食品营养学-山东师范大学4课件

第四章碳水化合物第一节碳水化合物的功能

第二节食品中重要的碳水化合物

第三节食品加工对碳水化合物的影响

第四节碳水化合物摄取和食物来源

碳水化合物碳水化合物是C、H、O三元素组成一类多羟基醛或多羟基酮化合物，而且绝大多数氢原子是氧原子的两倍。即氢与氧为2：1。它们的比例与水分的组成相同（水分子H2O）。因此被人们称为“碳水化合物”即写成CH2O。它们可用通式Cn(H2O)m表示，好像碳的水化物。但是笼统地说糖类称为CH2O是不太确切的。比如，我们熟悉的甲醛，它的分子式为CH2O，醋酸C2H4O2，乳酸C3H6O3，从它们的结构上讲都类似于H与O＝2：1的关系。按照这个比例它们都应属于碳水化合物，但是以上几个物质都没有糖类的特性，所以它们不是碳水化合物。又比如，Ｃ5Ｈ10Ｏ4去氧核糖，还有鼠李糖Ｃ6Ｈ12Ｏ5。这些属于糖类，但不符合上面的比例。因此称碳水化合物是C、H、O组成，通式为Cn(H2O)m是不确切的，但是历史上一直沿用下来，而且人们也习惯了，所以至今仍然采用。我们都知道人的一切生命活动都离不开能量，而碳水化合物是三大产能营养素中最主要最经济的能量来源。更为重要的是，大脑工作时所需的唯一直接来源，是一种叫“葡萄糖(碳水化合物中的一种)”的物质，这是其他营养素无法替代的.一、供能

膳食碳水化合物是人类获取能量的最经济和最主要的来源，所有的碳水化合物在体内消化后，主要以葡萄糖的形式被吸收，并迅速氧化给机体提供能量，氧化的最终产物为二氧化碳和水。每克葡萄糖可以产生16.7kJ(4kcal)的能量。

在小肠中部分或完全不消化的碳水化合物，如非淀粉多糖、抗性淀粉和抗消化的寡糖等，与在小肠直接完全消化吸收的碳水化合物相比，可能仅提供少量的能量。每克碳水化合物产出的能量都基于其消化和吸收率，不消化的碳水化合物的能量值则主要基于在结肠中发酵和再利用的程度，这个变化可能是从0—100％。1998年FA0/WH0碳水化合物研报告中认为，到达结肠的碳水化合物的能量均值可能仅为8.4kJ(2kcal)/g。所以膳食中不同碳水化合物的能量值可能并不是一个恒定的数值。吸收进入血液的各种己糖，首先在肝脏中转变成葡萄糖，通过血液循环运往各组织器官利用，若有富余，则以糖原形势暂存于肝脏及肌肉中。体内贮存的糖类极少，仅为全天需要量的60%。因此必须按餐供给足量的含糖类食物，否则就要动用体内储备的脂肪，甚至蛋白质，来满足机体对能量的需要。节约蛋白质作用(Proteinsparingaction)

碳水化合物与机体某些营养素的正常代谢关系密切，碳水化合物有利于机体的氮储留，充足的碳水化合物摄入，可以节省体内蛋白质或其他代谢物的消耗，使氮在体内的储留增加，这种作用称为碳水化合物对蛋白质的节约作用。也不会致使组织蛋白质过度分解，形成负氮平衡。

抗生酮作用(Antiketegenesis)

由于人体所需的能量主要由糖类供给，如果糖类供应充足，则不会致使脂肪在体内大量氧化，产生过多的酮体(乙酰乙酸、丙酮、-羟丁酸)，引起酮尿症和酮血症；二、构成机体的重要物质

碳水化合物也是构成机体的重要物质，并参与细胞的多种活动。糖和脂形成的糖脂是细胞膜与神经组织的结构成分之一，对维持神经组织系统的机能活动有特别作用。糖与蛋白质结合的糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质，如抗体、酶和激素的组成成分。核糖及脱氧核糖是核酸的重要组成成分。氨基多糖——粘多糖解毒作用

机体肝糖原丰富时对某些有害物质如细菌毒素解毒作用增强。肝糖原不足时，机体对CCl4酒精、砷等有害物的解毒作用显著下降。肝脏中的葡萄糖醛酸具有解毒作用。五、食品加工中的重要原、辅材料食品加工中的重要原、辅材料，很多工业食品都含有糖，并且对食品的感官性状有重要作用。某些食品加工时还要控制一定的糖酸比。焙烤食品主要由谷类原料制成。另外，低聚糖等功能性食品原料也是碳水化合物。第二节食品中重要的碳水化合物化学分类：

1、单糖

2、低聚糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖）-------有效碳水化合物3、多糖

营养性多糖（淀粉、糖原）构造性多糖（纤维素、半纤维素、木质素、果胶）-------无效碳水化合物营养角度分：有效碳水化合物、无效碳水化合物（膳食纤维）有效碳水化合物：对人体有营养（提供能量）性的称做有效碳水化合物，它分为糖、低聚糖、多糖。一、糖1、单糖

2、双糖

3、糖醇1、单糖碳原子数为C2-7的糖类，不因水解作用而生成糖单糖根据其羰基所在位置分为2类。羰基在分子末端的为醛糖；羰基在其他位置的称酮糖。又可根据所含碳原子的数目分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖.目前已知的天然单糖超过百种，可以游离形式或结合形式存在。特别重要的单糖是戊糖和己糖重要的单糖葡萄糖（glucose）

