食品化學——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：糖類碳水化合物：糖類 多羥基醛、多羥基酮及其衍生物多羥基醛、多羥基酮及其衍生物 4.1 4.1 概概 述述一、種類一、種類 1 1. .單糖：單糖： 最小組成單位最小組成單位 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個單糖，個單糖， n n2 21010 3 3. .多糖：多糖： 水解水解 1010個以上單糖個以上單糖 二、食品中的碳水化合物二、食品中的碳水化合物種類多、含量高種類多、含量高。水果水果 單糖單糖 蔬菜蔬菜糧食：糧食：單、雙糖單、雙糖 較低較低 多糖多糖 高高

2、名稱名稱碳水化合物碳水化合物(%)(%)總糖總糖單糖和雙糖單糖和雙糖多糖多糖蘋果蘋果葡萄葡萄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纖維素纖維素1.0纖維素纖維素0.6胡蘿卜胡蘿卜馬鈴薯馬鈴薯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纖維素纖維素1.0淀粉淀粉 14纖維素纖維素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 單糖及低

3、聚糖單糖及低聚糖 一、一、結(jié)構結(jié)構 1.1.單糖的結(jié)構單糖的結(jié)構 * 醛糖：醛糖：D-甘油醛甘油醛 衍生而來衍生而來 葡萄糖、甘露糖、核糖、木糖葡萄糖、甘露糖、核糖、木糖 * 酮糖：二羥基丙酮酮糖：二羥基丙酮 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.低聚糖的結(jié)構低聚糖的結(jié)構 一個醛糖上的半縮醛羥基和另一個單糖一個醛糖上的半縮醛羥基和另一個單糖的羥基脫水而成（形成糖苷鍵）。的羥基脫水而成（形成糖苷鍵）。1. 甜度：甜度： 比甜度、甜度倍數(shù)比甜度、甜度倍數(shù)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麥芽糖：麥芽糖：0.50 0.50 乳糖：乳糖：0.40 0.40 二、物理性質(zhì)二、物理性質(zhì)糖的分子質(zhì)量越大，溶解度越小，甜度越小。糖的分子質(zhì)量越大，溶解度越小，甜度越小

5、。甜度與甜度與糖的糖的分子結(jié)構有關：分子結(jié)構有關： D-D-葡萄糖葡萄糖: : 結(jié)晶結(jié)晶 型，溶解，部分轉(zhuǎn)為型，溶解，部分轉(zhuǎn)為型，型， : = 36:64: = 36:64，甜度，甜度 果糖果糖: : 結(jié)晶結(jié)晶型，溶解，部分變?yōu)樾停芙?，部分變?yōu)?型，型， 平衡時平衡時 甜度甜度不同種類的糖混合，有協(xié)同增效作用。不同種類的糖混合，有協(xié)同增效作用。2. 旋光性：旋光性： 除丙酮糖除丙酮糖 變旋現(xiàn)象：變旋現(xiàn)象： 糖剛?cè)苡谒畷r，其旋光度處于變化中，糖剛?cè)苡谒畷r，其旋光度處于變化中， 經(jīng)過一定時間后就達到恒定的旋光度經(jīng)過一定時間后就達到恒定的旋光度. . -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，不溶于有機溶劑溶于水，不溶于有機溶劑 各種單糖的溶解度不同：各種單糖的溶解度不同： 果糖最高，葡萄糖其次果糖最高，葡萄糖其次 溫度溫度，溶解度，溶解度 濃度濃度 ，滲透壓，滲透壓 ： 高濃度糖的保存性質(zhì)高濃度糖的保存性質(zhì)-果醬、蜜餞果醬、蜜餞4.4.吸濕性、保濕性，結(jié)晶性：吸濕性、保濕性，結(jié)晶性：吸濕性：吸濕性： 果糖果糖( (最強最強) ) 葡萄糖葡萄糖結(jié)晶性：結(jié)晶性： 葡萄糖：葡萄糖：易結(jié)晶，晶體細小易結(jié)晶，晶體細小 蔗蔗 糖：糖：易結(jié)晶，晶體粗大易結(jié)晶

