与蛋白质肽键、－NH2、＝NH等形成氢键
半结合水有部分蒸发（但蒸发时需吸收更多热量）、冻结、转移和溶剂能力，部分可被微生物利用。
干燥食品吸收多层水（半结合水）后，非水组分开始膨胀。
体相水=自由水
毛细管水（Φ＞0.1μm）和截留水（被生物膜或凝胶内大分子网络所截留的水）
AW>0.85，性质与纯水相近/通过网络微孔向外转移
七、水分活度
是指食品在密闭容器内测得的水蒸气压力（P）与同温度下测得的纯水蒸气压力（P0）之比.
Aw=P/P0=ERH/100
根据拉乌尔定律，在一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以该溶剂在溶液中的摩尔分数，即P=P0n1/（n1+n2）
n1---溶剂（水）的摩尔数，n2---溶质的摩尔数；
将以上两个公式归纳为：
Aw=n1/（n1+n2）
水分活度计算：
在：
1、稀溶液；2、非电解质溶液中，根据拉乌尔定律。
例如：
25℃下，分别在1000克纯水中加入1molNaCl或1mol的白糖时溶液的水分活度Aw。
白糖溶液：
Aw=55.5/55.5+1=0.98
NaCl溶液实验结果：
Aw=0.923
水分活度及其降低原因
水分活度测定：
康维皿法（平衡相对湿度法）
平衡相对湿度（EquilibriumRelationHumidity,ERH）：
物料既不吸湿也不散湿时的大气相对湿度。
表一：
一些稳定相对湿度的溶液（饱和）（25℃）/部分
盐类
ERH（％）
LiBr
7
LiCl、H2O
11
CH3COOH（无水）
22（5℃为20）
MgCl∙6H2O
32
K2CO3
43
NaBr∙2H2O
58
NaNO3
65
NaCl
75
KCl
85
K2SO4
97
•水分活度简略（快速）测定：
•条件：
25℃，20min，1克样品
•Aw=Aw1×Δg2+Aw2×Δg1/Δg1+Δg2
七、等温吸湿曲线（MSI）
在一定温度下，食品的含水量与其水分活度（平衡相对湿度）之间的关系曲线。
Ⅰ：
Aw＜0.25；
Ⅱ：
0.25＜Aw＜0.80；
Ⅲ：
Aw＞0.80
横线：
水分含量相等：
Aw2（高温）＞Aw1（低温）
纵线：
水分活度相等：
W1（低温）＞W2（高温）
滞后现象：
Aw相等，解吸水＞回吸水
主要原因：
食品组织（毛细管）（解吸）→毛细管变细→P管内＜P管外→水蒸气在管内自动凝集
八、水分活度与食品稳定性关系
例1:
水对淀粉老化的影响
30%＜WH2O＜60%：
易老化
WH2O＜10%：
不易老化
方便面（粥），糊化，脱水＜10%
例2:
水对蛋白质构象稳定性和变性的影响
水与外层极性键，氢键，水膜，亲水胶体
促进内层非极性键，疏水相互作用
水（氧）→氧化→破坏副键→破坏结构
WH2O≥4%：
缓慢变性
WH2O＜2%：
变性×
例3：
水对脂肪氧化酸败的影响
Aw=0.3~0.4：
最慢
Aw＜0.3：
水与过氧化物结合，防其分解
与金属离子水合，防其催化
Aw＞0.4：
氧在水中溶解度增加，脂肪膨胀，易氧化部位暴露。
3测定：
以康维皿法（平衡相对湿度法）说明
第二章碳水化合物
第一节概述
一、分类、结构
分类：
单糖：
葡萄糖（动物血液）、果糖（水果）
低聚糖二糖：
