食品化学-03碳水化合物

1、（1 1）按组成分）按组成分 单糖单糖（MonosaccharidesMonosaccharides）：）： 不能再被水解的多羟基醛或酮，是碳水化合物的基本单位。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）低聚糖（寡糖）(Oligasaccharides)(Oligasaccharides) 由由2-102-10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖 多糖多糖(Polysaccharides)(Polysaccharides) 由许多单糖分子缩合而成由许多单糖分子缩合而成（2 2）按功能分）按功能分 结构多糖结构多糖 贮存多糖贮存多糖 抗原

2、多糖抗原多糖碳水化合物占所有陆生植物和海藻干重的碳水化合物占所有陆生植物和海藻干重的3/43/4，它们广泛存在于所有的谷物、蔬菜、，它们广泛存在于所有的谷物、蔬菜、水果以及其他人类能食用的植物中。水果以及其他人类能食用的植物中。最丰富的碳水化合物是纤维素，它们主要最丰富的碳水化合物是纤维素，它们主要存在于植物细胞壁中。存在于植物细胞壁中。人类消费的主要食品碳水化合物是淀粉和人类消费的主要食品碳水化合物是淀粉和糖（葡萄糖、果糖、乳糖及蔗糖等）。糖（葡萄糖、果糖、乳糖及蔗糖等）。大多数天然植物产品如蔬菜和水果中糖含大多数天然植物产品如蔬菜和水果中糖含量是很少的，谷类中也只含有少量的糖。量是很少的，

3、谷类中也只含有少量的糖。淀粉是植物中最普遍贮藏能量的碳水化合淀粉是植物中最普遍贮藏能量的碳水化合物，广泛分布在种子、根和块茎中。物，广泛分布在种子、根和块茎中。食品中的糖类化合物食品中的糖类化合物(%)(%)产品产品总糖量总糖量单糖和双糖单糖和双糖多糖多糖苹果苹果14.514.5葡萄糖葡萄糖1.17 1.17 果糖果糖6.04 6.04 蔗糖蔗糖3.783.78淀粉淀粉1.51.5纤维素纤维素1.01.0葡萄葡萄17.317.3葡萄糖葡萄糖2.09 2.09 果糖果糖2.40 2.40 蔗糖蔗糖4.254.25纤维素纤维素0.60.6胡罗卜胡罗卜9.79.7葡萄糖葡萄糖2.07 2.07 果糖

4、果糖1.09 1.09 蔗糖蔗糖4.254.25淀粉淀粉7.87.8纤维素纤维素1.01.0甜玉米甜玉米22.122.1蔗糖蔗糖12-1712-17纤维素纤维素0.70.7甘薯甘薯26.326.3葡萄糖葡萄糖0.87 0.87 蔗糖蔗糖2-32-3淀粉淀粉14.6514.65纤维素纤维素0.70.7肉肉葡萄糖葡萄糖0.10.1糖原糖原0.10.1提供人类能量的绝大部分提供人类能量的绝大部分提供适宜的质地、口感和甜味提供适宜的质地、口感和甜味有利于肠道蠕动，促进消化有利于肠道蠕动，促进消化（如麦芽糊精作增稠剂、稳定剂）（如麦芽糊精作增稠剂、稳定剂）（如纤维素被称为膳食纤维，低聚糖可促小孩肠道双歧

5、杆菌生（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）长，促消化）（淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖和果糖为世界人类膳食提供（淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖和果糖为世界人类膳食提供70%-80%的热量）的热量）醛糖醛糖酮糖酮糖呋喃糖呋喃糖醛类羰基非常活泼，容易受羟基氧原子亲核进攻醛类羰基非常活泼，容易受羟基氧原子亲核进攻在分子内环化生成半缩醛，形成邻位羟基内醚。在分子内环化生成半缩醛，形成邻位羟基内醚。其中五元环称为呋喃糖，六元环称为吡喃糖。其中五元环称为呋喃糖，六元环称为吡喃糖。吡喃糖吡喃糖 HOCOCH2OHCHHOHHCOHCHHCOHHOOHCHHCOHCHHHOHCCH2OHOC

6、COCH2OHCHHOHHCOHCHHCOHOHCOCH2OHOHCHHOHHCOHCHOHHCOHOHCHHCOHCHHHOHCCH2OHOC-D-Glucofuranose-D-Glucopyranoseaa (35%) (0.5%)Aldehydo-D-glucose (0.03%)-D-Glucofuranoseb-D-Glucopyranoseb (65%) (0.5%)OHOH吡喃葡萄糖溶于水时，形成具有开环、五元环、六元环及七元环等不同吡喃葡萄糖溶于水时，形成具有开环、五元环、六元环及七元环等不同异构体组成的混合物。在室温下以六元环（吡喃）为主，其次是五元环，异构体组成的混合物。

7、在室温下以六元环（吡喃）为主，其次是五元环，七元环很少，开环的醛更少。七元环很少，开环的醛更少。（1 1）D-D-型，型，L-L-型型：以有一个手性以有一个手性C C原子的甘油醛为标准，人原子的甘油醛为标准，人为规定一种构型，为规定一种构型，-OH-OH写在写在右边右边为右旋甘油醛，记为为右旋甘油醛，记为D D型型；- -OHOH写在写在左边左边的为左旋甘油，记为的为左旋甘油，记为L-L-型型。其他单糖的构型以。其他单糖的构型以编编号最大的手性号最大的手性C C原子原子作为定位原子来确定。作为定位原子来确定。（2 2） -型和型和-型异头物型异头物：当：当半缩醛羟基半缩醛羟基与决定糖构型的与决