7、，晶體粗大 果糖、果葡糖漿果糖、果葡糖漿：較難結(jié)晶較難結(jié)晶 淀粉糖漿：淀粉糖漿：不能結(jié)晶，并可防止蔗糖結(jié)晶不能結(jié)晶，并可防止蔗糖結(jié)晶5.5.黏度：黏度： 溫度溫度，黏度，黏度 （但葡萄糖例外）（但葡萄糖例外） 單糖單糖 蔗糖蔗糖 果糖果糖 蔗糖蔗糖 麥芽糖麥芽糖乳酸菌乳酸菌 還發(fā)酵還發(fā)酵 乳糖乳糖 乳酸乳酸 （酸奶）（酸奶）大多低聚糖水解產(chǎn)生單糖才發(fā)酵大多低聚糖水解產(chǎn)生單糖才發(fā)酵8.8.冰點：降低冰點：降低 溶液濃度越高，分子量越小，冰點降低越多。溶液濃度越高，分子量越小，冰點降低越多。 9.9.抗氧化性：抗氧化性： 氧氣在糖液中溶解度氧氣在糖液中溶解度 酮糖，酮糖， 單糖單糖 雙糖雙糖 氨基

8、化合物：氨基化合物： -氨基酸氨基酸 -氨基酸氨基酸 賴氨酸：賴氨酸： H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH NH2氨基酸：碳鏈越短，反應性越強氨基酸：碳鏈越短，反應性越強氨基酸氨基酸 多肽多肽 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(2) pH： 3，褐變速度隨，褐變速度隨pH 而而(3)(3)水分：水分： 1015%，最易褐變，最易褐變 完全干燥，完全干燥，難難褐變褐變(4)(4)溫度：溫度： 每差每差1010，褐變速度差，褐變速度差 35倍倍 30 30 褐變較快，褐變較快， 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 分子形狀分子形狀: : 線型，呈螺旋狀線型，呈螺旋狀 樹枝樹枝 直、支鏈淀粉的異同：直、支鏈淀粉的異同：（二）物理性質(zhì)（二）物理性質(zhì) 白色粉末白色粉末 含水量較高含水量較高(12%):(12%): 羥基羥基 淀粉與碘淀粉與碘有顏色的復合物：有顏色的復合物： 直鏈淀粉：棕藍色直鏈淀粉：棕藍色 支鏈淀粉：蘭紫色支鏈淀粉：蘭紫色 糊精與碘糊精與碘: : 顏色隨糊精分子質(zhì)量遞減顏色隨糊精分子質(zhì)量遞減 藍、紫紅、橙、無色藍、紫紅、橙、無色與直鏈淀粉形成復合物：與直鏈淀粉形成復合物： 脂肪酸、醇類、表面活性劑脂肪酸、醇類、表面活性劑1.1.酸水解法酸

10、水解法 （三（三) ) 水解反應水解反應紫色糊精、紅色糊精紫色糊精、紅色糊精 、無色糊精、麥芽糖、無色糊精、麥芽糖、葡萄糖葡萄糖不同來源的淀粉，酸水解難易不同。不同來源的淀粉，酸水解難易不同。支鏈淀粉比直鏈淀粉易水解。支鏈淀粉比直鏈淀粉易水解。2.2.酶水解法酶水解法(1)(1) - -淀粉酶：內(nèi)切酶淀粉酶：內(nèi)切酶從內(nèi)部從內(nèi)部隨機分解隨機分解 -1,4-1,4糖苷鍵糖苷鍵不分解不分解 -1,6-1,6鍵鍵, ,能越過能越過 -1,6-1,6鍵繼續(xù)水解鍵繼續(xù)水解 -1,4-1,4鍵鍵不能水解麥芽糖中的不能水解麥芽糖中的 -1,4-1,4鍵鍵 產(chǎn)物產(chǎn)物： - -葡萄糖、葡萄糖、 - -麥芽糖、很小

11、的糊精麥芽糖、很小的糊精 液化酶液化酶 (2) -淀粉酶：外切酶，淀粉酶：外切酶，麥芽糖酶麥芽糖酶從非還原端切從非還原端切 -1,4-1,4鍵（以麥芽糖為單位切）。鍵（以麥芽糖為單位切）。不水解不水解 -1,6-1,6鍵鍵, ,不能越過不能越過 -1,6-1,6鍵繼續(xù)水解鍵繼續(xù)水解 -1,4-1,4鍵。鍵。 產(chǎn)物：產(chǎn)物： -麥芽糖、麥芽糖、 -極限糊精極限糊精 糖化酶糖化酶 (3) 葡萄糖葡萄糖淀粉酶：外切酶淀粉酶：外切酶從非還原端切從非還原端切 -1,4-1,4鍵鍵 -葡萄糖葡萄糖 切切 -1,6-1,6鍵、鍵、 -1,3-1,3鍵鍵-葡萄糖葡萄糖（速度很慢）（速度很慢） (4)(4)脫支酶

