高級食品化學(xué)04碳水化合物

高級食品化學(xué)04碳水化合物一、低聚糖和多糖1、低取糖和多糖的食品功能性〔1〕甜味和吸濕性〔2〕風(fēng)味結(jié)合功能〔3〕風(fēng)味前體功能〔4〕增稠、膠凝和穩(wěn)定作用2、低聚糖和多糖的生理功能〔1〕低聚糖的生理功能①促使雙歧桿菌增殖、調(diào)節(jié)腸道菌群②抑制肉毒素的產(chǎn)生、保護(hù)肝臟③抑制外源性病原菌及其毒素④調(diào)節(jié)腸道功能、防治便秘和腹瀉⑤提高免疫⑥抗腫瘤⑦降血脂、降血壓⑧促進(jìn)腸內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的生成與吸收⑨促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收⑩低能量或無能量、預(yù)防齲齒作用〔2〕多糖的生理功能①促進(jìn)免疫②抑制腫瘤③抗突變④降血糖⑤降血脂⑥降血壓⑦膳食纖維作用⑧抗病毒二、抗性淀粉1、抗性淀粉的分類和定義〔1〕淀粉的分類根據(jù)淀粉的生物可消化性將淀粉分為三類：①快速消化淀粉〔readydigestiblestarch,RDS〕②慢速消化淀粉〔slowlydigestiblestarch,SDS〕③抗性淀粉〔resistantstarch,RS〕表：以抗性為依據(jù)的淀粉分類淀粉類型舉例在小腸中的消化性快速消化淀粉（RDS）剛煮熟的淀粉質(zhì)食品快慢速消化淀粉（SDS）大部分生的谷物緩慢但完全抗性淀粉（RS）部分碾磨的谷物、種子和豆類、生的土豆抗消化〔2〕抗性淀粉的定義在正常安康者小腸中不吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物。〔3〕抗性淀粉的分類①物理包埋淀粉〔RS1〕定義：是指由于物理屏蔽作用，被封閉在植物細(xì)胞壁上，不能為淀粉酶所作用的淀粉顆粒。來源：局部粉碎的谷粒、種子及豆類?？姑缸饔脵C(jī)制：封閉于植物細(xì)胞內(nèi)、淀粉酶很難與淀粉顆粒接近。加工對它的影響：示見提高含量的報導(dǎo)，可通過減小顆粒尺寸而使其含量降低。②抗性淀粉顆粒〔又稱為生淀粉，RS2〕定義：是指具有特殊構(gòu)象或結(jié)晶構(gòu)造，對酶具有高度抗性的淀粉。來源：青香蕉、生馬鈴薯、生豌豆等?？姑缸饔脵C(jī)理：直鏈淀粉形成β型結(jié)晶，有極強(qiáng)的抗酶解性?！采矸塾蠥BC三種結(jié)晶型，B型對酶抗性最大〕加工對它的影響：通過增加直鏈淀粉比率和冷熱處理可提高其含量。③老化淀粉〔RS3〕定義：是凝沉的淀粉聚合物，主要由糊化淀粉經(jīng)冷卻后形成。可分為RS3a和RS3b，其中RS3a為凝沉的支鏈淀粉，經(jīng)加熱后可以被酶解，RS3b為凝沉的直鏈淀粉，具有很強(qiáng)的抗酶解性?！仓辨湹矸鄹仔纬山Y(jié)晶區(qū)〕來源：面包、煮熟冷卻的馬鈴薯、即食早餐谷物等?？姑缸饔脵C(jī)理：由于淀粉具有高度致密的微晶構(gòu)造，很難與淀粉酶作用。加工對它的影響：糊化處理后的冷卻、天然淀粉顆粒的分散作用可提高其含量。④改性淀粉〔RS4〕定義：是由植物基因改造或用化學(xué)方法改變淀粉分子構(gòu)造所產(chǎn)生?！财桨残浴硜碓矗吼ご竺椎雀幕蜃魑铩⒂傻矸弁ㄟ^化學(xué)方法進(jìn)展衍生化而來?？姑缸饔脵C(jī)理：酶抑制劑、基因改型或化學(xué)方法而導(dǎo)致淀粉構(gòu)造的改變，而使淀粉酶無法作用。加工對它的影響：通過改型可控制其含量在40%-90%?！泊姿狨セ矸?方便面更筋道〕注意：

RS1和RS2經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ず笕钥杀坏矸勖赶Ｊ称吩谑秤们暗募訜崽幚頃茐腞S1、RS2，使其使去抗性，所以商業(yè)價值不高。

