1、1第三章第三章 碳水化合物碳水化合物 carbohydrates2本章主要内容n糖水化合物的结构、分类和理化性质n碳水化合物的食品功能性n非酶褐变n淀粉的糊化与老化n纤维素与果胶3第一节第一节 概述概述一一. 碳水化合物的一般概念碳水化合物的一般概念1. 定义定义碳水化合物碳水化合物 (Carbohydrates) ：多羟基醛多羟基醛或或酮酮及其衍生物和缩合物。及其衍生物和缩合物。表达式表达式: Cx(H2O)y4碳水化合物分类碳水化合物分类 单糖的数量单糖的数量单糖单糖寡糖寡糖多糖多糖单糖的种类单糖的种类 均多糖均多糖杂多糖杂多糖 多糖的来源多糖的来源 植物多糖植物多糖动物多糖动物多糖微生物
2、多糖微生物多糖 体内的功能体内的功能 结构多糖结构多糖贮藏多糖贮藏多糖功能多糖功能多糖 多糖复合物多糖复合物 糖蛋白糖蛋白/蛋白多糖蛋白多糖脂多糖脂多糖硫酸酯化多糖硫酸酯化多糖 金属结合多糖金属结合多糖2. 分类分类 5按单糖数量分类：按单糖数量分类：1) 单糖单糖（Monosaccharides）：）： 不能再被水解的多羟基醛、酮，是碳水化合物的基本单不能再被水解的多羟基醛、酮，是碳水化合物的基本单位。单糖又分为醛糖和酮糖。位。单糖又分为醛糖和酮糖。2）低聚糖（寡糖，）低聚糖（寡糖，Oligosaccharides)： 由由2-102-10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。个单糖分子缩合而
3、成，水解后生成单糖。3）多糖（）多糖（Polysaccharides) ： 由由1010个以上个以上单糖分子缩合而成。单糖分子缩合而成。 6二二. 食品及原料中的碳水化合物食品及原料中的碳水化合物 水果及水果及蔬菜蔬菜中游离糖含量中游离糖含量(%(%鲜重计鲜重计) )D-D-葡萄糖葡萄糖D-D-果糖果糖蔗蔗 糖糖水果水果葡萄葡萄6.866.867.847.842.252.25桃子桃子0.910.911.181.186.926.92生梨生梨0.950.956.776.771.611.61樱桃樱桃6.496.497.387.380.220.22草莓草莓2.092.092.402.401.031.0
4、3蔬蔬 菜菜甜菜甜菜0.180.180.160.166.116.11硬花甘蓝硬花甘蓝0.730.730.670.670.420.42胡萝卜胡萝卜0.850.850.850.854.244.24黄瓜黄瓜0.860.860.860.860.060.067部分常见谷物食品原料中碳水化合物含量部分常见谷物食品原料中碳水化合物含量谷物名称谷物名称 碳水化合物碳水化合物( (g g） 纤维素纤维素(g)(g) 谷物名称谷物名称碳水化合物碳水化合物(g)(g) 纤维素纤维素(g)(g)全粒小麦69.32.1全粒稻谷71.81.0强力粉70.20.3糙米73.90.6中力粉73.40.3精白米75.50.3薄
5、力粉74.30.3全粒玉米68.62.0黑麦全粉68.51.9玉米碴75.90.5黑麦粉75.00.7玉米粗粉71.11.4全粒大麦69.41.4玉米细粉75.30.7大麦片73.50.7精小米72.40.5全粒燕麦54.710.6精黄米71.70.8燕麦片66.51.1高粱米69.51.7注：按每注：按每100g可食部分计可食部分计8普通食品中的糖含普通食品中的糖含量量食食 品品糖的百分含量糖的百分含量（%）食食 品品糖的百分含量糖的百分含量（%）可口可乐9 蛋糕（干）36脆点心 12番茄酱29冰淇淋 18果冻（干）83目前加工食品中水溶性糖含量比其相应的原料要多得多。这目前加工食品中水溶性
6、糖含量比其相应的原料要多得多。这是为满足食品的风味和色泽需要而人为加入的。是为满足食品的风味和色泽需要而人为加入的。9 玉米玉米 v在蔗糖转化为淀粉前采摘，加热破坏转化酶系，在蔗糖转化为淀粉前采摘，加热破坏转化酶系，玉米甜度高玉米甜度高 v成熟后采摘或未及时破坏酶系，玉米失去甜味，成熟后采摘或未及时破坏酶系，玉米失去甜味，而且变硬变老而且变硬变老 水果水果 v成熟前采摘，后熟过程中酶促反应使淀粉转变为成熟前采摘，后熟过程中酶促反应使淀粉转变为糖，水果变软、变熟、变甜糖，水果变软、变熟、变甜糖糖-淀粉的转化淀粉的转化 如何将植物源食物中的贮存多糖和结构多糖转化为可溶如何将植物源食物中的贮存多糖和
