食品化学-碳水化合物

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1、第三章第三章碳水化合物碳水化合物第一节第一节概述概述第二节第二节单糖、低聚糖的理化性质单糖、低聚糖的理化性质第三节第三节多糖多糖第四节第四节淀粉的性质特征淀粉的性质特征第五节第五节碳水化合物及食品安全性碳水化合物及食品安全性Carbohydrates目的与要求目的与要求（1）掌握碳水化合物的分类及食品中的碳水化合物）掌握碳水化合物的分类及食品中的碳水化合物 （2）了解碳水化合物的结构，理解碳水化合物的反应）了解碳水化合物的结构，理解碳水化合物的反应 （3）了解水解反应、脱水和热降解反应、褐变反应）了解水解反应、脱水和热降解反应、褐变反应 （4）理解多糖，特别是膳食纤维在食品中的功能）理解多糖，

2、特别是膳食纤维在食品中的功能 （8）理解多糖的结构与功能性质之间的关系）理解多糖的结构与功能性质之间的关系 （9）了解淀粉、纤维素和果胶的性质。）了解淀粉、纤维素和果胶的性质。第一节第一节 概述概述Introduction一、碳水化合物的一般概念一、碳水化合物的一般概念碳水化合物碳水化合物（Cn(H2O)m）多羟基醛或酮及其衍生物和缩合多羟基醛或酮及其衍生物和缩合 物物（一）按组成分（一）按组成分单糖单糖(n=1)(n=1)：丙糖、丁糖、戊糖和己糖；葡萄糖、果糖：丙糖、丁糖、戊糖和己糖；葡萄糖、果糖寡糖寡糖( (低聚糖低聚糖)(2 n10)(2 n10)：蔗糖、麦芽糖、乳糖、：蔗糖、麦芽糖、乳

3、糖、多糖多糖(n(n1010）：）：均多糖均多糖：淀粉、纤维素；：淀粉、纤维素；杂多糖杂多糖：果胶：果胶糖类的衍生物：糖类的衍生物：糖糖苷、糖醇、糖酸、糖胺、氨基糖、糖蛋苷、糖醇、糖酸、糖胺、氨基糖、糖蛋 白和糖脂质白和糖脂质 （二）按功能分（二）按功能分结构多糖：纤维素、糖蛋白、糖脂等结构多糖：纤维素、糖蛋白、糖脂等贮存多糖：淀粉、糖原贮存多糖：淀粉、糖原抗原多糖：抗原多糖：antigen polysaccharideantigen polysaccharide特例：鼠李糖 C6H12O5 脱氧核糖 C5H10O4二、二、食品中碳水化合物的作用食品中碳水化合物的作用提供提供80%80%能量能

4、量。40004000卡卡/g 1g/g 1g糖类糖类1 1克蛋白质克蛋白质=0.44=0.44克脂肪。克脂肪。优点：正常条件下它能优点：正常条件下它能促进脂肪的利用促进脂肪的利用，从而减少脂肪积累避免肥胖，从而减少脂肪积累避免肥胖 症，它能症，它能促使蛋白质补充组织促使蛋白质补充组织，与脂肪和蛋白质相比更为，与脂肪和蛋白质相比更为经济和丰富经济和丰富。构成机体。构成机体。糖类是构成机体的重要物质，并参与细胞的许多生命活动，糖类是构成机体的重要物质，并参与细胞的许多生命活动， 例如例如糖脂是细胞膜与神经组织的组成成分糖脂是细胞膜与神经组织的组成成分；糖蛋白是一些具有重要生理；糖蛋白是一些具有重要

5、生理 功能的物质如某些抗体、酶和激素的组成部分。功能的物质如某些抗体、酶和激素的组成部分。核糖核糖和和脱氧核糖脱氧核糖是核酸是核酸 的重要组成成分。的重要组成成分。维持神经系统的功能与解毒。维持神经系统的功能与解毒。有利于肠道蠕动，促进消化（有利于肠道蠕动，促进消化（如纤维素被称为膳食纤维，低聚糖可促如纤维素被称为膳食纤维，低聚糖可促 小孩肠道双歧杆菌生长，促消化小孩肠道双歧杆菌生长，促消化）甜味剂、保藏剂、稳定剂、增稠剂、胶凝剂等甜味剂、保藏剂、稳定剂、增稠剂、胶凝剂等谷物、蔬菜、水果和可供食用的其它植物都含有糖类化合物。食品谷物、蔬菜、水果和可供食用的其它植物都含有糖类化合物。食品 中常见

