碳水化合物-糖

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1、碳水化合物碳水化合物与食品质量： 碳水化合物是营养的基本物质之一。 形成一定色泽和风味。 游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。 食品的粘弹性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。 食品中纤维素、呆胶等不易被人体吸收，除对食品的质构有重要作用外，还是膳仓纤维的 构成成分。 某些多糖或寡糖具行特定的生理功能，是保健食品的主要活性成分。一、单糖1、5或6个碳原子，分子式2、手性碳原子，旋光性（D-结构、L-结构）3、开链结构与环式结构（a-型、型）手性原子C4上的径基排列方式不同，形成不同的单糖二、糖醇J糖经氢化还原后形成的多元醇（polyoQ自然界存在的糖醇主要为甘露糖醇（mamuto

2、l）Q糖醇具有甜味，但不具备糖类的典型反应糖的醛基、酮基或半缩醛径基（还原性双糖）氢化后生成相应的糖醇.三、低聚糖低聚糖是由220个糖单元构成的聚合物。食品中重要的低聚糖主要有双糖和功能性低聚糖。四、蔗糖a非还原性二糖O a_葡萄糖和果糖头头相连n具有极人的吸湿性和溶解性a冷冻保护剂五、麦芽糖a淀粉水解后得到的二糖n具有潜在的游离醛基，是一种还原糖a温和的甜味剂六、乳糖n牛乳中的还原性二糖 n发酵过程中转化为乳酸 n在乳糖酶作用下水解a乳糖不耐症七、具有特殊功能的低聚糖一一低聚果糖生理活性：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，维护肠道健康防止體齿低聚果糖存在于天然植物中

3、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A米曲霉、黑曲孫八、具有特殊功能的低聚糖一一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t ,产品质量t：甜度为蔗糖的40%特性：较高的耐热（100C/lh）和耐酸性能（pH28）双歧杆菌所需用量最小的增殖因子代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者抗舗齿1、两步：提取木聚糖，木聚糖酶法水解2、丝状真菌3、内切木聚糖酶水解得到低聚木糖4、B -1,4木糖苛酶水解木二糖为木糖5、菌株筛选 九、具有特殊功能的低聚糖一一低聚壳聚糖 生理功能：降低肝脏和血清中的胆固醇提高机体的免疫功能增殖双歧杆菌抗肿瘤作用，防

4、治溃疡病等 十、环糊精环状糊精为中空圆柱形结构，可包埋与其人小相适的客体分子，起到稳定缓释，提高溶解度, 掩盖异味的作用。1、乳化作用2、包埋作用3、缓释作用4、掩蔽作用5、保鲜作用H一、多糖聚合度大于10(或20)的单糖聚合体 直链多糖(lineal- polvsacchaiide)、支链多糖(branched polysaccharide) 同多糖(homoglycaiis)、杂多糖(heteroglycaiis)胶质(gums)是重要的食品添加剂果蔬多糖和食用菌多糖具有较强的保健功能十二、碳水化合物的主要性质(一) 溶解性(dissolubility)碳水化合物为多疑基结构，每个疑基均可

5、与水分子缔合而水合或溶解。1、一般地，碳水化合物的溶解性随分子量的增人而降低。2、多糖因构象缘故水合速度较慢，且水合后呈粘稠性溶液。3、高度有序排列形成结晶结构的多糖不溶睛水(一.)水解反应(hydiolytic reaction)1、糖廿在酸催化卞发生水解，生成相应的糖。水解规律：苛原子NOSC咲喃糖昔毗喃糖昔酮糖醛糖2、双糖的水解：双糖在酸或酶的催化下水解成构成单糖。3、低聚糖和多糖的水解Q低聚糖和多糖在酸或酶的催化卞发生水解。Q水解产物随水解条件和程度而变。Q水解速率受结构、pH、时间、温度及酶活性的影响。(三) 氧化反丿.(oxidation reaction)葡萄糖可在葡萄糖氧化酶的