7、结构多糖转化为可溶性多糖？性多糖？l适时采收适时采收l采后处理采后处理l加工中添加水解酶等加工中添加水解酶等10三三. 碳水化合物与食品质量碳水化合物与食品质量l 人类所需的基本营养物质之一，能量的主要来源人类所需的基本营养物质之一，能量的主要来源l 形成一定色泽和风味形成一定色泽和风味l 游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用l 食品的粘弹性食品的粘弹性与碳水化合物有关与碳水化合物有关l 纤维素、果胶等除对食品的质构有重要作用外，纤维素、果胶等除对食品的质构有重要作用外，还是膳食纤维的构成成分还是膳食纤维的构成成分l 某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是
8、保健食某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品的主要活性成分品的主要活性成分11一一. 碳水化合物的结构碳水化合物的结构1. 单糖单糖( (Monosaccharides)C4 差向异构差向异构C2 差向异构差向异构链式结构链式结构醛糖醛糖第二节第二节 碳水化合物的理化性质及食品功能性碳水化合物的理化性质及食品功能性12C5 差向异构差向异构链式结构链式结构酮糖酮糖13 -与与 -构型构型环状结构环状结构14单糖单糖l分子量较小，一般含分子量较小，一般含5或或6个碳原子个碳原子l单糖分子具有旋光性和差向异构结构单糖分子具有旋光性和差向异构结构l食品中的单糖多以食品中的单糖多以D-构型构型l
9、单糖衍生物单糖衍生物: 单糖中部分基团发生变化单糖中部分基团发生变化l食品中主要的单糖衍生物：单糖的磷酸酯、脱食品中主要的单糖衍生物：单糖的磷酸酯、脱氧单糖、氨基糖、糖酸、糖醛酸、糖二酸、抗坏氧单糖、氨基糖、糖酸、糖醛酸、糖二酸、抗坏血酸、糖醇、肌醇、糖苷等血酸、糖醇、肌醇、糖苷等152. 糖醇、肌醇与糖苷糖醇、肌醇与糖苷（1）糖醇）糖醇l 糖醇糖醇: 由糖经氢化还原后形成的多元醇由糖经氢化还原后形成的多元醇(Polyols)l 多为白色结晶，具有甜味，易溶于水，低甜度、低热值多为白色结晶，具有甜味，易溶于水，低甜度、低热值l 无糖类典型的鉴定性反应，对酸碱热稳定，具备醇类的无糖类典型的鉴定性
10、反应，对酸碱热稳定，具备醇类的通性，通性，不发生美拉德反应不发生美拉德反应。l按其结构可分为单糖醇和双糖醇。按其结构可分为单糖醇和双糖醇。l在自然界糖醇存在较少。在自然界糖醇存在较少。l糖醇的商品名称均以相应糖加上糖醇的商品名称均以相应糖加上“醇醇”来称呼。来称呼。16（2）肌醇）肌醇(inositol)l 环已六醇，有九个立体异构体环已六醇，有九个立体异构体l 其中具有生物活性的只有肌其中具有生物活性的只有肌-肌醇（称为肌醇）肌醇（称为肌醇）l 在动物体内：常以游离形式存在于肌肉、心脏、肝、肺等在动物体内：常以游离形式存在于肌肉、心脏、肝、肺等组织中，同时多与磷酸结合形成磷酸肌醇组织中，同时
11、多与磷酸结合形成磷酸肌醇l 在高等植物中：在高等植物中：肌醇六磷酸肌醇六磷酸，易与体内的钙、镁结合，易与体内的钙、镁结合 肌肌-肌醇结构肌醇结构17（3） 糖苷糖苷l单糖单糖半缩醛上羟基半缩醛上羟基与与非糖物质非糖物质缩合形成的化合物缩合形成的化合物l有有-和和-型（型（在自然界中存在的多为在自然界中存在的多为-糖苷）糖苷）l无变旋光现象、无变旋光现象、无还原性无还原性l糖苷配基大于甲基时，糖苷显示涩味和苦味糖苷配基大于甲基时，糖苷显示涩味和苦味l碱性条件下稳定，但在酸性溶液中易水解碱性条件下稳定，但在酸性溶液中易水解18根据苷键的不同，糖苷可分为根据苷键的不同，糖苷可分为含氧糖苷含氧糖苷、含
12、氮含氮糖苷糖苷和和含硫糖苷含硫糖苷等。等。l 糖苷的类型糖苷的类型O-糖苷糖苷S-糖苷糖苷N-糖苷糖苷19一些糖苷的功能特性：一些糖苷的功能特性：黄酮糖苷：黄酮糖苷：具有苦味和其它风味和颜色具有苦味和其它风味和颜色 毛地黄苷：毛地黄苷：强心剂强心剂 皂角苷：皂角苷：起泡剂和稳定剂起泡剂和稳定剂 甜菊苷：甜菊苷：甜味剂甜味剂 203. 低聚糖（寡糖低聚糖（寡糖Oligosaccharides）l由由210个糖单位以糖苷键结合而构成的碳水化合物，个糖单位以糖苷键结合而构成的碳水化合物，可溶于水可溶于水l自然界中以游离状态存在的低聚糖一般不超过自然界中以游离状态存在的低聚糖一般不超过6个糖单个糖单位
13、（主要二糖和三糖）位（主要二糖和三糖）l均低聚糖、杂低聚糖均低聚糖、杂低聚糖较重要的低聚糖较重要的低聚糖: 蔗糖、麦芽糖、乳糖、麦芽糊精和环蔗糖、麦芽糖、乳糖、麦芽糊精和环状糊精（沙丁格糊精）状糊精（沙丁格糊精）（1）概述）概述21（2）食品中重要的低聚糖）食品中重要的低聚糖 麦芽糖麦芽糖Maltoser 白色晶体白色晶体, ,易溶于水易溶于水, ,有甜味有甜味( (不及蔗糖不及蔗糖) ) r 淀粉水解后得到的淀粉水解后得到的二糖二糖 r 具有潜在的游离醛基，是具有潜在的游离醛基，是还原糖还原糖 r 温和的甜味剂温和的甜味剂 1,4D-D-葡萄糖葡萄糖22D-D-半乳糖半乳糖D-D-葡萄糖葡萄