6、的单糖是中常见的单糖是葡萄糖葡萄糖、低聚糖是、低聚糖是蔗糖蔗糖、乳糖乳糖、麦芽糖麦芽糖和和棉子糖棉子糖，多糖，多糖 是是淀粉淀粉、纤维素纤维素、果胶。果胶。甜度定义甜度定义：甜度只是一个相对值甜度只是一个相对值，即通常以蔗糖作为基准，即通常以蔗糖作为基准 物，物，一般以一般以10%或或15%的蔗糖水溶液在的蔗糖水溶液在20时的甜度为时的甜度为1.0。 糖的甜度高低与糖的分子结构、相对分子质量、分子存在状糖的甜度高低与糖的分子结构、相对分子质量、分子存在状 态及外界因素有关。态及外界因素有关。一般分子质量越大、溶解度越小，则甜一般分子质量越大、溶解度越小，则甜 度越小。度越小。 甜度的协同增效甜

7、度的协同增效：不同种类的糖混合时，对其甜度有协同不同种类的糖混合时，对其甜度有协同 增效作用增效作用，例如蔗糖与果葡糖浆结合使用时，可使其甜度增，例如蔗糖与果葡糖浆结合使用时，可使其甜度增 加加20%30%；一、单糖及低聚糖的物理性质一、单糖及低聚糖的物理性质(1)甜度甜度第二节第二节 单糖、低聚糖的理化性质单糖、低聚糖的理化性质(1)甜度甜度糖类名称糖类名称 比甜度比甜度 蔗糖 1.0 -D-果糖 1.5 -D-葡萄糖 0.7 -D-甘露糖 0.6 -D-半乳糖 0.3 -D-木糖 0.5 一些单糖的比甜度一些单糖的比甜度果糖果糖的甜度在天然的甜度在天然 存在的糖中最高；存在的糖中最高； 三

8、氯蔗糖三氯蔗糖，是迄今，是迄今 为止人类开发的一为止人类开发的一 种甜度最高的甜味种甜度最高的甜味 剂，其甜度比蔗糖剂，其甜度比蔗糖 高出高出600倍。倍。一、单糖及低聚糖的物理性质一、单糖及低聚糖的物理性质旋光性定义旋光性定义：旋光性（：旋光性（rotation）是指一种物质使直线偏振光的振动平面发）是指一种物质使直线偏振光的振动平面发 生向左或向右旋转的特性，其旋光方向以不同的符号表示，即右旋为生向左或向右旋转的特性，其旋光方向以不同的符号表示，即右旋为D或或 （+），左旋为），左旋为L或（或（-）。）。变旋现象变旋现象：糖刚溶解于水中，其：糖刚溶解于水中，其比旋光度比旋光度是处于动态变化

9、中的，但到一定是处于动态变化中的，但到一定 时间后就趋于稳定，此种现象称为时间后就趋于稳定，此种现象称为变旋现象（变旋现象（ Mutarotation ）。）。因此，在因此，在 测定糖的旋光度时，必须使其溶液静置一段时间后（测定糖的旋光度时，必须使其溶液静置一段时间后（24 h）再行测定。）再行测定。(2)旋光性旋光性OOHOHOHOHCH2OHD吡喃葡萄糖OOHOHOHOHCH2OH变旋变旋糖的比旋光度是指糖的比旋光度是指1 mL含有含有1 g糖的溶液在其透光层为糖的溶液在其透光层为 0.1 m时使偏振光旋转的角度时使偏振光旋转的角度 单糖分子中具有单糖分子中具有多个羟基多个羟基(-OH)使

10、它能溶于水，尤其是热水，但不能使它能溶于水，尤其是热水，但不能 溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。在同一温度下，各种单糖的溶解度不同，溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。在同一温度下，各种单糖的溶解度不同， 其中其中果糖的溶解度最大，其次是葡萄糖果糖的溶解度最大，其次是葡萄糖。 温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响，温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响，一般随温度升高，溶一般随温度升高，溶 解度增大解度增大。 糖的溶解度大小与其水溶液的渗透压密切相关糖的溶解度大小与其水溶液的渗透压密切相关，在一定浓度下，随，在一定浓度下，随 着浓度增加，其渗透压也增大。对果酱、蜜饯类食品，是利用高浓度糖着浓度增加，其渗透压

11、也增大。对果酱、蜜饯类食品，是利用高浓度糖 的保存性质（渗透压），这需要糖具有高溶解度。的保存性质（渗透压），这需要糖具有高溶解度。(3)溶解性溶解性20 30 40 50 糖类糖类 浓度浓度 溶解度溶解度 浓度浓度 溶解度溶解度 浓度浓度 溶解度溶解度 浓度浓度 溶解度溶解度 （%） （） （g/100g 水）水） （%） （） （g/100g 水）水） （%） （） （g/100g 水）水） （%） （） （g/100g 水）水） 果 糖 78.94 374.78 81.54 441.70 84.34 538.63 86.94 665.58 葡萄糖 46.71 87.67 54.64 12

