食品化学——第四章碳水化合物

1、4. 4. 碳水化合物碳水化合物 ( (Carbohydrates) ) 碳水化合物：糖类碳水化合物：糖类 多羟基醛、多羟基酮及其衍生物多羟基醛、多羟基酮及其衍生物 4.1 4.1 概概 述述一、种类一、种类 1 1. .单糖：单糖： 最小组成单位最小组成单位 不能再水解不能再水解 2 2. .低聚糖：寡糖低聚糖：寡糖 水解水解 n n个单糖，个单糖， n n2 21010 3 3. .多糖：多糖： 水解水解 1010个以上单糖个以上单糖 二、食品中的碳水化合物二、食品中的碳水化合物种类多、含量高种类多、含量高。水果水果 单糖单糖 蔬菜蔬菜粮食：粮食：单、双糖单、双糖 较低较低 多糖多糖 高高

2、名称名称碳水化合物碳水化合物(%)(%)总糖总糖单糖和双糖单糖和双糖多糖多糖苹果苹果葡萄葡萄14.517.3葡萄糖葡萄糖1.17 果糖果糖6.04蔗糖蔗糖3.78 甘露糖甘露糖 微量微量葡萄糖葡萄糖5.35 果糖果糖5.33蔗糖蔗糖1.32 甘露糖甘露糖2.19 淀粉淀粉 1.5纤维素纤维素1.0纤维素纤维素0.6胡萝卜胡萝卜马铃薯马铃薯9.717.1葡萄糖葡萄糖0.85 果糖果糖0.85蔗糖蔗糖4.25 淀粉淀粉 7.8纤维素纤维素1.0淀粉淀粉 14纤维素纤维素0.5牛奶牛奶蜂蜜蜂蜜4.982.3乳糖乳糖4.9葡萄糖葡萄糖2835 果糖果糖34 41 蔗糖蔗糖1 54.2 4.2 单糖及低

3、聚糖单糖及低聚糖 一、一、结构结构 1.1.单糖的结构单糖的结构 * 醛糖：醛糖：D-甘油醛甘油醛 衍生而来衍生而来 葡萄糖、甘露糖、核糖、木糖葡萄糖、甘露糖、核糖、木糖 * 酮糖：二羟基丙酮酮糖：二羟基丙酮 衍生衍生 果糖、山梨糖、木酮糖果糖、山梨糖、木酮糖CHOCOHCCCH2OHHHOHHOHCHOCOHCCCH2OHHHHOHHOCHOCHCCCH2OHOHHOHHOH核糖核糖木糖木糖阿拉伯糖阿拉伯糖葡萄糖葡萄糖半乳糖半乳糖CCCCH2OHHOHHOHCOHCHOHOHHCCCCH2OHHHOHCOHCHOHOHHHOCCCCOHHOHCHOHOHHOCH2OHOHH甘露糖甘露糖OCH

4、2OHHHOHOHHHOHHOHCCCCH2OHHOHHOHCHOHCH2OHO果糖果糖2.2.低聚糖的结构低聚糖的结构 一个醛糖上的半缩醛羟基和另一个单糖一个醛糖上的半缩醛羟基和另一个单糖的羟基脱水而成（形成糖苷键）。的羟基脱水而成（形成糖苷键）。1. 甜度：甜度： 比甜度、甜度倍数比甜度、甜度倍数蔗糖：蔗糖：1.00 1.00 果糖：果糖：1.50 1.50 葡萄糖：葡萄糖：0.700.70半乳糖：半乳糖：0.270.27麦芽糖：麦芽糖：0.50 0.50 乳糖：乳糖：0.40 0.40 二、物理性质二、物理性质糖的分子质量越大，溶解度越小，甜度越小。糖的分子质量越大，溶解度越小，甜度越小

5、。甜度与甜度与糖的糖的分子结构有关：分子结构有关： D-D-葡萄糖葡萄糖: : 结晶结晶 型，溶解，部分转为型，溶解，部分转为型，型， : = 36:64: = 36:64，甜度，甜度 果糖果糖: : 结晶结晶型，溶解，部分变为型，溶解，部分变为 型，型， 平衡时平衡时 甜度甜度不同种类的糖混合，有协同增效作用。不同种类的糖混合，有协同增效作用。2. 旋光性：旋光性： 除丙酮糖除丙酮糖 变旋现象：变旋现象： 糖刚溶于水时，其旋光度处于变化中，糖刚溶于水时，其旋光度处于变化中， 经过一定时间后就达到恒定的旋光度经过一定时间后就达到恒定的旋光度. . -D-D-葡萄糖葡萄糖: : +112.9+1