14、糖-1,4食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖乳糖乳糖Lactoser 白色的结晶性颗粒或粉末，无臭，味微甜白色的结晶性颗粒或粉末，无臭，味微甜 r 牛乳中的牛乳中的还原性二糖还原性二糖 r 发酵过程中转化为乳酸发酵过程中转化为乳酸 r 在乳糖酶作用下水解在乳糖酶作用下水解 r 乳糖不耐症乳糖不耐症23r 无色晶体易溶于水，甜度高于葡无色晶体易溶于水，甜度高于葡萄糖和麦芽糖，但不如果糖甜。萄糖和麦芽糖，但不如果糖甜。 r 非还原性非还原性二糖二糖 r -葡萄糖和葡萄糖和-果糖头头相连果糖头头相连 r 具有极大的吸湿性和溶解性具有极大的吸湿性和溶解性 r 冷冻保护剂冷冻保护剂食品中重要的低聚糖食
15、品中重要的低聚糖蔗糖蔗糖SucroseD-D-葡萄糖葡萄糖D-D-果糖果糖24u三糖三糖 麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖麦芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖 u聚合度为聚合度为4 41010的低聚糖的低聚糖 麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖食品中重要的低聚糖食品中重要的低聚糖25食品中单糖和低聚糖的功能食品中单糖和低聚糖的功能甜味剂甜味剂: :亲水功能亲水功能: :蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖、果糖、蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖、果糖、葡萄糖等含量葡萄糖等含量（甜度：果糖（甜度：果糖 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 麦芽麦芽糖糖 半乳糖）半乳糖）糖分子中含有羟基，
16、具有一定的亲水能力、吸湿糖分子中含有羟基，具有一定的亲水能力、吸湿性或保湿性和防腐能力性或保湿性和防腐能力褐变产物赋予食品特殊风味褐变产物赋予食品特殊风味, ,如麦芽酚如麦芽酚, ,异麦芽酚异麦芽酚增加溶解性，如环状糊精、麦芽糊精增加溶解性，如环状糊精、麦芽糊精糊精做固体饮料的增稠剂和稳定剂糊精做固体饮料的增稠剂和稳定剂低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖低聚氨基葡萄糖赋予风味赋予风味: :特殊功能特殊功能: :稳定剂稳定剂: :保健功能保健功能: :26（3）具有特殊功能的低聚糖）具有特殊功能的低聚糖 低聚果糖（蔗果低聚糖）低
17、聚果糖（蔗果低聚糖）l分子式特点：分子式特点： G-F-Fn （Glucose, Fructose） G-F (蔗蔗) G(葡葡) + G-F(蔗蔗) + G-F-F(蔗果蔗果三糖三糖) + G-F-F-F(蔗果四糖蔗果四糖) + G-F-F-F-F(蔗果五糖蔗果五糖) l白色或微黄色无定型粉末（颗粒），甜味柔和清爽白色或微黄色无定型粉末（颗粒），甜味柔和清爽 l低聚果糖存在于天然植物中低聚果糖存在于天然植物中 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 l新型食品甜味剂或功能性食品配料新型食品甜味剂或功能性食品配料 果糖转移酶果糖转移酶27具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的
18、低聚糖低聚果糖低聚果糖21-2,1GF2GF4GF3 增殖双歧杆菌增殖双歧杆菌 难水解难水解 低热量低热量 水溶性食物纤维水溶性食物纤维 抑制腐败菌，维护抑制腐败菌，维护肠道健康肠道健康 防止龋齿防止龋齿生理活性：生理活性：28具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖低聚木糖低聚木糖l由由2-72-7个木糖以个木糖以-1.4-1.4糖苷键结合糖苷键结合l甜度为蔗糖的甜度为蔗糖的40%40%l酸、热稳定性好，在酸、热稳定性好，在pH=2.5-7pH=2.5-7加加热至热至100100基本不分解基本不分解 l木二糖含量木二糖含量，产品质量，产品质量 木二糖的分子结构木二糖的分子结构-1-1，4 4