12、0.46 61.89 162.38 70.91 243.76 两种单糖的溶解度比较两种单糖的溶解度比较( (4)4)吸湿性、保湿性和结晶性吸湿性、保湿性和结晶性 吸湿性与保湿性吸湿性与保湿性：吸湿性吸湿性是指糖是指糖 在空气湿度较高的情况下吸收水分的在空气湿度较高的情况下吸收水分的 性质；性质；保湿性保湿性是指糖在空气湿度较低是指糖在空气湿度较低 条件下保持水分的性质。不同的糖吸条件下保持水分的性质。不同的糖吸 湿性不一样，在所有糖中，湿性不一样，在所有糖中，果糖的吸果糖的吸 湿性大于葡萄糖；而葡萄糖的保湿性湿性大于葡萄糖；而葡萄糖的保湿性 大于果糖大于果糖。 结晶性结晶性：蔗糖与葡萄糖易结晶

13、，：蔗糖与葡萄糖易结晶， 但蔗糖晶体粗大，葡萄糖晶体细小但蔗糖晶体粗大，葡萄糖晶体细小； 果糖较难结晶。果糖较难结晶。例如：例如：当饱和蔗糖溶当饱和蔗糖溶 液由于水分蒸发后，形成了过饱和的液由于水分蒸发后，形成了过饱和的 溶液，此时在温度聚变或有晶种存在溶液，此时在温度聚变或有晶种存在 情况下，蔗糖分子会整齐地排列在一情况下，蔗糖分子会整齐地排列在一 起重新结晶，利用这个特性可以制造起重新结晶，利用这个特性可以制造 冰糖冰糖。 面包、糕点、软糖应选吸湿面包、糕点、软糖应选吸湿 性大的果糖或果葡糖浆。性大的果糖或果葡糖浆。 硬糖、酥糖及酥性饼干应选硬糖、酥糖及酥性饼干应选 吸湿性小的葡萄糖。吸湿

14、性小的葡萄糖。(5)黏度黏度 一般来说，一般来说，糖的黏度是随着温度的升高而下降，但葡萄糖的黏糖的黏度是随着温度的升高而下降，但葡萄糖的黏 度则随温度的升高而增大度则随温度的升高而增大；单糖的黏度比蔗糖低，低聚糖的黏度多；单糖的黏度比蔗糖低，低聚糖的黏度多 数比蔗糖高；淀粉糖浆的黏度随转化程度增大而降低。如：在一定数比蔗糖高；淀粉糖浆的黏度随转化程度增大而降低。如：在一定 黏度范围，可使由糖浆熬煮而成的糖膏具有黏度范围，可使由糖浆熬煮而成的糖膏具有可塑性可塑性，以适合糖果工，以适合糖果工 艺中的拉条和成型的需要。艺中的拉条和成型的需要。(6)渗透压渗透压概念：概念：用半透膜把两种不同浓度的溶液

15、隔开时发生渗透现象，到达用半透膜把两种不同浓度的溶液隔开时发生渗透现象，到达 平衡时半透膜两侧溶液产生的位能差。平衡时半透膜两侧溶液产生的位能差。 相同质量分数时，相同质量分数时，M越小，分子数越多，则渗透压大。越小，分子数越多，则渗透压大。 例子：果酱，蜜饯，水果糖渍品。例子：果酱，蜜饯，水果糖渍品。(7)冰点降低及抗氧化性冰点降低及抗氧化性 冰点降低的程度取决于分子量。冰点降低的程度取决于分子量。 溶液浓度大，溶液浓度大，M越小，冰点降越小，冰点降 低得多。例如：生产雪糕类，混用淀粉糖浆和蔗糖，使冰点降低小，低得多。例如：生产雪糕类，混用淀粉糖浆和蔗糖，使冰点降低小， 节约电能，冰粒细腻，黏稠度高，口感好。节约电能，冰粒细腻，黏稠度高，口感好。 具有抗氧化性，保持水果的风味、颜色和具有抗氧化性，保持水果的风味、颜色和VC。CCCH2OHHHOHOCCCH2OHOHHHOD甘油醛L甘油醛二、二、 单糖、低聚糖的结构及化学性质单糖、低聚糖的结构及化学性质1、单糖、低聚糖的结构、单糖、低聚糖的结构醛糖酮糖天然存