第三章碳水化合物课件.ppt

1、l本章主要内容本章主要内容在食品中应用的一些物理性质在食品中应用的一些物理性质碳水化合物反应碳水化合物反应食品多糖及其在食品中的应用食品多糖及其在食品中的应用3.1 在食品应用中的物理性质3.1.1. 甜度：甜味的高低。（表3-1） 表表 3-1 糖糖 的的 相相 对对 甜甜 度度 糖 类 名 称 相 对 甜 度 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 麦芽糖醇 0.9 山梨醇 0.5 木糖醇 1.0 果葡糖浆（转化率先 16%） 0.8 淀粉糖浆（葡萄糖值 42） 0.5 淀粉糖浆（葡萄糖值 20） 0.8 3.1.2 溶解度：果糖 蔗糖 葡

2、萄糖 乳糖 表表 3-2 糖糖的的溶溶解解度度 20 30 40 50 糖 浓度 溶解度 浓度 溶解度 浓度 溶解度 浓度 溶解度 （%） （克/100 克水） （%） （克/100 克水） （%） （克/100 克水） （%） （克/100 克水） 果糖 78.94 374.78 81.54 441.70 84.34 538.63 86.94 665.58 蔗糖 66.60 199.4 68.18 214.3 70.01 233.4 72.04 257.6 葡萄糖 46.71 87.67 54.64 120.46 61.89 162.38 70.91 243.76 3.1.3 结晶性结晶性

3、易蔗糖、葡萄糖，前者晶体大、后者小； 难果糖、转化糖； 不淀粉糖浆，有防止蔗糖结晶的作用。 应用应用：硬糖不能单独使用蔗糖，否则结晶、碎裂、不透明； 淀粉糖浆含有糊精，可增加糖果的韧性、强度和粘性； 甜度低，可减低蔗糖的甜度，更可口； 吸潮性低于转化糖，可增加保藏性。 3.1.4 吸潮性和保湿性吸潮性和保湿性 吸潮性在空气湿度较高时吸收水分的性质； 保湿性在较高湿度吸收水分、较低湿度散失水分的性质。 吸潮性： 果糖转化糖葡萄糖麦芽糖蔗糖 应用应用： 硬糖要求吸湿性低，以蔗糖为主； 软糖要求保持一定水分且干燥时不干缩，以转化糖 浆和果葡糖浆为宜； 面包、糕点要求保持松软，以转化糖浆和果葡糖浆为宜

4、。 3.1.5 渗透压渗透压 浓度相同时，分子量越小、分子数目越多，渗透压越大，故单糖比双糖高。 应用抑制微生物的生长繁殖，提高食品保藏性能。 3.1.6 黏度黏度 葡萄糖、果糖比蔗糖低；淀粉糖浆较高。黏度性质可提高食品的稠度和可口性能。如水果罐头、果汁饮料、食用糖浆等。 3.1.7 冰点降低冰点降低 取决于浓度和分子量大小。浓度高、分子量小，降低程度大； 应用应用：生产雪糕类冷冻食品，混合使用淀粉糖浆和蔗糖，冰点降低比单独使用砂糖时小，既可节约电能，还可使冰粒细腻、增加粘稠度、甜味温和，使雪糕更可口。 表 3-3 几种糖液冰点降低的比较 3.1.8 抗氧化性抗氧化性 糖溶液具有抗氧化性，有利

5、于保持风味、颜色和维生素C等。 糖类名称 平均分子量 冰点降低相对值 （蔗糖=1.00） 蔗糖 342 1.00 葡萄糖 180 1.90 酸法淀粉糖浆 30D.E. 647 0.53 36D.E 543 0.63 42D.E. 430 0.80 54D.E. 360 0.93 酸酶法淀粉糖浆 62D.E. 296 1.16 高麦芽淀粉糖浆 36D.E. 460 0.75 42D.E. 479 0.72 48D.E. 411 0.32 3.2 碳水化合物的反应碳水化合物的反应 3.2.1 水解水解 糖苷键的水解受许多因素（pH、温度、端基异构体的构型和糖环的大小等）的影响，在酸性介质中较碱性介

6、质水解容易。寡糖的水解尤其要注意蔗糖的水解，这对食品质影响大；对于高聚合度的糖如淀粉等其水解方法大致有三种酸法、酸-酶法、酶法。 C1222112 61266126 葡萄糖 果糖 D20 = + 66.5 D20 = 20 H 表3-4 温度对糖苷水解速度的影响 在 0.5M 硫酸溶液中的糖苷 温 度 70 80 93 甲基-D-呋喃葡萄糖苷 2.82 13.8 76.1 甲基-D 呋喃葡萄糖苷 6.01 15.4 141.0 表 3-5 键型与异头体构型对糖苷键水解速度的影响 -D-葡糖苷 K -D-异构体 K -葡糖-萄糖苷 12 1.46 -葡糖- -葡糖苷 12 1.17 黑曲霉糖 1