6、12.9 +52.2+52.2 -D-D-葡萄糖：葡萄糖： +18.7+18.7 +52.2+52.2 3.3.溶解度：溶解度： 溶于水，不溶于有机溶剂溶于水，不溶于有机溶剂 各种单糖的溶解度不同：各种单糖的溶解度不同： 果糖最高，葡萄糖其次果糖最高，葡萄糖其次 温度温度，溶解度，溶解度 浓度浓度 ，渗透压，渗透压 ： 高浓度糖的保存性质高浓度糖的保存性质-果酱、蜜饯果酱、蜜饯4.4.吸湿性、保湿性，结晶性：吸湿性、保湿性，结晶性：吸湿性：吸湿性： 果糖果糖( (最强最强) ) 葡萄糖葡萄糖结晶性：结晶性： 葡萄糖：葡萄糖：易结晶，晶体细小易结晶，晶体细小 蔗蔗 糖：糖：易结晶，晶体粗大易结晶

7、，晶体粗大 果糖、果葡糖浆果糖、果葡糖浆：较难结晶较难结晶 淀粉糖浆：淀粉糖浆：不能结晶，并可防止蔗糖结晶不能结晶，并可防止蔗糖结晶5.5.黏度：黏度： 温度温度，黏度，黏度 （但葡萄糖例外）（但葡萄糖例外） 单糖单糖 蔗糖蔗糖 果糖果糖 蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖乳酸菌乳酸菌 还发酵还发酵 乳糖乳糖 乳酸乳酸 （酸奶）（酸奶）大多低聚糖水解产生单糖才发酵大多低聚糖水解产生单糖才发酵8.8.冰点：降低冰点：降低 溶液浓度越高，分子量越小，冰点降低越多。溶液浓度越高，分子量越小，冰点降低越多。 9.9.抗氧化性：抗氧化性： 氧气在糖液中溶解度氧气在糖液中溶解度 酮糖，酮糖， 单糖单糖 双糖双糖 氨基

8、化合物：氨基化合物： -氨基酸氨基酸 -氨基酸氨基酸 赖氨酸：赖氨酸： H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH NH2氨基酸：碳链越短，反应性越强氨基酸：碳链越短，反应性越强氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白质蛋白质(2) pH： 3，褐变速度随，褐变速度随pH 而而(3)(3)水分：水分： 1015%，最易褐变，最易褐变 完全干燥，完全干燥，难难褐变褐变(4)(4)温度：温度： 每差每差1010，褐变速度差，褐变速度差 35倍倍 30 30 褐变较快，褐变较快， 20 6,0006,000 6,000 分子量分子量: : 3.2 3.2X10X104 4 1.6X101.6X105

9、 5 1X10 1X105 5 5X105X108 8 分子形状分子形状: : 线型，呈螺旋状线型，呈螺旋状 树枝树枝 直、支链淀粉的异同：直、支链淀粉的异同：（二）物理性质（二）物理性质 白色粉末白色粉末 含水量较高含水量较高(12%):(12%): 羟基羟基 淀粉与碘淀粉与碘有颜色的复合物：有颜色的复合物： 直链淀粉：棕蓝色直链淀粉：棕蓝色 支链淀粉：兰紫色支链淀粉：兰紫色 糊精与碘糊精与碘: : 颜色随糊精分子质量递减颜色随糊精分子质量递减 蓝、紫红、橙、无色蓝、紫红、橙、无色与直链淀粉形成复合物：与直链淀粉形成复合物： 脂肪酸、醇类、表面活性剂脂肪酸、醇类、表面活性剂1.1.酸水解法酸

10、水解法 （三（三) ) 水解反应水解反应紫色糊精、红色糊精紫色糊精、红色糊精 、无色糊精、麦芽糖、无色糊精、麦芽糖、葡萄糖葡萄糖不同来源的淀粉，酸水解难易不同。不同来源的淀粉，酸水解难易不同。支链淀粉比直链淀粉易水解。支链淀粉比直链淀粉易水解。2.2.酶水解法酶水解法(1)(1) - -淀粉酶：内切酶淀粉酶：内切酶从内部从内部随机分解随机分解 -1,4-1,4糖苷键糖苷键不分解不分解 -1,6-1,6键键, ,能越过能越过 -1,6-1,6键继续水解键继续水解 -1,4-1,4键键不能水解麦芽糖中的不能水解麦芽糖中的 -1,4-1,4键键 产物产物： - -葡萄糖、葡萄糖、 - -麦芽糖、很小