8、定糖构型的C C原子上的羟基位于原子上的羟基位于同侧时称同侧时称-型型，位于，位于异侧时称异侧时称-型型。 晶体糖会潮解，潮解的程度主要与糖的结构、异构体晶体糖会潮解，潮解的程度主要与糖的结构、异构体的存在和糖的纯度有关。的存在和糖的纯度有关。 单糖和寡糖在水中的溶解性较好，在乙醇的溶解度较单糖和寡糖在水中的溶解性较好，在乙醇的溶解度较小，在其他有机溶剂如乙醚、三氯甲烷和苯中不溶。小，在其他有机溶剂如乙醚、三氯甲烷和苯中不溶。 除了一些例外的情况，单糖和寡糖以及他们的糖醇都除了一些例外的情况，单糖和寡糖以及他们的糖醇都是甜的。是甜的。-D-D-甘露糖有苦味，某些寡糖也有苦味，如甘露糖有苦味，某

9、些寡糖也有苦味，如龙胆糖龙胆糖 。 3 3种最重要的甜味剂是蔗糖、淀粉糖浆（葡萄糖、麦芽种最重要的甜味剂是蔗糖、淀粉糖浆（葡萄糖、麦芽糖和麦芽低聚糖的混合物）和葡萄糖。糖和麦芽低聚糖的混合物）和葡萄糖。 糖的品质和甜度并不相同。糖的品质和甜度并不相同。 蔗糖和其他糖类的区别在于，即使在高浓度下也有较蔗糖和其他糖类的区别在于，即使在高浓度下也有较好的味道。低聚糖的口感随着链的增加而变差。好的味道。低聚糖的口感随着链的增加而变差。糖分子中含有羟基，具有一定的亲水能力因此具糖分子中含有羟基，具有一定的亲水能力因此具有一定的吸湿性或保湿性。有一定的吸湿性或保湿性。 吸湿性顺序吸湿性顺序 果糖果糖 葡萄

10、糖葡萄糖 保湿性顺序保湿性顺序 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 面包、糕点、软糖应选吸湿性大的果糖或果葡糖浆面包、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硬糖、酥糖及酥性饼干应选吸湿性小的葡萄糖. .甜度定义甜度定义是一个相对值，以蔗糖作为基准物，一般以是一个相对值，以蔗糖作为基准物，一般以10%10%或或15%15%的蔗糖的蔗糖水溶液在水溶液在20 20 C C时的甜度为时的甜度为100100。甜度甜度 果糖果糖 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 麦芽糖麦芽糖 半乳糖半乳糖糖糖溶液的相对甜度溶液的相对甜度结晶的相对甜度结晶的相对甜度-D-D-果糖果糖100-150

11、100-150180180蔗糖蔗糖100100100100-D-D-葡萄糖葡萄糖40-7940-797474-D-D-葡萄糖葡萄糖小于小于异构体异构体8282-D-D-半乳糖半乳糖27273232-D-D-半乳糖半乳糖2121棉子糖棉子糖2323水赤木糖水赤木糖1010糖的相对甜度糖的相对甜度糖醇糖醇相对甜度相对甜度木糖醇木糖醇9090山梨糖醇山梨糖醇6363半乳糖醇半乳糖醇5858麦芽糖醇麦芽糖醇6868乳糖醇乳糖醇3535糖醇的相对甜度糖醇的相对甜度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（巯基）等发生缩合反应而得的化合物。OHOR 糖糖 配基（非糖部分配基

12、（非糖部分 ）ROH，RSH，RNH2组成组成 无半缩醛羟基故无变旋现象，无还原性。无半缩醛羟基故无变旋现象，无还原性。 氧糖苷在中性或碱性条件下稳定，但在酸性溶液或酶氧糖苷在中性或碱性条件下稳定，但在酸性溶液或酶的作用下则易水解成原来的糖。的作用下则易水解成原来的糖。 植物中形成糖苷有利于不溶解的配基在水介质中的运植物中形成糖苷有利于不溶解的配基在水介质中的运输。输。 有些糖苷具有重要的生理功能，如类黄酮糖苷，强心有些糖苷具有重要的生理功能，如类黄酮糖苷，强心糖苷。氮糖苷还是一类风味增强剂。糖苷。氮糖苷还是一类风味增强剂。银杏中的有效成分：银杏黄酮醇苷，具有扩张冠状血银杏中的有效成分：银杏黄

13、酮醇苷，具有扩张冠状血管，改善血液循环。管，改善血液循环。许多糖苷仅存在于植物中，表现出一定的生物活性。许多糖苷仅存在于植物中，表现出一定的生物活性。如：黄豆苷（大豆，葛根中含有如：黄豆苷（大豆，葛根中含有) ) 可以促进血液循环，可以促进血液循环，提高脑血流量，对心血管疾病有显著疗效，治冠心病，提高脑血流量，对心血管疾病有显著疗效，治冠心病，脑血栓。脑血栓。某些生氰糖苷在体内转化为氢氰酸，使人体中毒。某些生氰糖苷在体内转化为氢氰酸，使人体中毒。如：苦杏仁苷，在酶作用下水解成如：苦杏仁苷，在酶作用下水解成HCN等杏、木薯、马利豆等。等杏、木薯、马利豆等。二葡萄糖葡萄糖葡萄糖戊糖葡萄糖苦杏仁苷苦

14、杏仁苷野黑樱皮苷野黑樱皮苷蜀黍苷蜀黍苷巢菜苷巢菜苷 醛糖非常容易氧化成醛糖酸，常常用于定量测定糖。醛糖非常容易氧化成醛糖酸，常常用于定量测定糖。 当醛糖的醛基氧化成羰基时，氧化剂被还原，醛糖称当醛糖的醛基氧化成羰基时，氧化剂被还原，醛糖称为还原糖。为还原糖。 葡萄糖氧化酶可将葡萄糖氧化酶可将D-葡萄糖定量氧化成葡萄糖定量氧化成 D- 葡萄糖酸。葡萄糖酸。该反应通常被用于测量食品和其他生物材料中的该反应通常被用于测量食品和其他生物材料中的 D-葡葡萄糖的含量，还包括测定血中萄糖的含量，还包括测定血中 D-葡萄糖的含量。葡萄糖的含量。 D-葡萄糖醛酸是果汁和蜂蜜中的天然组分。葡萄糖醛酸是果汁和蜂蜜