是最重要的动物单糖，也是最丰富的天然有机化合物。是淀粉、糖原、纤维素等多糖物质的基本单位，血液中的正常成分。在许多甜果、蜜和血中有游离形式的葡萄糖，它也是许多寡糖和多糖的组分。葡萄糖是一种己醛糖；用于复合词中简称葡糖。在工业上，用酸或酶水解土豆或玉米淀粉来制造葡萄糖。从葡萄糖经不同形式的发酵可生成酒精，乳酸、醋酸或柠檬酸。葡萄糖用作营养剂或调味剂。吡喃糖大于99%，其中α式占36.4%，β式占63.7%。α呋喃糖存在小于1%，几种形式共同存在，为一个动态的平衡体系。果糖（fructose）

是一种最普通和最甜的己酮糖，和葡萄糖与蔗糖共同存在于许多甜果和蜜中。菊粉是大理菊、菊苣和其他菊科植物根中的多糖。工业上用酸或酶水解菊粉制造果糖。果糖在医药上或食品工业中用作增甜剂。代谢不受胰岛素制约。但大量食用产生副作用。吸收后的果糖部分在肠粘膜细胞转化为葡萄糖和乳酸，大部分在肝脏被转化为葡萄糖，肝脏可将果糖迅速转化,是实际利用果糖的唯一器官。主要存在于蜂蜜和许多水果中。半乳糖（galactose）

一种已醛糖。不能单独存在于自然界中。天然半乳糖可以D式或L式存在，在动物界广泛分布，是乳糖、脑苷脂和神经节苷脂等的成分。半乳糖在体内吸收后，在肝脏内转变为葡萄糖。此外单糖还有甘露糖、核糖、脱氧核糖、阿拉伯糖及木糖等2、双糖双糖是由两分子单糖经苷键连接而成的化合物。在结构上也可看成是苷，不过苷元部分不是醇或酚，而是另一分子的单糖，即其中一个单糖分子的半缩醛羟基与另一单糖分子的醇羟基或半缩醛羟基脱去一分子水而构成的苷。经过水解后可产生二分子相同或不同单糖者，例如蔗糖(sucrose)、乳糖(lactose)及麦芽糖(maltose)。还原性二糖与非还原性二糖二糖是两分子单糖失水生成的糖苷。失水的方式有两种：一分子单糖的半缩醛羟基与另一单糖的醇羟基失水，生成的二糖仍保留一个半缩醛羟基，其水溶液具有还原性和变旋光现象，称为还原性二糖，如麦芽糖、乳糖等。若两分子单糖的半缩醛羟基之间失水，生成的二糖结构中无半缩醛羟基，因而无还原性和变旋光现象，称为非还原性二糖，如蔗糖等。蔗糖非还原性二糖主要是蔗糖，是广泛存在于植物中的二糖，利用光合作用合成的植物的各个部分都含有蔗糖。例如，甘蔗含蔗糖14%以上，北方甜菜含蔗糖16-20%（因此也称为甜菜糖），但蔗糖一般不存在于动物体内。市场上卖的白糖、红糖都是来源于甘蔗或甜菜。自然界分布最广的非还原性二糖，分子式C12H22O11，存在于许多植物中，以甘蔗和甜莱中含量最高，因此得名。纯净的蔗糖是无色晶体易溶于水，比葡萄糖、麦芽糖甜，但不如果糖甜。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合失去一分子水而成，葡萄糖分子中的醛基和果糖分子中的酮基都被破环，因此没有还原性，属非还原性二糖。蔗糖在酸或蔗糖酶的作用下，水解生成等量的葡萄糖和果糖。因此其水解产物有还原性。蔗糖的性质：为无色晶体，熔点186℃，易溶于水，水溶液的比旋光度为+66.7º。无还原性。（1）

不能与土伦试剂和费林试剂反应（无游离的醛基）。（2）不能与苯肼反应生成糖脎。（3）

无变旋光现象。（4）

蔗糖水解后，旋光度发生改变。蔗糖对健康的影响多年来人们一直认为，蔗糖有较高的血糖和胰岛素应答水平，因此，在糖尿病饮食中被列为“禁用”类。自从引入血糖生成指数(GI)概念以来，人类对蔗糖又有了新的认识。已有许多研究证明每天摄入30g蔗糖不会妨碍碳水化物或脂质的代谢，更高的摄入量．甚至接近总人群的平均摄入量(60-80g／d)，血糖和血脂水平也可能会得到较好的控制。蔗糖易于发酵并可产生溶解牙齿珐琅质和矿物质的物质。因此黏附到牙齿的食物和粘性甜食对牙齿有害，必须保持良好的口腔卫生。麦芽糖是一种还原性二糖，分子式C12H22O11，与蔗糖互为同分异构体，它由两个葡萄糖分子失去一分子水缩合而成，分子中保留一个醛基，因此具有还原性。麦芽糖在稀酸中水解得到两分子葡萄糖.

