糖类的食品性质与功能

1、1 2 （一）（一）亲水性亲水性 定义：定义：糖类的羟基通过氢键与水分子相互糖类的羟基通过氢键与水分子相互 作用，导致糖类及其许多聚合物的作用，导致糖类及其许多聚合物的 溶剂化和（或）增溶作用。溶剂化和（或）增溶作用。 1、结构与吸湿性、结构与吸湿性 3 相对湿度与时间相对湿度与时间 60%，1h 60%，9天天100%，25天天 D-葡萄糖葡萄糖 0.07 0.07 14.5 D-果糖果糖 0.28 0.63 73.4 蔗糖蔗糖 0.04 0.04 18.4 麦芽糖麦芽糖(无水无水) 0.08 7.0 18.4 麦芽糖麦芽糖(水化物水化物) 5.05 5.0 乳糖乳糖(无水无水) 0.54

2、1.2 1.4 乳糖乳糖(水化水化) 5.05 5.1 4 由表由表1可推得糖的吸湿性大小为：可推得糖的吸湿性大小为： 果糖果糖高转化糖高转化糖低转化和中度转化的淀粉低转化和中度转化的淀粉 糖糖无水葡萄糖无水葡萄糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖乳糖乳糖 注：注：结晶完好的糖不易潮解，因为糖的大结晶完好的糖不易潮解，因为糖的大 多数氢键部位已经参与形成糖多数氢键部位已经参与形成糖-糖糖-氢键氢键。 5 2、纯度与吸湿性、纯度与吸湿性 不纯的糖或糖浆比纯糖的吸湿性强，不纯的糖或糖浆比纯糖的吸湿性强， 并且吸湿的速度也快：这是并且吸湿的速度也快：这是因为杂质的因为杂质的 作用是干扰定向的分子间力（主要是指作用

3、是干扰定向的分子间力（主要是指 糖分子间形成的氢键），于是糖的羟基糖分子间形成的氢键），于是糖的羟基 能更有效地同周围的水形成氢键。能更有效地同周围的水形成氢键。 6 （二）甜味（二）甜味 蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于 蔗糖、蔗糖、D-果糖、葡萄糖的含量。果糖、葡萄糖的含量。 优质糖优质糖应应具备具备甜味纯正，反应快，很快甜味纯正，反应快，很快 达到最高甜度，甜度高低适当，甜味消达到最高甜度，甜度高低适当，甜味消 失迅速等特征。失迅速等特征。 7 表表2 糖的相对甜度糖的相对甜度 （W/W，），） 糖糖 溶液相对甜度溶液相对甜度 结晶相对甜度结晶相对甜度 -

4、D果糖果糖 100175 180 蔗糖蔗糖 100 100 -D葡萄糖葡萄糖 4079 74 -D葡萄糖葡萄糖 82 -D半乳糖半乳糖 27 32 -D半乳糖半乳糖 21 -D乳糖乳糖 1638 16 -D乳糖乳糖 48 32 -D麦芽糖麦芽糖 4652 8 40 浓度浓度 （）（） 溶解度溶解度 （g/100g水）水） 84.34538.63 70.01233.4 61.89162.38 糖糖 果果 糖糖 蔗蔗 糖糖 葡萄糖葡萄糖 30 浓度浓度 （）（） 溶解度溶解度 （g/100g水）水） 81.54441.70 68.18214.3 54.64120.46 20 浓度浓度 （）（） 溶

5、解度溶解度 （g/100g水）水） 78.94374.78 66.60199.4 46.7187.67 表表3 糖的溶解度糖的溶解度 （三）溶解度（三）溶解度 各种糖都能溶于水，其溶解度随温度升高而增大。各种糖都能溶于水，其溶解度随温度升高而增大。 9 （四）结晶性（四）结晶性 蔗糖易结晶，晶体很大；葡萄糖也易结晶，蔗糖易结晶，晶体很大；葡萄糖也易结晶， 但晶体细小；果糖和转化糖则较难于结晶。但晶体细小；果糖和转化糖则较难于结晶。 糖果制造时，要应用糖结晶性质上的差别。糖果制造时，要应用糖结晶性质上的差别。 例如例如，生产硬糖果不能单独用蔗糖，而应添加，生产硬糖果不能单独用蔗糖，而应添加 适量

