812食品化学第三章碳水化合物

第三章碳水化合物（Carbohydrates）第一节概述第二节单糖第三节低聚糖第四节多糖一.碳水化合物在食品体系中的功能（1）从食品工艺学的角度①赋予食品香甜味；饼干、面包。②增加食品体系的粘稠性；饮料。③改善和维持食品体系的质地稳定性；果冻、果汁。④改善食品体系的香味和色泽。（2）从食品生物化学的角度①作为人类活动的能源物质；②构成机体或食品体系；③转化形成生命必需物质，蛋白质和脂类。第一节概述二.食品中的碳水化合物比例各种粮食谷粒含碳水化合物70%以上多数干豆类含碳水化合物60%左右各种水果含碳水化合物10%左右牛奶中含碳水化合物4~5%甜点心含碳水化合物50~70%果酱、果脯等含碳水化合物60%以上甜饮料中含碳水化合物10%左右

第二节单糖(Monosaccharides)

一、单糖的结构二、小分子糖的物理性质三、单糖的化学性质一.单糖的结构

二、小分子糖的物理性质甜度旋光性溶解度吸湿性和保湿性三、单糖的化学性质单糖的结构特点是多羟基醛或多羟基酮，其醛基、羟基功能团可发生相应的反应，如氧化和还原、缩醛化反应、成酯、成醚等。此外，还有一些和食品性质相关的重要反应焦糖化反应美拉德反应1.焦糖化反应(caramelization)糖加热到熔点以上时发生脱水与降解，形成褐色物质的反应为焦糖化反应。产物包括焦糖(caramel)和聚合产生的黑色素即焦糖色素。直接加热糖和糖浆；焦糖化反应在碱性条件下加快，低水分活度加快。有机酸可催化焦糖形成。不同催化剂产生不同类型的色素三种商品化焦糖色素蔗糖（糖蜜）通常被用来制造焦糖色素和风味物耐酸焦糖色素亚硫酸氢铵催化应用于可乐饮料、酸性饮料生产量最大焙烤食品用色素糖与胺盐加热，产生红棕色啤酒等含醇饮料用焦糖色素蔗糖直接热解产生红棕色1.蔗糖熔融，起泡发生水解和脱水，脱水产物的二聚合作用生成异蔗糖酐。2.二次脱水起泡，形成产物为焦糖酐。3.继续脱水，形成焦糖烯。蔗糖形成焦糖的三个阶段3.美拉德反应(Maillardreaction)美拉德反应也称羰氨反应，或非酶褐变反应美拉德反应在食品中的意义美拉德反应的机理美拉德反应的影响因素食品中的Maillardreaction实例美拉德反应是在食品中产生色泽和香气的重要来源。美拉德反应的机理初期：羰胺缩合与分子重排，产物为2-氨基-2-脱氧酮糖，无色中期：重排产物降解，脱水生成羟甲基糠醛，重排成还原酮，或发生Strecker降解反应；有色但颜色浅末期：醇醛缩合，并进一步聚合，生成高分子黑色素。还原糖伯胺类氨基对醛基或羰基进行亲核加成失水关环葡糖胺Amoadri重排1-氨基-2-酮糖β-消去脱水3-脱氧己糖醛酮HMF,还原酮中期初期Maillard反应后期类黑精色素（HMF,还原酮，咪唑环衍生物等）末期反应历程总结影响Mailard反应的因素

（1）、羰基化合物种类的影响糖类反应速度：五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘露糖>葡萄糖。二糖或含单糖更多的聚合糖因分子量增大反应活性迅速降低。（2）、氨基化合物

能够参加Mailard反应的氨基类化合物如氨基酸，胺类、蛋白质、肽类均具有一定的反应活性。（3）、pH弱碱性条件（7.8-9.2）有利于Mailard反应的进行，pH3以下可以有效的防止褐变反应的发生。

（4）、含水及含脂肪量完全干燥的情况下Mailard反应难于发生，含水量在10～15%时容易发生反应；脂肪含量特别是不饱和脂肪酸含量高的脂类化合物含量增加时，Mailard反应容易发生。（5）、温度随着贮藏或加工温度的升高，Mailard反应的速度也提高。（6）、金属离子许多金属离子可以促进Mailard反应的发生，特别是过渡金属离子，如铁离子、铜离子等。