RS3是最重要也是最主要的RS，具有很高的商業(yè)價值。

RS4是RS商品的另一重要來源，也是RS研究的新的生長點。2、抗性淀粉的生理功能抗性淀粉能毫無改變的通過小腸進(jìn)入大腸，并在大腸中發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸和其它產(chǎn)物，抗性屬于多糖類物質(zhì)，從功能上講一般被視為膳食纖維，但與膳食纖維仍有所不同?？剐缘矸塾脛恿W(xué)方法討論〔1〕與血糖的關(guān)系抗性淀粉的胰島素反響較低，對于非胰島素依賴型病人，攝食高抗性淀粉食物后，胰島素及葡萄糖的升高程度較低，可有效控制高血糖病征的出現(xiàn)?！?〕與腸機(jī)能失調(diào)及結(jié)腸癌間的關(guān)系抗性淀粉能增大糞便體積，對于預(yù)防便秘、腸憩室病和肛門-直腸機(jī)能失調(diào)具有積極作用?？剐缘矸劬哂斜３旨S便中水分的能力，可稀釋糞便中致癌物質(zhì)的含量；并可在大腸中發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，其中的丁酸具有很強(qiáng)的直腸癌防治作用。〔3〕與體重控制的關(guān)系抗性淀粉具有降低體重的作用，由要通過以下二方面實現(xiàn)：①抗性淀粉具有促進(jìn)腸蠕動，加快排便的作用，減少了消化物在腸道中的時間，因而導(dǎo)致脂質(zhì)的吸收量減少。②抗性淀粉本身不被消化，因然提供了飽腹感，但卻不會提供能量?！?〕減少血清膽固醇和甘油三酯抗性淀粉可有效增加膽固醇和膽酸的排出，因而起到了降低血清膽固醇的作用。抗生淀粉可通過減小腸道內(nèi)長鏈脂肪酸的合成及吸收而降低血清甘油三酯?！?〕與蛋白質(zhì)代謝和礦物質(zhì)吸收的關(guān)系抗性淀粉的緩慢持續(xù)降低有利于維持血糖水平，從而降低肝臟內(nèi)的糖原異生作用，減少用于糖異生的氨基酸量，因而有利于蛋白質(zhì)在體內(nèi)積淀。由抗性淀粉導(dǎo)致的腸道發(fā)酵可降低腸道內(nèi)的pH值，因而可以提高礦物質(zhì)的吸收利用。3、抗性淀粉形成的影響因素〔1〕淀粉內(nèi)在品質(zhì)的影響①直鏈/支鏈淀粉比例對于RS3，直鏈/支鏈淀粉比值越大，越有利于抗性淀粉的形成。②淀粉顆粒大小及聚合度和構(gòu)造淀粉顆粒越大，比外表越小，可供淀粉酶作用的位點越少，因而淀粉的抗性越強(qiáng)。當(dāng)聚合度為40-610之間時，聚合度越大，淀粉抗性越強(qiáng)。X-衍射研究結(jié)果說明，淀粉顆粒的構(gòu)造包括A、B、C三種，其中，B型構(gòu)造的抗性最強(qiáng)。〔2〕食品中其它物質(zhì)對抗性淀粉形成的影響①蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可競爭性的與淀粉分子間形成H-鍵，降低淀粉分子間氫鍵的形成，從而減少了淀粉微晶構(gòu)造的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致抗性降低。②脂質(zhì)促進(jìn)作用：羥基卵磷脂〔OHL〕與淀粉的配合物會促進(jìn)直鏈淀粉的重結(jié)晶過程，因而有利于抗性淀粉的形成。油酸與馬鈴薯直鏈淀粉復(fù)合物具有很強(qiáng)的抗性。抑制作用：多數(shù)油脂對于淀粉的抗性具有降低作用。③可溶性糖一般可溶性糖的存在可抑制淀粉的重結(jié)晶，因而降低淀粉的抗性。例外：大量蔗糖的存在會使高直鏈玉米淀粉抗性增加。④其它食品成分金屬離子、可溶性膳食纖維〔果膠等〕、不溶性膳食纖維〔纖維素、木質(zhì)素〕、多酚的存在均不利于抗性淀的形成。乳酸可促進(jìn)抗性淀粉的形成。