6、的淀粉糖浆（葡萄糖值适量的淀粉糖浆（葡萄糖值42），这是因为：），这是因为： 淀粉糖浆不含果糖，吸潮性较转化糖低，糖淀粉糖浆不含果糖，吸潮性较转化糖低，糖 果保存性较好。淀粉糖浆含有糊精，能增加果保存性较好。淀粉糖浆含有糊精，能增加 糖果的韧性、强度和粘性，使糖果不易碎裂。糖果的韧性、强度和粘性，使糖果不易碎裂。 10 （五）粘度（五）粘度 葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低；淀粉糖浆的粘葡萄糖和果糖的粘度较蔗糖低；淀粉糖浆的粘 度较高，而且其粘度随转化程度的增高而降低。度较高，而且其粘度随转化程度的增高而降低。 葡萄糖的粘度随着温度升高而增大，而蔗糖的葡萄糖的粘度随着温度升高而增大，而蔗糖的 粘度则

7、随着温度升高而减小。粘度则随着温度升高而减小。 在食品生产中，可借调节糖的粘度来提高食品在食品生产中，可借调节糖的粘度来提高食品 的稠度和可口性。的稠度和可口性。 11 （六）渗透压（六）渗透压 糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是糖液的渗透压对于抑制不同微生物的生长是 有差别的。例如有差别的。例如50蔗糖溶液能抑制一般酵蔗糖溶液能抑制一般酵 母的生长，但抑制细菌和霉菌的生长，则分母的生长，但抑制细菌和霉菌的生长，则分 别需要别需要65和和80的浓度。的浓度。 12 （七）持味护色性（七）持味护色性 机理：机理： 糖糖-水水+风味物风味物 糖糖-风味物风味物+水水 风味物通过二糖比通过单糖更

8、能有效地风味物通过二糖比通过单糖更能有效地 保留在食物中。保留在食物中。 较大的低聚糖也是风味物的有效结合剂。较大的低聚糖也是风味物的有效结合剂。 13 -环糊精分子结构环糊精分子结构 环糊精分子的空间填充模型环糊精分子的空间填充模型 14 n中空圆柱形结构中空圆柱形结构 n高度对称性高度对称性 n-OH在外侧，在外侧，C-H和环和环O在内侧在内侧 n环的外侧亲水，中间空穴是疏水区域环的外侧亲水，中间空穴是疏水区域 n作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质 15 环状糊精环状糊精环状糊精环状糊精环状糊精环状糊精 葡萄糖残基数葡萄糖残基数678 分子量分子量97211351

9、297 水中溶解度水中溶解度 (g/mol. 25) 14.58.523.2 旋光度旋光度 +150.5+162.5+174.4 空穴内径空穴内径4.57.88.5 空穴高空穴高A6.77.07.0 16 医学：医学： 例如用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂。例如用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂。 食品行业：食品行业： 可用做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（作为乳化可用做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（作为乳化 剂），掩盖异味等等。剂），掩盖异味等等。 农业：农业： 应用在农药上应用在农药上 17 化妆品：化妆品： 作乳化剂，可以提高化妆品的稳定性，减轻对作乳化剂，可以提高化妆品的稳定性，减轻对

