《食品化学》教案3 第三章碳水化合物 一、概述 1碳水化合物的定义与来源 碳水化合物是多羟基的醛类和多羟基酮类化合物及其缩合物和某些衍生物的总称。碳水 化合物广泛存在于各种生物有机体内，是绿色植物经过光合作用形成的产物，一般占植物体 干重的80%左右。动物没有能力制造碳水化合物，因此人类膳食的能源物质碳水化合物主要 是由植物性食品提供的，如淀粉。 2碳水化合物的分类 根据其水解程度分类 单糖：指凡不能被水解为更小单位的糖类物质，如葡萄糖、果糖等； 寡糖：凡能被水解成为少数(2-6个)单糖分子的糖类物质，如蔗糖、乳糖、麦芽糖等 多糖：凡能水解为多个单糖分子的糖类物质，如淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。 根据多糖的组成分类 均多糖：指只有一种单糖组成的多糖，如淀粉，纤维素等 杂多糖：指由两种或两种以上的单糖组成的多糖，如香菇多糖等。 根据是否含有非糖基团 纯粹多糖：不含有非糖基团的多糖，也就是一般意义上的多糖： 复合多糖：含有非糖基团的多糖，如糖蛋白、糖脂等 根据多糖的生物学功能来分类 构成多糖：组成生物体的多糖。 功能多糖：在生物体中起信号传导、生物信息识别等功能的多糖。糖工程，多糖时代
《食品化学》教案 3 第三章 碳水化合物 一、概述 1 碳水化合物的定义与来源 碳水化合物是多羟基的醛类和多羟基酮类化合物及其缩合物和某些衍生物的总称。碳水 化合物广泛存在于各种生物有机体内，是绿色植物经过光合作用形成的产物，一般占植物体 干重的80%左右。动物没有能力制造碳水化合物，因此人类膳食的能源物质碳水化合物主要 是由植物性食品提供的，如淀粉。 2 碳水化合物的分类 根据其水解程度分类 单糖：指凡不能被水解为更小单位的糖类物质，如葡萄糖、果糖等； 寡糖：凡能被水解成为少数（2-6 个）单糖分子的糖类物质，如蔗糖、乳糖、麦芽糖等； 多糖：凡能水解为多个单糖分子的糖类物质，如淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。 根据多糖的组成分类 均多糖：指只有一种单糖组成的多糖，如淀粉，纤维素等 杂多糖：指由两种或两种以上的单糖组成的多糖，如香菇多糖等。 根据是否含有非糖基团 纯粹多糖：不含有非糖基团的多糖，也就是一般意义上的多糖； 复合多糖：含有非糖基团的多糖，如糖蛋白、糖脂等 根据多糖的生物学功能来分类 构成多糖：组成生物体的多糖。 功能多糖：在生物体中起信号传导、生物信息识别等功能的多糖。糖工程，多糖时代
3碳水化合物在食品体系中的功能 (1)从食品工艺学的角度看 ①赋子食品香甜味；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：果胨、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讲 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。 二、单糖、双糖在食品应用方面的物理性质 1甜度 各种单糖或双糖的相对甜度为：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. 2溶解度 常见的几种糖的溶解度如下：果糖78.94%，374.78g/100g水，蔗糖66.60%，199.4g/100g 水，葡萄糖46.71%，87.67g1100g水.实在室温下葡萄糖的溶解度较低，其渗透压不足以 抑制微生物的生长，贮藏性差，工业上一般在较高温度下55℃(70%)，不会结晶，贮意 性好。 一般说来糖浓度大于70%就可以抑制微生物的生长.果汁和蜜饯类食品就是利用糖作为保藏 剂的。 3结晶性