麦芽糖是淀粉的基本组成单位，可以说淀粉是麦芽糖的高聚物。用淀粉酶水解淀粉可以得到麦芽糖(参看淀粉的性质)。麦芽糖的甜度低于蔗糖，是饴糖的主要成分。食品中重要糖质原料。麦芽糖1、名称来源：最初中麦芽中发现的糖，也可称经麦芽发酵而成的糖。2、常见食品如：高梁饴、软糖、酥糖、芝麻糖等都是以麦芽糖为主要糖成分。3、来源：在淀粉酶催化下由淀粉水解而得。4、物理性质：白色晶体，其它与葡萄糖相似。5、化学性质：与葡萄糖相似6、营养上除了供能外，未见有其他特殊意义。异构蔗糖，又称异麦芽酮糖（帕拉金糖）性状白色结晶，无异味，晶体均匀。味甜，甜度约为蔗糖的0.45。甜味纯，显甜比蔗糖快，无后味，其甜感与蔗糖基本相似。熔点122～124℃，远低于蔗糖（182℃）。在化学结构上，是一种蔗糖的异构体。耐酸、耐热，不易水解。水溶性差，常温时溶解度约为蔗糖的1/2。吸湿性低，几乎不吸水，故长期贮存时稳定性高。很难被一般微生物发酵分解。无美拉德反应。生理功能抗龋齿。不被龋齿变形菌所利用，也不会产生有机酸，不会在牙齿表面形成菌斑。与砂糖共食时能抑制蔗糖的龋齿能力。进入人体后可被肠道中蔗糖酶和异麦芽糖酶复合分解成葡萄糖和果糖而被吸收，故安全无害。从营养角度看，与蔗糖相似，也能被小肠中异麦芽糖酶酶解成葡萄糖和果糖，然后被吸收利用，但因速度慢，故食后血糖增高值不大。异麦芽酮糖醇异麦芽酮糖醇又称帕拉金糖醇(palatinitol)，国外称益寿糖，是近年来国际上新兴的功能性食用糖醇，是一种理想的代糖品。其独特的理化性质、生理功能和食用安全性已经实验充分证实，被美国FDA给予食品安全最高等级“GRAS（公认安全）”，对其每日摄入量不作限制。其用量近年来急剧上升，在欧美等发达国家，已占据无糖食品所使用甜味剂50%以上市场。异麦芽酮糖醇是由异麦芽酮糖加氢制得，异麦芽酮糖是蔗糖经酶异构转化的产物，甜度为蔗糖的42％，甜味纯正。异麦芽酮糖醇是由α-D-吡喃葡糖基-1，6-山梨糖醇（GPS）和α-D-吡喃葡糖基-1，1-甘露糖醇（GPM）基本上按等摩尔的比例混合而成。乳糖

1、来源：存在于哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖5-8%，牛乳中含乳糖4~6%。乳糖的甜味只有蔗糖的70%。有些水果中也含有乳糖。2、

结构：由β-D-吡喃半乳糖的苷羟基与D-吡喃葡萄糖C4上的羟基缩合而成的半乳糖苷。由一分子葡萄糖和一分子半乳糖所构成。

乳糖3、物理性质：不甜，其它与单糖相同，一般为含一结晶水的白色结晶性粉末，溶点202℃，易溶于水，比旋度为+53.5º。4、化学性质：具有还原糖的通性、还原性、成脎，与HNO3共煮可产生粘度。5、代谢：乳糖被人体小肠中乳糖酶，一种能水解β-半乳糖苷的酶）水解生成半乳糖和葡萄糖。牛奶进入小肠，经肠黏膜分泌出一种称为乳糖酶的物质，乳糖消化分解为半乳糖与葡萄糖，才能被人体吸收利用。如果人体小肠内乳糖酶的含量不足或缺乏，乳粘在小肠内未被充分消化即进入大肠，被那里的大量细菌发酵而产酸、产气，即可导致乳糖吸收不良症，出现一系列肠胃不适的症状。对婴儿的重要意义在于能保持肠道最合适的菌群，并能促进钙的吸收，故在婴儿食品中可添加一定量的乳糖。

三种二糖的比较：种类存在组成物理性质化学性质蔗糖甘蔗甜菜一分子葡萄糖和一分子果糖白色结晶，果甜。易溶于水，有旋光作用，无变旋作用（无α，β型）无还原性，不能形成糖脎。不被酵母发酵，水解后形成一分子葡萄糖与一分子果糖。加热至200℃以上变成棕黑色焦糖麦芽糖五谷麦芽二分子葡萄糖白色结晶，甜仅次于蔗糖。有旋光作用，易溶于水，有变旋作用（有α，β型）有还原性，可形成糖脎，可被酵母发酵，水解后生成二分子葡萄糖乳糖乳类一分子葡萄糖和一分子半乳糖白色结晶，微甜，不易溶于水。有旋光作用及变旋作用有还原性，可形成糖脎，不被酵母发酵，水解后产生葡萄糖和半乳糖。异构化乳糖

异构化乳糖,外观为白色结晶,甜度是蔗糖的0.6倍,是黏度低、热值低、易溶于水、性能稳定、安全性高、使用方便的一种新型低聚糖,也是一种有特殊保健功能的还原性二糖。工业上可以用干酪生产的副产物乳清中的乳糖在氢氧化钠作催化剂条件下进行加热使异构化,经离子交换、脱色、浓缩结晶等工序制取。在反应物中加入硼酸盐有助于异构化反应。异构化乳糖对人体健康功能异构化乳糖对人体健康功能显著。1）促进肠道有益菌——双岐杆菌的增殖，抑制腐败菌的生长；2）促进肠中双岐杆菌自行合成维生素B1、B2、B6、B12，烟酸，泛酸以及维生素E、K等，尤以维生素B1的合成更显著。异构化乳糖可广泛用于保健食品中,如添加到乳饮料、碳酸饮料、果汁饮料、糖果、奶粉等食品中作膳食疗效食品,也可单独作医疗用品自60年代乳果糖用于临床，一直认为是治疗肝性脑病及难治性便秘的有效药物，其中治疗门静脉分流性脑病有效率达90%，肝硬化有效率达80%。乳果糖的治疗作用在多年的临床应用中得到肯定，并且有了新的认识，如用于治疗慢性肾功能不全，用于各种肝病引起高血氨症，血氨升高引起的急、慢性脑病及防治严重肝病伴发内毒素血症引起的继发性疾病。