11、的糊精麦芽糖、很小的糊精 液化酶液化酶 (2) -淀粉酶：外切酶，淀粉酶：外切酶，麦芽糖酶麦芽糖酶从非还原端切从非还原端切 -1,4-1,4键（以麦芽糖为单位切）。键（以麦芽糖为单位切）。不水解不水解 -1,6-1,6键键, ,不能越过不能越过 -1,6-1,6键继续水解键继续水解 -1,4-1,4键。键。 产物：产物： -麦芽糖、麦芽糖、 -极限糊精极限糊精 糖化酶糖化酶 (3) 葡萄糖葡萄糖淀粉酶：外切酶淀粉酶：外切酶从非还原端切从非还原端切 -1,4-1,4键键 -葡萄糖葡萄糖 切切 -1,6-1,6键、键、 -1,3-1,3键键-葡萄糖葡萄糖（速度很慢）（速度很慢） (4)(4)脱支酶

12、：脱支酶：水解水解 -1,6-1,6键键直链片断直链片断* * 淀粉糖浆：淀粉糖浆： 淀粉水解后，得到的由淀粉水解后，得到的由葡萄糖、低聚糖和糊精葡萄糖、低聚糖和糊精组成的透明、粘稠、均匀的混合糖液。组成的透明、粘稠、均匀的混合糖液。 糖化糖化 水解程度用水解程度用 DEDE值值( (葡萄糖值葡萄糖值) )表示表示 DEDE值值 383842 42 中转化度淀粉糖浆中转化度淀粉糖浆* * 麦芽糖浆（饴糖）：麦芽糖浆（饴糖）： 麦芽糖酶麦芽糖酶 水解淀粉水解淀粉 主要成分：麦芽糖主要成分：麦芽糖 浅黄色，甜味温和，特有的风味浅黄色，甜味温和，特有的风味（四）（四）淀粉的淀粉的糊化糊化 1.1.概

13、念概念 生淀粉生淀粉( -淀粉淀粉): 分子间分子间 氢键，氢键，胶束，结构紧密胶束，结构紧密-淀粉淀粉的天然状态，分子间靠氢键紧密排列，间隙很小，具有胶束结构水中加热膨润淀粉水分子浸入胶束内部，胶束逐渐被溶解，分子间空隙逐渐增大，体积增加数十倍-淀粉加热糊化胶束彻底崩溃，形成被水包围的淀粉分子，成胶体溶液状态 淀粉悬浮液加热到一定温度，淀粉分子突然膨胀，淀粉悬浮液加热到一定温度，淀粉分子突然膨胀，体积比原来增加数十倍（膨润现象），体积比原来增加数十倍（膨润现象）， 继续加热，继续加热，变成粘性的糊状溶液，这种现象叫变成粘性的糊状溶液，这种现象叫糊化糊化( ( - -化化) )。 - -淀粉淀

14、粉: : 处于糊化状态的淀粉处于糊化状态的淀粉糊化糊化分分3 3个阶段：个阶段： 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 淀粉粒解体阶段淀粉粒解体阶段糊化温度糊化温度: : 糊化开始的温度、糊化完成的温度糊化开始的温度、糊化完成的温度 -淀粉：不易消化吸收淀粉：不易消化吸收 - -淀粉：淀粉： 易消化吸收易消化吸收 糊化的本质：糊化的本质： 由由-淀粉转变成淀粉转变成 - -淀粉淀粉2.2.影响糊化的因素：影响糊化的因素： 淀粉本身的分子结构：淀粉本身的分子结构： 支链淀粉比直链淀粉易糊化支链淀粉比直链淀粉易糊化 同种淀粉，颗粒大，易糊化同种淀粉，颗粒大，易糊化 水分含量：水分

15、含量： 水分含量低，水分含量低，不易不易糊化糊化 糖：糖：高浓度糖液高浓度糖液 降低糊化速度、糊粘度、凝胶强度降低糊化速度、糊粘度、凝胶强度脂类：脂类： 阻碍糊化阻碍糊化 盐：盐： 低浓度盐，影响小低浓度盐，影响小 盐敏感性淀粉：盐促进或阻碍糊化盐敏感性淀粉：盐促进或阻碍糊化 pHpH： 47 47 影响小影响小 10, 10, 速度提高速度提高 低，粘度低低，粘度低（五）（五）淀粉的淀粉的老化（回生）老化（回生） 1. 1.概念概念 糊化后的淀粉，在室温或低于室温下放置糊化后的淀粉，在室温或低于室温下放置后，变得不透明甚至凝结而沉淀的现象。后，变得不透明甚至凝结而沉淀的现象。结果结果: :

