三、多糖(Polysaccharides)

   (一)分类:

  为聚合度10的单糖的高聚物,广泛存在于动植物及微生物中。多糖中的纤维素、半纤维素、果胶、壳质、硫酸软膏素等,主要起细胞的支撑(骨骼)作用;淀粉、糖原、菊粉等起能的贮藏作用。而粘质多糖等起保护、润滑、离子固定、防冻等作用。

  加水分解仅产生糖类的称单纯多糖,若还生成糖以外的成份称复合多糖。由一种单糖组成的称均一多糖。否则称非均一多糖。

  通常天然多糖的聚合度为100---1000。

1 食品中常见的多糖(同多糖

名称

结构单糖

结构

分子量

溶解性

存在

直链淀粉

(amylose)

 

D-葡萄糖

α-(14)葡聚糖直链上形成支链

104~105

稀碱

溶液

谷物和其他植物

支链淀粉

(amylopectin)

 

D-葡萄糖

直链淀粉的直链上连有α-(1

6)键构成的支链

105~106

淀粉的主要组成成分

纤维素

(cellulose)

 

D-葡萄糖

聚β-(14)葡聚糖直链,有支链

104~105

 

植物结构多糖

几丁质

(chitin)

N-乙酰-

D-葡糖胺

β-(14)键形成的直链状聚合物有支链

 

稀、浓盐酸或硫酸、碱溶液

甲壳类动的壳

昆虫的表皮

 

葡聚糖

(右旋糖酐)

(dextran)

 

 

α-(16)葡聚糖为主链,α-(14)(0%~50%),α-(12)(0%~0.3%),α-(13)(0%~0.6%)键结合在主链上构成支链,形成网状结构

 

 

 

104~106

 

 

肠膜状明串珠菌

(ceuconostoc mesenteroides)

产生的微生物多糖

 

糖原

(glycogen)

D-葡萄糖

类似支链淀粉的高度支化结构α-(14)和α- (16)

3×105~

4×106

动物肝脏内的贮藏多糖

 

 

菊糖

(inulin)

 

D-果糖

 

β-(21)键结合构成直链结构

 

3~7×103

 

热水

菊科植物大量存在的多聚果糖,大理菊、菊芋的块茎和菊苣的根中最多

 

 

甘露聚糖

(manna)

 

D-甘露糖

种籽甘露聚糖:β-(14)键连接成主链,α-(16)键结合在主链上构成支链。 酵母甘露聚糖:α-(14)键结合成主链,具有高度支化结构

 

 

 

 

棕榈科植物如椰

子种籽胚乳,酵母

 

木聚糖

(xylan)

D-木糖

β-14)键结

合构成直链结构

 

1~2×104

 

稀碱溶液

玉米芯等植物的半纤维素

 

 

出芽短梗孢

糖或茁霉胶

(pulluan)

 

 

D-葡萄糖

 

 

-[(16)α-D-吡喃葡萄糖-(14)α-D-吡喃葡萄糖-(14)-α-D-吡喃葡萄糖-]n-

 

 

 

~2×105

 

 

 

 

一种类酵母真菌茁霉(pullularia pulluans)作用于蔗糖、葡萄糖、麦芽糖而产生的孢外胶质多糖

 

果胶

(protin)

D-半乳糖醛酸

-[(14)-α-D-吡喃半乳糖-]n-

 

植物

 

 

 

 

 

 

 

 

  2  食品中常见的多糖(杂多糖

名称

结构单糖与结构

分子量

溶解性

存在

海藻酸

(alginic acid)

D-甘露糖醛酸和L-古洛糖醛酸的共聚物

 

 

~105

褐藻细胞壁的结构多糖

 

琼脂糖

(agarose)

D-半乳糖和36-脱水-L-半乳糖以β-(13)键相间隔连结而成的-(13)-[β-D-吡喃半乳糖(14)-36-无水α-L-吡喃半乳糖-(13)]n-。主链上连接硫酸、丙酮酸和葡萄糖醛酸残基称为琼胶。琼脂为琼脂糖和琼胶的混合物

 

1~2×105

热水

红藻类细胞的粘性多糖

阿拉伯树胶(arabic gum)

是由D-半乳糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖组成的

 

105~106

金合欢属植物树皮的渗出物

 

鹿角藻胶(carageenan)