15、中的天然组分。 该反应还可用于制造该反应还可用于制造D-葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸-1,5-内酯（内酯（GDL)。 费林法测定糖的含量。费林法测定糖的含量。 葡萄糖氧化酶法测定葡萄糖氧化酶法测定D-葡萄糖的含量。葡萄糖的含量。砖红色沉淀砖红色沉淀 双键加氢称为氢化。当应用于碳水化合物时，氢加双键加氢称为氢化。当应用于碳水化合物时，氢加到醛糖或酮糖羰基的碳原子和氧原子的双键上。到醛糖或酮糖羰基的碳原子和氧原子的双键上。D-葡萄糖在一定压力与葡萄糖在一定压力与催化剂镍存在情况下加催化剂镍存在情况下加氢非常容易氢化，产品氢非常容易氢化，产品为为 D- 葡萄糖醇，通常葡萄糖醇，通常称为山梨醇。称为山梨醇。山

16、梨醇广泛存在于植物山梨醇广泛存在于植物界，甜度为蔗糖的界，甜度为蔗糖的50%，一般用作保湿剂。，一般用作保湿剂。 D-甘露糖与甘露糖与D-果糖经氢化可以得到果糖经氢化可以得到 D-甘露糖醇。甘露糖醇。 D-甘露糖醇与山梨醇不同，它不是一种保湿剂，非甘露糖醇与山梨醇不同，它不是一种保湿剂，非常容易结晶，而且微溶，可以作为糖果的包衣。常容易结晶，而且微溶，可以作为糖果的包衣。 D -甘露糖醇的甜度为蔗糖的甘露糖醇的甜度为蔗糖的 65 ，被用于不含糖，被用于不含糖的巧克力、咀嚼的薄荷糖、止咳糖以及硬糖和软糖的巧克力、咀嚼的薄荷糖、止咳糖以及硬糖和软糖等。等。 木糖醇是由半纤维素（特别是桦树中的半纤维

17、素）木糖醇是由半纤维素（特别是桦树中的半纤维素）制得的制得的D-木糖经氢化而成的一种糖醇木糖经氢化而成的一种糖醇。 它的结晶在溶液中具有它的结晶在溶液中具有吸热效应吸热效应，将其放在嘴中具，将其放在嘴中具有清凉感觉。有清凉感觉。 它可应用于硬糖和不含糖的胶姆糖中，其甜度为蔗它可应用于硬糖和不含糖的胶姆糖中，其甜度为蔗糖的糖的 70%。 木糖醇代替蔗糖使用时可以木糖醇代替蔗糖使用时可以减少龋齿的发生减少龋齿的发生，因，因为木糖醇不能被口腔中的微生物代谢生成牙斑。为木糖醇不能被口腔中的微生物代谢生成牙斑。 碳水化合物中羟基与简单醇的羟基相同，它能生成碳水化合物中羟基与简单醇的羟基相同，它能生成酯和

18、醚。酯和醚。 碳水化合物中羟基与有机酸和一些无机酸相互作用碳水化合物中羟基与有机酸和一些无机酸相互作用可以生成酯。可以生成酯。 不存在天然状态的碳水化合物醚。不存在天然状态的碳水化合物醚。 但是多糖通过醚化可以改善它们的性质使它们具有但是多糖通过醚化可以改善它们的性质使它们具有较广的用途例如较广的用途例如甲基纤维素甲基纤维素、羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠以以及羟丙基纤维素醚和羟丙基酯淀粉等。及羟丙基纤维素醚和羟丙基酯淀粉等。褐褐变变酶促褐变：酶促褐变：多酚氧化酶催化，使酚类物质氧化为醌。多酚氧化酶催化，使酚类物质氧化为醌。非酶促褐变非酶促褐变焦糖化反应焦糖化反应 Caramelization美

19、拉德褐变反应美拉德褐变反应Maillard Reaction1.1.定义定义糖类化合物在糖类化合物在没有氨基化合物没有氨基化合物存在的条件下，加热熔融以后，在存在的条件下，加热熔融以后，在150-200150-200高温下发生降解，缩合，聚合等反应高温下发生降解，缩合，聚合等反应，产生粘稠的，产生粘稠的黑褐色黑褐色焦糖焦糖，这一反应称焦糖化反应。，这一反应称焦糖化反应。此反应应用于食品工业制造焦糖色素。此反应应用于食品工业制造焦糖色素。2.2.反应条件反应条件催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。无水或浓溶液，温度无

20、水或浓溶液，温度150-200150-2003.3.性质性质焦糖是一种黑褐色胶态物质，等电点在焦糖是一种黑褐色胶态物质，等电点在pH3.0-6.9,pH3.0-6.9,甚至低于甚至低于pH3pH3，粘，粘度度100-3000cp,100-3000cp,浓度在浓度在33-3833-38波美度波美度pHpH在在 2.6-5.62.6-5.6较好。较好。4.4. 焦糖化反应产生色素的过程焦糖化反应产生色素的过程蔗糖形成焦糖的过程可以分为三个阶段。蔗糖形成焦糖的过程可以分为三个阶段。开始阶段：开始阶段：蔗糖熔融后，温度约达蔗糖熔融后，温度约达200200左右，经过约左右，经过约3535分钟的起泡，蔗糖