19、低聚木糖的特性：低聚木糖的特性： 较高的耐热（较高的耐热（100/1h100/1h）和耐酸性能（和耐酸性能（pH2pH28 8） 双歧杆菌所需用量最小双歧杆菌所需用量最小的增殖因子的增殖因子 代谢不依赖胰岛素，适代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者用糖尿病患者 抗龋齿抗龋齿29-1,4水溶性水溶性D-D-氨基葡聚糖氨基葡聚糖具有特殊功能的低聚糖具有特殊功能的低聚糖甲壳低聚糖甲壳低聚糖生理功能：生理功能：降低肝脏和血清中的胆固醇降低肝脏和血清中的胆固醇 提高机体的免疫功能提高机体的免疫功能 增殖双歧杆菌增殖双歧杆菌 抗肿瘤作用，防治溃疡病等抗肿瘤作用，防治溃疡病等30功能性低聚糖每日摄取的有效剂量功
20、能性低聚糖每日摄取的有效剂量： 低聚果糖低聚果糖 5.0-20.0g 低聚半乳糖低聚半乳糖 8.0-10.0g 大豆低聚糖大豆低聚糖 3.0-10.0g 异麦芽低聚糖异麦芽低聚糖 15.0-20.0g 低聚木糖低聚木糖 0.7-1.4g 31（4）环状糊精）环状糊精 (Cyclodextrin，CD)N=6N=7N=8l又名沙丁格糊精（又名沙丁格糊精（Schardinger Dextrin）、环状低聚糖）、环状低聚糖l白色粉末状结晶，熔点白色粉末状结晶，熔点300-350l由由68个个D-吡喃葡萄糖通过吡喃葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成的糖苷键连接而成的D-吡喃吡喃葡萄糖基低聚物。葡萄糖基低
21、聚物。l -环状糊精环状糊精: 6个糖单位组成个糖单位组成l -环状糊精环状糊精: 7个糖单位组成个糖单位组成l -环状糊精环状糊精: 8个糖单位组成个糖单位组成3233l高度对称、中间为空穴的圆柱体高度对称、中间为空穴的圆柱体l环外侧环外侧-OH-OH（亲水）（亲水）l内侧内侧 C-HC-H（疏水）（疏水）l能将能将非极性非极性的化合物稳定截留在的化合物稳定截留在环状空穴内环状空穴内l作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质，起到稳定、缓释、提高溶解质，起到稳定、缓释、提高溶解度、掩盖异味的作用。度、掩盖异味的作用。环状糊精的结构特点：环状糊精的结构特点：34食品行业食品行
22、业: :增稠剂、稳定剂、提高溶解度（做乳化剂）、掩增稠剂、稳定剂、提高溶解度（做乳化剂）、掩 盖异味、固体果汁和固体饮料酒载体。盖异味、固体果汁和固体饮料酒载体。l 保持食品香味的稳定保持食品香味的稳定 食用香精和调味剂用食用香精和调味剂用CD包接，用于烤焙、速溶、速食、肉食及罐头包接，用于烤焙、速溶、速食、肉食及罐头食品，可使之留香持久，风味稳定。食品，可使之留香持久，风味稳定。l保持天然食用色素的稳定保持天然食用色素的稳定 如：虾黄素经如：虾黄素经CD的包接，提高对光和氧的稳定性。的包接，提高对光和氧的稳定性。l食品保鲜食品保鲜 将将CD和其它多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面，起保水保形作
23、用。和其它多糖制成保鲜剂涂于面包、糕点表面，起保水保形作用。l除去食品的异味除去食品的异味鱼品的腥味、大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用鱼品的腥味、大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。包接可除去。环状糊精的应用环状糊精的应用354. 多糖（多糖（ Polysaccharides ）1. 多糖的结构多糖的结构l 多糖的分子量较大，多糖的分子量较大，DP（Degree of polymerization）值由值由11到几千到几千l 均多糖（均多糖（homoglycans），杂多糖（），杂多糖（heteroglycans）l 单糖残基序列：周期性交替重复的，一个周期包含一个或单糖残基序列：周期性交
24、替重复的，一个周期包含一个或几个交替的结构单元；包含非周期性链段分隔的较短或较长几个交替的结构单元；包含非周期性链段分隔的较短或较长的周期性排列残基链段；一些多糖链的糖基序列全是非周期的周期性排列残基链段；一些多糖链的糖基序列全是非周期性的。性的。362. 多糖的分子量多糖的分子量l 多糖的聚合度实际上是多糖的聚合度实际上是不均一不均一的，即多糖的分子量没的，即多糖的分子量没有固定值，多呈高斯分布。有固定值，多呈高斯分布。l 某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，其分子量大某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，其分子量大小的影响因素更多。小的影响因素更多。37二二. 碳水化合物的理化性质碳水化合物