36-脱水-D-半乳糖及其2-6-硫酸酯、D-半乳糖-26-二硫酸酯、24-6-

酸酯构成复杂的支化结构,有κ、ι、λ、μ四种

 

热水

红藻类鹿角藻细胞壁结构多糖

 

1、  纤维素

    是自然界中存在最多的多糖,是植物的主成分,它由木材用热碱抽提,除去木素和半纤维素而得,它是D-葡萄糖以β-1,4苷键结合而得,呈直链。聚合度为3000---6000。

  由于纤维素不溶于水,故酶不易与之作用,用菌类、细菌等软体动物具有的纤维素酶可将其分解为葡萄糖和寡糖。纤维素连同某些其他惰性多糖构成植物性食品,如蔬菜、水果和谷物中的不可消化的碳水化合物(称为膳食纤维),人体消化道没有纤维素酶,不能消化纤维素作为能源,但纤维素有防止便秘的作用,膳食纤维在人类营养中的重要性主要是维护肠道蠕动,纯化的纤维素常作为配料添加到面包中,增加持水力和延长货架期,提供一种低热量食品。动物除草食动物能利用纤维素外,其他动物的体内消化道也不含纤维素酶。而一些草食动物(牛、马、羊等)的消化道中含有纤维素酶,可以消化纤维素为D-葡萄糖。

  纤维素不显示还原性,水解也很困难,需要浓酸或稀酸在加压下长时期加热才能水解。

  纤维素的羧甲基衍生物(CMC)易溶于水,有粘性,其钠盐可在食品工业中作增稠剂。

     n=100-200

  2、  淀粉(Starch)

结构  

   广泛分布于植物的根、茎、种子中,其贮藏能的作用,构成淀粉的糖,几乎都是D-葡萄糖,淀粉有两种,仅以α-1,4-苷键结合、构成直链状的叫直链淀粉,而以α-1,4-苷键结合为主,并有α-1,6-苷键结合、且在此处分枝的叫支链淀粉。

直链淀粉(amvlose)

 

支链淀粉(amvlopectin)

普通淀粉由15∽30%直链淀粉,70∽85%支链淀粉组成,糯米则几乎全由支链淀粉组成。一般直链淀粉的聚合度为数百∽数千,而支链淀粉为数万,支链的平均链长为20∽25个葡萄糖单位。

 大多数淀粉中含有大约75%的支链淀粉(表3-10),蜡质淀粉中几乎完全为支链淀粉。马铃薯淀粉是唯一含有磷酸酯基的淀粉,其中60%~70%是在O-6位酯化,其余的在O-3位酯化。平均每215~560个α-D-吡喃葡萄糖基含有一个磷酸酯基,大约88%在B链上。马铃薯淀粉略带负电荷,在水中加热可形成非常粘的透明溶液,一般不易老化。

 3  一些淀粉中直链淀粉与支链淀粉的比例

淀粉来源

直链淀粉(%)

支链淀粉(%)

淀粉来源

直链淀粉(%)

支链淀粉(%)

高直链玉米

50~85

15~50

17

83

玉米

26

74

马铃薯

21

79

蜡质玉米

1

99

木薯

17

83

小麦

25

75

 

 

 

   

淀粉粒的显微形态呈卵形、球形或不规则形,依植物种类而异如:

              1、玉米  2、马铃薯  3、稻米  4、小麦

   1            2           3           4

4   各种玉米淀粉的性质

种类

直链淀粉/支链淀粉

糊化温度范围()

性质

普通淀粉

1:3

6272

冷却解冻稳定性不好

糯质淀粉

0:1

6370

不易老化

高直链淀粉

3:2—4:1

6692

颗粒双折射小于普通淀粉

酸变性淀粉

可变

6979

与未变性淀粉相比,热糊的粘性降低

羟乙基化

可变

5868

(DS0.04)

增加糊的透明性,降低老化作用

磷酸单酯

可变

5666

降低糊化温度和老化作用

交联淀粉

可变

高于未改性的淀粉,取决于交联度

峰值粘度减小,糊的稳定性增大

乙酰化淀粉

可变

5565

糊状物透明,稳定性好

 

香蕉奶昔的制作

 

3、  糖原(phytoglycogen)