蔗糖、麦芽糖、乳糖
（2～10）三糖：
绵子糖
多糖同聚多糖：
淀粉、糖元、纤维素、果胶
•杂聚多糖：
半纤维素、粘多糖
结构：
多羟基醛、酮及其缩聚物和某些衍生物
-OH→果葡糖浆（增甜）
二、糖的重要衍生物
1单糖衍生物
氨基G、N－乙酰氨基G、G醛酸
半乳糖硫酸酯（唾液酸）、糖脂、神经节苷脂
2糖蛋白和蛋白多糖（酶、抗体、激素）
（1）糖蛋白：
岩藻糖、阿拉伯糖、DNA、RNA
（2）蛋白多糖：
透明质酸（粘合、润滑多用）、硫酸软骨素（软骨、肋骨、皮肤）、肝素（抗凝血素）
三、碳水化合物（糖）的生理功能
1、供给能量/4Kcal/g，脂肪：
9Kcal/g；
2、节约蛋白质、脂肪（防酮症－酮酸中毒）；
3、构成机体组织；
4、保肝解毒（G醛酸+毒物→结合物→体外）；
5、传递信息
糖蛋白作为细胞识别标记；
器官移植时看糖基能否理解；
抗原作用。
决定血性的红细胞上糖蛋白的糖链由14个单糖组成，末端的糖基为：
N－乙酰基半乳糖－N－乙酰氨基G（AB型，A型）
半乳糖－半乳糖－N－乙酰氨基G（B型）
O型：
无此末端糖基（即仅由13个单糖组成）
6、在人体细胞间有粘膜作用；
7、润滑作用
第二节食品中单糖和低聚糖的功能
一、亲水性
溶解性：
果糖>蔗糖>葡萄糖（另：
T↑，S↑）
（≥80％）（67％－70％）（47％－61％）
应用：
溶解度大者用于提高食品渗透压而防腐
吸湿性：
果糖>蔗糖、麦芽糖>葡萄糖>乳糖
（73%）（18.4%）（14.5%）（1.4%）
应用：
吸湿性高的玉米糖浆，转化糖等用于蜜饯及烘烤时食用（防水分蒸发）；相反，吸湿性低的乳糖、麦芽糖等用于糖霜粉（防粘结）。
如RH60%，9d：
则D-果糖吸湿性为63%。
另：
（1）结晶很好的糖完全不吸湿（因其氢键各位点形成了糖-糖氢键）；
（2）杂糖或糖浆吸水快而多（杂糖干扰糖分子定向，使-OH更有效同H2O结合）。
应用：
吸湿性高的果葡（玉米）糖浆，转化糖等用于蜜饯、焙烤食品及软糖等（防水分蒸发）；相反，吸湿性低的乳糖、蔗糖、麦芽糖等用于糖霜粉（防粘结）及硬糖。
二、风味结合功能
糖-水+风味剂→糖-风味剂+水
•醛、酮、酯等）
•阿拉伯树胶（成膜），环糊精（截留）>双糖、低聚糖>单糖
•应用：
用于喷雾干燥、冷冻干燥等。
•
三、褐变产物与食品风味
1、美拉德反应/羰氨反应
风味：
•甘a：
焦糖香味
葡萄糖缬a：
黑麦面包香味
•＋缬a：
巧克力香味（180℃）
氨基酸谷氨酰胺：
巧克力香味
•甲硫氨酸：
马铃薯香味
条件：
1：
1重量比，100℃
颜色：
黄褐色（类黑精）
（吸收峰：
黄/420nm，褐/490nm）
还原性（力）↑，（羰基↑/烯醇化）
中间过程：
主：
β-消去。
烯醇化，脱水，重排，羰基加成（成环）等→5-羟甲基糠醛（HMF）
另外：
直接脱水反应；
异构化（端基，醛糖酮糖）；
C-C键断裂
小结
（1）在中性或碱性食品中易发生；（pH≥６易发生；pH↓：
NH2→NH3+≠葡基胺）
（2）在中等水分活度食品中易发生（10%~15%）；
（3）铜、铁等金属促进其反应；（推测：
后期：
氧化-还原反应→色素；Fe3+＞Fe2+，Ca2+可减轻）
（4）有利于食品的色、香、味；
（5）伴随着营养价值降低（如赖a损失等，另有精a、组a）；