25、的理化性质1. 溶解性溶解性（1）单糖及低聚糖）单糖及低聚糖 单糖和低聚糖一般可溶于水。单糖和低聚糖一般可溶于水。 各种单糖的溶解度不同，各种单糖的溶解度不同，果糖果糖的溶解度最高，其次是葡的溶解度最高，其次是葡萄糖。萄糖。 20、100g水中可溶解水中可溶解195g蔗糖。蔗糖。（2）糖醇）糖醇 溶解性溶解性因品种差异大因品种差异大 山梨醇蔗糖（麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇）甘露山梨醇蔗糖（麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇）甘露糖醇、赤藓糖醇糖醇、赤藓糖醇 糖醇糖醇溶解热高，适宜制备具有清凉感的食品。溶解热高，适宜制备具有清凉感的食品。 38（3）糖苷）糖苷 溶解性能与配体关系密切。溶解性能与配体关系密切
26、。 一般糖苷比其配体的溶解性好。一般糖苷比其配体的溶解性好。（4）多糖）多糖 每个糖基单位平均含有每个糖基单位平均含有3个羟基，环上的氧原子个羟基，环上的氧原子以及糖苷键上的氧原子可与水形成氢键而具有结合水以及糖苷键上的氧原子可与水形成氢键而具有结合水分子的能力。因此，多糖具有较强的分子的能力。因此，多糖具有较强的持水能力持水能力和和亲水亲水性性，易于水化和溶解。，易于水化和溶解。 39 由于多糖不会增加水的渗透性和显著降低水的由于多糖不会增加水的渗透性和显著降低水的冰点。因此，多糖是一种冰点。因此，多糖是一种冷冻稳定剂冷冻稳定剂。 在冻藏温度（在冻藏温度（-18）以下，无论分子质量高低）以下
27、，无论分子质量高低的多糖，均能有效阻止食品的质地和结构受到破坏，的多糖，均能有效阻止食品的质地和结构受到破坏，从而有利于提高产品的质量和贮藏稳定性。从而有利于提高产品的质量和贮藏稳定性。 40l有些多糖结构有些多糖结构高度有序高度有序，其分子链相互紧密结合而形，其分子链相互紧密结合而形成成结晶结晶结构，与水接触的羟基剧减，因此结构，与水接触的羟基剧减，因此不溶于水不溶于水。 大部分多糖不具有结晶结构，易在水中溶解或溶胀。大部分多糖不具有结晶结构，易在水中溶解或溶胀。l在食品工业和其他工业中使用的水溶性多糖和改性多在食品工业和其他工业中使用的水溶性多糖和改性多糖，通常被称为糖，通常被称为胶胶或或
28、亲水胶体亲水胶体。 多糖多糖(胶或亲水胶体胶或亲水胶体)的增稠性和胶凝性对食品有重的增稠性和胶凝性对食品有重要的影响。要的影响。 412. 水解反应水解反应（1） 糖苷的水解糖苷的水解 食品中（除酸性较强的食品外）糖苷大多稳定。食品中（除酸性较强的食品外）糖苷大多稳定。 氧糖苷的氧糖苷的O-苷键在苷键在中性和弱碱性中性和弱碱性pH环境中稳定环境中稳定，而在，而在酸性条件下易水解酸性条件下易水解。 糖苷水解过程：糖苷水解过程：途径途径1：通过佯盐（通过佯盐（Oxoniun salt）和离子）和离子 ；途径途径2：经过和环离子。经过和环离子。最终都生成吡喃糖最终都生成吡喃糖 。(主要途径主要途径)
29、42N-糖苷不稳定，易水解 例：葡基胺易水解，通过复杂反应产生有色物质，导致美拉德褐变。 有些N-糖苷稳定，不易水解，如葡基酰胺。 S-糖苷稳定性好，但在硫代葡萄糖苷酶作用下可配基裂解和分子重排硫代葡萄糖苷在硫代葡萄糖苷酶作用下的水解示意图硫代葡萄糖苷在硫代葡萄糖苷酶作用下的水解示意图 43+OH+OHCH OHHOHOHHOHHOCH22HOHHOHHHOHOHCNCHOOHC NCHH OCNCHOOHHOHOHHOHH222CHOHOHHOHHHOCH OHHO苦杏仁苷酸水解或酶水解示意图苦杏仁苷酸水解或酶水解示意图苯甲醛氢氰酸龙胆二糖 糖苷水解的意义：糖苷水解的意义：l 糖苷水解后，其
30、苷元的溶解度降低，苦涩味减轻，对食品糖苷水解后，其苷元的溶解度降低，苦涩味减轻，对食品的色泽及口感有重要影响。的色泽及口感有重要影响。l 糖苷的某些功能消失，产生或消除有害性。糖苷的某些功能消失，产生或消除有害性。生氰糖苷44食物中主要的生氰糖苷和硫代糖苷及其水解产物食物中主要的生氰糖苷和硫代糖苷及其水解产物糖苷糖苷食物原料食物原料水解后的分解物水解后的分解物苦杏仁苷和野黑樱苷苦扁桃和干艳山姜的芯葡萄糖 + 氢氰酸+ 苯甲醛亚麻苦苷亚麻籽种子及种子粕D-葡萄糖 + 氢氰酸 + 丙酮巢菜糖苷豆类（乌豌豆和巢菜）巢菜糖 + 氢氰酸 +苯甲醛里那苷金甲豆（黑豆）和鹰嘴豆、蚕豆D-葡萄糖 +氢氰酸+