3 碳水化合物在食品体系中的功能 （1）从食品工艺学的角度看 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；果胨、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讲 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。 二、单糖、双糖在食品应用方面的物理性质 1 甜度 各种单糖或双糖的相对甜度为：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。 2 溶解度 常见的几种糖的溶解度如下：果糖78.94%，374.78g/100g 水，蔗糖66.60%，199.4g/100g 水，葡萄糖46.71%，87.67g/100g 水。实在室温下葡萄糖的溶解度较低，其渗透压不足以 抑制微生物的生长，贮藏性差，工业上一般在较高温度下55℃（70%），不会结晶，贮藏 性好。 一般说来糖浓度大于70%就可以抑制微生物的生长。果汁和蜜饯类食品就是利用糖作为保藏 剂的。 3 结晶性
就单糖和双糖的结晶性而言：蔗糖>葡萄糖>果糖和转化糖。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖 和糊精的混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。在生产硬糖是不能完全使用蔗糖，当熬 煮到水分含量到3%以下时，蔗糖就结晶，不能得到坚硬、透明的产品。一般在生产硬糖时 添加一定量的(30%40%)的淀粉糖浆 在生产硬糖时添加一定量淀粉糖浆的优点是：（1)不含果糖，不吸湿，糖果易于保存； （2)糖浆中含有糊精，能增加糖果的韧性；（3)糖浆甜味较低，可缓冲蔗糖的甜味，使 糖果的甜味适中。 4吸湿性和保湿性 吸湿性：糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的情况。 保湿性：指糖在较高空气湿度下吸收水分在较低空气湿度下散失水分的性质。对于单糖 和双糖的吸湿性为：果糖、转化糖>葡萄糖、麦芽糖>蔗糖。 对于生产硬糖要求生产材料的吸湿性低，如蔗糖；对于生产软糖的材料要求吸湿性要高，如 转化糖和果葡糖浆。 5渗透性 相同浓度下（只哦量百分浓度）下，溶质分子的分子质量越小，溶液的摩尔浓度就越大 溶液的渗透压就越大，食品的保存性就越高。对于蔗糖来说：50%可以抑制酵母的生长， 65%可以抑制细菌的生长，80%可以抑制霉菌的生长。 6冰点降低 当在水中加入糖时会引起溶液的冰点降低。糖的浓度越高，溶液冰点下降的越大。相同 浓度下对冰点降低的程度，葡萄糖>蔗糖>淀粉糖浆。生产糕点类冰冻食品时，混合使用淀 粉糖浆和蔗糖，可节约用电（淀粉糖浆和蔗糖的混合物的冰点降低校单独使用蔗糖小），利 用低转化度的淀粉糖浆还可以促进冰晶细腻，粘稠度高，甜味适中
就单糖和双糖的结晶性而言：蔗糖>葡萄糖>果糖和转化糖。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖 和糊精的混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。在生产硬糖是不能完全使用蔗糖，当熬 煮到水分含量到3%以下时，蔗糖就结晶，不能得到坚硬、透明的产品。一般在生产硬糖时 添加一定量的（30%-40%）的淀粉糖浆。 在生产硬糖时添加一定量淀粉糖浆的优点是：（1）不含果糖，不吸湿，糖果易于保存； （2）糖浆中含有糊精，能增加糖果的韧性；（3）糖浆甜味较低，可缓冲蔗糖的甜味，使 糖果的甜味适中。 4 吸湿性和保湿性 吸湿性：糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的情况。 