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1、碳水化合物的测定概述碳水化合物是生物界三大物质之一（Pro, Fat）,是自然界最丰富的有机物质。碳水化合物主要存在于植物界，如谷类食物和水果蔬菜的主要成分是CH2O。碳水化合物统称为糖类，它包含了单糖、低聚糖及多糖，是大多数食品中重要组成成分，也是人和动物体的重要能源。单糖、双糖、淀粉能为人体所消化吸收，提供热能，果胶、纤维素维持人体健康具有重要作用。一、碳水化合物的化学组成、分类和性质1、化学组成(chemical composition)碳水化合物是 C、H、O 三元素组成一类多羟基醛或多羟基酮化合物，而且绝大多数氢原子是氧原子的两倍。即氢与氧为 2：1。它们的比例与水分的组成相同（水分
2、子 H2O）。因此被人们称为“碳水化合物”即写成 CH2O。它们可用通式Cn（H2O）m表示，好像碳的水化物。但是笼统地说糖类称为 CH2O 是不太确切的。比如，我们熟悉的甲醛，它的分子式为 CH2O，醋酸 C2H4O2，乳酸 C3H6O3，从它们的结构上讲都类似于 H 与 O2：1 的关系。按照这个比例它们都应属于碳水化合物，但是以上几个物质都没有糖类的特性，所以它们不是碳水化合物。又比如，5104去氧核糖，还有鼠李糖6125。这些属于糖类，但不符合上面的比例。因此称碳水化合物是 C、H、O 组成，通式为 Cn（H2O）m是不确切的，但是历史上一直沿用下来，而且人们也习惯了，所以至今仍然采用
3、。2、分类 chemical classification按照有机化学可分成三类，它是根据在稀酸溶液中水解情况分类。化学分类：1、单糖2、低聚糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖） -有效碳水化合物3、多糖 营养性多糖（淀粉、糖原）4、构造性多糖（纤维素、半纤维素、木质素、果胶）-无效碳水化合物现代营养工作者分为两大类：营养角度分 ：有效碳水化合物、无效碳水化合物（膳食纤维）有效碳水化合物：对人体有营养（提供能量）性的称做有效碳水化合物无效碳水化合物：膳食纤维：指人们的消化系统或者消化系统中的酶不能消化、分解、吸收的物质，但是消化系统中的微生物能分解利用其中一部分。对于膳食纤维近几年来人们研究得多。因为它直
4、接关系到人体健康。比如，西方国家得人普遍比东方国家吃得细、精，也就是他们吃的纤维少，谷类食物较少，而动物性食品多，蛋白质、油脂等高，所以在他们国家得直肠癌的人较多。目前引起了他们的重视。最近他们有好多食品厂在面包中加一些膳食纤维（米糠、麸皮等），还专门有些食品直接破碎，比如用小麦、玉米破碎后加工即可食。这样各种维生素没有破坏，对身体有好处。另外还要考虑到粮谷碾磨加工精度时，即要达到一定精白度，还要注意尽量减少维生素的损失。并注意保持膳食中纤维素有一定数量。在食物成分表中，食品中碳水化合物含量通常以总碳水化合物或无氮抽出物来表示，二者都以减差法计算。何谓总碳水化合物，何谓无氮抽出物。总碳水化合物
5、（%）=100-（水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪）%无氮抽出物（%）=100-（水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪+粗纤维素）%3、性质 chemical property对于糖的性质我简单提一下，这里不分单、双糖（1）糖的显色反应单糖与浓盐酸或浓硫酸作用，脱去三分子水生成糖醛。（2）还原性一些低分子糖具有还原性（蔗糖没有还原性，因为蔗糖没有半缩醛羟基）。（3）旋光性在一定的条件下，可以测出各种糖类的旋光性。20D=/Lc- 旋光度c - 浓度L- 液层厚度或旋光管长度tD - 比旋光度二、测定意义1、糖对于新生婴儿来说是最理想的。Eg：乳糖，因为婴儿消化道内含有较多的乳糖酶，这种乳糖酶能把乳糖分解成
6、葡萄糖和半乳糖。而半乳糖是构成婴儿脑神经的重要物质。如果用蔗糖代替乳糖，婴儿大脑发育受到影响。乳糖对于成年人来说，由于体内乳糖酶减少。乳糖不易被吸收。2、糖是焙烤食品的主要成分之一。在焙烤食品中，糖与蛋白质发生美拉德反应。使焙烤制品产生金黄色的颜色。这种颜色可增加人们的食欲感。同时也增加了食品的色、香、味。3.生理方面：1）提供能量（糖与蛋白质结合成糖蛋白，糖蛋白都是构成软骨、骨骼等结缔组织的基质成分）2）构成细胞成分3）促进消化（果蔬中的纤维素、果胶虽不能被消化机体利用、但可促进胃肠蠕动和消化.但它分泌有助于正常消化和排便功能.）多糖在食品应用方面的性质多糖在食品应用方面的性质1 淀粉的物理
7、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 -1，4 葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖，二支链淀粉是由 -1，4 和 -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65m，小麦淀粉粒 20m，甘
8、薯淀粉粒 15m，玉米淀粉粒 16m，稻米淀粉粒 5m。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 26m，最小的为 5m。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 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
9、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。 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
10、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，-1，4 糖苷键比 -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 -淀粉酶、-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。-淀粉酶
11、用于液化淀粉又称为液化酶，-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶用于淀粉糖化，又称为糖化酶。-淀粉酶:是一种内切酶，只能水解 -1，4 糖苷键，不能水解 -1，6 糖苷键，但可越过 -1，6 糖苷键水解 -1，4 糖苷键，但不能水解麦芽糖中的 -1，4 糖苷键，利用-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。-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 -1，4 糖苷件，不能水解 -1，6 糖苷键，且不能越过 -1，6 糖苷键水解 -1，4 糖苷键，利用-淀粉酶对淀粉进行水解，产物中含有 -麦芽糖和 -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 -1，4，-
12、1，6 和 -1，3 糖苷键，最终产物为葡萄糖。淀粉的糊化和老化-淀粉：指具有胶束结构的生淀粉；-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
13、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
14、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。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
15、果胶果胶是指不同长呢高度酯化和中和的 -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（
16、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。糖类的提取与澄清糖类的提取与澄清一.提取常用溶剂有：水和乙醇，在提取糖类时，先将样品磨碎浸泡成溶液，若有脂肪的样品用石油醚提取，撤去其中的脂肪和叶绿素。1. 水作提取剂用水作提取剂，温度控制在 45-50，利用水作提取剂时，还有 pro、氨基酸、多糖、色素干扰，影响过滤时间，所以用水作提取剂应注意三个的注意：1）温度过高：是可溶性淀粉及糊精提取出来 。2）酸性样品：酸性使糖水解（转化），所以酸性样品用碳酸钙中和，提取但应控制在中性。3）萃取的液体：有酶活性时，同样是使糖水解，加二氯化汞可防止（二氯化汞可抑制酶活性）2. 乙醇（水溶液）作提取液乙醇作提取液
