第三章+碳水化合物

《第三章+碳水化合物》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章+碳水化合物（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、3.1 概述碳水化合物 多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物 1分类 （1）按组成分 单糖 不能再被水解的多羟基醛或酮，是碳水 化合物的基本单位 低聚糖（寡糖） 由210个单糖分子缩合而成，水解后 生成单糖 多糖 由多个单糖分子缩合而成 （2）按功能分 结构多糖 贮存多糖 抗原多糖 食品中的糖类化合物 碳水化合物占植物干物质的75，如谷 物，蔬菜，水果等 单糖和低聚糖通常存在于蔬菜和水果中 多糖存在于谷物，植物根、茎、种子。3 食品中碳水化合物的作用 提供人类能量的绝大部分 提供适宜的质地、口感和甜味（如麦 芽糊精作增稠剂、稳定剂） 有利于肠道蠕动，促进消化（如纤维 素被称为膳食纤维，低聚糖促进双歧

2、 杆菌生长，促消化）3.2 糖类化合物的结构1单糖 （1）链式结构 醛糖 C4差向异构 C2差向异构 酮糖 C5差 向异构 醛 糖酮 糖（2） 环状结构（3）己糖构象 构象是由原子基团围绕单糖旋转一定位置而 形成的，己糖可形成吡喃型和呋喃型己糖一般有船式和椅式两种构象椅式船式2 单糖的作用及功能 （1）甜味剂 蜂蜜和大多数果实的甜味取决于蔗糖、D果糖 、葡萄糖的含量。 a 甜度定义 是一个相对值，以蔗糖作为基准物，一般以10 或15的蔗糖水溶液在20时的甜度为1。 b 甜度 果糖蔗糖葡萄糖麦芽糖半乳糖（2）亲水功能（吸湿性或保湿性） 糖分子中含有羟基，具有一定的亲水能力（吸 湿性或保湿性）。

3、吸湿性顺序 果糖葡萄糖 保湿性顺序 葡萄糖果糖 例如： 面包、糕点、软糖应选吸湿性大的果糖或果葡 糖浆 硬糖、酥糖及酥性饼干应选吸湿性小的葡萄糖3 糖苷 是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和另一个 分子中的OH、NH2、SH等发生缩 合反应而得的化合物。（1）组成 糖和配基（非糖部分）（2）性质 a 无变旋现象 b 无还原性 c 酸中水解，碱中可稳定存在 d 吡喃糖苷环比呋喃糖苷稳定（3）生物活性 许多糖苷仅存在于植物中，表现出一定的生 物活性。 黄豆苷（大豆中）可促进血液循环，提高脑 血流量，对心血管疾病疗效显著，治冠心 病、脑血栓。银杏中的有效成分银杏黄酮醇苷 ，扩张冠状血管，改善血液循环。 （

4、4）糖苷的毒性 某些生氰糖苷在体内转化为氢氰酸， 使人体中毒。 苦杏仁苷，在酶作用下生成HCN。杏、 木薯、马利豆等。3.3 低聚糖一般由210个糖基构成。较重要的低 聚糖有：蔗糖、麦芽糖、乳糖、饴 糖、麦芽糊精和环状糊精。1 麦芽糖、乳糖和蔗糖结构2 环状糊精 又名沙丁格糊精，由环状D吡喃 葡萄糖苷构成。聚合度为6、7、8， 分别成为、环状糊精环状糊精（2）应用 环状糊精为中空圆柱形结构，可包埋与其大小 相适的客体分子，起到稳定缓释，提高溶解 度，掩盖异味的作用。 a 医学 用环状糊精包接前列腺素的试剂。 b 农业 用于农药 c 食品行业 作增稠剂，稳定剂，提高溶解度，掩盖异味。i 食品保鲜

5、 将CD与其它生物多糖制成保鲜剂，涂于面包 、糕点表面起保水保形的作用。 ii 除去食品异味 鱼品、大豆的腥味，羊肉的膻味，用CD包接 可除去。 iii 作为固体果汁和固体饮料酒的载体。d 化妆品 作乳化剂，提高稳定性，减轻对皮肤的刺 激作用 e 其它方面 香精包含在CD制成的粉末，而混合到热塑 性塑料中，可制成各种加香塑料（玩具 或工艺品） 如洗衣粉留香，可经CD包接香精后添加到 洗衣粉中。3 低聚糖的功能 赋予风味 褐变产物赋予食品特殊风味，如异麦芽酚， 乙基麦芽酚 特殊功能 增加溶解性：环状糊精 稳定剂：糊精作固体饮料的增稠剂 保健功能 促进肠道双歧杆菌生长，促消化4 单糖在食品贮藏和加