〔3〕加工條件對抗性淀粉形成的影響①溫度直鏈淀粉的凝沉結(jié)晶主要包括三個階段：成核、結(jié)晶增長、結(jié)晶的形成。結(jié)晶過程取決于成核與結(jié)晶增長的速率，低溫時成核速率大，結(jié)晶增長速率小，而高溫時那么相反。對于局部結(jié)晶聚合物而言，結(jié)晶只發(fā)生在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度〔Tg〕和熔化溫度〔Tm〕之間。②冷熱循環(huán)次數(shù)加熱/冷卻處理次數(shù)的增加有利于抗性淀粉的形成。4、抗性淀粉的制備〔1〕RS1和RS2的制備由于RS1和RS2的商業(yè)價值較低，故有關(guān)上述兩種抗生淀粉制備方法的研究報導(dǎo)較少?！?〕RS3的制備①傳統(tǒng)方法以高直鏈玉米淀粉為原料，采用高壓濕熱、擠壓、煮沸、微波轉(zhuǎn)化和加熱/冷卻等方法，將一定濃度的淀粉懸浮液充分糊化后再進(jìn)展老化處理制得。糊化的目的：破壞淀粉顆粒的分子序列，使直鏈淀粉從顆粒中溶出。老化的目的：使自由卷曲的直鏈淀僂分子相互靠近，通過分子間氫鍵形成雙螺旋，許多雙螺旋相互疊加形成許多微小的晶核，晶核不斷生長、成熟，成為更大的直鏈淀粉結(jié)晶②改進(jìn)方法通過酶、擠壓膨脹、微波和超聲波進(jìn)展糊化或脫支處理可有效的提高抗性淀粉的得率。酶-用脫支酶，支鏈?zhǔn)?1，6糖苷鍵；擠壓膨脹-流態(tài)化，是分子排列更有序利于結(jié)晶；微波-加熱冷卻；超聲波-打碎淀粉顆粒，均一分子一樣片段易于結(jié)晶〔3〕RS4的制備通過物理或化學(xué)方法改變淀粉的分子構(gòu)造，常見的有氧化淀粉、交聯(lián)淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉、酸變性淀粉等。三、甲殼素/殼聚糖及其衍生化1、定義甲殼素〔Chitin〕：又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，是由2-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡萄糖通過β-〔1-4〕糖苷鍵連接成的直鏈多糖。殼聚糖〔Chitosan〕：是甲殼素的衍生物，是甲殼素通過強(qiáng)堿水解或酶解后脫去分子中局部或全部的N-乙?；玫降?。與甲殼素相比，殼聚糖具有更好的溶解性。2、來源甲殼綱動物，如蝦、蟹的甲殼；昆蟲的外殼；真菌的細(xì)胞壁；植物的細(xì)胞壁中。3、殼聚糖的改性問題：殼聚糖具有抑菌、保鮮等生物活性，但其活性不夠高，且只有在酸性溶液中才具有較好的溶解性，限制了它的使用范圍。解決方案：通過化學(xué)改性可以提高其抑菌性、改善其溶解性?！?〕酰化反響通過?；错懙玫降孽；瘹ぞ厶强捎行У慕档头肿娱g的氫鍵的形成，提高其溶解性?！?〕烷基化反響通過烷基化反響在殼聚糖上引入較小的烷基〔如乙基、丁基〕后可有效降低殼聚糖分子間氫鍵的形成，因而增大了其溶解性?！?〕帶碳水化合物支鏈的殼聚糖衍生物通過碳水化合物支鏈的引入可提高水溶性。〔4〕酯化反響通過硫酸酯化反響得到的酯化物具有極強(qiáng)的抗癌作用。〔5〕羧烷基化反響羧烷基的引入可提高水溶性。4、低聚殼聚糖〔Chitooligosaccharide〕〔1〕定義低聚殼聚糖(Chitooligosaccharide)：是指由2-10個N-乙酰氨基葡萄糖〔GlcNAc〕或N-氨基葡萄糖〔GlcN〕通過β-〔1-4〕糖苷鍵連接而成的殼寡糖?！?〕生理活性研究說明，低聚殼聚糖具有如下功能：調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡、去除體內(nèi)脂肪、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、血脂、降血糖、吸附排除重金屬?！?〕降解方法