第五章碳水化合物_食品营养学2013

1、第五章第五章 碳水化合物碳水化合物第一节第一节 碳水化合物的功能碳水化合物的功能一、供能及节约蛋白质一、供能及节约蛋白质二、构成体质二、构成体质三、维持神经系统的功能与解毒三、维持神经系统的功能与解毒四、有益肠道功能四、有益肠道功能五、食品加工中重要原、辅材料五、食品加工中重要原、辅材料六、抗生酮作用六、抗生酮作用碳水化合碳水化合物分类物分类双糖双糖单糖单糖 寡糖寡糖多糖多糖第二节第二节 食品中重要的碳水化合物食品中重要的碳水化合物膳食中碳水化合物的分类（膳食中碳水化合物的分类（FAO/WHOFAO/WHO）分类（分类（DPDP）亚组亚组组成组成糖（糖（1-21-2）单糖单糖葡萄糖、果糖、半乳

2、糖葡萄糖、果糖、半乳糖双糖双糖蔗糖、乳糖、蔗糖、乳糖、糖醇糖醇山梨醇、甘露糖醇山梨醇、甘露糖醇寡糖（寡糖（3-93-9）异麦芽低聚糖异麦芽低聚糖多种低聚异麦芽糖混合物多种低聚异麦芽糖混合物其他寡糖其他寡糖棉子糖、水苏糖、棉子糖、水苏糖、多糖（多糖（1010）淀粉淀粉支链淀粉、直链淀粉支链淀粉、直链淀粉非淀粉多糖非淀粉多糖纤维素、果胶纤维素、果胶一、糖一、糖 1.1.单糖单糖(monosacchride)(monosacchride)食品中的单糖主要是葡萄糖和果糖。半乳糖很少单食品中的单糖主要是葡萄糖和果糖。半乳糖很少单 独存在，是乳糖的组成成分。其它还有少量的糖、独存在，是乳糖的组成成分。其它

3、还有少量的糖、 脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖。脱氧核糖、阿拉伯糖和木糖。凡不能被水解为更小分子的糖（凡不能被水解为更小分子的糖（ 核糖、葡萄糖）核糖、葡萄糖）（2 2）果糖）果糖(fructose)(fructose)蜂蜜和许多水果中含有果糖。机体中的果糖主要蜂蜜和许多水果中含有果糖。机体中的果糖主要 由肠道的二糖酶将蔗糖分解为葡萄糖和果糖而来。由肠道的二糖酶将蔗糖分解为葡萄糖和果糖而来。果糖的甜度很高，是糖类中最甜的物质（蔗糖果糖的甜度很高，是糖类中最甜的物质（蔗糖 100100，葡萄糖，葡萄糖7474，果糖，果糖173173）。）。高果糖浆广泛应用于食品加工中。高果糖浆广泛应用于食品加工中。特

4、点：代谢不受胰岛素控制；通常是糖类中最甜特点：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。的物质，食品工业中重要的甜味物质。 2.2.双糖双糖(oligosacchride)(oligosacchride) 双糖由二分子单糖缩合而成，凡能被水解成少数（双糖由二分子单糖缩合而成，凡能被水解成少数（2-102-10 个）单糖分子的糖。个）单糖分子的糖。天然存在的双糖主要有蔗糖、乳糖和麦芽糖。天然存在的双糖主要有蔗糖、乳糖和麦芽糖。麦芽糖主要来自淀粉水解。麦芽糖主要来自淀粉水解。食品中还有少量异构蔗糖（异麦芽酮糖）和异构乳糖。食品中还有少量异构蔗糖（异麦芽酮糖）和异构乳糖

5、。异构蔗糖在食品中作为甜味剂应用，异构乳糖由乳糖异异构蔗糖在食品中作为甜味剂应用，异构乳糖由乳糖异 构而来，作为食品添加剂使用构而来，作为食品添加剂使用（2 2）异构蔗糖（异麦芽酮糖）异构蔗糖（异麦芽酮糖）来源：蜂蜜、蔗汁中微量存在；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、特点：食品工业中重要的含能甜味物质；耐酸性强、 甜味约为蔗糖的甜味约为蔗糖的42%42%，不致龋。，不致龋。异构蔗糖性质与蔗糖相似，但耐酸性强。异构蔗糖性质与蔗糖相似，但耐酸性强。20%20%的蔗糖的蔗糖 溶液在溶液在pH2.0pH2.0的条件下，经的条件下，经100100C C加热加热60

