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1、第四章 碳水化合物,吉林大学军需科技学院,碳水化合物的功能,食品中重要的碳水化合物,食品加工对碳水化合物的影响,碳水化合物的摄取与食物来源,思考题,主要内容,第一节 碳水化合物的功能,一、供能及节约蛋白质 二、构成体质 三、维持神经系统的功能与解毒 四、有益肠道功能 五、食品加工中重要原、辅材料 六、抗生酮作用,碳水化合 物分类,双糖,单糖,寡糖,多糖,第二节 食品中重要的碳水化合物,膳食中碳水化合物的分类（FAO/WHO）,一、单糖、双糖及糖醇,（1）.单糖(monosacchride)凡不能被水解为更小分子的糖（ 核糖、葡萄糖）,1.葡萄糖(glucose)来源：淀粉、蔗糖、乳糖等的水解；
2、作用：作为燃料及制备一些重要化合物；脑细胞的唯一能量来源,果糖(fructose)来源：淀粉和蔗糖分解、蜂蜜及水果；特点：代谢不受胰岛素控制；通常是糖类中最甜的物质，食品工业中重要的甜味物质。,不良反应：大量食用而出现恶心、上腹部疼痛，以及不同血管区的血管扩张现象。大量给予果糖还可引起肝脏中三酰甘油酯合成增多，导致高三酰甘油酯血症 血清胆固醇水平有不同程度的升高。,（2）双糖(oligosacchride) 凡能被水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。如：蔗糖 葡萄糖 + 果糖,1.蔗糖 来源：植物的根、茎、叶、花、果实和种子内； 作用：食品工业中重要的含能甜味物质；与糖尿病、龋齿、动脉硬化等
3、有关,2.异构蔗糖（异麦芽酮糖）来源：蜂蜜、蔗汁中微量存在；特点：食品工业中重要的含能甜味物质；耐酸性强、甜味约为蔗糖的42%，不致龋。,3.麦芽糖来源：淀粉水解、发芽的种子（麦芽）；特点：食品工业中重要的糖质原料，温和的甜味剂，甜度约为蔗糖的l2。,4.乳糖来源：哺乳动物的乳汁；特点：牛乳中的还原性二糖；发酵过程中转化为乳酸；在乳糖酶作用下水解；乳糖不耐症。功能：是婴儿主要食用的碳水化合物。构成乳糖的D半乳糖除作为乳糖的构成成分外，还参与构成许多重要的糖脂(如脑苷脂、神经节苷酯)和精蛋白，细胞膜中也有含半乳糖的多糖，故在营养上仍有一定意义。,5.异构乳糖组成：1分子半乳糖和1分子果糖组成来源
4、：乳糖异构；特点：无天然存在，由乳糖异构而来；不能被消化吸收，通便作用；促进肠道有益菌的增殖、抑制腐败菌的生长；促进肠道中双歧杆菌自行合成多种B族维生素。甜度约为蔗糖的一半（约50）。,（3）糖醇,1.山梨糖醇（又称葡萄糖醇） 来源：广泛存在于植物中，海藻和果实类如苹果、梨、葡萄等中多有存在；工业上由葡萄糖氢化制得。特点：甜度为蔗糖一样；代谢不受胰岛素控制；具有吸湿性。,2.木糖醇 来源：广泛存在于蔬菜、水果中；工业上用玉米芯和甘蔗渣等制得。特点：甜度与蔗糖相等；供能与蔗糖相同；代谢不受胰岛素调节；不被口腔细菌发酵，对牙齿无害，可作为止龋或抑龋作用的甜味剂。,3.麦芽糖醇来源：麦芽糖氢化制得。
5、特点：甜度与蔗糖接近，为蔗糖的75-95 ；非能源物质；不升高血糖，也不增加胆固醇和中性脂肪的含量，是心血管疾病、糖尿病等患者作为疗效食品用的理想甜昧剂；防龋齿。,4.乳糖醇来源：由乳糖催化加氢制得。特点：甜度为蔗糖的3040%；在肠道内几乎不被消化、吸收、 能值很低；不致龋齿。,聚合度为410的低聚糖麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖,具有特殊功能的低聚糖,功能性食品 低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素 低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽） 具有特殊保健功能的低聚糖 低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、 低聚氨基葡萄糖,二、低聚糖,1.大豆低聚糖,大豆低聚糖通常是指从大豆中提取的可溶性低聚糖