保湿性：指糖在较高空气湿度下吸收水分在较低空气湿度下散失水分的性质。对于单糖 和双糖的吸湿性为：果糖、转化糖>葡萄糖、麦芽糖>蔗糖。 对于生产硬糖要求生产材料的吸湿性低，如蔗糖；对于生产软糖的材料要求吸湿性要高，如 转化糖和果葡糖浆。 5 渗透性 相同浓度下（只哦量百分浓度）下，溶质分子的分子质量越小，溶液的摩尔浓度就越大， 溶液的渗透压就越大，食品的保存性就越高。对于蔗糖来说：50%可以抑制酵母的生长， 65%可以抑制细菌的生长，80%可以抑制霉菌的生长。 6 冰点降低 当在水中加入糖时会引起溶液的冰点降低。糖的浓度越高，溶液冰点下降的越大。相同 浓度下对冰点降低的程度，葡萄糖>蔗糖>淀粉糖浆。生产糕点类冰冻食品时，混合使用淀 粉糖浆和蔗糖，可节约用电（淀粉糖浆和蔗糖的混合物的冰点降低较单独使用蔗糖小），利 用低转化度的淀粉糖浆还可以促进冰晶细腻，粘稠度高，甜味适中
7抗氧化性 糖类的抗氧化性实际上是由于糖溶液中氧气的溶解度降低而引起的。 8粘度 对于单糖和双糖，在相同浓度下，溶液的粘度有以下顺序：葡萄糖、果糖<蔗糖。<淀粉 糖浆，且淀粉糖浆的粘度随转化度的增大而降低。与一般物质溶液的粘度不同，葡萄糖溶液 的粘度随温度的升高而增大，但蔗糖溶液的粘度则随温度的增大而降低。根据糖类物质的粘 度不同，在产品中选用糖类时就要加以考虑，如清凉型的就要选用蔗糖，果汁、糖浆等则选 用淀粉糖浆。 三、单糖、双糖在食品应用方面的化学性质 1水解反应—转化糖的形成 CH22O+H2O-CeH2O+CoHO 蔗糖（左旋）H,八转化酶果糖葡萄糖（右旋） 蔗糖在酶或酸的水解作用下形成的产物叫做转化糖。所调转化是指水解前后溶液的旋光 度从左旋转化到右旋。产用于转化躺生产的水是盐酸，酶是β葡萄糖苷酶和邱果糖苷酶。 2碱作用 糖在碱性环境中不稳定，易发生变旋现象（异构化）和分解反应。这个反应手溶液温度、 糖种类及浓度、碱的种类及浓度，以及作用的时间等因素， 上述异构化反应称为Lobryde-Bruyn-Van Erensteins重排。所以可以用碱数处理淀粉糖 浆，使葡萄糖部分异构化生成果糖，从而形成果葡糖浆（人造蜂蜜），此产物与蜂蜜的风味 极为相似，但维生素的含量不及蜂蜜。果葡糖浆的强吸湿性使其可以作为面包、糕点的保湿 剂，是其质地松软，但这类产品不宜使用于酥脆食品和硬糖中。在生产甜酒和黄酒时，常在 发酵液中添加适量的果葡糖浆，以加速胶木对糖的利用速度。用碱法生产果葡糖浆时，碱的
7 抗氧化性 糖类的抗氧化性实际上是由于糖溶液中氧气的溶解度降低而引起的。 8 粘度 对于单糖和双糖，在相同浓度下，溶液的粘度有以下顺序：葡萄糖、果糖<蔗糖。<淀粉 糖浆，且淀粉糖浆的粘度随转化度的增大而降低。与一般物质溶液的粘度不同，葡萄糖溶液 的粘度随温度的升高而增大，但蔗糖溶液的粘度则随温度的增大而降低。根据糖类物质的粘 度不同，在产品中选用糖类时就要加以考虑，如清凉型的就要选用蔗糖，果汁、糖浆等则选 用淀粉糖浆。 三、单糖、双糖在食品应用方面的化学性质 1 水解反应——转化糖的形成 C12H22O11＋H2O → C6H12O6＋C6H12O6 蔗糖（左旋） H＋\转化酶 果糖 葡萄糖（右旋） 蔗糖在酶或酸的水解作用下形成的产物叫做转化糖。所谓转化是指水解前后溶液的旋光 度从左旋转化到右旋。产用于转化躺生产的水是盐酸，酶是β-葡萄糖苷酶和β-果糖苷酶。 2 碱作用 糖在碱性环境中不稳定，易发生变旋现象（异构化）和分解反应。这个反应手溶液温度、 糖种类及浓度、碱的种类及浓度，以及作用的时间等因素。 上述异构化反应称为Lobryde-Bruyn-Van Erensteins 重排。所以可以用碱处理淀粉糖 浆，使葡萄糖部分异构化生成果糖，从而形成果葡糖浆（人造蜂蜜），此产物与蜂蜜的风味 极为相似，但维生素的含量不及蜂蜜。果葡糖浆的强吸湿性使其可以作为面包、糕点的保湿 剂，是其质地松软，但这类产品不宜使用于酥脆食品和硬糖中。在生产甜酒和黄酒时，常在 发酵液中添加适量的果葡糖浆，以加速胶木对糖的利用速度。用碱法生产果葡糖浆时，碱的