6、工中的化学 反应 脱水反应 复合反应 变旋现象 烯醇化 褐变反应（1）脱水反应 酸、热条件下的反应 室温下，稀酸对单糖的稳定性无影响 当酸浓度大于12浓盐酸以及热的作用下 ，单糖易脱水，生成糠醛及其衍生物（2）复合反应 单糖受酸和热的作用，缩合失水生成低聚糖 的反应称复合反应，是水解反应的逆反应。 如：C12H22O11+H2O 2C6H12O6(3)变旋现象 葡萄糖溶液经放置一段时间后的旋光值与最初 的旋光值不同的现象。稀碱可催化变旋。（4）烯醇化 在浓碱条件下，开环，生成差向异构体。（5）褐变反应氧化褐变 （酶褐变）非氧化褐变 （非酶褐变）以多酚氧化酶催化，使酚类物质氧化为醌焦糖化反应美拉

7、德反应a 焦糖化现象 在无水（或浓硫酸）条件下加热糖或糖浆， 用酸或铵作催化剂，生成焦糖的过程，称 为焦糖化。 i 焦糖化反应产生色素的过程 糖经强热处理可发生两种反应 分子内脱水 向分子内引入双键，然后裂解产生一些挥发 性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质， 生成焦糖色或酱色。 环内缩合或聚合 裂解产生的挥发性醛、酮经缩合或聚合生成深 色物质。 B 反应条件 催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、柠檬酸 无水或浓溶液，温度150200 C 三种色素及用途 NH4HSO4催化 耐酸焦糖色素（可口可乐饮料） （NH4）2SO4 催化 啤酒美色剂 加热固态 焙烤用焦糖色素b 美拉德反应 食品在加热或贮藏期间

8、，由还原糖（D 葡萄糖）与游离氨基酸或蛋白质链的氨 基酸的化学反应引起的褐变。i 反应机理：分三个阶段 开始和引发阶段 a 氨基和羰基缩合b Amadori分子排叠 中间阶段 c 糖脱水d 糖裂解e 氨基酸降解后期 f 醇、醛缩合g 胺醛缩合褐色色素ii 条件：氨基酸和还原糖及少量水的参与 iii 产物：色素（类黑精）风味化合物：乙基麦芽酚、异麦芽酚 iv 特点 随反应的进行，pH值下降（封闭了游离的氨基 ）还原能力上升（还原酮产生） 420490nm处有吸收 褐变初期，紫外吸收增强，伴有荧光物质产生 添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加 入不能使之褪色v 影响Maillard反应的因素

9、糖的种类和数量 五碳糖六碳糖；单糖双糖；还原糖含量与 褐变成正比 氨基酸及其它含氨物种类 含S-H、S-S不易褐变；有吲哚、苯环易褐变； 碱性氨基酸易褐变；氨基在位或在末端 者，比位易褐变 温度：升温易褐变 水分：褐变需一定水分 pH值 pH49范围内，随pH上升，褐变上升； pH4，褐变反应程度较轻微； pH7.89.2 范围内，褐变较严重；金属离子和亚硫酸盐 氧（间接因素） Ca处理，抑制Maillard反应vi Maillard反应对食品品质的影响 不利方面 营养损失，特别是必需氨基酸损失严重 产生某些致癌物质 有利方面 褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予 食品特殊气味和风味vii

10、Maillard反应在食品加工中的应用 抑制Maillard反应 注意选择原料 如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种 ，一般选用蔗糖 保持低水分 蔬菜干制品密封，袋里放高效干燥剂，如SiO2 应用SO2 硫处理对酶褐变和非酶褐变都很有效 保持低pH值 常加酸，如苹果酸，柠檬酸 其它处理 热水烫漂 除去部分可溶性固形物，降低还 原糖含量 冷藏库中马铃薯加工时回复处理 Ca处理 如马铃薯淀粉加工中，加Ca(OH)2 可防止褐变，产品白度大大提高利用Maillard反应 在面包、咖啡、红茶、啤酒、糕点、酱油生产 中 产生特殊风味、香味 通过控制原材料、温度及加工方法，可制备各 种不同风味、香味的物