7、3 1.78 昆布二糖 13 0.99 麦芽糖 14 1.55 纤维二糖 14 0.66 异麦芽糖 18 0.40 龙胆二糖 16 0.58 应用：应用： 用淀粉来生产糖浆。设问：果葡糖浆是怎样加工的呢？ 3.2.2 碱作用碱作用 糖在碱性溶液中易发生异构化和分解，温度低时较为稳定，但温度升高时较为显著。（1） 异构化：异构化：用稀碱处理D-葡萄糖时，可得到D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖三种物质的平衡混合液。 当碱性增强时，除生成上述的1，2-烯二醇还可生成2，3-烯二醇、3，4-烯二醇等中间体。 应用：应用：可利用异构化处理葡萄糖或淀粉糖浆，使一部分葡萄糖转化为果糖，提高糖的甜度。异构化方

8、法有碱法、酶法等。 O H H OH 2 甘 露 糖 C2 2 2 C = 葡 萄 糖 烯 醇 式 中 间 体 2 果 糖 （2 2） 糖精酸糖精酸在较浓碱性条件和加热且长时间作用，糖分子发生分子内氧化和分子重排而生成羧酸。其总组成与原来糖的组成没有差异。这种羧酸即为糖精酸。碱的浓度不同，糖精酸也不同。 浓碱条件下，糖浓碱条件下，糖小分子糖、酸、醇、醛等。小分子糖、酸、醇、醛等。 氧化剂存在时，氧化剂存在时，己糖发生连续烯醇化，生成1，2、2，3、3，4-烯二醇中间体，然后在氧化剂作用下，在双键处断裂，生成的产物为1、2、3、4、5个碳的混合产物。 没有氧化剂时没有氧化剂时，分解发生于碳链中与

9、 双键相邻的下一单键上。如1，2-烯二醇： OH 6126 22 O 请同学们写出葡萄糖的2，3、3，4-烯二醇中间体的无氧分解产物。 3.2.3 酸作用酸作用 （1）复合）复合 酸和热作用的结果。单糖分子的半缩醛羟基与另一单糖的羟基发生失水缩合为双糖。还可以缩合为三糖及低聚糖。 26126122211 2 D-葡萄糖、D-甘露糖主要以1，6键复合；麦芽糖（-1，4键结合）水解产物葡糖糖再复合以1，6键进行，复合产物为异麦芽糖和龙胆二糖。 L-阿拉伯糖主要以1，3键复合为-二糖。 除L-阿拉伯糖外，其它糖的复合产物都有-、-两种型式的二糖。 复合程度与糖的浓度有关。 表3-6 葡萄糖浓度对复合

10、反应的影响 (2) 脱水脱水：酸热作用易使糖脱水，生成环状或双键化合物。 葡萄糖溶液浓度 复合平衡后溶液浓度 葡萄糖浓度 复合百分率 （%） （%） （%） （%） 30.0 29.26 81.1 18.9 50.0 49.03 66.6 33.4 60.0 57.41 59.6 40.4 70.0 66.53 50.1 49.4 80.0 75.37 39.6 60.4 90.0 84.34 28.1 71.9 H + H C OH OH 3）焦糖化焦糖化 糖浆或低聚糖在酸性环境下加热，可能会引起糖苷键的断裂、环大小的改变和脱水等反应，大多数脱水后生成内酐环或者反双键引入糖环，产生不饱和环中

11、间产物，如呋喃。产生颜色，这种有颜色的环常发生缩合，环体系聚合化产生具有良好的颜色、风味和溶解性的一类物质，我们统称为焦糖色素。 目前生产上用的焦糖色素有三种类型。一类是耐酸性焦糖色素，由亚硫酸胺催化生产的，主要用可乐类饮料，产量大；第二类是加热含铵离子的蔗糖溶液生产的，主要用于啤酒类饮料；第三类是直接热解蔗糖而生产的焦糖色素，主要用于焙烤食品中。 由于焦糖色素生产过程中产生了一些含羟基、羧基等酸性基团，使体系pH随反应不断改变，这种改变会产生一些带苦味的腐殖质成分，所以焦糖色素的生产一定要采用缓冲体系。 3.2.4 氧化还原作用氧化还原作用 在弱氧化剂（如碱性溴水）作用下:醛糖醛糖糖酸糖酸;