21、分钟的起泡，蔗糖脱去一分子水，生成无甜味但具有温和苦味的异蔗糖酐脱去一分子水，生成无甜味但具有温和苦味的异蔗糖酐C12H20O10。中间阶段：中间阶段：生成异蔗糖酐后，起泡暂停。稍后又发生第二次起泡现象，持续生成异蔗糖酐后，起泡暂停。稍后又发生第二次起泡现象，持续时间约时间约5555分钟，在此阶段失水约分钟，在此阶段失水约9%9%，形成焦糖酐产物，可溶于水及乙醇，味，形成焦糖酐产物，可溶于水及乙醇，味苦，平均分子式为苦，平均分子式为C24H36O18。最后阶段：最后阶段：焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯（焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯（C36H50O25），继续加热则生成），继续加热则生成高分子量深色难

22、溶焦糖色素，分子式为高分子量深色难溶焦糖色素，分子式为C125H188O80，其结构尚不清楚。，其结构尚不清楚。5.5. 焦糖色素在食品工业上的应用焦糖色素在食品工业上的应用v NHNH4 4HSOHSO4 4催化催化 耐酸焦糖色素（用于可口耐酸焦糖色素（用于可口 可乐饮料）可乐饮料） （pH2pH24.54.5）v(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4催化催化 焙烤食品用焦糖色素，焙烤食品用焦糖色素，pHpH 为为4.24.24.84.8v直接加热蔗糖直接加热蔗糖 啤酒及饮料着色剂啤酒及饮料着色剂pHpH为为 3 34 41 1 美拉德褐变的定义：美拉德褐变的定义：羰基化合物和氨基化合

23、物在少羰基化合物和氨基化合物在少量水量水存在下反应，形成存在下反应，形成褐色色褐色色素素的过程。的过程。2 2 美拉德褐变发生的条件：美拉德褐变发生的条件：少量少量氨基化合物、还原糖和少氨基化合物、还原糖和少量水量水存在。存在。 氨基和羰基缩合。氨基和羰基缩合。 Amadori重排。重排。 开始阶段开始阶段中间阶段中间阶段 醇，醛缩合醇，醛缩合 类黑精素形成类黑精素形成糖脱水糖脱水 糖裂解糖裂解 氨基酸降解氨基酸降解终了阶段终了阶段3 3 美拉德褐变的反应机理（过程）美拉德褐变的反应机理（过程）氨基和羰基缩合氨基和羰基缩合形成葡基胺。形成葡基胺。葡基胺发生葡基胺发生 AmadoriAmador

24、i重排。重排。 糖脱水糖脱水 糖裂解糖裂解 氨基酸降解氨基酸降解醇醛缩合，生成产物常脱水生醇醛缩合，生成产物常脱水生成更稳定的不饱和醛。成更稳定的不饱和醛。在连续不断的醇醛缩合反应之在连续不断的醇醛缩合反应之后，在氨基酸或蛋白质的参与后，在氨基酸或蛋白质的参与下，聚合成类黑精素。下，聚合成类黑精素。 类黑精素类黑精素 麦芽酚麦芽酚 异麦芽酚异麦芽酚 乙基麦芽酚乙基麦芽酚 羰基化合物羰基化合物 酸和酯类酸和酯类 吡嗪吡嗪,吡啶等吡啶等风味物质风味物质4 4 美拉德反应的产物美拉德反应的产物麦芽酚麦芽酚异麦芽酚异麦芽酚2-H-4-羟基羟基-5-甲基甲基-呋喃呋喃-3-酮酮随着反应的进行，随着反应的

25、进行，pHpH值下降（西夫碱封闭了游离值下降（西夫碱封闭了游离的氨基）的氨基）还原的能力上升还原的能力上升 （还原酮产生）（还原酮产生）褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生生褐变初期，添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐褐变初期，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变后期加入不能使之褪色褐变后期，溶液变为红棕色或深褐色，并伴有不褐变后期，溶液变为红棕色或深褐色，并伴有不溶解的胶体状类黑精物质出现。溶解的胶体状类黑精物质出现。5 5 美拉德反应的特点美拉德反应的特点6 6 影响美拉德反应的因素影响美拉德反应的因素（1 1）糖的种类及

26、含量糖的种类及含量 a.a.开链式环式开链式环式 b.b.单糖单糖 双糖；五碳糖双糖；五碳糖 六碳糖六碳糖 c.c.还原糖含量与褐变成正比还原糖含量与褐变成正比 d.d.-己烯醛己烯醛 -二羰基化合物二羰基化合物 醛醛, ,酮酮D-D-核糖核糖 L-L-阿拉伯糖阿拉伯糖 D-D-木糖己糖（木糖己糖（D-D-半乳糖，半乳糖，D-D-甘露糖，甘露糖，D-D-葡萄糖，葡萄糖，D-D-果糖）双糖（麦芽糖、果糖）双糖（麦芽糖、乳糖和蔗糖）。乳糖和蔗糖）。 （2 2）氨基酸及其它含氨物种类氨基酸及其它含氨物种类 a.a.含含S-SS-S，S-HS-H不易褐变不易褐变 b.b.有吲哚，苯环易褐变有吲哚，苯环

27、易褐变 c.c.碱性氨基酸易褐变碱性氨基酸易褐变 d.d.氨基在氨基在-位或在末端者，比位或在末端者，比-位易褐变位易褐变（3 3）pHpH pH 4-9pH 4-9范围内，随着范围内，随着pHpH上升，褐变上升上升，褐变上升 当当pH6pH6时，褐变反应程度较轻微时，褐变反应程度较轻微 pHpH在在7.89.27.89.2范围内，褐变严重范围内，褐变严重6 6 影响美拉德反应的因素影响美拉德反应的因素在中性条件下在中性条件下在酸性条件下在酸性条件下（4 4）温度：升温易褐变）温度：升温易褐变（5 5）水分：）水分：褐变需要一定水分，但过多的水分褐变需要一定水分，但过多的水分会降低褐变的速率会