16、与水失去亲合力，溶解性变差与水失去亲合力，溶解性变差 不易与酶作用，不易消化吸收不易与酶作用，不易消化吸收 影响食品的质地影响食品的质地2.2.影响因素：影响因素： 分子结构：分子结构： 直链淀粉易老化直链淀粉易老化支链淀粉不易老化支链淀粉不易老化含水量：含水量： 0 00 0，易老化，易老化 10% 50% 低甲氧基果胶（低甲氧基果胶（low-methoxyl pectin, LM）：）： DE 70%慢凝果胶：慢凝果胶：DE：50% 70%(3)pH(3)pH值：值： 有助于果胶有助于果胶- -糖凝胶体系的形成糖凝胶体系的形成 (4)(4)糖浓度：糖浓度： LMLM：不需糖：不需糖. .但

17、加但加1020%糖糖, 凝胶质地更好凝胶质地更好(5)(5)温度：温度： 0 05050，影响不大。，影响不大。 过高或加热时间过长，影响凝胶强度。过高或加热时间过长，影响凝胶强度。（四）果胶的制备（四）果胶的制备 原料原料( (柑橘皮、苹果渣、柑橘皮、苹果渣、山楂、向日葵盘等）山楂、向日葵盘等）加水加水加热加热果胶酶失活果胶酶失活加水加水浸提浸提去除杂质去除杂质调调PHPH至至22.5加热加热3060分分冷却、过滤冷却、过滤氨水调氨水调PHPH至至3.5过滤过滤加乙醇加乙醇果胶沉淀果胶沉淀过滤过滤、干燥干燥（五）果胶的作用（五）果胶的作用1.1.胶凝性：果冻、果酱胶凝性：果冻、果酱2.2.增

18、稠、稳定功能增稠、稳定功能3.3.保持烘烤食品的水分保持烘烤食品的水分三、三、纤维素、半纤维素纤维素、半纤维素（一）纤维素（一）纤维素 葡萄糖葡萄糖 -1,4-1,4糖苷键糖苷键性质：性质： 分子量大分子量大 不溶于水不溶于水 稀酸、稀碱：特别稳定稀酸、稀碱：特别稳定 高温、高压、高浓度强酸：分解高温、高压、高浓度强酸：分解 无营养、热量无营养、热量 纤维素的衍生物：纤维素的衍生物：1.1.羧甲基纤维素羧甲基纤维素（CMC）羧甲基纤维素钠羧甲基纤维素钠 （CMC-Na）增稠剂增稠剂稳定蛋白质分散体系稳定蛋白质分散体系2.2.甲基纤维素（甲基纤维素（MC）形成热凝胶形成热凝胶乳化剂乳化剂成膜性成

19、膜性（二）半（二）半纤维素纤维素骨架骨架: : 木聚糖（吡喃木糖木聚糖（吡喃木糖 -1,4-1,4键）键）半纤维素分半纤维素分: : 半纤维素半纤维素A A：中性中性 半纤维素半纤维素B B：酸性酸性焙烤食品：提高面粉结合水的能力焙烤食品：提高面粉结合水的能力3.3.微精纤维素（微精纤维素（MCCMCC） 无热量的填充物无热量的填充物 稳定剂稳定剂 4.5 4.5 其他植物其他植物多糖多糖一、魔芋胶：一、魔芋胶： 热不可逆凝胶热不可逆凝胶二、瓜尔豆胶与刺槐豆胶（角豆胶）二、瓜尔豆胶与刺槐豆胶（角豆胶） 增稠剂增稠剂三、阿拉伯胶：三、阿拉伯胶： 乳化剂、乳状液稳定剂乳化剂、乳状液稳定剂 与高浓度糖相容与高浓度糖相容 4.6 4.6 海藻海藻多糖多糖 一、琼脂：一、琼脂： 琼胶、洋菜琼胶、洋菜 成分：成分： 琼脂聚糖琼脂聚糖 . . 琼脂胶琼脂胶 应用：应用： 冷冻甜食：抑制脱水收缩冷冻甜食：抑制脱水收缩 烘烤食品、糖衣：控制水分活度烘烤食品、糖衣：控制水分活度二、海藻胶二、海藻胶 海藻酸盐、褐藻酸盐海藻酸盐、褐藻酸盐三、壳