  是存在于动物体内的碳水化合物,又称动物淀粉。其结构类似于支链淀粉,但分支更多,分子也更大。

4、  菊糖

  菊糖大量存在于菊科植物,它溶于水,加酒精便由水中析出,加酸水解成果糖及少量葡萄糖。

  5、魔芋甘露聚糖

存在于魔芋块根中,为葡甘露聚糖,其中甘露糖:葡萄糖=213:2,小肠内没有此糖的分解酶,故几乎不能用作能源,因而称魔芋豆腐为减肥食品。

 

   6、果胶质

    果胶质存在于植物的果实、茎、块茎等细胞隙中,它是D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4-苷键结合的长链,通常以部分甲酯化状态存在,结构式如下:

    果胶质一般有三种形态

      ⑴ 原果胶:与纤维素结合在一起的甲酯化聚半乳糖醛酸苷链,不溶于水,水解后生成果胶,存在于细胞壁中。  

      ⑵ 果胶:羧基不同程度甲酯化的聚半乳糖醛酸苷链,存在于植物汁液中,溶于水,其中甲氧基含量>7%的称高甲氧基果胶(High-methoxyl pectin),7%以下的为低甲氧基果胶。

      ⑶ 果胶酸:几乎完全不含甲氧基的聚半乳糖醛酸,溶于水。

    未成熟的果实细胞间含有大量原果胶,因而组织坚硬,随着成熟的进程,原果胶在聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶作用下,水解成分子量较小的可溶于水的果胶,并与纤维素分离,渗入细胞液中,果实组织就变软而有弹性。若进一步水解,则果胶进一步失去甲氧基并降低分子量形成果胶酸,由于果胶酸不具粘性,果实就变成软疡的过熟状态。  

    果胶是亲水性的胶状物,其中高甲氧基果胶,在酸性(PH2.0∽3.5)、蔗糖含量60∽65%的条件下有凝固成凝胶的性质,而低甲氧基果胶与糖、酸即使比例恰当也难以形成凝胶,但它在Ca2+作用下可形成凝胶,食品工业中利用它们的凝胶性将其用于果酱、果冻等食品的制作。

3-1  果胶和海藻酸的褶裥螺条构象链段

7、植物胶质

为结构复杂的多糖,食品工业中用其作增稠剂、凝冻剂、固香剂、乳化剂、泡沫稳定剂、浊度稳定剂等,按其来源可分为三类:

8、微生物多糖

许多微生物在生长过程中产生一些胶质的多糖,其中一些已用于食品工业及医疗上,如右旋糖酐、黄杆菌胶、茁霉胶及环状糊精等,它们被用作稳定剂、乳化剂、增稠剂、悬浮剂、泡沫稳定剂、成型助剂等。

9、氨基多糖

主要存在于动物中,大多由氨基己糖与糖醛酸组成二糖单位经重复连接而成,包括粘多糖(透明质酸、硫酸软骨素)、肝素、壳多糖等,其中硫酸软骨素为治疗冠心病的药物,肝素是天然抗凝血物质,壳多糖是昆虫、甲壳类(虾、蟹)动物外壳的成分之一,可作为增稠剂、稳定剂。

4-13  某些多糖树胶的性质

名称

主要单糖组成

来源

可供区别的性质

瓜尔豆胶

D-甘露糖

D-半乳糖

瓜尔豆

低浓度时形成高粘度溶液

角豆胶

D-甘露糖

D-半乳糖

角豆树

与鹿角藻胶产生协同作用

阿拉伯胶

D-半乳糖

D-葡糖醛酸

阿拉伯胶树

水中溶解性大

黄蓍胶

D-半乳糖醛酸

D-半乳糖,L-岩藻糖,D-木糖,L-阿拉伯糖

黄蓍属植物

在广泛pH范围内性质稳定

琼脂

D-半乳糖;3,6-脱水L-半乳糖

红海藻

形成极稳定的凝胶

鹿角藻胶

硫酸化D-半乳糖,硫酸化3,6-脱水

D-半乳糖

鹿角藻

K+以化学方式凝结成为凝胶

海藻酸盐

D-甘露醛酸,L-古洛糖醛酸

褐藻

Ca2+形成凝胶

葡聚糖

D-葡萄糖

肠膜状明串珠菌属(Leucontosoc mesenteroidos)

在糖果或冷冻甜食中防止糖结晶

黄原胶

D-葡萄糖,D-甘露糖,D-葡萄醛酸

甘蓝黑腐黄杆菌和(Xanthomonas campestris)

分散体为强假塑性

 

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