28、降低褐变的速率6 6 影响美拉德反应的因素影响美拉德反应的因素6 6 影响美拉德反应的因素影响美拉德反应的因素（6 6）SO2SO2和亚硫酸盐和亚硫酸盐类黑精素类黑精素亚硫酸盐防止褐变的机理示意图亚硫酸盐防止褐变的机理示意图6 6 影响美拉德反应的因素影响美拉德反应的因素（7 7）金属离子）金属离子Cu(I), Cu(II), Fe(II), Fe(III) Cu(I), Cu(II), Fe(II), Fe(III) 能加速美拉德能加速美拉德褐变的发生，其他金属离子影响较小。褐变的发生，其他金属离子影响较小。可以用一些金属螯合剂（如可以用一些金属螯合剂（如EDTAEDTA）控制。）控制。（8

29、 8）氧）氧间接因素，影响不大。间接因素，影响不大。7 7 美拉德反应对食品品质的影响美拉德反应对食品品质的影响 营养损失，特别是必须氨基酸损失严重营养损失，特别是必须氨基酸损失严重 产生某些致癌，致突变产物产生某些致癌，致突变产物 产生产生CO2,CO2,引起罐头食品胀罐引起罐头食品胀罐 褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，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赋予食品特殊气味和 风味风味. . 类黑精素具有抗氧化作用类黑精素具有抗氧化作用不利方面不利方面有利方面有利方面8 8 美拉德反应在食品工业中的运用美拉德反应在食品工业中的运用a. a. 抑制抑制MaillardMaill

30、ard反应反应 注意选择原料注意选择原料 如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种，如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种，一般选用蔗糖。一般选用蔗糖。 保持低水分保持低水分 蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。如蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。如 SiOSiO2 2等。等。8 8 美拉德反应在食品工业中的运用美拉德反应在食品工业中的运用 应用应用SOSO2 2 硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。 保持低保持低pHpH值值 常加酸，如柠檬酸，苹果酸。常加酸，如柠檬酸，苹果酸。 其它的处理其它的处理v 热水烫漂热水烫漂 除去部分可溶固形物，降低还原

31、糖含量。除去部分可溶固形物，降低还原糖含量。v 冷藏库中马铃薯加工时回复处理冷藏库中马铃薯加工时回复处理( (ReconditioninyReconditioniny) ) 钙处理钙处理 如马铃薯淀粉加工中，加如马铃薯淀粉加工中，加Ca(OH)Ca(OH)2 2可以防止褐变，可以防止褐变，产品白度大大提高。产品白度大大提高。8 8 美拉德反应在食品工业中的运用美拉德反应在食品工业中的运用b.b.利用利用MaillardMaillard反应反应 在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，酱油等生产中产生在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，酱油等生产中产生特殊风味，香味特殊风味，香味 通过控制原材料、温

32、度及加工方法，可制备各种不同风味、通过控制原材料、温度及加工方法，可制备各种不同风味、 香味的物质。香味的物质。控制原材料控制原材料 控制温度控制温度不同加工方法不同加工方法 核糖核糖 + + 半胱氨酸半胱氨酸 ：烤猪肉香味：烤猪肉香味核糖核糖 + + 谷胱甘肽谷胱甘肽 ：烤牛肉香味：烤牛肉香味葡萄糖葡萄糖 + + 缬氨酸缬氨酸木糖木糖 + + 酵母水解蛋白酵母水解蛋白100-150 100-150 烤面包香味烤面包香味180 180 巧克力香味巧克力香味90 90 饼干香型饼干香型160 160 酱肉香型酱肉香型 土豆土豆 大麦大麦水煮水煮:125:125种香气种香气 7575种香气种香气烘

33、烤烘烤:250:250种香气种香气 150150种香气种香气由由 2-20 2-20 个糖单位通过糖苷键连接的碳水化合物称为个糖单位通过糖苷键连接的碳水化合物称为低聚糖，超过低聚糖，超过 20 20 个糖单位则称为多糖。个糖单位则称为多糖。天然存在的低聚糖很少，大多数低聚糖是由多糖水解天然存在的低聚糖很少，大多数低聚糖是由多糖水解而成的。而成的。由淀粉水解制得的二糖，由淀粉水解制得的二糖，在环的末端具有潜在的在环的末端具有潜在的游离醛基，因此是一种游离醛基，因此是一种还原糖。还原糖。麦芽糖被少量用作食品麦芽糖被少量用作食品的温和甜味剂。的温和甜味剂。乳糖是乳中存在的二糖。乳糖是乳中存在的二糖。

34、发酵乳制品中乳糖含量很少。发酵乳制品中乳糖含量很少。乳糖具有刺激小肠媳妇和持留乳糖具有刺激小肠媳妇和持留钙的能力。钙的能力。乳糖不耐症乳糖不耐症蔗糖是非还原糖。蔗糖是非还原糖。商品蔗糖有两种主要来源商品蔗糖有两种主要来源甘蔗糖与甘蔗糖与甜菜糖。甜菜糖。蔗糖亲水性极强和溶解性极大，因此，蔗糖亲水性极强和溶解性极大，因此，能形成具高渗透性的高浓度溶液。能形成具高渗透性的高浓度溶液。促进双歧杆菌促进双歧杆菌增殖增殖抗龋齿抗龋齿难消化性与非难消化性与非胰岛素依赖胰岛素依赖降血糖和胆固醇降血糖和胆固醇抑制病源菌，抗腹泻抑制病源菌，抗腹泻防便秘防便秘保护肝脏保护肝脏生成营养素生成营养素分解致癌物分解致癌物

35、几种重要的功能性低聚糖几种重要的功能性低聚糖 低聚果糖低聚果糖(Fructooligsaccharide)(Fructooligsaccharide) 大豆低聚糖大豆低聚糖(soybean oligsaccharide)(soybean oligsaccharide) 异麦芽低聚糖异麦芽低聚糖(Isomaltooligsaccharide)(Isomaltooligsaccharide)又名沙丁格糊精（又名沙丁格糊精（SchardingerSchardingerDextrinDextrin），），由环状由环状- -吡喃葡萄糖苷构成。聚合度为吡喃葡萄糖苷构成。聚合度为6 6、7 7、8 8，分别

