碳水化合物解析

第4章碳水化合物（10学时）

[本章讲授内容与学时分配]

[目的要求]

掌握单糖的性质、结构、分类方法及其在食品中的应用，特别是糖类化合物的美拉德褐变反应对储藏加工条件下的食品营养、感观性状和安全的影响；几种重要多糖的结构、性质及其应用，特别是淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用

了解功能性低聚糖简介；食品中碳水化合物的测定方法

[重点]

食品在储藏加工条件下糖类化合物的美拉德褐变反应及其对食品营养、感观性状和安全的影响（即糖类的特性与应用）；淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用。

[难点]

糖类化合物的结构与功能间的关系、淀粉的老化与糊化。

[本次讲授内容与学时分配]

第4章碳水化合物

4.1 碳水化合物类型与结构 1.0学时

4.2小分子糖在食品中的特性与应用(一) 1.0学时

[目的要求]

掌握：糖类化合物的结构；单糖的作用与功能；小分子糖在食品加工贮藏中的化学反应

了解：CD在食品工业中的应用

[重点与难点]

重点：小分子糖在食品加工贮藏中的化学反应与应用

难点：CD的结构与功能的关系

[课堂组织]

讲授与复习提问结合；多媒体展示分子结构特点

[教学内容]

第4章碳水化合物

糖类化合物是自然界分布广泛、数量最多的有机化合物，是食品的主要组成成分之一，也是绿色植物光合作用的直接产物。自然界的生物物质中，糖类化合物约占3/4，从细菌到高等动物都含有糖类化合物，植物体中含量最丰富，约占其干重的85%～90%，其中又以纤维素最为丰富。其次是节肢动物，如昆虫、蟹和虾外壳中的壳多糖（甲壳质）。

关于糖类化合物的分子组成，曾用C n(H2O)m通式表示，并统称为碳水化合物。但后来发现有些糖如鼠李糖（C6H12O5）和脱氧核糖（C5H10O4）并不符合上述通式，而且有些糖还含有氮、硫、磷等成分，显然“碳水化合物”这一名称已经不适当，但由于沿用已久，至今仍然使用“碳水化合物”的名称代表糖类化合物。

○根据糖类的化学结构特征，糖类的定义应是多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。

糖类化合物是生物体维持生命活动所需能量的主要来源，是合成其它化合物的基本原料，同时也是生物体的主要结构成分。

○人类摄取食物的总能量中大约60-80%由糖类提供，因此，它是人类及动物的生命源泉。我国传统膳食习惯是以富含糖类化合物的食物为主食，但近十几年来随着动物蛋白质食物产量的逐年增加和食品工业的发展，膳食结构在逐渐发生变化。

4.1 食品中重要碳水化合物的种类与结构

4.1.1 碳水化合物的分类Classification

普通的化学分类中，将碳水化合物分为3类：

○单糖是一类结构最简单的糖，是不能再被水解的糖单位，根据其所含碳原子的数目分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖等；根据官能团的特点又分为醛糖和酮糖，也包括糖醛酸和糖醇；

○寡糖一般是由2～10个单糖分子缩合而成，水解后产生单糖，以双糖最为重要。

○多糖是由多个单糖分子缩合而成，其聚合度很大。因此，这些高分子聚合物的性质不同于单糖和低聚糖，在大多数情况下多糖不溶于水，也没有甜味，其物理化学性质与它们的分子质量大小、结构和形状相关。常见的多糖有淀粉、纤维素和果胶。由相同的单糖基组成的多糖称同聚多糖，不相同的单糖基组成的称杂聚多糖；如按其分子中有无支链，则有直链、支链多糖之分；按其功能不同，则可分为结构多糖、贮存多糖、抗原多糖等。

4.1.2 食品中碳水化合物的种类

4.1.2.1 食品中存在的碳水化合物的种类

食品中的碳水化合物，种类多、含量高。

○单糖：包括葡、果、甘、半乳、鼠、木、阿、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸及山梨糖醇等。前四种和最后一种是可被人体利用的。食品中的单糖主要有葡、果、甘、半乳糖等，天然食品中单糖较少，加工食品中则因人为添加而有多有少。单糖的许多化学反应特性与分子中活泼的醛、酮基相关。

○低聚糖

2－10个单糖以糖苷键结合成低聚糖。自然界以双糖最多。

双糖（麦芽糖、纤维二糖、蔗糖、乳糖、蜜二糖等）还原性

非还原性

其它低聚糖（三糖、四糖至10个单糖单位的聚合体）

均匀双糖麦芽糖、纤维二糖、异麦芽糖、龙胆二糖（β葡－1，6－α葡）、海藻糖（α葡－1，1－α葡）等。其中，龙胆二糖主要存在于龙胆属植物中而得名，海藻糖存在于海藻、真菌等体内。

非均匀二糖蔗糖、乳糖（β半－1，4－α葡）、蜜二糖（α半－1，6－α葡）等。其中，乳糖主要是哺乳动物乳汁中主要成分，蜜二糖是一些锦葵属树皮分泼物成分。

还原糖与非还原糖：除蔗糖、海藻糖为非还原糖外，一般为还原糖。

其它低聚糖中，三糖：麦芽三糖、棉籽糖（α半－1，6－α葡－1，2β－果）等，四糖：水苏糖（α半－1，6－α半－1，6－α葡－1，2β－果）。其中，棉籽糖广泛分布于棉籽、桉树、甜菜中，水苏糖存在于水苏属植物、大豆等豆科植物中。

水苏糖分子中包含1分子半乳糖和1分子棉籽糖，棉籽糖可分为1分子蜜二糖和1分子果糖（或1分子半乳糖和1分子蔗糖）。

此外，还有食品中开发生产的功能性低聚糖如低聚果糖、异麦芽糖等；环糊精是食品中广泛应用的一类功能性成分，如用于掩蔽食品中的苦味成分等。

双糖主要有蔗、乳、麦。其中乳糖是动物糖，部分人不易吸收而产生乳糖不耐受症。

其它低聚糖：主要分布在豆科植物及块茎植物中，其中棉子糖、水苏糖和松三糖等，可引起胃肠胀气和腹泻，因为人体不能吸收，在结肠中被产气杆菌等微生物发酵而产生二氧化碳、氢气，因这些糖的渗透压高而阻止肠中水分向血浆扩散，而导致腹泻。有些低聚糖可作为功能性添加剂开发，不被人体消化酶分解，不为龋齿菌分解利用、促使肠道有益菌（如双岐杆菌）活化增殖，作不低热量甜味剂。

○多糖