浓度不宜过高，否则会引起糖转化生成糖醛酸，并发生分解。 3酸的作用 在室温下稀酸对单糖的稳定性无影响。酸对糖的作用与酸的种类、浓度、反应温度紧密 相关。在不同条件下可发生如下反应： ①复合反应：如2CH.O。一CHO:+H0,不同酸对此反应的催化程度依次为盐酸>硫酸 草酸，在工业上用酸水解淀粉产生葡萄糖时，产物往往含有5%左右的异麦芽糖和龙胆二糖， 影响糖的结晶性和风味。 防止或尽量降低其含量的措施：（1)严格控制加酸量和淀粉乳液的浓度，0.15% 盐酸，35Be的淀粉乳液是比饺合适的。(2)控制液化温度；（3)控制液化时间。 ②脱水反应：戊糖（加热和酸性条件）一糠醛；己糖（加热和酸性条件）一→5-羟基糠醛 一（分解）甲酸等一（聚合）有色物质。麦芽酚和异麦芽酚具有特殊的气味（焦糖香型）， 他们可增强其他风味，如增强甜味等。麦芽酚可以使蔗糖的值浓度降低一半，而异麦芽酚 作为甜味的增强剂时，它所产生的效果相当于麦芽酚的6倍。 四、多糖在食品应用方面的性质 1淀粉的物理性质 淀粉根据其分子形状可分为直链淀粉和支链淀粉，支链淀粉是由α1,4葡萄糖苷键连 接的线性葡聚糖，二支链淀粉是由c1,4和α1,6糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖。 直链淀粉在水溶液中并不是线性分子，而在分子内氢键的作用下分子链卷曲成螺旋状，每个 螺旋含有6个葡萄糖残基。在显微镜下，淀粉都是形状和大小不同的透明颗粒，其形状有 圆形、卵形（椭圆形）、多角形等三种。不同淀粉的淀粉粒的形状不相同，马铃薯淀粉粒的 形状为卵形，玉米淀粉粒的形状为圆形和多角形，稻米淀粉粒的形状为多角形。不同淀粉粒 不仅颗粒形状不一样，其大小也不相同，不同淀粉粒平均颗粒大小为：马铃薯淀粉粒65um
浓度不宜过高，否则会引起糖转化生成糖醛酸，并发生分解。 3 酸的作用 在室温下稀酸对单糖的稳定性无影响。酸对糖的作用与酸的种类、浓度、反应温度紧密 相关。在不同条件下可发生如下反应： ①复合反应：如2C6H12O6→C12H22O12＋H2O，不同酸对此反应的催化程度依次为盐酸>硫酸> 草酸，在工业上用酸水解淀粉产生葡萄糖时，产物往往含有5%左右的异麦芽糖和龙胆二糖， 影响糖的结晶性和风味。 防止或尽量降低其含量的措施： （1）严格控制加酸量和淀粉乳液的浓度，0.15% 盐酸，35Be 的淀粉乳液是比较合适的。（2）控制液化温度；（3）控制液化时间。 ②脱水反应：戊糖（加热和酸性条件）→糠醛；己糖（加热和酸性条件）→5-羟基糠醛 →（分解）甲酸等→（聚合）有色物质。麦芽酚和异麦芽酚具有特殊的气味（焦糖香型）， 他们可增强其他风味，如增强甜味等。麦芽酚可以使蔗糖的阈值浓度降低一半，而异麦芽酚 作为甜味的增强剂时，它所产生的效果相当于麦芽酚的6 倍。 四、多糖在食品应用方面的性质 1 淀粉的物理性质 淀粉根据其分子形状可分为直链淀粉和支链淀粉，支链淀粉是由α-1，4 葡萄糖苷键连 接的线性葡聚糖，二支链淀粉是由α-1，4 和α-1，6 糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖。 直链淀粉在水溶液中并不是线性分子，而在分子内氢键的作用下分子链卷曲成螺旋状，每个 螺旋含有6 个葡萄糖残基。在显微镜下，淀粉都是形状和大小不同的透明颗粒，其形状有 圆形、卵形（椭圆形）、多角形等三种。不同淀粉的淀粉粒的形状不相同，马铃薯淀粉粒的 形状为卵形，玉米淀粉粒的形状为圆形和多角形，稻米淀粉粒的形状为多角形。不同淀粉粒 不仅颗粒形状不一样，其大小也不相同，不同淀粉粒平均颗粒大小为：马铃薯淀粉粒65μm