36、成为，分别成为、-环状糊精。环状糊精。环状糊精为中空圆柱形结构，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可包埋与其大小相适的客体分子，起到子，起到稳定缓释，提高溶解稳定缓释，提高溶解度，掩盖异味度，掩盖异味的作用。的作用。食品行业食品行业做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（做乳化剂），掩盖异味等。做增稠剂，稳定剂，提高溶解度（做乳化剂），掩盖异味等。食品保鲜食品保鲜将将CDCD和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包、糕和其它生物多糖制成保鲜剂。涂于面包、糕点表面可起到保水保形的作用。点表面可起到保水保形的作用。除去食品的异味除去食品的异味鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用鱼品的腥味，大

37、豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CDCD包接可除去。包接可除去。作为固体果汁和固体饮料酒的载体。作为固体果汁和固体饮料酒的载体。医学医学 如用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂，卞基青如用环状糊精包接前列腺素的试剂、注射剂，卞基青霉素霉素环糊精。环糊精。农业农业 应用在农药上应用在农药上化妆品化妆品 作乳化剂，提高其稳定性，减轻对皮肤的刺激作用。作乳化剂，提高其稳定性，减轻对皮肤的刺激作用。其他方面其他方面 香精包含在环状糊精制成的粉末，混合到热塑性塑料香精包含在环状糊精制成的粉末，混合到热塑性塑料中，可制成各种加香塑料（玩具及工艺品）。如中，可制成各种加香塑料（玩具及工艺品）。如tidetide（

38、汰渍）洗衣粉留香，可经（汰渍）洗衣粉留香，可经CDCD包接香精后添加到洗衣包接香精后添加到洗衣粉中。粉中。多糖是单糖的聚合物，大多数是超过多糖是单糖的聚合物，大多数是超过2020个单糖的聚合个单糖的聚合物。物。多糖中单糖的个数称为聚合度（多糖中单糖的个数称为聚合度（DPDP），纤维素的），纤维素的DPDP最最大，达大，达7000-150007000-15000。在自然界，超过在自然界，超过90%90%的碳水化合物是以多糖的形式存的碳水化合物是以多糖的形式存在。在。由相同的糖基单位组成由相同的糖基单位组成的多糖称为均一多糖。的多糖称为均一多糖。两种或多种不同的单糖两种或多种不同的单糖单位组成的多

39、糖称为杂单位组成的多糖称为杂多糖。多糖。多糖分子链中的每个糖基单位大多数平均含有多糖分子链中的每个糖基单位大多数平均含有3 3个羟基，个羟基，有几个氢键结合位点，每个羟基均可和一个或多个水分子有几个氢键结合位点，每个羟基均可和一个或多个水分子形成氢键。此外，环上的氧原子以及糖苷键上的氧原子也形成氢键。此外，环上的氧原子以及糖苷键上的氧原子也可与水形成氢键，因此，每个单糖单位能够完全被溶剂化，可与水形成氢键，因此，每个单糖单位能够完全被溶剂化，使之具有较强的持水能力和亲水性，使整个多糖分子成为使之具有较强的持水能力和亲水性，使整个多糖分子成为水溶性的。水溶性的。 多糖不会显著降低水的冰点，是一种

40、冷冻稳定剂。在冷冻多糖不会显著降低水的冰点，是一种冷冻稳定剂。在冷冻情况下，大多数多糖处于冷冻浓缩状态，限制了结合水的情况下，大多数多糖处于冷冻浓缩状态，限制了结合水的运动，抑制了冰晶的长大，提供了冷冻稳定性。运动，抑制了冰晶的长大，提供了冷冻稳定性。大部分多糖不具有结晶，易于水合和溶解。大部分多糖不具有结晶，易于水合和溶解。水溶性多糖和改性多糖被称为胶或亲水胶体。水溶性多糖和改性多糖被称为胶或亲水胶体。多糖（胶、亲水胶体）主要用于多糖（胶、亲水胶体）主要用于增稠增稠和和胶凝胶凝，此外，此外，还能还能控制液体食品与饮料的流动性与质构以及改变半控制液体食品与饮料的流动性与质构以及改变半团体食品的

41、变形性团体食品的变形性等等。可溶性大分子多糖都可以形成粘稠溶液。大分子溶液可溶性大分子多糖都可以形成粘稠溶液。大分子溶液的粘度取决于的粘度取决于分子的大小分子的大小、形状形状、所带净电荷所带净电荷和和溶液溶液中的构象中的构象。 多糖分子的无规线团多糖分子的无规线团 一般多糖分子在溶液中呈无一般多糖分子在溶液中呈无序的无规则线团状态。序的无规则线团状态。线团的性质同单糖的组成与线团的性质同单糖的组成与连接有关。连接有关。相同分子质量的线性多糖和高度支链相同分子质量的线性多糖和高度支链多糖在溶液中占有的相对体积多糖在溶液中占有的相对体积 溶液中线性高聚物分子选择时占很大空间，分子间碰溶液中线性高聚

42、物分子选择时占很大空间，分子间碰撞频率高，产生摩擦，因此具有很高黏度撞频率高，产生摩擦，因此具有很高黏度。大分子溶液的粘度取决于大分子溶液的粘度取决于分子的大小分子的大小、高聚物链的形高聚物链的形状及柔顺性状及柔顺性。 直连多糖分子所占体积比具有相同分子量的支链多糖直连多糖分子所占体积比具有相同分子量的支链多糖分子大得多，相互碰撞频率也高，溶液的黏度也比较分子大得多，相互碰撞频率也高，溶液的黏度也比较高。高。带电荷的直连多糖，由于同种电荷产生的静电排斥力，带电荷的直连多糖，由于同种电荷产生的静电排斥力，引起链伸展，使链长增加，高聚物体积增大，因而溶引起链伸展，使链长增加，高聚物体积增大，因而溶