6、催化卜氧化成葡萄糖酸。该反应在食品科学中有两种意义： 一种测定葡萄糖含量的方法 一种脱除残余氧气的方法(四) 还原 反应(reduction reaction)糖醇是一类功能性甜味剂，甜度为蔗糖的50-100%,适用于糖尿病患者食用。十三、碳水化合物的功能性(一)亲水能力(hydiopliic ability)碳水化合物的亲水能力是借助氢键作用对水的亲和能力。糖类化合物亲水能力是最重要的功 能性质之一，结合水的能力通常称为保湿性。根据这些性质可以确定不同种类食品是需要限 制从外界吸入水分或是控制食品中水分的损失。（二）粘度与胶凝作用（viscosity and gelation）1、粘度是液体

7、在流动时，在其分子间产生内摩擦的大小的指标值。2、碳水化合物特别是多糖在分子旋转时占据很人空间，因而分子间碰撞产生摩擦频率高， 故具有较大的粘度。3、多糖溶液的粘度与其分子大小、开头、带电与否及在溶液中的构象有关。胶礙作用是多糖溶液在高浓度下分子间通过氢键、疏水相互作用、Van der Waals引力、离 子桥联（ionic cross bridges）.缠结或共价键形成联结区，从而形成连续的三维空间网络结构, 其间充满由小分子溶质和部分多糖组成的水溶液。形成礙胶的两个必要条件是：临界胶凝浓度致凝因子（三）风味结合能力（flavour-bond ability）碳水化合物分子中的疑基和竣基可以

8、与风味物质包括多种按基化合物（醛和酮）和竣酸衍生 物（主要是酯类）进行氢键等相互作用使风味物质或前体结合在碳水化合物分子上，起到截 留、保留风味的作用。食品脱水过程，碳水化合物通过风味结合将糖一水相互作用转变为糖一风味物质的相互作 用，保留了制品的风味。双糖比单糖风味结合力更强。双糖和分子量较人的低聚糖是有效的风味结合剂。坏状糊精因 能形成包合结构，所以能有效地截留风味剂和其他小分子化合物。人分子糖类化合物是一类很好的风味固定剂，应用最普通和最广泛的是阿拉伯树胶。十四、非酶褐变反应C0非酶褐变反应（NEE）是指碳水化合物在热的作用卞发生的产生人量有色、 无色的挥发性或非挥发性成分一系列反应的总

9、称。由于这类反应是在没有酶 的参与下进行，且结果往往使食品产生深褐色的外观，故常称作非酶褐变反 应。CQ非酶褐变反应主要包括Maillard反应和焦糖化反应。CQ除碳水化合物外，抗坏血酸和酚类也会发生非酶褐变反应。（一）、美拉德反应Maillard反应是指还原糖与氨基酸之间的复杂反应，1921年由法国化学家Louis Camille Maillard 发现。该反应包扌舌三个阶段：H初始阶段包括按氨反应和Amadori重排，生成1氨基亠脱氧2糖；中间阶段反应历程取决于pH和温度。 pHW7,经1,2-烯醇化生成糠醛或疑甲基糠醛； pH7、低温下，经2,3-烯醇化生成还原酮或脱氢还原酮： pH7、

10、较高温度下，进一步裂解成各种中间产物。n终了阶段一中间产物进行缩合、脱氢、重排、异构化等反应，最终生成含氮的棕色聚合物，统称类黑素(melanoidin)o美拉德反应过程：1、初期阶段：按氨缩合、分子重排(醛糖重排，酮糖重排)2、中期阶段：脱胺脱水、脫胺重排、氨基酸降解3、末期阶段：醇醛缩合、聚合反应历程看书美拉德反应产物的作用： McullaKi反应可使一些制品具有诱入的颜色和香气，如面包和咖啡等：某些Maillard反应产物具有抗氧化性能；利用Mcullaid反应制备肉类香精美拉德反应的不利：Maillard反应的进行会消耗食品中的氨基酸，特别是赖氨酸含量，从而降低食品的营养 价值。中等加