10、 皮肤的刺激作用。皮肤的刺激作用。 其它方面：其它方面： 香精包埋在环状糊精制成的粉末，而混合到热香精包埋在环状糊精制成的粉末，而混合到热 塑性塑料中，可制成各种加香塑料。塑性塑料中，可制成各种加香塑料。 如如tide（汰渍）洗衣粉留香，可经（汰渍）洗衣粉留香，可经CD包接香精包接香精 后添加到洗衣粉中。后添加到洗衣粉中。 18 糖苷在酸或酶的作用下，可水解生成糖苷在酸或酶的作用下，可水解生成 单糖或低聚糖。单糖或低聚糖。 水解历程：水解历程： （一）（一） 19 结构：结构： -异头物水解速度异头物水解速度-异头物异头物 呋喃糖苷水解速度呋喃糖苷水解速度吡喃糖苷吡喃糖苷 -D糖苷水解速度糖苷

11、水解速度 -D糖苷糖苷 糖苷键的连接方式：糖苷键的连接方式： -D: 16 12 14 13 -D:16 14 13 12 20 聚合度（聚合度（DP）大小）大小: 水解速度随着水解速度随着DP的增大而明显减小。的增大而明显减小。 温度：温度： 温度提高，水解速度急剧加快。温度提高，水解速度急剧加快。 酸度：酸度： 单糖在单糖在pH37范围内稳定；糖苷在碱性介范围内稳定；糖苷在碱性介 质中相当稳定，但在酸性介质中易降解。质中相当稳定，但在酸性介质中易降解。 21 （二）（二） 酸、热条件下的反应：酸、热条件下的反应： 在室温下，稀酸对单糖的稳定性并在室温下，稀酸对单糖的稳定性并无无 影响。当在

12、酸的浓度大于影响。当在酸的浓度大于12%的浓盐酸以及的浓盐酸以及 热的作用下，单糖易脱水，生成糠醛及其衍热的作用下，单糖易脱水，生成糠醛及其衍 生物。生物。 22 （三）（三）复合反应复合反应 单糖受酸和热的作用，缩合失水生成单糖受酸和热的作用，缩合失水生成 低聚糖的反应称为复合反应。它水解反应低聚糖的反应称为复合反应。它水解反应 的逆反应。的逆反应。 例如：例如：2 C6H12O6 C12H22O11 + H2O 23 （四）焦糖化反应（四）焦糖化反应 焦糖化反应产生色素的过程：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：糖经强热处理可发生两种反应： 分子内脱水：分子内脱水： 向

13、分子内引入双键，然后裂解产生一些挥向分子内引入双键，然后裂解产生一些挥 发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质。发性醛、酮，经缩合、聚合生成深色物质。 环内缩合或聚合：环内缩合或聚合： 裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合或聚合裂解产生的挥发性的醛、酮经缩合或聚合 产生深色物质。产生深色物质。 24 蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味物：蔗糖通常被用来制造焦糖色素和风味物： n耐酸焦糖色素耐酸焦糖色素 由亚硫酸氢铵催化产生由亚硫酸氢铵催化产生 应用于可乐饮料、酸性饮料应用于可乐饮料、酸性饮料 生产量最大生产量最大 n焙烤食品用焦糖色素焙烤食品用焦糖色素 糖与胺盐加热，产生红棕色糖与胺盐加热，产生红棕色

14、n啤酒等含醇饮料用焦糖色素啤酒等含醇饮料用焦糖色素 蔗糖直接热解产生红棕色蔗糖直接热解产生红棕色 25 面包风味：面包风味： 各种调味品和甜味剂的增强剂：各种调味品和甜味剂的增强剂： 26 （五）互变异构反应（五）互变异构反应 单糖，特别是还原糖，一般是以环式单糖，特别是还原糖，一般是以环式 结构存在，但少量存在的开链形式是进行结构存在，但少量存在的开链形式是进行 某些反应所必需的结构，如环大小的转变、某些反应所必需的结构，如环大小的转变、 变旋作用和烯醇化作用等，糖均以开链形变旋作用和烯醇化作用等，糖均以开链形 式参入。式参入。 27 其次其次 为主为主 28 定义：定义：低聚糖是指低聚糖是