乳果糖是一种双糖，其毒副作用相当于蔗糖，非常适合作保健品。乳果糖的保健作用主要表现在两个方面，一是充当双歧因子，二是通肠润便。乳果糖作为最杰出的双歧因子代表，服用乳果糖能促进肠道双歧杆菌等有益菌的生长，达到调整肠道菌群平衡，通过有益菌来抑制有害菌的繁殖及毒素的产生，减少肠粘膜对氨及内毒素的吸收，减轻肝、肾功能负担，具有良好的保健效果。海藻糖纤维二糖碳水化合物——单糖、双糖在食品应用方面的物理性质甜度:各种单糖或双糖的相对甜度为：蔗糖1.0，果糖1.5，葡萄糖0.7，半乳糖0.6，麦芽糖0.5，乳糖0.4。2.溶解度,常见的几种糖的溶解度如下：果糖78.94%，374.78g/100g水；蔗糖66.60%，199.4g/100g水；葡萄糖46.71%，87.67g/100g水。在室温下葡萄糖的溶解度较低，其渗透压不足以抑制微生物的生长，贮藏性差，工业上一般在较高温度下55℃（70%），不会结晶，贮藏性好。一般说来糖浓度大于70%就可以抑制微生物的生长。果汁和蜜饯类食品就是利用糖作为保藏剂的。3.结晶性就单糖和双糖的结晶性而言：蔗糖>葡萄糖>果糖和转化糖。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。在生产硬糖时不能完全使用蔗糖，当熬煮到水分含量到3%以下时，蔗糖就结晶，不能得到坚硬、透明的产品。一般在生产硬糖时添加一定量的（30%-40%）的淀粉糖浆。在生产硬糖时添加一定量淀粉糖浆的优点是：（1）不含果糖，不吸湿，糖果易于保存；（2）糖浆中含有糊精，能增加糖果的韧性；（3）糖浆甜味较低，可缓冲蔗糖的甜味，使糖果的甜味适中4.吸湿性和保湿性吸湿性：糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的情况。保湿性：指糖在较高空气湿度下吸收水分在较低空气湿度下散失水分的性质。对于单糖和双糖的吸湿性为：果糖、转化糖>葡萄糖、麦芽糖>蔗糖。对于生产硬糖要求生产材料的吸湿性低，如蔗糖；对于生产软糖的材料要求吸湿性要高，如转化糖和果葡糖浆。5.渗透性，相同浓度下（百分浓度）下，溶质分子的分子质量越小，溶液的摩尔浓度就越大，溶液的渗透压就越大，食品的保存性就越高。对于蔗糖来说：50%可以抑制酵母的生长，65%可以抑制细菌的生长，80%可以抑制霉菌的生长。6.冰点降低，当在水中加入糖时会引起溶液的冰点降低。糖的浓度越高，溶液冰点下降的越大。相同浓度下对冰点降低的程度，葡萄糖>蔗糖>淀粉糖浆。生产糕点类冰冻食品时，混合使用淀粉糖浆和蔗糖，可节约用电（淀粉糖浆和蔗糖的混合物的冰点降低较单独使用蔗糖小），利用低转化度的淀粉糖浆还可以促进冰晶细腻，粘稠度高，甜味适中。7.抗氧化性，糖类的抗氧化性实际上是由于糖溶液中氧气的溶解度降低而引起的。8.粘度，对于单糖和双糖，在相同浓度下，溶液的粘度有以下顺序：葡萄糖、果糖<蔗糖。<淀粉糖浆，且淀粉糖浆的粘度随转化度的增大而降低。与一般物质溶液的粘度不同，葡萄糖溶液的粘度随温度的升高而增大，但蔗糖溶液的粘度则随温度的增大而降低。根据糖类物质的粘度不同，在产品中选用糖类时就要加以考虑，如清凉型的就要选用蔗糖，果汁、糖浆等则选用淀粉糖浆。3、糖醇

有木糖醇、山梨醇和麦芽糖醇等。

山梨醇：在很多水果中都存在，其甜度只有蔗糖的一半，热能稍低于葡萄糖，食用后在血液中不会转化为葡萄糖，代谢不受胰岛素的支配，是糖尿病并发肝脏病、胆囊炎等患者适宜的甜味剂。

麦芽糖醇：其甜度和蔗糖接近，摄入后不产生热能，不引起血糖升高，也不会合成脂肪和刺激胆固醇的形成。它是糖尿病、冠心病、肥胖病患者较理想的甜味剂。

木糖醇：是植物中半纤维素的多戊糖经水解后的木糖，再加氢还原而成木糖醇。糖尿病患者因不能食用精制糖类，可用木糖醇来代替蔗糖。木糖醇在某种意义上讲可以起到增加甜度的作用，但对其治疗糖尿病的作用专家们看法不一。有的专家认为，木糖醇不能代替蔗糖，也不能治疗糖尿病，木糖醇吃多了，血中三酰甘油升高，可引起冠状动脉粥样硬化症。木糖醇在代谢初始，可能不需要胰岛素参加，在代谢后期，需要胰岛素的促进。也有的专家认为，木糖醇的甜度和产热能均和蔗糖相的甜度和热能，而不会引起血糖升高。食用木糖醇会产生清凉感，易引起腹泻，但对防止龋齿有一定的作用。糖醇综述虽然不是糖，但糖醇具有某些糖的属性，外形是白色粉状，浆状产品也和糖浆相似，有一定的甜度和热量，所以可以用作食糖替代品，能1∶1地代替食糖，制取相似的糖果、点心和饮料，而且加工工艺基本上可不作什么改变。而糖精和阿斯巴甜等高倍甜味剂对于食品加工来说，主要为其提供甜味，不提供热量和营养，也不提供体积。国外把糖醇称作“食糖替代品（replacer）”，用糖醇制取的甜食品称“无糖食品；而把高倍甜味剂称作“无热量甜味剂”，用高倍甜味剂制取的食品称“无热量甜食品”。糖醇不会腐蚀牙齿，是防龋齿食品的好材料。糖醇对血糖值上升无影响，且能为糖尿病人提供一定热量，所以可作用糖尿病人有热量的营养性甜味剂。国际食品和卫生组织批准糖醇为“无须限量食用的安全性食品”，但由于糖醇有一定耐受性，高剂量服用可有一定的缓泻作用，故对消费者来说，每天还应有一定的限量为好。蔗糖素