43、液的黏度大大提高。液的黏度大大提高。不带电荷的直链均匀多糖分子倾向于缔合和形成部分不带电荷的直链均匀多糖分子倾向于缔合和形成部分结晶，从而出现沉淀或胶凝。结晶，从而出现沉淀或胶凝。 直连淀粉的老化就是不带电荷的直链淀粉分子间发生直连淀粉的老化就是不带电荷的直链淀粉分子间发生缔合而发生沉淀、变硬的现象。缔合而发生沉淀、变硬的现象。海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶具有带电基团，因而能形海藻酸钠、黄原胶、卡拉胶具有带电基团，因而能形成稳定的具有高黏度的溶液。成稳定的具有高黏度的溶液。大多数亲水胶溶液随温度身高而黏度下降。大多数亲水胶溶液随温度身高而黏度下降。利用此性质，可在高温下溶解较高含量的胶，溶液冷利用

44、此性质，可在高温下溶解较高含量的胶，溶液冷却后黏度上升而变稠。却后黏度上升而变稠。黄原胶是例外，黄原胶在黄原胶是例外，黄原胶在0-100度内黏度基本保持不度内黏度基本保持不变。变。典型的三维网络典型的三维网络凝胶结构示意图凝胶结构示意图 胶凝作用是多糖的又一重要特性。胶凝作用是多糖的又一重要特性。在食品加工中，多糖或蛋白质等大在食品加工中，多糖或蛋白质等大分子，可通过氢键、疏水相互作用、分子，可通过氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接、缠结或共范德华引力、离子桥接、缠结或共价键等相互作用，在多个分子间形价键等相互作用，在多个分子间形成多个联结区。这些分子与分散的成多个联结区。这些分子与分散

45、的溶剂水分子缔合，最终形成由水分溶剂水分子缔合，最终形成由水分子布满的连续的三维空间网络结构子布满的连续的三维空间网络结构。凝胶既具有凝胶既具有固体性质固体性质，也具有，也具有液体性质液体性质。三维网状结构对外界应力具有显著的抵杭作用使其在三维网状结构对外界应力具有显著的抵杭作用使其在某些方面呈现弹性固体性质。某些方面呈现弹性固体性质。连续液相中的分子是完全可以移动的，使凝胶的硬度连续液相中的分子是完全可以移动的，使凝胶的硬度比正常固体小，因此，在某些方面呈现黏性液体性质。比正常固体小，因此，在某些方面呈现黏性液体性质。凝胶是一种黏弹性的半固体，即凝胶对应力的响应具凝胶是一种黏弹性的半固体，即

46、凝胶对应力的响应具有部分弹性固体性质和部分黏性液体性质。有部分弹性固体性质和部分黏性液体性质。多糖在食品加工和贮藏过程中不如蛋白质稳定。在酸或酶多糖在食品加工和贮藏过程中不如蛋白质稳定。在酸或酶的催化下，低聚糖和多糖的糖苷键易发生水解，并伴随粘的催化下，低聚糖和多糖的糖苷键易发生水解，并伴随粘度降低。度降低。 O+OO2OH+HH OROH+ORH+HOOR植物中主要的食用贮藏物是淀粉，为世界人类提供植物中主要的食用贮藏物是淀粉，为世界人类提供 70%-80% 的热量。的热量。淀粉和改性淀粉在食品中有广泛的应用，可作为黏着淀粉和改性淀粉在食品中有广泛的应用，可作为黏着剂、黏合剂、混浊剂、喷粉剂

47、、成膜剂、稳泡剂、保剂、黏合剂、混浊剂、喷粉剂、成膜剂、稳泡剂、保鲜剂、胶凝剂、上光剂、持水剂、稳定剂、质构剂以鲜剂、胶凝剂、上光剂、持水剂、稳定剂、质构剂以及增稠剂等。及增稠剂等。淀粉以颗粒的形式存在，淀粉颗粒比较紧密，不溶于淀粉以颗粒的形式存在，淀粉颗粒比较紧密，不溶于水，但在冷水中能少量水合。水，但在冷水中能少量水合。淀粉浆料烧煮时，黏度显著提高，起到增稠作用。淀粉浆料烧煮时，黏度显著提高，起到增稠作用。大多数淀粉颗粒是由两种结构不同的高聚物组成的混大多数淀粉颗粒是由两种结构不同的高聚物组成的混合物：一种是直链多糖，称为直链淀粉；另一种是具合物：一种是直链多糖，称为直链淀粉；另一种是具有

48、高度支链的多糖称为支链淀粉。有高度支链的多糖称为支链淀粉。葡萄糖以葡萄糖以-1,4糖苷键连接。糖苷键连接。会形成右手螺旋状结构。会形成右手螺旋状结构。在螺旋内部只含有氢原子，是亲在螺旋内部只含有氢原子，是亲油的，羟基位于螺旋外侧。油的，羟基位于螺旋外侧。支链淀粉是一种高度分支的大分子。支链淀粉是一种高度分支的大分子。主链的葡萄糖由主链的葡萄糖由-1,4-1,4糖苷键连接。糖苷键连接。支链通过支链通过-1,4-1,4糖苷键连接与主链连接。糖苷键连接与主链连接。大多数淀粉中含有大多数淀粉中含有75%75%支链淀粉，含支链淀粉，含100%100%支链淀支链淀粉称为蜡质淀粉。粉称为蜡质淀粉。马铃薯支链