（6）SO2抑制该反应（抑制HMF等进一步缩合成类黑精；+H+,△→H2SO3→SO2↑）
（7）Q10=3~5
2、焦糖化反应
糖和糖浆直接加热，在温度超过100℃时，随着糖的分解形成褐色，引起焦糖化反应。
少量的酸、碱、磷酸和某些盐催化下，这种反应会加速进行。
大多数热解引起脱水后产生脱水糖，用来制造焦糖色素和风味物。
麦芽酚、乙基麦芽酚：
（1）有焦糖化风味；
（2）增强其它风味；
（3）甜味增强剂（使蔗糖阈值降低一半；乙基麦芽酚＝6麦芽酚）。
三、结晶作用（Crystallization）
乳糖：
＜93.5℃，过饱和溶液中→α-水合型乳糖结晶。
结果：
水中溶解度小，质地坚硬，口中产生砂质感。
（乳制品：
甜炼乳，冰淇淋）
＞93.5℃→无水β-乳糖（溶于水）
蔗糖、葡萄糖易结晶；果糖难结晶。
另外：
（１）糖溶液越纯越易结晶；
（２）非还原性低聚糖比还原性低聚糖易结晶；
（３）混合糖（如转化糖、软糖）比单一糖难结晶；
（4）硬糖：
蔗糖（主）。
如单独使用，易碎裂；加少量（10％~15％）转化糖即可。
四、其它功能性质
1、冰点下降
程度：
与浓度呈正相关，与分子量呈负相关
应用：
雪糕等：
用淀粉糖浆代替部分蔗糖，冰点下降少→①节约电能；②更可口（使冰粒细腻、粘稠度高、甜味温和）
2、抗氧化
原理：
溶氧少（20℃，S60%1/6H2O）
另外，粘度：
浓度↑，粘度↑→稳定性↑
增塑作用（持水性）：
凝胶，焙烤食品
四、重要的单糖及低聚糖
1、乳糖
还原糖，β-D-吡喃半乳糖（1→4）D-吡喃葡萄糖
存在：
游离态存在于哺乳动物乳汁中。
牛乳：
4.5%~5.5%；人乳：
5.5%~8.0%；连翘属植物花粉管内.
乳酸菌使乳糖发酵变乳酸，乳糖存在可促进婴儿肠道双歧杆菌的生长。
小肠内β-半乳糖酶作用。
不易吸潮，不易被酶水解。
2、棉籽糖
存在：
棉籽、糖用甜菜（0.2％~1.0％）、桉树干性分泌物。
半乳糖（1→6）葡萄糖（1→2）果糖
蜜二糖蔗糖
α-D-吡喃半乳糖（1→6）D-吡喃葡萄糖
3、环状糊精（cyclodextrin）
又叫沙丁格糊精（schardinger-dextrin），是由D-葡萄糖残基以α-1,4糖苷键连接而成的环状低聚糖，聚合度有6、7、8三种，分别称为α-，β-，γ-环状糊精。
环状糊精是软化芽孢杆菌（Bacitlusmacerans）作用于淀粉所形成的产物，为白色粉末状结晶，熔点300~350℃。
20世纪70年代中期已开始出品生产，并得到广泛应用。
β-状糊精是食品工业中应用较多的一种。
从整体上看环状糊精是亲水的，但是，由于环的内侧被C-H所覆盖，与外侧羟基相比有较强的疏水。
当溶液中同存在亲水和疏水物质时，疏水物质则被环内疏水基团吸附而形成包含化合物。
环状糊精的结构：
圆筒上部的广口排列着12个C2，C3羟基，底部狭窄处有6个C6羟基。
与胶体相比，在结构上环状糊精对物质的吸附能力明显要高得多，并且还能作为复杂酶的基质被应用。
由于环状糊精结构上的特性，在食品加工和保藏上：
（1）可用作保香、保色、减少维生损失；
（2）对油脂起乳化作用，对易氧化和易光解的物质起保护作用，如萜烯类香料和天然色素易挥发和光解，若添加环状糊精进行包接，则可起到保护作用；