(sucralose

三氯蔗糖)蔗糖素是继阿斯巴甜（Aspartame）、AK糖（Acesulfame-k）之后开发的新一代甜味剂.蔗糖素的特性

化学名称为１,４,６－三氯蔗糖TGS，是蔗糖分子中的三个羟基被氯原子选择性地取代而得到的高甜度甜味剂，１９９１年加拿大首先批准用于食品，甜度为蔗糖的６００－６５０倍。

◆甜度高，甜味纯正。其甜度大约是蔗糖的600倍，是阿斯巴甜的3倍，而且甜味纯正，与蔗糖极其相似。

◆绝对安全性，没有任何安全毒理方面的疑问，ADI值为15mg/kg。

◆性质稳定，蔗糖素具有很好的溶解性和稳定性，其结晶产品在20℃的干燥条件下可贮藏4年，在水溶液和饮料中（PH值为3～5）和通常温度下，可以贮藏1年以上而不发生任何变化。蔗糖素没有化学活泼基团，它与其他食品组分发生反应的可能性很小，因此可在任何食品配料系统和加工过程中使用。

◆在保健方面，由于其热值为零，不会引起肥胖，可供肥胖病人、心血管病患者与老年人以及渴望控制体重的人士食用；摄入后不会引起血糖波动，可供糖尿病人食用；在口腔不被微生物代谢，也不会酶解，故不会引起龋齿，对牙齿健康十分有利。二、低聚糖低聚糖又称寡糖，主要包括：低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、棉籽糖等。主要存在于人乳、大豆、棉籽、桉树、甜菜、龙胆属植物根及淀粉的酶水解物中。保健作用主要有：(l)改善人体内微生态环境，有利于双歧杆菌和其它有益菌的增殖，经代谢产生有机酸使肠内pH值降低，抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的生长，调节胃肠功能，并增加维生素合成，提高人体免疫功能；(2)低聚糖类似水溶性植物纤维，能改善血脂代谢，降低血液中胆固醇和甘油三酯的含量；(3)低聚糖属非胰岛素所依赖，不会使血糖升高，适合于高血糖人群和糖尿病人食用；因此，低聚糖作为一种食物配料被广泛应用于乳制品、乳酸菌饮料、双歧杆菌酸奶、谷物食品和保健食品中。大豆低聚糖大豆低聚糖是a-半乳糖苷类,是大豆中所含的可溶性低聚糖类的总称。其主要成份是水苏糖、棉籽糖等被称之为少糖类的半乳低聚糖和蔗糖等。其中以水苏糖和棉籽糖为主的半乳低聚糖是人体难以消化的低聚糖，因此可以成为肠内双歧杆菌的食料。同时，其最大特色是具有选择性——它不能成为对我们身体有害的大肠菌和产气荚膜杆菌的食料。所以，大豆低聚糖可不被消化吸收，到达结肠后由肠道细菌发酵。低聚异麦芽糖麦芽糖是两个葡萄糖分子以α-1，4糖苷键连接起来的双糖，异麦芽糖（Isomaltose）则是两个葡萄糖分子以α-1，6糖苷键连接起来的双糖。由于分子构象不同，所以，为区别于麦芽糖而称为异麦芽糖。通常，麦芽糖容易被酵母所发酵，异麦芽糖不被酵母所发酵，异麦芽糖系非发酵性低聚糖。

低聚异麦芽糖能有效的促进人体内有益细菌-双歧杆菌的生长繁殖，故又称为“双歧杆菌生长促进因子”，简称“双歧因子”。经多年临床与实际应用表明，双歧杆菌有许多保健功能，而作为双歧杆菌促进因子的低聚异麦芽糖自然就受到了人们的关注。低聚异麦芽糖抗龋齿性甚佳，不易被蛀牙病原菌-变异链球菌（Streptococcusmutant）发酵，所以产生的酸少，牙齿不易腐蚀，它与蔗糖并用时，也能阻碍蔗糖不易被变异链球菌作用而产生水不溶性的高分子葡聚糖，抑制蔗糖的蛀牙性。低聚异麦芽糖中潘糖（Panose）对阻碍齿垢形成的效果极为明显。低聚果糖

1、调节体内菌群的平衡，人体内细菌可分为有益菌、有害菌和中性菌三大类。一般来说，如果人体内有害菌增多而有益菌减少，那么人就会觉得精神不好，甚至生病；如果人体内有害菌减少而有益菌增多，那么人就行觉得精力充沛、精神爽朗。实验证明服用一定量的低聚果糖后，人体内重要的有益菌群—双歧杆菌数量会增多，有害菌大大减少，其机理低聚果糖服用后不能被唾液和消化酶分解，直接通过胃和小肠到达大肠，被大肠内的有益菌主要是双歧杆菌所利用，使双歧杆菌得到大量繁殖，同时产生有机酸如醋酸、丙酸、丁酸和乳酸等，使肠内pH值下降，从而抑制肠内沙门氏菌等腐败菌的生长，改善肠道环境。这些特性对于消化系统不良及其引起的内分泌不平衡所产生的脸部粉刺、黑斑等有很好的改善和消除作用。