49、淀粉略带负电，在温水中快速吸水膨马铃薯支链淀粉略带负电，在温水中快速吸水膨胀，使马铃薯淀粉具有粘度高，透明度好及老化胀，使马铃薯淀粉具有粘度高，透明度好及老化速率慢的特性。速率慢的特性。淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀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。其本质是微观结构从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。有序转变成无序。糊化温度：糊化温度：淀粉在有大量水存在并持续加热时完全失去淀粉在有大量水存在并持续加热时完全失去结晶性，双折射从开始消失到完全消失的温度范围。结晶性，双折射从开始消失到完全消失的温度范围。各种淀粉糊

50、化温度不一样，受颗粒大小，结晶结构，各种淀粉糊化温度不一样，受颗粒大小，结晶结构，分子量等的影响。分子量等的影响。玉米淀粉：玉米淀粉：61-72 61-72 ；小麦淀粉：；小麦淀粉：53-64 53-64 甘薯淀粉：甘薯淀粉：82-83 82-83 ；马铃薯淀粉：；马铃薯淀粉：62-6862-68 可逆吸水阶段可逆吸水阶段不可逆吸水阶段不可逆吸水阶段淀粉颗粒解体淀粉颗粒解体 结构：结构：直链淀粉不易糊化，而易老化，支链淀粉直链淀粉不易糊化，而易老化，支链淀粉易糊化，且淀粉糊稳定。易糊化，且淀粉糊稳定。 AwAw：AwAw提高，糊化程度提高。高浓度的糖和盐能提高，糊化程度提高。高浓度的糖和盐能降

51、低降低AwAw，故能，故能抑制糊化。抑制糊化。 脂类：脂类：脂类可与淀粉形成包合物，阻止水渗透入脂类可与淀粉形成包合物，阻止水渗透入淀粉粒。淀粉粒。 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，因为在，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。它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。 酸度酸度: : 内源性酶：内源性酶：在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始而在糊化初期，淀

52、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（稀化），淀粉淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解（稀化），淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶酶酶的这种作用将使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶酶活高活高) )比陈米更易煮烂。比陈米更易煮烂。pH4pH60 60 或或 20 50%)(DE50%)。条件：条件：可溶性固形物含量（一般是糖）超过可溶性固形物含量（一般是糖）超过55%55%，pH2.0-3.5pH2.0-3.5。机制：机制：高甲氧基果胶高甲氧基果胶形成凝胶必须在糖和酸存在下才能形成凝形成凝胶必须在糖和酸存在下才能形成凝胶，糖可使果胶粒表面吸附水减少，分子间形成结合区；酸能

53、胶，糖可使果胶粒表面吸附水减少，分子间形成结合区；酸能中和果胶所带的负电荷，当中和果胶所带的负电荷，当pHpH达到一定值时，果胶接近电中性达到一定值时，果胶接近电中性，溶解度最小，故酸能加速凝胶的形成。，溶解度最小，故酸能加速凝胶的形成。果胶凝胶的形成果胶凝胶的形成低甲氧基果胶低甲氧基果胶(LM):(LM):分子中低于一半的羧基是甲酯化的分子中低于一半的羧基是甲酯化的(DE50%)(DE50%)。条件：条件：多价金属离子（多价金属离子（Ca2+Ca2+）的参与，可溶性固形物含量为）的参与，可溶性固形物含量为10%-20%10%-20%，pH2.5-6.5pH2.5-6.5。机制：机制：低甲氧基

54、形成凝胶的机理是在二价阳离子等存在下，不低甲氧基形成凝胶的机理是在二价阳离子等存在下，不同分子链的均匀区间形成分子间结合区。同分子链的均匀区间形成分子间结合区。卡拉胶含有硫酸盐阴离子，易溶于水。卡拉胶含有硫酸盐阴离子，易溶于水。卡拉胶同牛奶蛋白质可以形成稳定的复合物。卡拉胶同牛奶蛋白质可以形成稳定的复合物。瓜尔胶（瓜尔胶（GGGG）: :商品胶中黏度最高的一种胶，易于水合商品胶中黏度最高的一种胶，易于水合产生很高的黏度。产生很高的黏度。刺槐豆胶（刺槐豆胶（LBGLBG）: :分子具有长的光滑区，能与其他多分子具有长的光滑区，能与其他多糖如黄原胶和卡拉胶的双螺旋相互作用，形成三维网糖如黄原胶和卡

55、拉胶的双螺旋相互作用，形成三维网状结构的黏弹性凝胶。状结构的黏弹性凝胶。黄原胶是一种微生物多糖，运用广泛。黄原胶是一种微生物多糖，运用广泛。能溶于冷水和热水，低浓度时具有高的黏度，在宽广的范围内能溶于冷水和热水，低浓度时具有高的黏度，在宽广的范围内（0-1000-100），溶液黏度不变，与盐具有相容性，在酸性食品），溶液黏度不变，与盐具有相容性，在酸性食品中保持溶解与稳定，具有良好的冷冻与解冻稳定性。中保持溶解与稳定，具有良好的冷冻与解冻稳定性。来源来源 : : 红藻类的各种海藻。红藻类的各种海藻。组成组成: : 琼脂糖和琼脂胶。琼脂糖和琼脂胶。 琼脂糖琼脂糖: :由由-D-D-吡喃半乳糖（吡喃半乳糖（1-41-4）连接）连接3 3，6-6-脱脱 水水 L-L-吡喃半乳糖基单位构成。吡喃半乳糖基单位构成。琼脂胶琼脂胶: :重复单位与琼脂糖相似重复单位与琼脂糖相似 ，但含，但含5%-10%5%-10%的的 硫酸脂、一部分硫酸脂、一部分D-D-葡萄糖醛酸残基和丙葡萄糖醛酸残基和丙 酮酸酯。酮酸酯。 性质性质: : 当温度大大超过凝胶起始温度时仍然当温度大大超过凝胶起始温度时仍然 保持稳定。保持稳定。v 又称几丁质、甲壳质、甲壳素又称几丁质、甲壳质、甲壳素 来源来源 ：主要存在于甲壳类（虾、蟹）等动