6、min60min，可全部，可全部 水解为葡萄糖和果糖，而异构蔗糖尚未酸解。水解为葡萄糖和果糖，而异构蔗糖尚未酸解。有还原性。有还原性。甜味品质极似蔗糖，味感纯正，甜度约为蔗糖甜味品质极似蔗糖，味感纯正，甜度约为蔗糖42%42%。（4 4）乳糖）乳糖由由1 1分子葡萄糖和分子葡萄糖和1 1分子半乳糖构成，是哺乳动物乳汁分子半乳糖构成，是哺乳动物乳汁 的主要成分。的主要成分。含量根据动物种类不同而异，人乳含量根据动物种类不同而异，人乳7%7%，牛乳，牛乳5%5%。肠道中将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖的乳糖酶活性肠道中将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖的乳糖酶活性 随年龄急剧下降，某些个体可降至随年龄急剧下降，

7、某些个体可降至0 0，因此成年人大，因此成年人大量量 食用乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于食用乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于15%15%时可时可导导 致渗透性腹泻。致渗透性腹泻。（5 5）异构乳糖）异构乳糖组成：组成：1 1分子半乳糖和分子半乳糖和1 1分子果糖组成分子果糖组成来源：来源：乳糖异构；原乳中没有异构乳糖，经过不同乳糖异构；原乳中没有异构乳糖，经过不同 加工处理的乳制品中可生成一定量的异构乳加工处理的乳制品中可生成一定量的异构乳 糖。（淡炼乳、超高温杀菌乳）糖。（淡炼乳、超高温杀菌乳）3.3.糖醇糖醇 (1)(1)山梨糖醇（又称葡萄糖醇）山梨糖醇（又称葡萄糖醇） 来源：来源：

8、广泛存在于植物中，海藻和果实类如苹果、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；工业上由葡萄糖氢梨、葡萄等中多有存在；工业上由葡萄糖氢 化制得。化制得。特点：特点：甜度为蔗糖一半；代谢时可转化成果糖而不甜度为蔗糖一半；代谢时可转化成果糖而不 变成葡萄糖，变成葡萄糖，不受胰岛素控制，因而适用于不受胰岛素控制，因而适用于 糖尿病等患者的甜味剂。糖尿病等患者的甜味剂。 具有吸湿性，可做糕点等的保湿剂。具有吸湿性，可做糕点等的保湿剂。（2 2）木糖醇）木糖醇 来源：来源：广泛存在于蔬菜、水果中；工业上用玉米芯广泛存在于蔬菜、水果中；工业上用玉米芯 和甘蔗渣等制得。和甘蔗渣等制得。特

9、点：特点：甜度与蔗糖相等；供能与蔗糖相同；代谢不甜度与蔗糖相等；供能与蔗糖相同；代谢不 受胰岛素调节；受胰岛素调节； 不被口腔细菌发酵，对牙齿无害，可作为止不被口腔细菌发酵，对牙齿无害，可作为止 龋或抑龋作用的甜味剂。龋或抑龋作用的甜味剂。（3 3）麦芽糖醇）麦芽糖醇来源：来源：麦芽糖氢化制得。麦芽糖氢化制得。特点：特点：甜度与蔗糖接近，为蔗糖的甜度与蔗糖接近，为蔗糖的75-9575-95 ； 非能源物质；非能源物质； 不升高血糖；不升高血糖； 不增加胆固醇和中性脂肪的含量。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是心血管疾病、糖尿病等患者作为疗效食品 用的理想甜

10、昧剂；防龋齿。用的理想甜昧剂；防龋齿。（4 4）乳糖醇）乳糖醇来源：来源：由乳糖催化加氢制得。由乳糖催化加氢制得。特点：特点：甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的303040%40%； 在肠道内几乎不被消化、吸收、能值很低；在肠道内几乎不被消化、吸收、能值很低； 不致龋齿。不致龋齿。上述糖醇类物质在食品工业中多作为甜味剂应用，有上述糖醇类物质在食品工业中多作为甜味剂应用，有 功能性甜味剂之称。功能性甜味剂之称。安全性高，每日容许摄入量（安全性高，每日容许摄入量（ADIADI）均无需规定。）均无需规定。有通便作用有通便作用也称寡糖，根据也称寡糖，根据19881988年年FAO/WHOFAO/WHO的意见，是

