16μm,稻米淀粉粒5μm。就同一种淀

粉而言,淀粉粒的大小也不均匀,如玉米淀粉粒中最大的为26μm,最小的为5μm。在常见的淀粉中马拉松淀粉的颗粒最大,稻米淀粉的颗粒最小。支链淀粉易分散在冰水中,而直链淀粉不易分散在冰水中。天然淀粉粒完全不溶于冷水。在68-80℃时,直链淀粉在水中溶胀

而形成胶体,支链淀粉则仍为颗粒,但是,一旦支链淀粉溶解后冷却则不易析出。

2 淀粉的化学性质

①   与碘反应:

直链淀粉与碘反应呈棕蓝色,而支链淀粉与碘反应呈蓝色,糊精与碘的反应随分子质量的减小,溶液呈色依次变化为:蓝色-紫色-橙色-无色。但淀粉、糊精与碘的反应并不是化学反应,是一个物理过程。是由于碘在淀粉分子螺旋中吸附而引起的。

在淀粉分子的每一个螺旋中能吸附一分子的碘,吸附的作用力为范得华力,这种作用力改变了碘的原有色泽。

对于糊精来说,聚合度为4-6 与碘呈无色,聚合度为8-20 与碘呈红色,聚合度为大于40 与碘呈蓝色。支链淀粉一般与碘呈紫色,因为其支链的长度一般为20-30。

②   水解反应:

工业上常通过淀粉水解来生产各种化工原料,根据淀粉的水解程度度的不同可得到糊精、淀粉糖浆、果葡糖浆、麦芽糖浆、葡萄糖等,常用的生产方法有酸法和酶法。

(1)酸法:

用无机酸作为催化剂使淀粉发生水解反应转变成葡萄糖,这个工序在工业上称为“糖化”。淀粉在酸性条件下加热除发生糖化反应形成葡萄糖外,还有其他副反应发生,如发生复合反应形成异麦芽糖和龙胆二糖,发生脱水反应生成环状糊精或双键。

影响淀粉水解反应的因素有:

a 淀粉的种类:不同淀粉的可水解难易程度不一样,由难到易依次为马铃薯淀粉-玉米、高粱等谷类淀粉-大米淀粉。

b 淀粉的形态:无定性的淀粉比结晶态的淀粉容易被水解。

c 淀粉的化学结构:直链淀粉比支链淀粉易于水解,α-1,4 糖苷键比α-1,6 糖苷键易于水解。

d 催化剂:不同的无机酸对淀粉水解反应的催化效果不一样,在相同浓度下,催化强弱顺序为:盐酸>硫酸>草酸。e 温度。

(2)酶法:

酶法对淀粉的水解包括糊化、液化和糖化三个工序。

常用于淀粉水解的酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。

α-淀粉酶用于液化淀粉又称为液化酶,β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶用于淀粉糖化,又称为糖化酶。

α-淀粉酶:是一种内切酶,只能水解α-1,4 糖苷键,不能水解α-1,6 糖苷键,但可越过α-1,6 糖苷键水解α-1,4 糖苷键,但不能水解麦芽糖中的α-1,4 糖苷键,利用α-淀粉酶对淀粉进行水解,产物中含有葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖。

β-淀粉酶:是一种外切酶,从淀粉的还原端开始对淀粉进行水解,能水解α-1,4 糖苷件,不能水解α-1,6 糖苷键,且不能越过α-1,6 糖苷键水解α-1,4 糖苷键,利用β-淀粉酶对淀粉进行水解,产物中含有β-麦芽糖和β-极限糊精。

葡萄糖淀粉酶:是一种外切酶,从淀粉的非还原端水解α-1,4,α-1,6 和α-1,3 糖苷键,最终产物为葡萄糖。

③淀粉的糊化和老化

β-淀粉:指具有胶束结构的生淀粉;