2、降低血脂，低聚果糖是一种水溶性膳食纤维，可以起到降低血清胆固醇和血脂的作用，其机理是低聚果糖通过肠内细菌发酵，产生丙酸，阻碍胆固醇的合成，促使胆固醇向胆汁酸转换，增加胆汁酸排出量，因而能够降低血脂。所以低聚果糖对于因血脂高而引起的一系列疾病如高血压、心血管疾病等有很好的改善作用。3、促进钙物质的吸收和肠内有毒废物的排除，其机理是低聚果糖在大肠内被细菌发酵而产生乳酸，乳酸可以溶解肠内的钙、铁、镁等矿物质，促进人体对矿物质的吸收，还可以降低β葡萄糖苷酶的活性，有利于肠内吲哚、亚哨基胺等致癌有毒废物的排除。同时双歧杆菌在肠道内能自然合成维生素B1、B2、B6、B12、烟酸和叶酸，还能将乳制品中的乳糖部分转化为乳酸，解决了人们对乳糖的耐受性问题。低聚乳果糖和低聚木糖低聚乳果糖为非还原性低聚糖，甜味味质类似蔗糖，甜度通常为蔗糖30%~50%，具低聚糖功能。低聚木糖，是由2-7个木糖分子以β(1-4)糖苷键结合而成的功能性聚合糖。与通常人们所用的乳果糖、麦芽低聚糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖等相比具有其独特的优点，从而成为功能更强更受人们青睐的新型聚合糖。它是聚合糖类中增殖双歧因子功能最强的一个品种。三、多糖多糖分淀粉多糖和非淀粉多糖。淀粉分支链淀粉，直链淀粉和改性淀粉。淀粉是植物界中存在的极为丰富的有机化合物。淀粉以球状颗粒贮藏在植物中，颗粒的直径为3～100μm，是植物贮存营养的一种形式。天然的淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，大多数淀粉含直链淀粉10％～12％，含支链淀粉80％～90％。玉米淀粉含27％直链淀粉；马铃薯淀粉含20％直链淀粉；糯米淀粉几乎全部是支链淀粉；有些豆类的淀粉则全是直链淀粉。直链与支链淀粉直链淀粉又称可溶性淀粉，溶于热水后成胶体溶液，容易被人体消化。分子量约1万-200万，250-260个葡萄糖分子，以α（1->4）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。支链淀粉是一种具有支链结构的多糖，它不溶于热水中。支链淀粉中除了α（1-4）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在α（1-6）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。淀粉可供食用。在人体内，它首先在淀粉转化酶作用下发生水解反应，生成糊精。糊精进一步水解，生成麦芽糖。最后，麦芽糖可以水解为葡萄糖。因此，淀粉在人体内最终转化为葡萄糖，便于人体很好地吸收。改性淀粉原淀粉受天然物理化学性质的限制，已经不能满足现代工业发展和食品生产的要求，必须对淀粉进行处理，改变其结构最终改变其物化性质，由此产生出变性淀粉。常用的变性处理方法有化学法、物理法和酶法三种。目前市场上使用的变性淀粉大多数是由化学法生产的。当变性淀粉应用于食品工业时，人们考虑到自身的安全而对该化学方法处理的变性淀粉有所顾忌。常用的物理方法包括挤压、微波、超声波等方法，由于物理法在生产过程中不使用化学试剂，不存在化学变性淀粉的弊端，在食品等要求安全性较高的行业有着得天独厚的优势。抗性淀粉（ResistantStarch）“抗性淀粉”是近年来兴起的一个新概念，1992年世界粮农组织根据专家建议，将其定义为“健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物”。近年的研究已经初步证明，“抗性淀粉”不能被小肠消化吸收和提供葡萄糖，它在结肠中可被生理性细菌发酵，产生短链脂肪酸和气体，刺激有益菌群生长，其有益作用与膳食纤维相似，被认为属于膳食纤维的一种。“抗性淀粉”目前已成为欧美国家食品、营养研究的热点。食物中存在的抗性淀粉分三类：（1）物理包埋淀粉、如部分碾磨过的谷类、种子或外皮破裂后，淀粉才溢出；（2）抗性淀粉颗粒，如青香蕉、未煮过的土豆、豌豆等；（3）已老化的淀粉。食物中抗性淀粉含量最高的是工业制造纯抗性淀粉（含量72．6％）、高直链玉米淀粉（含68．8％）、生土豆淀粉（含量64．9％）、青香蕉（含量57％），含量大于15％的还有生豆、直链玉米淀粉、老化后的直链淀粉等，未经加工过的小麦粒等。

比如生土豆抗性淀粉含量高达７５％，而煮熟了的土豆仅含３％，一旦冷却又增加到１２％。再如薯类，生薯内含抗性淀粉５０％～６０％，而熟薯类降至７％。

功能应用抗性淀粉在加工食品中的应用抗性淀粉代谢特性类似膳食纤维，但理化性质优于膳食纤维。其持水力低，口感比膳食纤维好，用于加工食品中不影响食品的风味，相反能改善质地，即比传统纤维有更好的外观、质地和口感，改善一些食品的膨胀性与脆性。抗性淀粉主要应用于低湿食品中作膳食纤维营养素。第三节食品加工对碳水化合物的影响一、淀粉水解