31、丙酮（产物还未完全确定）百脉根苷牛角花属的ArabicusD-葡萄糖 +氢氰酸 + 牛角花黄素蜀黍氰苷高梁及玉米D-葡萄糖 +氢氰酸+ 水杨醛黑芥子苷黑芥末（同种的Juncea）D-葡萄糖 + 异硫氰酸盐丙酯 + KHSO4葡萄糖苷各种油菜科植物D-葡萄糖 + 5-乙烯-2-硫代恶唑烷，或是致甲状腺肿物 + KHSO4芸台葡萄糖硫苷各种油菜科植物各种硫化氢化合物 + H2S + KHSO445（2）低聚糖及多糖的水解）低聚糖及多糖的水解l低聚糖易被低聚糖易被酸酸和和酶水解，酶水解，但对但对碱较稳定碱较稳定。转化糖转化糖（invert suger）：蔗糖水解生成的等摩尔）：蔗糖水解生成的等摩尔葡
32、萄糖和果糖的混合物。葡萄糖和果糖的混合物。l多糖在酸或酶催化下易水解，并伴随黏度降低、多糖在酸或酶催化下易水解，并伴随黏度降低、甜度增加。甜度增加。 例：用玉米淀粉生产例：用玉米淀粉生产果葡糖浆果葡糖浆。l低聚糖和多糖水解速度的影响因素：结构、低聚糖和多糖水解速度的影响因素：结构、pH、时间、温度和酶活性。时间、温度和酶活性。463. 氧化反应氧化反应l还原糖在碱性条件下还原糖在碱性条件下 弱弱氧化剂，还原糖可被氧化成氧化剂，还原糖可被氧化成醛糖酸醛糖酸（aldonic acid）；）； 强强氧化剂，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成氧化剂，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成醛糖二醛糖
33、二酸酸（aldaric acid）l醛糖在醛糖在酶酶作用下氧化，生成作用下氧化，生成糖醛酸糖醛酸（uronic acid）。）。例：例：D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡糖酸，商品葡糖酸，商品D-葡糖酸葡糖酸及其内酯的制备如下：及其内酯的制备如下： 474. 还原反应还原反应l单糖的羰基可被还原成对应的糖醇单糖的羰基可被还原成对应的糖醇l酮糖还原形成一个新的手性碳原子，因此能得到两种相应的酮糖还原形成一个新的手性碳原子，因此能得到两种相应的糖醇。糖醇。 葡萄糖及果糖还原产生的糖醇葡萄糖及果糖还原产生的糖醇HOCH485. 酯化与醚化反应酯化与醚化反应
34、l糖分子中羟基能与有机酸和无机酸形成酯。糖分子中羟基能与有机酸和无机酸形成酯。l玉米淀粉衍生玉米淀粉衍生: 琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。蔗糖脂肪酸酯是食品工业常用的乳化剂。蔗糖脂肪酸酯是食品工业常用的乳化剂。HO2CH OPO H3O3CH OPO HHCOHCHO2HCOHHCOHHOCHOHOHOHD-葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酯磷酸酯 HO POCH3O2CH OPO H 3HO2CH OPO H 332CH OPO HO2HCOHHCOHHOCHOHOHC D-果糖果糖-1，6-二磷酸酯二磷酸酯 49l 糖中羟基，如醇羟基还可生成醚。糖中羟基
35、，如醇羟基还可生成醚。l 多糖醚化可明显改善其性能。多糖醚化可明显改善其性能。 例：例：羧甲基纤维素钠（羧甲基纤维素钠（CMC）和和羟丙基淀粉羟丙基淀粉等。等。 羧甲基纤维素钠的制备：羧甲基纤维素钠的制备：由天然纤维素与苛性碱及一氯醋酸反应后制得，分子量6400(1 000)。 羧甲基纤维素钠的应用：羧甲基纤维素钠的应用：乳化稳定剂增稠剂优异的冻结、熔化稳定性能提高产品的风味，延长贮藏时间 50 在红藻多糖，特别是琼脂胶、在红藻多糖，特别是琼脂胶、-卡拉胶和卡拉胶和-卡拉胶中存卡拉胶中存在一种特殊的醚，即这些多糖中的在一种特殊的醚，即这些多糖中的D-半乳糖基的半乳糖基的C3和和C6之之间由于脱
36、水形成的内醚。间由于脱水形成的内醚。 3,6-脱水脱水-半乳糖吡喃基半乳糖吡喃基 51三三. 碳水化合物的食品功能性碳水化合物的食品功能性（一）（一） 亲水功能亲水功能 碳水化合物含有许多亲水性羟基，可通过氢键键合与水分子相互作用，对水有较强的亲和力。糖吸收潮湿空气中水分的百分含量（糖吸收潮湿空气中水分的百分含量（%）糖20、不同相对湿度（RH）和时间60%，1h60%，9d100%，25dD-葡萄糖0.070.0714.5D-果糖0.280.6373.4蔗糖0.040.0318.4麦芽糖（无水）0.807.018.4含结晶水麦芽糖5.055.1未测无水乳糖0.541.21.4含结晶水乳糖5.