11、质 控制原材料 核糖半胱氨酸：烤猪肉香味 核糖谷胱苷肽：烤牛肉香味 控制温度 葡萄糖ji氨酸 100150 烤面包香味 180 巧克力香味 木糖酵母水解蛋白 90 饼干香型 160 酱肉香型 不同加工方法 土豆 大麦水煮 125种香气 75种香气烘烤 250种香气 150种香气3.4 多糖1 多糖的来源、组成、结构、性质及在食品 中的应用 是大分子聚合物，聚合度由10到几千。常见 多糖有淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、瓜 尔豆胶等。2 多糖的化学性质 水解反应 低聚糖、糖苷及多糖在酸或酶的作用下， 可水解生成单糖或低聚糖。影响水解反应的因素 i 结构 异头物水解速度异头物 呋喃糖苷水解速度吡喃糖

12、苷 D糖苷水解速度 D糖苷 糖苷键的连接方式 D：1612 14 13 D：1614 13 12 聚合度（DP）大小 水解速度随DP增大而明显减小 ii 环境 温度：温度提高，水解速度急剧加快 酸度 糖苷在碱性介质中相当稳定，在酸性介质中易 降解。3.5 淀粉1 淀粉粒的特性 淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀 粉粒。 形状 圆形，椭圆形，多角形 大小 0.0010.15毫米之间，马铃薯淀粉粒最大， 谷物淀粉粒最小。 晶体结构 用偏振光显微镜观察及X射线研究，能产生 双折射及X射线现象。 2 淀粉的结构 直链淀粉（Amylose） 支链淀粉（Amylopectin）3 淀粉的物理性质 白色

13、粉末，在热水中溶胀。 纯支链淀粉能溶于冷水，而直链淀粉不能。 直链淀粉溶于热水。 4 化学性质 无还原性 遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色 水解：酶解 酸解 5 淀粉的糊化 糊化 淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂， 形成均匀的糊状溶液的过程。本质是微观结 构从有序转变成无序。 糊化温度 指双折射消失的温度，不是一个点，而是一 段温度范围。影响糊化的因素 结构 直链淀粉小于支链淀粉 Aw Aw提高，糊化程度提高 糖 高浓度的糖溶液，抑制淀粉糊化 盐 高浓度的盐抑制淀粉糊化；低浓度的盐对 糊化几乎无影响。但对马铃薯淀粉例外，因为 它含有磷酸基团，低浓度的盐影响电荷效应。 脂类 脂类可与淀

14、粉形成包合物，即脂类被 包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环内浸出 ，并阻止水渗透入淀粉粒。 酸度 pH4，淀粉水解为糊精，粘度降低（故高酸 食品的增稠需用交联淀粉） pH47，几乎无影响 pH10，糊化速度迅速加快，但在食品中意义 不大 淀粉酶 在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始而淀粉 酶尚未被钝化前，可使淀粉降解，使淀粉糊 化加速。故新米（淀粉酶酶活高）比陈米更 易煮烂。 淀粉糊化性质的应用 即食性方便食品：方便面；方便米饭（应糊化 后瞬时干燥）6 淀粉的老化 老化 淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置 ，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。实质 是糊化后的分子又自动排列成序，形成高度 致密的、

15、结晶化的、不溶解性分子微束。影响淀粉老化的因素 温度 24，淀粉易老化；60或 20，不易发生老化 含水量 含水量3060易老化；含水量 过低（10）或过高，均不易老化 结构 直链淀粉比支链淀粉易老化（粉丝） ；聚合度n中等的淀粉易老化；淀粉改性后 ，不均匀性提高，不易老化 共存物的影响 脂类和乳化剂可抗老化 ，多糖（果胶除外）、蛋白质等亲水大 分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉 分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。3.6 淀粉以外的多聚糖1 纤维素 纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，对植 物性食品的质地影响较大 结构 由-1，4-D-吡喃葡萄糖单位构成，为线性 结构，由无定型区和结晶区构成性质 不溶于水 无还原性 水解比淀粉困难得多，需用浓酸或稀酸在一 定压力下长时间加热水解 人体不能产生分解纤维素的酶，一些食草动 物可以消化纤维素 改性纤维素 羧甲基纤维素（CMC） 可与蛋白质形成复合物，有助于蛋白质的增溶，在馅 饼，牛奶，蛋糊及布丁中作增稠剂和粘接剂。由于羧 甲