11、由的意见，是由3939个糖个糖 单位组成。单位组成。在食品中存在含量很少，仅有半乳糖基蔗糖和低聚果在食品中存在含量很少，仅有半乳糖基蔗糖和低聚果 糖比较受关注，如棉籽糖、水苏糖等，在豌豆、菜豆糖比较受关注，如棉籽糖、水苏糖等，在豌豆、菜豆 、 扁豆中的含量占干重的扁豆中的含量占干重的5%8%5%8%。在小肠中不被胃肠道中的酶所消化，但入结肠后可被在小肠中不被胃肠道中的酶所消化，但入结肠后可被 结肠菌群发酵并产气，有胀气因子之称。结肠菌群发酵并产气，有胀气因子之称。二、低聚糖二、低聚糖 功能性食品功能性食品 低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素 低聚糖（寡糖）

12、和短肽（寡肽）低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）具有特殊保健功能的低聚糖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、低聚氨基葡萄糖聚木糖、低聚氨基葡萄糖1.大豆低聚糖OOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHOOOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHO 大豆低聚糖通常大豆低聚糖通常是指从大豆中提取是指从大豆中提取的可溶性低聚糖的的可溶性低聚糖的总称。总称。主要成分为棉子糖主要成分为棉子糖和水苏糖，同时还和水苏糖，同时还含有一定量的蔗糖含有一定量

13、的蔗糖和其他成分。和其他成分。定义：定义：又称分枝低聚糖，是指由又称分枝低聚糖，是指由2 25 5个葡萄糖单位构成，个葡萄糖单位构成， 且至少有一个糖苷键是且至少有一个糖苷键是（1-6 1-6 ）糖苷键结合的一）糖苷键结合的一 类低聚糖。类低聚糖。果糖转移酶果糖转移酶2-2,121（1 1）定义：）定义：低聚乳果糖是将蔗糖分解产生的果糖基转移到乳糖低聚乳果糖是将蔗糖分解产生的果糖基转移到乳糖 还原性末端还原性末端C C1 1的羟基上，生成的羟基上，生成半乳糖基蔗糖半乳糖基蔗糖而成。而成。它是由它是由半乳糖、葡萄糖和果糖半乳糖、葡萄糖和果糖3 3个单糖相连接所构成个单糖相连接所构成 的三糖，通常

14、以乳糖和蔗糖的三糖，通常以乳糖和蔗糖(11)(11)为原料，在为原料，在- -呋呋 喃果糖苷酶喃果糖苷酶催化作用下制成。催化作用下制成。OOHOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOCH2OHCH2OHOHOHOO低聚乳果糖是非还原性低聚糖；低聚乳果糖是非还原性低聚糖；其甜味味质类似蔗糖，通常为蔗糖的其甜味味质类似蔗糖，通常为蔗糖的30305050。低聚乳果糖几乎不被人体消化吸收，可供糖尿病低聚乳果糖几乎不被人体消化吸收，可供糖尿病 人食用。人食用。具有促进双歧杆菌增殖，并由此给人体带来一系具有促进双歧杆菌增殖，并由此给人体带来一系 列有益身体健康的作用。列有益身体健康的作用。5.5.低聚木

15、糖低聚木糖 主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖的木聚糖 木二糖含量木二糖含量，产品质量，产品质量 甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的40%40%-1，4三、多糖三、多糖肝素定义：定义： 利用化学、物理、甚至基因工程的方法改利用化学、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。的具有一定功能特性的一类淀粉。 取代淀粉：取代淀粉：淀粉经酯化和醚化引入不同基淀粉经酯化和醚化引入不同基团或基因而制成；团或基因而制成； 交联淀粉：交联淀粉：由淀粉羟基与双功能试剂