α-淀粉:指不具有胶束结构的淀粉,也就是处于糊化状态的淀粉;

膨润现象:淀粉颗粒因吸水,体积膨胀数十倍,生淀粉的胶束结构即行消失的现象。

(1)糊化:

生淀粉在水中加热至胶束结构全部崩溃,淀粉分子形成单分子,并为水所包围而成为溶液状态。

由于淀粉分子是链状或分支状,彼此牵扯,结果形成具有粘性的糊状溶液,这种现象称为糊化。淀粉糊化温度必须达到一定程度,不同淀粉的糊化温度不一样,同一种淀粉,颗粒大小不一样,糊化温度也不一样,颗粒大的先糊化,颗粒小的后糊化。

影响淀粉糊化的因素有:

a 淀粉的种类和颗粒大小;

b 食品中的含水量;

c 添加物:高浓度糖降低淀粉的糊化,脂类物质能与淀粉形成复合物降低糊化程度,提高糊化温度,食盐有时会使糊化温度提高,有时会使糊化温度降低;

d 酸度:在ph4-7 的范围内酸度对糊化的影响不明显,当ph 大于10.0,降低酸度会加速糊化。

(2)老化:

经过糊化后的淀粉在室温或低于室温的条件下放置后,溶液变得不透明甚至凝结而沉淀,这种现象称为淀粉的老化。

影响淀粉老化的因素有:

a 淀粉的种类:直链淀粉比支链淀粉更易于老化;

b 食品的含水量:食品中的含水量在30%-60%淀粉易于老化,当水分含量低于10%或者有大量水分存在时淀粉都不易老化;

c 温度:在2-4℃淀粉最易老化,温度大于60℃或小于-20℃颠覆你呢都不易老化;

d 酸度:偏酸或偏碱淀粉都不易老化。

淀粉老化在早期阶段是由直链淀粉引起的,而在较长的时间内,支链淀粉较长的支链也可以相互发生缔合而发生老化。防止淀粉老化的方法:将糊化后的淀粉在80℃以上高温迅速去除水分使食品的水分保持在10%以下或在冷冻条件下脱水。

④化学改性淀粉:

(1)预糊化淀粉,糊化后在干燥滚筒上快速干燥;

(2)淀粉磷酸酯:淀粉在碱性条件下与磷酸盐在120-125℃下的酯化反应,可以提高淀粉的增稠性、透明性,改善在冷冻-解冻过程中的稳定性;

(3)交联淀粉:嗲安分与含有双键或多功能团的试剂反应所生成的衍生物,产用的交联试剂有:三磷酸钠,表氢醇,醋酸等。

3 果胶

果胶是指不同长呢高度酯化和中和的α-半乳糖醛酸以1,4-苷键形成的聚合物。

果胶的酯化度=果胶中酯化的半乳糖醛酸的残基数/果胶中总半乳糖醛酸的残基数。

在果蔬成熟过程中,果胶由3 种形态:

原果胶:高度甲酯化的多聚半乳糖醛酸;

果胶:中等度甲酯化的多聚半乳糖醛酸;

果胶酸:未甲酯化的多聚半乳糖醛酸。

果胶形成凝胶的条件:糖含量60-65%,ph2.0-3.5,果胶0.3%-0.7%。

影响果胶形成凝胶的因素:

(1)果胶分子量:凝胶的强度与果胶的分子量呈正比;

(2)酯化度:酯化度在30-50 时,凝胶形成时间随酯化度的增大而增加,酯化度在50-70时,凝胶形成时间随酯化度的增大而减小。酯化度(de)小于50 的果胶称为低甲氧基果胶,低甲氧基果胶形成凝胶不需要糖,但必须有多价离子存在,如钙离子、铝离子等。

(3)ph 的影响:果胶一般在ph2.7-3.5 形成凝胶,最适ph3.2,低甲氧基果胶在ph2.5-6.5 形成凝胶。

(4)温度。