4）抑制Maillard反应的方法稀释或降低水分含量降低pH降低温度除去一种作用物加入葡萄糖转化酶，除去糖，减少褐变早期加入还原剂（如，亚硫酸盐）第三节低聚糖

(Oligosaccharides)一、食品中的低聚糖二、有特殊功能的低聚糖一、食品中的低聚糖二、具有特殊功能的低聚糖棉子糖水苏糖低聚果糖：双歧因子，整肠，抗龋齿低聚木糖：甜度约0.5，双歧因子，整肠帕拉金糖：甜度0.42，抗龋齿一、概述超过10个单糖的聚合物为多糖单糖的个数称为聚合度（DP，

degreeofpolymerization）大多数多糖的DP为200-3000纤维素的DP最大，达7000-15000第四节多糖多糖分类

组成：均匀多糖（同多糖），非均匀多糖（杂多糖）结构：直链多糖，支链多糖

来源：植物、

动物、微生物、海洋生物名称淀粉含量名称淀粉含量糙米75~80燕麦（不带壳）50~60普通玉米60~70燕麦（带壳）35甜玉米20~28荞麦44高粱69~76豌豆21~49黍60蚕豆35小麦58~76甘薯19大麦（不带壳）56~66马铃薯16大麦（带壳）40花生5粮食中的淀粉含量（对干物质的%）淀粉（starch）直链淀粉和支链淀粉的性质区别性质直链淀粉支链淀粉分子连接α-1,4糖苷键α-1,4和α-1,6键分支状况线状多聚体多分支的多聚体分子量2.4万~165万2000万-5亿水中构象卷曲成螺旋状多分枝，侧链卷曲冷水溶解性不溶可溶冷却后老化容易老化不易老化凝胶能力强凝胶能力弱或不能凝胶与碘反应棕蓝色蓝紫色吸附脂肪能力强能力差不同水解程度的淀粉水解产物的性质水解程度较大的产物水解程度较小的产物

具有甜味，强的吸湿性，溶入水中冰点下降，增味剂，能被微生物发酵，能发生褐变反应

非吸湿性，产生粘性，具有增稠作用，能稳定泡沫，具有抑制糖结晶的作用，能阻止冰晶的生成1）淀粉的水解（1）、酸水解（2）、酶水解（糖化）支链淀粉较直链淀粉易水解糖苷键的水解难易顺序为α-1,6＞α-1,4＞α-1,3＞α-1,2；结晶区比无定形区更难水解3.淀粉的化学性质2）淀粉与碘的作用直链淀粉分子链的一个单螺旋（约4个葡萄糖）将I包围，形成淀粉-碘有色复合物。淀粉和碘反应之后的颜色与淀粉螺旋长度有关：链长度螺旋数与碘反应情况＜122无色12~152棕色20~303~5红色35~406~7紫色＞459蓝色淀粉水解物的链长度与碘呈色之间的关系4淀粉的糊化和老化淀粉的糊化淀粉的老化淀粉糊化和老化的影响因素1）淀粉的糊化(gelatinazation)淀粉在有充足水分的情况下受热，在温度上升到某一温度范围以上之后，淀粉大量吸水膨胀，晶体结构解体，失去双折光性，淀粉分子逸散，粘度急剧增加。这个过程称为淀粉的糊化。淀粉糊化的影响因素a、直链淀粉／支链淀粉的比例

直链淀粉分子间存在的氢键作用相对较大，直链淀粉含量越高，淀粉难以糊化，糊化温度越高；b、水活度(水分含量)

Aw较低时，糊化就不能发生或者糊化程度非常有限。c、糖高浓度糖降低了淀粉糊化的程度、黏度的峰值和所形成凝胶的强度。d、脂类化合物与直链淀粉形成复合物，脂肪酸碳链进入螺旋，推迟了淀粉颗粒的溶胀。2）淀粉的老化回生糊化淀粉冷却至室温后，会失去原有的柔软透明状态，发生沉淀或变得干硬——老化回生retrogradationorstaling)；老化回生后的淀粉不易被淀粉酶分解，因而不易消化吸收。淀粉老化的影响因素直链淀粉的含量：直链淀粉含量愈高愈易于发生老化。温度：最佳老化温度为2~4℃，60℃以上或0℃以下不易发生老化。含水量：含水量30~60%时最容易老化。含水低于10%或在大量水中不易老化。脂类：形成包合物阻止直链淀粉分子间的平行定向、相互靠近及结合。改性淀粉（modifiedstarch）1）可溶性淀粉(solublestarch)2）交联淀粉(crosslinkedstarch)3）酯化淀粉(esterizedstarch)4）醚化淀粉(etherizedstarch)三、多糖胶（一）、果胶（二）、魔芋胶（三）、海藻胶增稠、稳定、黏合、胶凝、持水、成膜。。。均匀区：

-D-吡喃半乳糖醛酸1,4糖苷键线形连接毛发区：

-L-鼠李糖半乳糖醛酸（半乳糖醛酸和鼠李糖交替组成）果胶（pectin）果胶类型酯化度胶凝条件胶凝速率果胶类型酯化度胶凝条件胶凝速率高甲氧基74~77Brix＞55pH＜3.5超快速高甲氧基58~65Brix＞55pH＜3.5慢速高甲氧基71