15、指210个单糖以糖苷个单糖以糖苷 键连接的结合物。键连接的结合物。 （一）低聚糖的保健作用（一）低聚糖的保健作用 低聚糖类不被人体胃肠水解酶类水解，低聚糖类不被人体胃肠水解酶类水解， 可顺利到达大肠而成为人体肠道有益菌群可顺利到达大肠而成为人体肠道有益菌群 的碳源，其保健作用主要是促进肠道有益的碳源，其保健作用主要是促进肠道有益 菌群生长、增强免疫力和通便作用菌群生长、增强免疫力和通便作用。 29 （二）常见的低聚糖（二）常见的低聚糖 1、低聚果糖、低聚果糖 定义：定义：是在蔗糖分子上以是在蔗糖分子上以（12） 糖苷键结合糖苷键结合13个果糖的寡糖。个果糖的寡糖。 分子式为分子式为G-F-Fn

16、，n=13 30 31 n增殖双歧杆菌增殖双歧杆菌 n难水解，是一种低热量糖，可作为高难水解，是一种低热量糖，可作为高 血压、糖尿病和肥胖症患者用甜味剂血压、糖尿病和肥胖症患者用甜味剂 n水溶性膳食纤维水溶性膳食纤维 n抑制腐败菌，维护肠道健康抑制腐败菌，维护肠道健康 n防止龋齿防止龋齿 32 n低聚果糖存在于天然植物中低聚果糖存在于天然植物中 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 n产酶微生物产酶微生物 米曲霉、黑曲霉米曲霉、黑曲霉 n作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料 33 2、低聚木糖、低聚木糖 n是由是由27个木糖以糖苷键连

17、接而成的低聚个木糖以糖苷键连接而成的低聚 糖，以二糖和三糖为主。糖，以二糖和三糖为主。 n木二糖含量木二糖含量，产品质量，产品质量 n甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的40% 木二糖的分子结构木二糖的分子结构 34 n较高的耐热（较高的耐热（100/1h）和耐酸性能（）和耐酸性能（pH 2.58.0） n双歧杆菌所需用量最小的增殖因子双歧杆菌所需用量最小的增殖因子 n代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者 n抗龋齿，适合作为儿童食品的甜味添加剂。抗龋齿，适合作为儿童食品的甜味添加剂。 35 3、甲壳低聚糖、甲壳低聚糖 n降低肝脏和血清中的胆固醇降低肝脏和血清中的胆固醇 n提高机

18、体的免疫功能提高机体的免疫功能 n抗肿瘤抗肿瘤 n增殖双歧杆菌增殖双歧杆菌 甲壳低聚糖的结构甲壳低聚糖的结构 -1,4 D-氨基葡萄糖氨基葡萄糖 水溶性水溶性 D-氨基葡聚糖氨基葡聚糖 36 4、环状低聚糖、环状低聚糖 是由是由葡萄糖通过葡萄糖通过 -1,4糖苷键连接而成的环糊精：糖苷键连接而成的环糊精： N=6 N=7 N=8 37 38 （一）多糖的溶解性（一）多糖的溶解性 n多羟基和氧原子，易形成氢键多羟基和氧原子，易形成氢键 n糖基可结合水，使多糖分子完全溶剂化糖基可结合水，使多糖分子完全溶剂化 n大多数多糖不结晶大多数多糖不结晶 n凝胶或亲水胶体凝胶或亲水胶体 n不会显著降低冰点，提

19、供冷冻稳定性不会显著降低冰点，提供冷冻稳定性 n保护产品结构和质构，提供贮藏稳定性保护产品结构和质构，提供贮藏稳定性 39 （二）多糖的粘度（二）多糖的粘度 n与分子的大小、形状、构象有关与分子的大小、形状、构象有关 n主要具有增稠和胶凝功能主要具有增稠和胶凝功能 n还可用于控制流体食品与饮料的流动性质、质还可用于控制流体食品与饮料的流动性质、质 构以及改变半固体食品的变形性等构以及改变半固体食品的变形性等 40 （三）多糖的流变性质（三）多糖的流变性质 n假塑性流体假塑性流体 剪切变稀：剪切速率增高，粘度快速下降剪切变稀：剪切速率增高，粘度快速下降 粘度变化与时间无关粘度变化与时间无关 n触