11、热条件下的Maillard会产生诱变物质。毕德成等人(1989)研究了面包中添加赖氨酸的效果，他们发现，在面包焙烤过程中，添加 的赖氨酸在面包中的残留量会随着用糖量的增多而减少。添加20%糖的产品中赖氨酸的损 失量为添加4%糖的23倍。MaiUard反应产物丙烯酰胺的毒性：1、在油炸及焙烤的炸薯条、炸土豆片、谷物、面包食品中发现了具有神经毒性的潜在致癌物丙烯酰胺(acrylamide, ACR)2、ACR是一种有毒化合物，可导致细胞遗传物质DNA的损伤，高剂量暴露会影响人和动 物的神经系统与生殖系统。3、由天门冬酰胺参与的美拉德反应是食品中产生丙烯酰胺的重要途径之一，这一反应机制被称作天门冬酰

12、胺途径。(二)、焦糖化反应高温下促进糖的反应异木勾化(isomerization)脱除水分(water elimination)氧化反应(oxidation)焦糖化反应的条件一一无氨基化合物参与高温(150C)低水分/高糖含量焦糖化反应的产物一一焦糖风味和色素烯一-醇(enediols)二按基化合物(dicarbonvls)十五、重要的多糖一一淀粉O 淀粉以颗粒状存在(staich granules)O淀粉粒有裂口一脐点O脐点周围有层状的生长环O 具有双折射(birefringence)现彖O淀粉粒是球状微晶O分子间以氢键结合成放射状微晶束淀粉的结构：淀粉是以葡萄糖为单元构成的多糖，为同多糖。

13、淀粉分为两种形式：直链淀粉(amylose)以a -1,4糖苛键连接成的线性多糖支链淀粉(amylopectin) 在直链上连接着a -1,6糖甘键结合的支链直链淀粉(Amylose)葡萄糖以*1,4甘键结合聚合度n值：3003000支链淀粉(Ainylopectm) 支链处以a-1,6 键结合聚合度11值:600-6000因单糖分子间由氢键作用呈螺旋环形相对分子量1051061X107 5X108糖昔键主要是 a -D-(l-*4)a4)a6)对老化的敏感性高低B-淀粉酶作用的产物麦芽糖麦芽糖，极限糊精葡糖淀粉酶作用的产物D-葡萄糖D-葡萄糖分子形式主要为线型灌木型支链淀粉淀粉的糊化：力淀粉

14、粒在适当温度(一般在5080C)下吸水膨胀，形成均匀的糊状溶液的过程。 力发生糊化的温度称作糊化温度，该温度不是一个点，而是一个范围值。力微观结构上，淀粉分子从有序转变成无序。影响糊化的因素：结构一支链淀粉易糊化；Aw糊化程度弓Aw呈正比；pH -4,淀粉水解；47,无影响；$10,加速;脂类一糊化前添加，抑制；%淀粉酶一糊化初期，降解淀粉(桶化)，加速淀粉糊化。淀粉的老化：糊化淀粉重新结晶所引发的不溶解效应。其本质是微观结构由无序变为有序。影响老化的因素：结构一直链淀粉易老化；聚合度中等淀粉易老化；温度 -20C,不老化：24。(3,易老化：26(TC,不老化：水分3060%最易老化，过低( 10%)或过高，均不易老化。其他脂类、乳化剂、多糖(果胶例外)、蛋白质等大分子，干扰淀粉分子平行靠 拢，有抗老化作用。十六、重要的多糖一一纤维素植物细胞壁的主要结构成分，对植物性食品的质地影响较人不溶于水，无还原性人体无消化纤维素的酶，一些食草动物可以消化纤维素水解比淀粉困难得多，需用浓酸或桶酸在一定压力卞长时间加热水解 D-葡萄糖以卩-1,4键连接，为线性结构大量氢键(分子内、间)，很稳定