二、淀粉的糊化与老化

三、沥滤损失

四、焦糖化作用

五、羰氨反应

六、抗性低聚糖的生产一、淀粉水解

许多用酸或碱的水解反应，可用酶水解法代替，如蛋白质，多糖的水解，还能防止残基的构型变化。由淀粉制造葡萄糖，过去是用盐酸在高温高压下水解的，在水解的过程中，同时产生褐色的羟甲基糖醛及龙胆二糖。为了精制葡萄糖，必须反复结晶，因而收率不高。用酶法水解淀粉，在常温常压下进行，副产物少，容易精制，收率高，成本低，现在已被广泛地运用。根据淀粉酶对淀粉的不同催化水解方式，可以将它们分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和异淀粉酶4种。α-淀粉酶：只催化水解α-1，4糖苷键，只能催化水解直链淀粉，生成物是α-麦芽糖和少量的葡萄糖。β-淀粉酶：只能催化水解α-1,4糖苷键，可以将直链淀粉全部水解为麦芽糖。葡萄糖淀粉酶：既可以催化α-1,4糖苷键水解，又可以催化水解β-1,4糖苷键，催化水解产物为全部是葡萄糖。异淀粉酶：只能催化水解α-1,6糖苷键，使支链淀粉形成直链糊精。二、淀粉糊化淀粉糊化又称为淀粉α－化，是指淀粉在水中加热，淀粉粒吸水膨胀，如果继续加热至60℃～80℃时，淀粉粒破坏而形成半透明的胶体溶液。糊化后的淀粉，由于多糖分子吸水膨胀以及氢键断裂，使之容易被淀粉酶水解，易于消化。糊化的淀粉因破坏了天然淀粉的束状结构而变得松弛、有利于淀粉酶的作用，因而可提高它在人体中的消化吸收率。一般含有淀粉的食物原料，在烹饪中都要使淀粉糊化后才能食用。许多方便食品，如方便米饭、方便粥、方便面就是利用淀粉糊化，使生淀粉变成。α－淀粉，以改善口感和提高消化率。Rawstarchthathasnothadmoistureaddeddoesnotundergogelatinization.Bydefinition,gelatinizationisaphenomenawhichtakesplaceinthepresenceofheatandmoisture.Thedryrawstarch,ifheated,wouldundergodextrinization.Thiscertainlywouldaffectthestarchpasteviscosityandstarchgelstrength.Thepasteviscositywouldbedecreasedandgelstrengthdecreased.Ifa"limitedamount"ofmoistureisaddedtotherawstarchyoumaygetpartialgelatinization.Thisconditionexistsinbakedproducts.Cornstarchata5%levelin95%waterwouldhaveaslightchangeoccurifheatisinitiated.WatermightbeslightlyADSORBEDontothesurfaceofthegranule.Actually,intheresearchfromwhichtheseimagescame,IfoundthatIgotadifferenceinpasteviscosityandultimateoptimumgelatinizationtemperatureasmeasuredbyviscosityifIallowedcornstarchtositinwateratroomtemperature.Thisledmetobelievethatthereissomeinitiationofadsorptionuponthegranuleatroomtemperature(27C).Ifthis5%dispersionofcornstarchwasheatedto40CIwouldexpectmorewaterwouldbeADSORBEDontothesurfaceofthegranule,thehydrogenbondingbetweenthestarchpolymerswithinthegranulemightbegintobeloosenedslightly.InsometypesofstarcheswatermightevenbegintobeABSORBEDintothegranule.Ifthis5%dispersionofcornstarchwasheatedto50CIwouldexpectmorewaterwouldbeADSORBEDontothesurfaceofthegranule,thehydrogenbondingbetweenthestarchpolymerswithinthegranulewouldbegintobeloosened..ThiswouldallowthewatertopenetrateintothegranulebecomingABSORBEDbythegranule.Additionally,someoftheamylosemaybegintoworkitselfoffthegranulesurface,thus,openingthestructureevenmore.Ifthis5%dispersionofcornstarchwasheatedto60-65CIwouldexpectmorewaterwouldbeADSORBEDontothesurfaceofthegranule,thehydrogenbondingbetweenthestarchpolymerswithinthegranulewouldloosen.ThiswouldallowthewatertopenetrateintothegranulebecomingABSORBEDbythegranule.Additionally,someoftheamylosewouldworkitselfoffthegranulesurface,thus,openingthestructureevenmore.ThisinturnwouldallowevenmoreofthewatertobecomeABSORBEDandmoreamylosetoworkitselfoutintoacolloidaldispersionoutsideofthegranule.Thelongamylosepolymerisacolloidincharacteristics.Thisisintermediatebetween60and70C.Theprecisechangesareaffectedbyrateofheating,conditionofthestarchandotherfactors.Ifthis5%dispersionofcornstarchwasheatedto70-90CIwouldexpectmorewaterwouldbeADSORBEDontothesurfaceofthegranule,thehydrogenbondingbetweenthestarchpolymerswithinthegranulewouldloosen.ThiswouldallowthewatertopenetrateintothegranulebecomingABSORBEDbythegranule.Additionally,theamylosewouldworkitselfoffthegranulesurface,thus,openingthestructureevenmore.ThisinturnwouldallowevenmoreofthewatertobecomeABSORBEDandmoreamylosetoworkitselfoutintoacolloidaldispersionoutsideofthegranule.Thelongamylosepolymerisacolloidincharacteristics.Atsomepointbetween60-95Cwewouldlikelyhavegelatinizationoccur.Thismightbemeasuredbylossofbirefringence,increasedviscosity,translucency,increasedsusceptibilitytoenzymeaction,x-raydiffractionorsomeotherchemicalorphysicalmeans.Atthispoint,thestarchgranuleisswollenasmuchaspossible.Itisastarchsoluntilyouremoveitfromtheheatandbegintoallowtheamyloseandsomeamylopectintorecrystallize,i.e.realign.Insomeinstances,whenheatedto90Cthestarchgranulecouldreachoptimumgelatinizationandbeaniceswollengranulesack.Inothercases,thismayallowthesackto"implode"andloosetheircontentsasthereisnotenoughstructureandhydrogenbondingtoholdthepolymerstogether.Itisinterestingthatovercooking,aswithoverstirring,willdecreasethestarchpastecolloidalsolviscosity.淀粉老化淀粉老化是淀粉糊化的逆过程，它是指糊化后的淀粉（即α－淀粉)处在较低温度下，会出现不透明，甚至凝结或沉淀的现象。老化的淀粉粘度降低，使食品的口感由松软变为发硬，这样使得其口感变差。而且由于老化的淀粉，其酶的水解作用受到阻碍，从而影响了它的消化率，因此其消化率随之降低。三、沥滤损失食品加工期间沸水烫漂后的沥滤操作，可使果蔬装罐时低分子化合物甚至膳食纤维受到一定损失。膳食纤维在漂烫时损失以不同情况而异。胡萝卜、青豌豆等没有膳食纤维进入加工用水。但芫菁甘蓝等有大量膳食纤维因煮沸和装罐是进入加工用水而流失。褐变褐变指食品在加工、贮藏过程中颜色发生变化而趋向加深的现象。根据褐变的原因，可分为非酶褐变和酶促褐变。非酶褐变对食品的影响（1）颜色；（2）营养价值：氨基酸、蛋白质和抗坏血酸。四、焦糖化作用(caramelization)焦糖化作用是指在没有含氨基化合物情况下将糖类物质加热到其熔点以上温度，使其发焦变黑的现象。在高温作用下糖类形成两类物质，一类是糖的脱水产物，俗称焦糖或酱色；另一类是糖的裂解产物，主要是挥发性的醛、酮等，给食品带来诱人的色泽和风味。但须适当控制。焦糖化作用有三个阶段：（1）从蔗糖熔融开始，有一段时间的起泡，蔗糖脱去一分子水形成异蔗糖酐，起泡暂时停止，形成的产物无甜味有温和的苦味；（2）继续加热，第二次起泡，持续时间更长，失水量约为9%，形成焦糖酐，平均分子式为C24H36O18，熔点为138℃，有苦味；（3）焦糖酐进一步脱水生成焦糖烯，继续加热形成难溶性的深色物质焦糖素。焦糖素有一定的等电点，pH3.0-6.9。五、Maillard反应？