20、变触变 也是剪切变稀也是剪切变稀 粘度与时间有关粘度与时间有关 n温度升高，粘度下降温度升高，粘度下降 41 （四）凝胶（四）凝胶 n三维网络结构三维网络结构 n氢键、疏水相互作氢键、疏水相互作 用、范德华引力、用、范德华引力、 离子桥连、缠结或离子桥连、缠结或 共价键共价键 n液相分散在网孔中液相分散在网孔中 42 （五）直链多糖（五）直链多糖 n带电的，粘度提高带电的，粘度提高 静电斥力，链伸展，链长增加，占有体积增大静电斥力，链伸展，链长增加，占有体积增大 如海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶形成稳定的高粘如海藻酸钠、黄原胶及卡拉胶形成稳定的高粘 溶液溶液 n不带电的，倾向于缔合、形成结晶不带电的

21、，倾向于缔合、形成结晶 碰撞时形成分子间键，分子间缔合，重力作用碰撞时形成分子间键，分子间缔合，重力作用 下产生沉淀和部分结晶下产生沉淀和部分结晶 如淀粉老化如淀粉老化 43 （一）淀粉的特性（一）淀粉的特性 淀粉在植物细胞中以颗粒状态存在。淀粉在植物细胞中以颗粒状态存在。 形状形状: 圆形、椭圆形、多角形等；圆形、椭圆形、多角形等； 大小大小: 0.0010.15毫米之间，马铃薯淀粉粒最毫米之间，马铃薯淀粉粒最 大，谷物淀粉粒最小。大，谷物淀粉粒最小。 晶体结构晶体结构: 用偏振光显微镜观察及用偏振光显微镜观察及X-射线研射线研 究，能产生双折射及究，能产生双折射及X衍射现象。衍射现象。 4

22、4 马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字马铃薯淀粉的颗粒和偏光十字 45 直链淀粉直链淀粉 n葡萄糖残基以葡萄糖残基以 -1,4糖苷键连结糖苷键连结 n少量少量 -1,6糖苷键，支链点隔开很远糖苷键，支链点隔开很远 n分子内的氢键作用成右手螺旋状，每个分子内的氢键作用成右手螺旋状，每个 环含有环含有6个葡萄糖残基个葡萄糖残基 n相对分子质量约为相对分子质量约为60 000左右左右 n聚合度约在聚合度约在300400之间之间 n在水溶液中呈线性分子在水溶液中呈线性分子 46 支链淀粉支链淀粉 nC链为主链，由链为主链，由 -1,4键连接键连接 nA、B链是支链，链是支链，A链由链由 -1,6键键 与与B链

23、连结，链连结，B链又经由链又经由 -1,6键键 与与C链连接链连接 n聚合度在聚合度在6000以上，分子量可达以上，分子量可达 1075 108 。 47 48 一些淀粉中直链和支链淀粉的含量（一些淀粉中直链和支链淀粉的含量（%） 淀粉来源淀粉来源 直链淀粉直链淀粉 支链淀粉支链淀粉 高直链淀粉高直链淀粉 5085 1550 玉米玉米 24 76 蜡质玉米蜡质玉米 1 99 小麦小麦 25 75 大米大米 17 83 马铃著马铃著 21 79 木著木著 17 83 49 （二）淀粉的物理性质（二）淀粉的物理性质 白色粉末，在热水中溶胀。白色粉末，在热水中溶胀。纯支链纯支链淀粉能淀粉能 溶于冷水