6、的总称。主要成分为棉子糖和水苏糖，同时还含有一定量的蔗糖和其他成分,2.低聚异麦芽糖,定义：又称分枝低聚糖，是指由25个葡萄糖单位构成，且至少有一个糖苷键是（1-6 ）糖苷键结合的一类低聚糖。 主要成份：异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖。 生理活性：不致龋齿；促进双歧杆菌的增殖；抑制肠道有害菌的生长、降低腐败产物；提高机体免疫力。,3.低聚果糖,分子式为G-F-Fn，n=13 glucose, fructoseG-F (蔗) G(葡) + G-F(蔗) + G-F-F(蔗果三糖) + G-F-F-F(蔗果四糖) + G-F-F-F-F(蔗果五糖),果糖转移酶,2,-2,1,2,1,
7、低聚果糖的生理活性,增殖双歧杆菌 难水解，是一种低热量糖 水溶性食物纤维 抑制腐败菌，维护肠道健康 防止龋齿 低聚果糖存在于天然植物中 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料 产酶微生物 米曲霉、黑曲霉,4.低聚乳果糖,1.定义：低聚乳果糖是将蔗糖分解产生的果糖基转移到乳糖还原性末端C1的羟基上，生成半乳糖基蔗糖而成。它是由半乳糖、葡萄糖和果糖3个单糖相连接所构成的三糖，通常以乳糖和蔗糖(11)为原料，在-呋喃果糖苷酶催化作用下制成。,低聚乳果糖是非还原性低聚糖；其甜味味质类似蔗糖，通常为蔗糖的3050。低聚乳果糖几乎不被人体消化吸收，可供糖尿病人食用。具有促进双
8、歧杆菌增殖，并由此给人体带来一系列有益身体健康的作用。,低聚乳果糖的特性,5.低聚木糖,主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖 木二糖含量，产品质量 甜度为蔗糖的40%,-1，4,低聚木糖的特性,较高的耐热（100/1h）和耐酸性能（pH 28） 双歧杆菌所需用量最小的增殖因子 代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者 抗龋齿,1、概念：由多个单糖（10个以上）以糖苷键相连而成的高分子聚合物。方向：左：非还原端；右：还原端。,三、多糖,2、多糖的性质,胶体溶液、 无甜味、 无还原性、 有旋光性，但无变旋现象。,多糖,3、分类：,淀粉多糖,非淀粉多糖,直链淀粉,支链淀粉,改性淀粉,抗性淀粉,
9、均一多糖：由一种单糖缩合而成。,糖原 淀粉 纤维素,不均一多糖：由不同类型单糖缩合而成。,肝素,直链淀粉：葡萄糖分子以（1-4）糖苷键缩合而成的多糖链。,淀 粉,支链淀粉：分子中除有（1-4）糖苷键外，还在分支点处有（1-6 ）糖苷键。每一分支有20-30个葡萄糖基，各分支卷曲成螺旋。,改性淀粉,定义：利用化学、物理、甚至基因工程的方法改变天然淀粉的理化性质，用以满足食品加工需要的具有一定功能特性的一类淀粉。取代淀粉：淀粉经酯化和醚化引入不同基团或基因而制成；交联淀粉：由淀粉羟基与双功能试剂作用引入少量交联键制成。,改性淀粉的特点溶解度提高；透明度增加；提高或降低淀粉的黏度；促进或抑制凝胶的形
10、成；增加凝胶黏度；较小凝胶脱水收缩；提高凝胶稳定性；改变乳化作用和冷冻-解冻的稳定性；成膜、耐酸、耐碱、耐剪切性,抗性淀粉,定义：天然存在的，在健康人小肠中不被消化、吸收的淀粉。 类型： 生理受限淀粉、特殊淀粉颗粒、老化淀粉,非淀粉多糖,定义：除淀粉以外的多糖。纤维素、半纤维素、果胶等 分类：可溶性膳食纤维不溶性膳食纤维,不可溶性纤维,1）纤维素 2）半纤维素 3）木质素,溶于水并吸水膨胀，能被肠道微生物丛酵解；常存在于植物细胞液和细胞间质中。,可溶性纤维,膳食纤维食物中不能被人体消化酶分解的多糖的总称。严格而言不是营养素，但因其特殊生理作用，营养学上仍将它作为重要的营养素。,译自：Persp