12、酮糖不发生反应，这一性质可用于分离和鉴定果糖和葡萄糖 在强氧化剂（如氧化性无机酸：硝酸、高碘酸等）作用下醛醛 糖糖糖二酸糖二酸 酮糖在强氧化剂条件下，碳链在羰基处断裂，分解生成两分子低级酸: 果糖果糖乙醇酸乙醇酸+三羟基丁酸三羟基丁酸 醛糖和酮糖均能与土伦试剂、费林试剂等反应 单糖可被还原为糖醇（常用还原剂：钠汞齐、氢化硼钠） 山梨糖山梨糖山梨（糖）醇山梨（糖）醇（制备抗坏血酸、保湿剂、抗菌剂） 葡萄糖（果糖）葡萄糖（果糖）山梨（糖）醇山梨（糖）醇 木糖木糖木糖醇木糖醇 （用于糖尿病疗效食品）3.2.5 酯化反应酯化反应 蔗糖的伯醇（-CH2OH）可与脂肪酸反应生成蔗糖酯，是一种 高效安全的乳

13、化剂、抗氧化剂、能提高食品的香味。3.2.6 褐变反应褐变反应 单糖和还原糖单糖和还原糖的羰基能与游离氨基（游离氨基（-NH2）发生羰氨缩合反 应 （褐变反应） 非酶褐变的控制 降低水分含量 液体食品：稀释、降低pH、温度 除去一种底物 鱼：加入戊糖醋酸乳杆菌，可降到最低。 二氧化硫或亚硫酸盐可有效抑制褐变、加入CaCl2可强化抑制作用 3.3 多糖在食品中的应用多糖在食品中的应用 3.3.1 贮藏性多糖贮藏性多糖淀粉淀粉 淀粉有直链淀粉和支链淀粉。不同植物其直链淀粉与支链淀粉的含量不同。 表3-7 常见植物中直链淀粉与支链淀粉的含量 种类直链淀粉/ 支链淀粉/ 稻米 小麦 玉米 糯米 粘高粱

14、 3.3.2 淀粉的性质淀粉的性质 1）淀粉的糊化与老化）淀粉的糊化与老化 -淀粉淀粉：具有胶束结构的生淀粉。分子排列紧密，彼此间隙很小，即使水分子也难以进入。 膨润现象膨润现象：加热淀粉乳，部分-淀粉淀粉淀粉被溶解而形成空隙，水分子逐渐进入胶束内部并与淀粉分子结合使胶束逐渐被溶解，从而空隙增加，体积迅速增加，胶束消失。这种现象叫膨润。 糊化：糊化：膨润淀粉在热的进一步作用下，胶束全部崩溃，单分子淀粉并被水包围，形成具有粘性溶液的现象称为糊化，处于该状态与的淀粉叫-淀粉淀粉。 来源不同的淀粉糊化温度不同。 表3-7 各种淀粉的糊化温度 淀 粉 开始糊化温度 完全糊化温度 粳 米 59 61 糯

15、 米 58 63 大 麦 58 63 小 麦 65 68 玉 米 64 72 荞 麦 69 71 马铃薯 59 67 甘 薯 70 76 老化：老化：糊化后的淀粉在室温或以下温度放置时，变成不透明、凝结、沉淀等现象。来源不同的淀粉其老化情况不同。 图3-1 不同来源淀粉老化曲线 80 马铃薯 玉米 60- 小麦 40- 甘薯 20 - 20 40 60 80 图3-2 淀粉液(0.85%，0 )的老化曲线 老化度（%） 直链者 90%，支链者 10% 100- 80- 直链者 75%，支链者 25% 60- 直链者 50%，支链者 50% 40- 20 - 0 + + + + 时间 /h 10

16、 20 30 40 影响因素影响因素 A. 直链淀粉比支链淀粉易老化，支链淀粉几乎不老化； B. 含水量3060%易老化，60%不易老化； 24易老化，60不易老化； C. 偏酸（pH4以下）或偏碱，不易老化。 老化淀粉的特点老化淀粉的特点：与水失去亲和力，不易被酶水解。故不易消化吸收，也不利于加工。 老化的控制：老化的控制：糊化后的淀粉在80以上迅速降低水分至70 2.83.4 65 无 快 5070 2.83.4 65 无 慢 70，加糖加酸（pH3.03.4）后在较高温度下形成凝胶。常用于防止“蜜饯型”果酱食品的果块的上浮或下沉。 慢凝果胶慢凝果胶：DE=5070，加糖加酸(pH2.83