24、中，直链淀粉则不溶于冷水中，直链淀粉则不能，能，但直链淀粉能但直链淀粉能 溶于热水。溶于热水。 无还原性；无还原性； 遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后冷后 呈蓝色。呈蓝色。 水解：酶解、酸解水解：酶解、酸解 （三）化学性质（三）化学性质 50 （四）淀粉的糊化（四）淀粉的糊化 糊化：糊化： 淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，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被称为糊化。其本形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。其本 质是微观结构从有序转变成无序。质是微观结构从有序转变成无序。 糊化温度：糊化温度： 指双折射现象消失的温度。糊化温度不是

25、指双折射现象消失的温度。糊化温度不是 一个点，而是一段温度范围。一个点，而是一段温度范围。 51 淀粉淀粉 开始糊化开始糊化 完全糊化完全糊化 （） 粳米粳米 59 61 糯米糯米 58 63 大麦大麦 58 63 小麦小麦 65 68 玉米玉米 64 72 荞麦荞麦 69 71 马铃薯马铃薯 59 67 甘薯甘薯 70 76 -淀粉：生淀粉分子排列紧密，成胶束结构淀粉：生淀粉分子排列紧密，成胶束结构 -淀粉：糊化淀粉淀粉：糊化淀粉 糊化程度产品性质（贮藏性和消化性）糊化程度产品性质（贮藏性和消化性） 52 53 结构结构: 直链淀粉小于支链淀粉。直链淀粉小于支链淀粉。 Aw: Aw提高，糊化

26、程度提高。提高，糊化程度提高。 糖糖: 高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。 盐盐: 高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在， 对糊化几乎无影响。但对马铃薯淀粉例外，因为它含有对糊化几乎无影响。但对马铃薯淀粉例外，因为它含有 磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。 脂类脂类: 脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋 环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。 5

27、4 酸度：酸度： pH60或或 50% nLM低甲氧基果胶：低甲氧基果胶：DE7，称为高甲氧基果胶。，称为高甲氧基果胶。 甲氧基含量甲氧基含量7，称为低甲氧基果胶（或低果胶酯），称为低甲氧基果胶（或低果胶酯） 74 名称名称甲酯化度（甲氧基含量）甲酯化度（甲氧基含量）形成凝胶的条件形成凝胶的条件 全甲酯化聚半乳糖醛全甲酯化聚半乳糖醛 酸酸 100%（16.32%）只要有脱水剂即可形成只要有脱水剂即可形成 速凝果胶速凝果胶70%（11.4%）加糖，加酸（加糖，加酸（pH3.0-3.4） 慢凝果胶慢凝果胶50-70%（8.2- 11.4%） 加糖，加糖，pH2.8-3.2 低甲氧基果胶低甲氧基果胶

28、50%（7%）利用加糖，酸无效。只有利用加糖，酸无效。只有 加羟基交联剂（加羟基交联剂（Ca2+， Al3+ ）才形成。才形成。 75 果胶的主要用途果胶的主要用途 n果酱与果冻的胶凝剂果酱与果冻的胶凝剂 n制造凝胶糖果制造凝胶糖果 n酸奶的水果基质（酸奶的水果基质（LM） n增稠剂和稳定剂增稠剂和稳定剂 n乳制品（乳制品（HM） 76 纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，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。对植物性食品的质地影响较大。 结构：结构： 由由-（1,4）-D-吡喃葡萄糖单位构成。为吡喃葡萄糖单位构成。为 线性结构，无定型区和结晶区构成。线性结构，无定型区和结晶区构成。 77 -1,4 高分子直链不溶性均一多糖高分子直链不溶性均一多糖 纤维素胶纤维素胶 （改性纤维素）（改性纤维素） 78 （一）甲基纤维素（一）甲基纤维素（MC）与）与 羟丙基甲基纤维素（羟丙基甲基纤维素（HPMC） n非离子纤维素醚非离子纤维素醚 n功能性质功能性质 增稠增稠 表面活性表面活性 成膜性成膜性 形成热凝胶（冷