（3）环状糊精还可去苦味和异味，如对柑桔罐头中橙皮苷的抑制等等。
第三节食品中多糖的功能
一、多糖的结构与功能
1、水溶性及溶胀性
多糖糖基形成氢键：
3个-OH，2个O
应该：
完全溶剂化，溶于水
实际：
相反
直链淀粉：
能溶于水（分子两侧与水产生氢键）
支链淀粉：
不溶于冷水，在60~80℃热水中溶胀
纤维素：
不溶
结晶区（多）无定形区：
①链之间紧密结合，减少同水接触机会；②纤-纤氢键结合后使纤-水氢键无法形成。
2、凝胶性
线型结构→过渡结构→三维立体结构
（加热淀粉液）（冷却后凝胶）
直链淀粉：
易凝胶
支链淀粉：
形成黏稠液
形成凝胶：
（1）协同作用：
如添加增稠剂角豆胶、鹿角藻胶等；
（2）化学法连接多糖分子，如磷酰氯等可在两种多糖间形成醚链。
3、水解
酸、碱、酶
糖苷水解（酸）影响规律：
T↑V↑
1α-D糖苷键比β-D糖苷键对水解更敏感；
2不同位点糖苷键的水解难易顺序为（1→6）＞（1→4）＞（1→3）＞（1→2）；
3吡喃环式糖比呋喃环式糖更难水解；
④多糖的结晶区比无定形区更难水解。
另：
果胶不耐碱水解，在弱酸下稳定。
二、重要多糖及其衍生物
1、淀粉
（1）糊化、老化
糊化：
淀粉粒在受热条件下吸水膨胀转变为胶体状态的变化。
老化：
糊化淀粉的重新结晶所引发的不溶解效应。
淀粉：
温度↑→分子振动↑→分之间键断裂→氧、羟基氢↑（＋H2O）→氢键→水渗入淀粉粒（搅动）→单链分子（结晶区↓无序状↑→（糊状）（α-化淀粉）（糊化温度）
老化：
糊化逆过程（重新结晶）（β-化淀粉）
老化结果：
变硬、不易消化（粉丝、粉皮为特例）
影响糊化条件：
内因：
内部结构，结晶区（规则、紧密）难糊化。
外因：
①H2O≥30%.盐、糖多时需更高（AW）；②C糖↑，V糊化↓（控水、增塑）；另有温度、盐、pH（低时水解）、酶（淀粉酶）影响等。
影响老化条件：
内因：
①直、支比例（直~易老化，支~不易。
直：
易链间干扰和相互结合）；②聚合度：
中等聚合度易老化。
另有温度（↓易）、pH（中等易）等。
另外：
a膨化食品、滚筒干燥淀粉食品无老化现象（因其无结晶区）；
b油脂和乳化剂可阻止淀粉糊化及阻止已糊化的淀粉老化（直~螺旋内部疏水腔可被油脂包合）。
（2）改性淀粉
磷酸化淀粉：
50~60℃,1hO
•淀粉-OH+NaH2PO4———→淀粉-O-P-ONa+H2O
•pH=5~5.6OH（Na）
性质特点：
①糊化温度低（取代度≥0.07时，在冷水中可溶胀）；②糊状物粘度和透明度增大，老化现象减弱；③具有极好的冷冻-解冻稳定性。
应用：
①用于速溶甜食粉和糖霜（在冷水中易分散）；②作冷冻肉汁、奶油馅饼增稠剂。
另有预糊化、酸改性、醚化、磷酸化、羟烷基化及交联化淀粉等等。
2、纤维素（改性）
纤维素（稀酸长时）→微晶纤维素（仅有结晶区）
应用：
食品填充剂、稳定剂
羧甲基纤维素钠（CMC-Na）
3、果胶物质
（1）结构与分类
基本结构：
α-1，4-D-吡喃半乳糖醛酸聚合物。
-COOH→-CH3、Na+、K+、NH4+
酯化度（DE）=酯化的半乳糖醛酸基/总的半乳糖醛酸基х100
原果胶（原果胶酶/果胶甲酯酶）→果胶（果胶甲酯酶）→果胶酸（DE=0）
①原果胶：