11、ective in Nutrition，第三版，第82页，1996年。,膳食纤维的生理功能 主要是通过影响大肠功能而起到预防大肠癌、降低血糖、胆固醇水平，预防心脑血管疾病的作用； 膳食纤维在量较大时可妨碍消化酶与营养素接触（抗营养过程）使消化吸收过程减慢血糖； 由以上机理可见，膳食纤维的各种作用是一个综合过程，但可溶性纤维的作用较主要。,第 三 节食品加工对碳水化合物的影响,在酸或淀粉酶作用下被水解，终产物为葡萄糖。,麦芽糖,淀粉,糊精,葡萄糖,一、淀粉水解,极限糊精：以糖化型淀粉酶水解支链淀粉至分枝点时所生成的糊精。,糊精特点：易溶于水、强烈保水性、易消化。用作增稠、稳定或保水,二、淀粉的糊
12、化与老化,直链与支链分子呈径向有序排列 结晶区和非结晶区交替排列 结晶区，偏光十字,直链,支链,糊化加热破坏了结晶胶束区弱的氢键后，淀粉颗粒开始水合膨胀，结晶区消失，粘度增加，双折射消失；在具有足够的水（至少60%）条件下加热淀粉颗粒达一特定温度（玻璃化相变温度），淀粉颗粒的无定形区由玻璃态转向橡胶态。 糊化点或糊化开始温度双折射开始消失的温度 糊化终了温度双折射完全消失的温度,淀粉 开始糊化 完全糊化粳米 59 61 糯米 58 63 大麦 58 63 小麦 65 68 玉米 64 72 荞麦 69 71 马铃薯 59 67 甘薯 70 76,-淀粉：生淀粉分子排列紧，成胶束结构-淀粉：糊化
13、淀粉,老化,稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。一般直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快。支链淀粉老化需要很长时间。,三、淀粉的滤沥损失,食品加工期间沸水烫漂后的沥滤操作，可使果蔬装罐时的低分子碳水化合物，甚至膳食纤维受到一定损失。,四、焦糖化作用,焦糖化作用是糖类在不含氨基化合物时加热到其熔点以上(高于135)的结果。它在酸、碱条件下都能进行，经一系列变化，生成焦糖等褐色物质，并失去营养价值。但是，焦糖化作用在食品加工中控制适当，可使食品具有诱人的色泽与风味，有利于摄食。,五、羰氨反应,1.定义：羰氨反应又称糖氨反应或美拉德反应。这是在食品中有氨基化合物如蛋白质、氨
14、基酸等存在时，还原糖伴随热加工，或长期贮存与之发生的反应。它经过一系列变化生成褐色聚合物。由于此褐变反应与酶无关，故称之为非酶褐变。,2.特点：生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，无营养价值。该反应降低蛋白质的营养价值。羰氨反应如果控制适当，在食品加工中可以使某些产品如焙烤食品等获得良好的色、香、味。,3.反应过程：羰氨反应可分成三个阶段：(1)起始阶段 还原糖的羰基与赖氨酸的-氨基缩合，经分子重排后，食品的营养价值受损。(2)中间阶段 进一步反应可形成数千种化合物，并与食品的气味、风味有关。(3)终未阶段 分子缩合、聚合，形成类黑精，食品褐变。,4.反应底物戊糖比己糖更易进行羰氨反应。非还原
15、糖蔗糖只有在加热或酸性介质中水解，变成葡萄糖和果糖后才发生此反应。当用含葡萄糖和果糖的高果玉米糖浆代替蔗糖进行食品加工时，可迅速而广泛地发生羰氨反应。,第 四 节 碳水化合物的摄取与来源,碳水化合物的供给总能量包括碳水化物的摄入不能过多。 防止碳水化合物占总能量摄入的比例较低、脂肪占总能量比例较高。 中国营养学会推荐我国居民的碳水化物的膳食供给量占总能量的55%65%较为适宜，其中精制糖占总能量10%以下。 美国FDA提倡每人每天摄入纤维25g，或每天按11.5g/Kcal摄入较为合适。,碳水化合物的主要来源：粮谷类、薯类、根茎类及其制品 膳食纤维主要来源：蔬菜、水果,思 考 题 1、碳水化合物有哪些生理功能？ 2、功能性添味剂的种类和共同特点是什么？ 3、几个重要概念糊化、老化、焦糖化、美拉德反应等 4、食品加工对碳水化合物的影响有哪些？,