37、055.1未测1. 单糖和低聚糖的吸湿性单糖和低聚糖的吸湿性522. 糖醇的糖醇的吸湿性和保湿性吸湿性和保湿性l 除甘露醇、异麦芽酮糖醇，均有一定吸湿性。除甘露醇、异麦芽酮糖醇，均有一定吸湿性。l 糖醇的吸湿性和其纯度有关，一般纯度低，吸湿性高。糖醇的吸湿性和其纯度有关，一般纯度低，吸湿性高。l 糖醇吸湿性的应用：适于制造软式糕点和作为膏体的保糖醇吸湿性的应用：适于制造软式糕点和作为膏体的保湿剂湿剂l 注意：在干燥条件下保存，以防止吸湿结块注意：在干燥条件下保存，以防止吸湿结块。533. 多糖的吸湿性和保湿性多糖的吸湿性和保湿性 茶多糖的吸湿性（左图茶多糖的吸湿性（左图RH=81%，中图，中图
38、RH=43%）与保湿性（右）与保湿性（右RH=43%） 多糖的吸湿性和保湿性较好。多糖的吸湿性和保湿性较好。54碳水化合物的亲水功能是其最重要的食品功能碳水化合物的亲水功能是其最重要的食品功能性之一，在食品生产中应用广泛。性之一，在食品生产中应用广泛。l限制从外界吸入水分限制从外界吸入水分 例：糖粉霜（乳糖、麦芽糖）l控制食品中水分的损失控制食品中水分的损失 例：蜜饯、焙烤食品（玉米糖浆、转化糖、糖醇）55（二）黏度与凝胶作用（二）黏度与凝胶作用1. 黏度黏度 (viscosity)l可溶性碳水化合物的溶液均具有一定黏度。可溶性碳水化合物的溶液均具有一定黏度。l影响碳水化合物黏度的因素：影响碳
39、水化合物黏度的因素：内在因素（平均分子量大小、分子链形状等）内在因素（平均分子量大小、分子链形状等）外界因素（浓度、温度等）外界因素（浓度、温度等） 56多糖分子在溶液中呈无规线团状多糖分子在溶液中呈无规线团状 (1) 多糖溶液黏度的重要性多糖溶液黏度的重要性l 多糖溶液的黏度与相应食品的多糖溶液的黏度与相应食品的黏稠性黏稠性及及胶凝性胶凝性均有重要关均有重要关系，可以影响食品的系，可以影响食品的功能功能；l 通过控制多糖溶液的黏度，可控制通过控制多糖溶液的黏度，可控制液体食品及饮料的流动液体食品及饮料的流动性与质地性与质地，改变，改变半固体食品的形态半固体食品的形态及及O/W乳浊液的稳定性乳
40、浊液的稳定性。(2) 多糖溶液黏度的影响因素多糖溶液黏度的影响因素 分子的大小、形状、所带净电荷及其在溶液中的构象。分子的大小、形状、所带净电荷及其在溶液中的构象。 一般多糖分子在溶液中呈无序的一般多糖分子在溶液中呈无序的无规线团状无规线团状。2. 多糖溶液的黏度多糖溶液的黏度57相同相同DP的直链（线性）多糖的黏度比支链多糖的黏度大？的直链（线性）多糖的黏度比支链多糖的黏度大？l 直链多糖直链多糖在溶液中占有较大的曲绕回转空间，其有效体积和流动产生的在溶液中占有较大的曲绕回转空间，其有效体积和流动产生的阻力比支链多糖大，因而分子之间相互碰撞的频率高，溶液的黏度远阻力比支链多糖大，因而分子之间
41、相互碰撞的频率高，溶液的黏度远高高于于相同相同DP的支链多糖溶液。的支链多糖溶液。l 支链多糖支链多糖在溶液中链的作用不明显，因而分子的溶剂化程度较线性多糖在溶液中链的作用不明显，因而分子的溶剂化程度较线性多糖高，更易溶于水。高度支化的多糖比同等高，更易溶于水。高度支化的多糖比同等DP的直链多糖占有的有效体积的直链多糖占有的有效体积的回转空间小得多，分子之间相互碰撞的频率也较低，因而溶液的黏度远的回转空间小得多，分子之间相互碰撞的频率也较低，因而溶液的黏度远低低于相同于相同DP的线性多糖。的线性多糖。相同分子质量的线性多糖和高度支链多糖在溶液中占有的相对体积相同分子质量的线性多糖和高度支链多糖
42、在溶液中占有的相对体积 多糖多糖分子形状分子形状对溶液黏度的影响对溶液黏度的影响58多糖分子多糖分子所带电荷所带电荷对溶液黏度的影响对溶液黏度的影响多糖在溶液中所带电荷状态对其黏度有重要影响。多糖在溶液中所带电荷状态对其黏度有重要影响。l对于对于仅带一种电荷仅带一种电荷的的直链多糖直链多糖，由于同种电荷产生静电斥，由于同种电荷产生静电斥力，引起分子伸展、链长增加和占有的力，引起分子伸展、链长增加和占有的“有效体积有效体积”增大，增大，因而溶液的因而溶液的黏度黏度大大大大提高提高；lpH值对黏度的影响与电荷状态有关值对黏度的影响与电荷状态有关 例：含羧基的多糖在例：含羧基的多糖在pH2.8时电荷
43、效应最小，这时羧基电时电荷效应最小，这时羧基电离受到抑制，这种聚合物的行为如同不带电荷的分子。离受到抑制，这种聚合物的行为如同不带电荷的分子。59多糖分子电荷与多糖分子电荷与“老化老化” 不带电荷不带电荷的的直链均多糖直链均多糖因其分子链中仅具有一种中性单糖因其分子链中仅具有一种中性单糖的结构单元和一种键型，分子链间倾向于缔合和形成部分的结构单元和一种键型，分子链间倾向于缔合和形成部分结晶，这些结晶区不溶于水，而且非常稳定。结晶，这些结晶区不溶于水，而且非常稳定。 例；淀粉例；淀粉“老化老化” 。伴随老化，水被排除，即。伴随老化，水被排除，即“脱水收缩脱水收缩”。 带电荷带电荷的的直链均多糖直