法国化学家美拉德在1912年发现，当甘氨酸和葡萄糖的混和液在一起加热时，会形成褐色的色素（又称为类黑色素）。食品中：氨基------来源于游离氨基酸、多肽、蛋白质、胺类）羰基------来源于醛、酮、糖或油脂氧化酸败所产生的醛、酮）。因此美拉德反应是食品在加热或长期贮藏后发生褐变的主要原因。Maillard反应又称为羰氨反应，指食品体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之间发生反应而使食品颜色加深的反应。羰氨反应的过程复杂，可分为3个阶段。（1）初始阶段：包括羰基缩合与分子重排，羰氨反应的第一步是含氨基的化合物与含羰基的化合物之间缩合而形成Schiff碱，并随后环化成为N-葡萄糖基胺，再经Amadori分子重排生成果糖胺，果糖胺进一步与一分子葡萄糖缩合生成双果糖胺。(2).中间阶段

氨基酮糖或氨基醛糖进一步发生反应，生成许多的羰基或羰基衍生物如羟甲基糠醛和还原酮。羟甲基糠醛的积累与褐变速度关系密切,还原酮的性质活泼，能与氨基酸反应，生成新的羰基化合物，这种反应称作斯特克勒尔（Strecker）降解反应即α-氨基酸与α-二羰基化合物反应时，α-氨基酸氧化脱羧生成比原来氨基酸少一个碳原子的醛，胺基与二羰基化合物结合并缩合成吡嗪；此外,还可降解生成较小分子的双乙酰、乙酸、丙酮醛等。在食品加热和烹调过程中斯特克勒尔反应可产生风味化合物。斯特克勒尔反应生成吡嗪的反应过程如下：3.最后阶段多羰基不饱和衍生物（如还原酮)一方面进行裂解反应，产生挥发性化合物，另一方面又进行聚合反应，产生褐黑色的类黑精，从而完成整个美拉德反应。Schiffbase影响美拉德反应的因素有：1．反应物结构羰基化合物：戊糖>己糖>双糖；醛>酮；氨基化合物：碱性氨基酸的易，氨基在ε-位或在末端比在α-位的易。胺类>氨基酸>肽>蛋白质2．温度温度每差10℃，褐变速率可相差3~5倍，一般在30℃以上褐变较快。因此易褐变的食品应置于低温下贮藏。3．水分褐变需要在有水存在的条件下进行，其速率与基质浓度成正比，水分在10%～15%时最易发生。水分越低，褐变缓慢，如奶粉、冰淇淋的水分需控制在3%以下。干制品的水分低于1%以下时，褐变缓慢至难以觉察，而液体状食品，虽水分较高，由于基质浓度低，褐变也较缓慢。4．酸度

当pH＞3时，褐变速率随pH增加而加快，酸度较高的食品，褐变不易发生。如在加工蛋粉时，干燥之前，加酸降低pH，以抑制褐变，然后再加碳酸钠来恢复pH值。5．氧

氧能促进褐变，因此易褐变的食品，在10℃以下真空贮藏，可减慢褐变的发生。6．亚硫酸盐

在生产加工中，亚硫酸氢钠可以抑制褐变，水果熏硫处理，不仅能抑制酶褐变，还能延缓美拉德反应。Wateractivity(aw)

WaterisproducedduringMaillardreaction,thusthereactionoccurslessreadilyinfoodswithahighawvalueswhile,atlowaw,themobilityofreactantsislimited,despitetheirpresenceatincreasedconcentrations.Asthefigureshown,inpracticetheMaillardreactionoccursmostrapidlyatintermediateawvalues(0.5-0.8),andawisofmostsignificancetothereactionindriedandintermediate-moisturefoods(IMFs),whichhaveawvaluesinthisrange.However,awvaluesformaximumbrowningareaffectedbyothercomponentsofthesystem:humectants,suchasglycerol,canlowertheawvalueformaximumbrowning.pH

Sincethereactionitselfhasastro