16、作用由淀粉羟基与双功能试剂作用引入少量交联键制成。引入少量交联键制成。改性淀粉的特点改性淀粉的特点 溶解度提高；溶解度提高； 透明度增加；透明度增加； 提高或降低淀粉的黏度；提高或降低淀粉的黏度； 促进或抑制凝胶的形成；促进或抑制凝胶的形成； 增加凝胶黏度；增加凝胶黏度； 较小凝胶脱水收缩；较小凝胶脱水收缩； 提高凝胶稳定性；提高凝胶稳定性； 改变乳化作用和冷冻改变乳化作用和冷冻- -解冻的稳定性；解冻的稳定性； 成膜、耐酸、耐碱、耐剪切性成膜、耐酸、耐碱、耐剪切性定义：天然存在的，在健康人小肠中定义：天然存在的，在健康人小肠中不被消化、吸收的淀粉。不被消化、吸收的淀粉。类型：类型： 生理受限

17、淀粉、生理受限淀粉、 特殊淀粉颗粒、特殊淀粉颗粒、 老化淀粉老化淀粉 定义：定义： 除淀粉以外的多糖。除淀粉以外的多糖。 纤维素、半纤维素、果胶等纤维素、半纤维素、果胶等分类：分类： 可溶性膳食纤维可溶性膳食纤维不溶性膳食纤维不溶性膳食纤维1 1）纤维素）纤维素2 2）半纤维素）半纤维素3 3）木质素）木质素 溶于水并吸水膨胀，能被肠道微生物丛酵解；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。常存在于植物细胞液和细胞间质中。四、膳食纤维食物中不能被人体消化酶分解的多糖的总称。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

18、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。它作为重要的营养素。译自：译自：Perspective in NutritionPerspective in Nutrition，第三版，第，第三版，第8282页，页，19961996年。年。 麦芽糖麦芽糖淀粉淀粉糊精糊精葡萄糖葡萄糖一、淀粉水解一、淀粉水解直链直链支链支链淀粉淀粉 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，成胶束结构淀

19、粉：生淀粉分子排列紧，成胶束结构 - -淀粉：糊化淀粉淀粉：糊化淀粉老化老化 稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。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。愈快。支链淀粉老化需要很长时间。食品加工期间沸水烫漂后的沥滤操作，可使果蔬装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罐时的低分子碳水化合物，甚至膳食纤维受到一定 损失。损失。例如：胡萝卜其中所含单糖和双糖的损失分别为例如：胡萝卜其中所含单糖和

20、双糖的损失分别为25%25%和和30%30%。焦糖化作用是糖类在焦糖化作用是糖类在不含氨基化合物不含氨基化合物时加热到其熔时加热到其熔 点以上点以上( (高于高于135)135)的结果。它在酸、碱条件下都的结果。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。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。品具有诱人的色泽与风味，有利于摄食。1.1.定义定义羰氨反应又称羰氨反应又称糖氨反应糖氨反应或或美拉德反应美拉德反应。这是在

21、食品中有氨基化合物如蛋白质、氨基酸等存这是在食品中有氨基化合物如蛋白质、氨基酸等存 在时，还原糖伴随热加工，或长期贮存与之发生的在时，还原糖伴随热加工，或长期贮存与之发生的 反应。反应。它经过一系列变化生成褐色聚合物。由于此褐变反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，故称之为应与酶无关，故称之为非酶褐变非酶褐变。 2.2.特点特点生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，无营养价生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，无营养价 值。值。该反应可降低赖氨酸等的生物有效性，因而可降低该反应可降低赖氨酸等的生物有效性，因而可降低 蛋白质的营养价值。蛋白质的营养价值。羰氨反应如果控制适当，在

22、食品加工中可以使某些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。产品如焙烤食品等获得良好的色、香、味。3.3.反应过程反应过程 羰氨反应可分成三个阶段：羰氨反应可分成三个阶段： (1)(1)起始阶段起始阶段 还原糖的羰基与赖氨酸的还原糖的羰基与赖氨酸的- -氨基缩合，经分子重排后，食氨基缩合，经分子重排后，食品的营养价值受损。品的营养价值受损。 (2)(2)中间阶段中间阶段 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。有关。 (3)(3)终未阶段终未阶段 分子缩合、聚合，形成类黑精，食品褐变。分子缩合、聚合，形成类黑精，食品褐变。 4.4.反应底物反应底物戊糖戊糖比己糖更易进行羰氨反应。非还原糖蔗糖只比己糖更易进行羰氨反应。非还原糖蔗糖只 有在加热或酸性介质中水解，变成葡萄糖和果糖有在加热或酸性介质中水解，变成葡萄