44、链均多糖一般不一般不“老化老化”，原因在于在食品的，原因在于在食品的pH范围，该类多糖带电荷的基团处于完全电离状态范围，该类多糖带电荷的基团处于完全电离状态。60多糖溶液的黏度与温度多糖溶液的黏度与温度 多糖溶液的黏度随多糖溶液的黏度随温度温度而而。 可利用温度对黏度的影响进行食品加工。可利用温度对黏度的影响进行食品加工。 例：高温溶解较多的多糖，降低温度得到稠的胶体。例：高温溶解较多的多糖，降低温度得到稠的胶体。613. 胶凝作用胶凝作用l多糖或蛋白质等大分子可通过多糖或蛋白质等大分子可通过氢键、疏水相互作用、范氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接德华引力、离子桥接(ionic cros
45、s bridges)、缠结或共价、缠结或共价键键等相互作用，形成海绵状的三维网状凝胶结构。网孔中等相互作用，形成海绵状的三维网状凝胶结构。网孔中充满着液相（由较小分子质量的溶质和部分高聚物组成的充满着液相（由较小分子质量的溶质和部分高聚物组成的水溶液）水溶液）典型的三维网络凝胶结构示意图典型的三维网络凝胶结构示意图62l凝胶具有凝胶具有二重性二重性l凝胶强度依赖于联结区强度凝胶强度依赖于联结区强度联结区不长：易破坏，形成热不稳定凝胶联结区不长：易破坏，形成热不稳定凝胶联结区长：硬而稳定凝胶联结区长：硬而稳定凝胶l通过控制联结区长度可以形成多种不同硬度和稳定性的凝胶通过控制联结区长度可以形成多种
46、不同硬度和稳定性的凝胶l不能形成凝胶的情况：不能形成凝胶的情况：l支链分子支链分子或或杂聚糖杂聚糖分子间不能很好地结合，因此不能形成足分子间不能很好地结合，因此不能形成足够大的联结区和一定强度的凝胶，只形成粘稠、稳定的够大的联结区和一定强度的凝胶，只形成粘稠、稳定的溶胶溶胶。l带电荷的分子带电荷的分子，如含羧基的多糖，链段之间的负电荷可产生，如含羧基的多糖，链段之间的负电荷可产生库仑斥力，阻止联结区的形成。库仑斥力，阻止联结区的形成。63 不同的凝胶具有不同的用途，选择标准取决于所期望不同的凝胶具有不同的用途，选择标准取决于所期望的黏度、凝胶强度、流变性质、体系的的黏度、凝胶强度、流变性质、体
47、系的pH值、加工时的温值、加工时的温度、与其他配料的相互作用、质构等。度、与其他配料的相互作用、质构等。 多糖溶液的上述性质，赋予多糖在食品及轻工业有广多糖溶液的上述性质，赋予多糖在食品及轻工业有广泛的应用，如作为增稠剂、絮凝剂、泡沫稳定剂、吸水膨泛的应用，如作为增稠剂、絮凝剂、泡沫稳定剂、吸水膨胀剂、乳状液稳定剂等。胀剂、乳状液稳定剂等。64（三）风味结合功能（三）风味结合功能l 碳水化合物是一类很好的风味固定剂，能有效地保留挥发碳水化合物是一类很好的风味固定剂，能有效地保留挥发性风味成分，如醛类、酮类及酯类。性风味成分，如醛类、酮类及酯类。l 环状糊精由于内部呈非极性环境，能有效地截留非极
48、性的环状糊精由于内部呈非极性环境，能有效地截留非极性的风味成分和其他小分子化合物。风味成分和其他小分子化合物。l 阿拉伯树胶在风味物颗粒的周围形成一层厚膜，从而可以阿拉伯树胶在风味物颗粒的周围形成一层厚膜，从而可以防止水分的吸收、挥发和化学氧化造成的损失。防止水分的吸收、挥发和化学氧化造成的损失。 例：喷雾或冻干脱水的食品中的碳水化合物在脱水过程例：喷雾或冻干脱水的食品中的碳水化合物在脱水过程中，由中，由糖糖-水相互作用水相互作用转变成转变成糖糖-风味剂的相互作用风味剂的相互作用，从而保，从而保持挥发性风味成分。持挥发性风味成分。65（四）（四） 碳水化合物褐变产物与食品风味碳水化合物褐变产物
49、与食品风味l 碳水化合物在非酶褐变过程中产生类黑精色素和多种挥碳水化合物在非酶褐变过程中产生类黑精色素和多种挥发性物质，使加工食品产生特殊的风味。发性物质，使加工食品产生特殊的风味。l褐变产物作用：褐变产物作用：使食品产生风味使食品产生风味，本身具有特殊的风味本身具有特殊的风味或者或者能增强其他的风味能增强其他的风味。例：麦芽酚（例：麦芽酚（Maltol ）和乙基麦芽酚）和乙基麦芽酚(甜味增强剂甜味增强剂)l糖的热分解产物：吡喃酮、呋喃、呋喃酮、内酯、羰基糖的热分解产物：吡喃酮、呋喃、呋喃酮、内酯、羰基化合物、酸和酯类等。这些化合物总的风味和香味特征使化合物、酸和酯类等。这些化合物总的风味和香
50、味特征使某些食品产生特有的香味。某些食品产生特有的香味。麦芽酚麦芽酚66（五）甜度（五）甜度l 所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，一些糖苷、多糖复合所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，一些糖苷、多糖复合物也有很好的甜度。物也有很好的甜度。l 人所能感觉到的甜味因糖的组成、构型和物理形态不同而异。人所能感觉到的甜味因糖的组成、构型和物理形态不同而异。糖的相对甜度（糖的相对甜度（W/W，%） 糖糖溶液的相对甜度溶液的相对甜度结晶的相对甜度结晶的相对甜度蔗糖 -D-果糖-D-葡萄糖 -D-葡萄糖-D-半乳糖 -D-半乳糖-D-甘露糖 -D-甘露糖-D-乳糖 -D-乳糖 -D-麦芽糖棉子糖水苏四糖100