17、.2)后在较低温度下缓慢形成凝胶。常用于柔软果冻、果酱、点心等，也可用于汁液类食品做增稠剂、乳化剂。 低甲氧基果胶低甲氧基果胶：DE50，即使加糖加酸的比例适当也不能形成凝胶。但其羧基与多价离子结合后可形成凝胶。常用于特殊疗效食品。 3.3.3.4 植物胶植物胶 良好的增稠稳定剂、粘合剂 这是碳水化合物中结构最复杂的的一类多糖。其分子是由糖与糖醛酸组成的杂多糖，它是从陆生、海生植物的某个器官提取的。在食品中重要与常见的植物胶有： 阿拉伯胶（Gum arabic）；角豆胶（Locust bean gum）；瓜尔豆胶（Guar gum），琼脂（Agar）;褐藻胶(Algin);卡拉胶（Carrag

18、eenan）等。 1) 卡拉胶卡拉胶 它是从角叉菜、松藻、麒麟菜等红藻植物中提取出来的，其分子主要是由D-半乳糖连接而成的聚合体，D-半乳糖上的羟基常与硫酸结合成酯，根据其分子中含硫酸基的多少与成胶等特性将其分为 -卡拉胶、-卡拉胶、-卡拉胶三种。结构如下图所示。三种卡拉胶的性质如下：三种卡拉胶的性质如下：注注：利用其低浓度能与食品中蛋白质、尤其乳酪蛋白反应，生聚合体，使溶液稳定，据此常用作奶制饮料的稳定剂(0.0075%0.02%) 3.3.3.5 微生物胶微生物胶 它是由细菌和真菌（包括霉菌和酵母菌）合成的食用胶。在食品中最为重要的是黄杆菌胶（黄原胶）和环状糊精。 1）黄原胶）黄原胶 （甘

19、蓝天黑病黄杆菌发酵产生的多糖） 结构结构：D-葡萄糖基通过-(1 4)糖苷链连接的主链和三糖侧链组成的生物高分子聚合物。 应用：应用： a. 利用其对乳浊液和悬浮体颗粒具有很大的稳定作用，用作巧克力等悬浮液的稳定剂。 b. 利用其高粘性, 将其用作浓缩汁、饮料、调味剂等食品的增稠剂和稳定剂。 c. 利用其粘度受温度影响较小的特点，常将其用作需用高温处理的食品中。 2）环糊精环糊精 包埋剂 这是软化芽孢杆菌作用于淀粉的产物，由6至8个D-葡萄糖经-(1 4)键连接而成。有-,-,-三种 3.3.3.6 氨基多糖氨基多糖 氨基多糖的分子是由氨基已糖与另一个单糖构成一个二糖单位，然后二糖经过重复聚合

20、而成，常见的有壳多糖和糖胺聚糖二类。糖胺聚糖具有重要的生理功能，常用作药物。 1) 壳多糖壳多糖（甲壳素、甲壳质、几丁质） 壳多糖脱乙酰基后，转变为壳聚糖，壳聚糖及其降解产物在医药、化工、环保、食品等行业均有重要的作用。 在食品中的作用在食品中的作用： a. 絮凝剂；b. 食品添加剂；c. 食品的包装膜。1. 什么叫食品化学？从营养与化学本质两方面为依据，食品中的化学成份可以分为哪几种类型？各种类型成分的主要功能是什么？2、引起食品中化学成分发生变化的主要外部因素有哪些？3、食品质量鉴定法主要有哪几种？与其它方法相比，感官鉴定法有哪些优缺点？采用评定食品优劣时，应注意哪些事项？4、水和冰有一些

21、奇特的物理性质，请从水的结构与水分子之间的相互作用两方面加以解释？食品工业上是如何利用其这些性质的？5、什么叫做自由水和结合水？它们物理性质有何区别？6、什么叫做水分活度？计算水分活度公式有几个？影响水份活度的因素有哪些？7、从水分活度与微生物之间的关系以及和食品成分变化之间的关系理解水分活度对食品稳定的影响？为了保持食品的稳定，食品加工常采用哪些措施？8、理解快速冻结与慢速冻结的过程，为了达到快速冻结，生产上常采取哪些方法？9、什么叫膳食纤维？它的主要作有哪些？什么叫变性淀粉？变性淀粉主要有哪几类？10、什么叫做淀粉的糊化与回生？在食品工业中如何利用其这一性质？11、果胶成胶的条件是什么？影响果胶成胶的因素主要有哪些，试加以说明？12、在食品中最常用的多糖胶主要有哪些？通过查阅资料回答什么是氨基多糖，壳聚糖主要有哪些作用？13、在食品工业中应用的糖类物理性质有哪些？14、在食品工业中是如何利用糖的还原反应、酯化反应、水解反应和异构化反应的？