12、：脫支酶：水解水解 -1,6-1,6鍵鍵直鏈片斷直鏈片斷* * 淀粉糖漿：淀粉糖漿： 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、低聚糖和糊精組成的透明、粘稠、均勻的混合糖液。組成的透明、粘稠、均勻的混合糖液。 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 中轉(zhuǎn)化度淀粉糖漿中轉(zhuǎn)化度淀粉糖漿* * 麥芽糖漿（飴糖）：麥芽糖漿（飴糖）： 麥芽糖酶麥芽糖酶 水解淀粉水解淀粉 主要成分：麥芽糖主要成分：麥芽糖 淺黃色，甜味溫和，特有的風味淺黃色，甜味溫和，特有的風味（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): 分子間分子間 氫鍵，氫鍵，膠束，結(jié)構緊密膠束，結(jié)構緊密-淀粉淀粉的天然狀態(tài)，分子間靠氫鍵緊密排列，間隙很小，具有膠束結(jié)構水中加熱膨潤淀粉水分子浸入膠束內(nèi)部，膠束逐漸被溶解，分子間空隙逐漸增大，體積增加數(shù)十倍-淀粉加熱糊化膠束徹底崩潰，形成被水包圍的淀粉分子，成膠體溶液狀態(tài) 淀粉懸浮液加熱到一定溫度，淀粉分子突然膨脹，淀粉懸浮液加熱到一定溫度，淀粉分子突然膨脹，體積比原來增加數(shù)十倍（膨潤現(xiàn)象），體積比原來增加數(shù)十倍（膨潤現(xiàn)象）， 繼續(xù)加熱，繼續(xù)加熱，變成粘性的糊狀溶液，這種現(xiàn)象叫變成粘性的糊狀溶液，這種現(xiàn)象叫糊化糊化( ( - -化化) )。 - -淀粉淀

14、粉: : 處于糊化狀態(tài)的淀粉處于糊化狀態(tài)的淀粉糊化糊化分分3 3個階段：個階段： 可逆吸水階段可逆吸水階段 不可逆吸水階段不可逆吸水階段 淀粉粒解體階段淀粉粒解體階段糊化溫度糊化溫度: : 糊化開始的溫度、糊化完成的溫度糊化開始的溫度、糊化完成的溫度 -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 糊化的本質(zhì)：糊化的本質(zhì)： 由由-淀粉轉(zhuǎn)變成淀粉轉(zhuǎn)變成 - -淀粉淀粉2.2.影響糊化的因素：影響糊化的因素： 淀粉本身的分子結(jié)構：淀粉本身的分子結(jié)構： 支鏈淀粉比直鏈淀粉易糊化支鏈淀粉比直鏈淀粉易糊化 同種淀粉，顆粒大，易糊化同種淀粉，顆粒大，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：高濃度糖液高濃度糖液 降低糊化速度、糊粘度、凝膠強度降低糊化速度、糊粘度、凝膠強度脂類：脂類： 阻礙糊化阻礙糊化 鹽：鹽： 低濃度鹽，影響小低濃度鹽，影響小 鹽敏感性淀粉：鹽促進或阻礙糊化鹽敏感性淀粉：鹽促進或阻礙糊化 pHpH： 47 47 影響小影響小 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，在室溫或低于室溫下放置糊化后的淀粉，在室溫或低于室溫下放置后，變得不透明甚至凝結(jié)而沉淀的現(xiàn)象。后，變得不透明甚至凝結(jié)而沉淀的現(xiàn)象。結(jié)果結(jié)果: :