未成熟果蔬（细胞壁），高度甲酯化，不溶于水→硬挺质构
②果胶（果胶酯酸）：
成熟果蔬（细胞液），胶体或水溶性【低甲（氧）基果胶（LMP）/DE‹50/甲（氧）基‹7%】。
③果胶酸：
在细胞汁中与Ca2+、Mg2+、K+、Na+等矿物质形成不溶于水或稍溶于水的果胶酸盐。
→软疡质构
（2）凝胶的形成
①pH＝2.0~3.5（低pH阻止羧基离解，减少静电相斥）；
pH＝3.1，凝胶作用最好，硬度最大；
pH＝3.4，凝胶作用稍差，较柔软。
②蔗糖浓度：
>50％，60％~65％最好（使果胶分子失水而形成分子间氢键而凝胶）；
③果胶含量：
0.3％~1.0％；
④聚合度：
正相关。
（每6～8个半乳糖醛酸单位形成一个凝胶结晶中心）；
⑤酯化度：
果胶凝胶的强度随酯化程度增大而增高，因为凝胶网络结构形成时的结晶中心位于酯基团之间（见表）。
表果胶酯化度对形成凝胶的影响
酯化度
（DE）
形成凝胶条件
凝胶形成快慢
pH
糖（％）
二价离子
>70
2.8-3.4
65
无
快
a
50-70
2.8-3.4
65
无
慢
<50
2.5-6.5
无
b
Ca2＋
c
快
d
a：
因疏水作用使凝胶形成快，原因又有二：
其一，果胶在提取（酸提取）中被水解少；其二，其疏水性比低甲酯果胶高；
b：
如加入10％~20％蔗糖，可改善凝胶弹性（否则易脆裂）；
c：
加钙盐称为“浸钙”，使果胶分子交联；
d：
因亲水作用而使凝胶快速形成。
4、壳多糖
壳多糖+CaCO3→甲壳类动物外壳
壳多糖基本结构：
壳二糖：
2-乙酰胺-2-脱氧葡萄糖-β-1,4-糖苷键
壳多糖+H2O→壳聚糖+乙酰氨
1壳多糖作工业用粘结剂、上光剂、填充剂、乳化剂；
2微晶壳多糖（壳多糖局部水解后研成末）作冷冻食品增稠剂和稳定剂；
3N-乙酰氨基葡萄糖（壳多糖水解产物）是保健添加剂，可：
a.促进肠道双歧乳酸杆菌生长；b.促进抗菌素（如四环素）吸收；
4壳聚糖作食品保鲜剂。
微胶囊技术简介：
概念：
用特殊手段把固、液、气体物质包埋在封闭体系中。
被包埋者称心（芯）材，包埋者，即壳称为囊材（衣）。
特性：
（1）改变物态（液、气→固，即粉末化）；
（2）保护敏感成分（易氧化，分解等）；
（3）降低挥发性，除去异味；
（4）可隔离某些活性成分。
注意问题：
①心材的可润湿性（能润湿的固态心材比液态的要好）；②心材的溶解性；③囊材的渗透性、弹性、可溶性。
稻米制品：
胚芽米（留胚米），蒸谷米，强化米，增香米，脱水米饭（α-化米），罐头米饭。
其它多糖
（一）阿拉伯树胶
阿拉伯树胶是金合欢属植物阿拉伯树（Acaciasenegal）树皮的渗出液，由D-半乳糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖和L-阿拉伯糖组成的多糖大分子，树胶主链由β-D-吡喃半乳糖残基以1→3键连接构成，部分残基的C6位置连有侧链，阿拉伯树胶以中性或弱酸性盐形式存在，组成盐类的阳离子是Ca2+，Mg2+和K+，树胶易溶于水，浓度可达到50％。
阿拉伯树胶溶液只有在高浓度时粘度才开始急剧增大，这与其它许多多糖的性质不相同。
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