16、與水失去親合力，溶解性變差與水失去親合力，溶解性變差 不易與酶作用，不易消化吸收不易與酶作用，不易消化吸收 影響食品的質(zhì)地影響食品的質(zhì)地2.2.影響因素：影響因素： 分子結(jié)構：分子結(jié)構： 直鏈淀粉易老化直鏈淀粉易老化支鏈淀粉不易老化支鏈淀粉不易老化含水量：含水量： 0 00 0，易老化，易老化 10% 50% 低甲氧基果膠（低甲氧基果膠（low-methoxyl pectin, LM）：）： DE 70%慢凝果膠：慢凝果膠：DE：50% 70%(3)pH(3)pH值：值： 有助于果膠有助于果膠- -糖凝膠體系的形成糖凝膠體系的形成 (4)(4)糖濃度：糖濃度： LMLM：不需糖：不需糖. .但

17、加但加1020%糖糖, 凝膠質(zhì)地更好凝膠質(zhì)地更好(5)(5)溫度：溫度： 0 05050，影響不大。，影響不大。 過高或加熱時間過長，影響凝膠強度。過高或加熱時間過長，影響凝膠強度。（四）果膠的制備（四）果膠的制備 原料原料( (柑橘皮、蘋果渣、柑橘皮、蘋果渣、山楂、向日葵盤等）山楂、向日葵盤等）加水加水加熱加熱果膠酶失活果膠酶失活加水加水浸提浸提去除雜質(zhì)去除雜質(zhì)調(diào)調(diào)PHPH至至22.5加熱加熱3060分分冷卻、過濾冷卻、過濾氨水調(diào)氨水調(diào)PHPH至至3.5過濾過濾加乙醇加乙醇果膠沉淀果膠沉淀過濾過濾、干燥干燥（五）果膠的作用（五）果膠的作用1.1.膠凝性：果凍、果醬膠凝性：果凍、果醬2.2.增

18、稠、穩(wěn)定功能增稠、穩(wěn)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、纖維素、半纖維素纖維素、半纖維素（一）纖維素（一）纖維素 葡萄糖葡萄糖 -1,4-1,4糖苷鍵糖苷鍵性質(zhì)：性質(zhì)： 分子量大分子量大 不溶于水不溶于水 稀酸、稀堿：特別穩(wěn)定稀酸、稀堿：特別穩(wěn)定 高溫、高壓、高濃度強酸：分解高溫、高壓、高濃度強酸：分解 無營養(yǎng)、熱量無營養(yǎng)、熱量 纖維素的衍生物：纖維素的衍生物：1.1.羧甲基纖維素羧甲基纖維素（CMC）羧甲基纖維素鈉羧甲基纖維素鈉 （CMC-Na）增稠劑增稠劑穩(wěn)定蛋白質(zhì)分散體系穩(wěn)定蛋白質(zhì)分散體系2.2.甲基纖維素（甲基纖維素（MC）形成熱凝膠形成熱凝膠乳化劑乳化劑成膜性成

19、膜性（二）半（二）半纖維素纖維素骨架骨架: : 木聚糖（吡喃木糖木聚糖（吡喃木糖 -1,4-1,4鍵）鍵）半纖維素分半纖維素分: : 半纖維素半纖維素A A：中性中性 半纖維素半纖維素B B：酸性酸性焙烤食品：提高面粉結(jié)合水的能力焙烤食品：提高面粉結(jié)合水的能力3.3.微精纖維素（微精纖維素（MCCMCC） 無熱量的填充物無熱量的填充物 穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑 4.5 4.5 其他植物其他植物多糖多糖一、魔芋膠：一、魔芋膠： 熱不可逆凝膠熱不可逆凝膠二、瓜爾豆膠與刺槐豆膠（角豆膠）二、瓜爾豆膠與刺槐豆膠（角豆膠） 增稠劑增稠劑三、阿拉伯膠：三、阿拉伯膠： 乳化劑、乳狀液穩(wěn)定劑乳化劑、乳狀液穩(wěn)定劑 與高濃度糖相容與高濃度糖相容 4.6 4.6 海藻海藻多糖多糖 一、瓊脂：一、瓊脂： 瓊膠、洋菜瓊膠、洋菜 成分：成分： 瓊脂聚糖瓊脂聚糖 . . 瓊脂膠瓊脂膠 應用：應用： 冷凍甜食：抑制脫水收縮冷凍甜食：抑制脫水收縮 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、海藻膠二、海藻膠 海藻酸鹽、褐藻酸鹽海藻酸鹽、褐藻酸鹽三、殼