食品化学—碳水化合物复习知识点

单糖和低聚糖的性质： （1）甜度

▪ 又称比甜度，是一个相对值，通常以蔗糖作为基准物，一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20℃时的甜度为1.0。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。 （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、低聚和糊精的混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。 （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。 （5）渗透性

相同浓度下下，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。 （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。

单糖和低聚糖属于多官能团类化合物，其中含有醛基、羰基、羟基等多种官能团，因此其化学性质比较复杂，除了有机化学、生物化学中讨论的外，这儿重点讨论这类化合物与食品相关的化学性质。 （1）还原反应

所有单糖及有还原端（即分子中有自由的半缩醛羟基）的低聚糖类均能发生还原反应，产物为糖醇类化合物。

CHO

OH H

2OH

H

H HO

木糖

OH D-OH H

2OH

H

H HO

OH CH 2OH

木糖醇能够还原糖类化合物的还原剂非常多，常

用的是钠汞齐（NaHg ）和NaBH 4。由糖还原反应可以得到食品功能性成分。

✓ 2）氧化反应

● 由于单糖和还原性的低聚糖分子中均含有可被氧化的基团，所以很容易与许多氧化剂发生氧化反应。 ❍ 与弱氧化剂的反应

● 能够氧化糖类的弱氧化剂很多，常见的有土伦（Tollen ）试剂和费林（Fehlling ）试剂，大家熟知的如银镜反应。但要注意的是，由于这些反应均是在碱性的条件下进行的，而还原性的小分子糖在此条件下均可通过烯醇式-酮式互变，由酮糖转变为醛糖，因而酮糖也可发生反应。如：

H HO OH H OH H

CH 2OH

O

果糖

CH 2OH

D-HO

H HO OH H OH H

CH 2OH

CHOH

OH

H CHO

OH H HO OH H OH H

CH 2OH

HO CHO

H H HO OH H OH H

CH 2OH

D-+

烯醇式中间产物

与溴氧化

在酸性条件下，醛糖可以被溴水氧化生成糖酸；糖酸容易自动分子内重排转化为γ和δ糖内酯。如：

Note ：醛糖被溴氧化得到的是一元的糖酸；δ-D-葡萄糖酸内酯可以作为温和的酸味剂而应用在食品中。 硝酸氧化

与溴相比，硝酸是一种较强的氧化剂；醛糖在硝酸的氧化下得到的是二元糖酸。如：

（4）焦糖化反应

糖类尤其是单糖类在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上（一般为140-170℃）时，会因发生脱水、降解等过程而发生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应，又叫卡拉蜜尔作用（Caramelization)。

焦糖化反应有两种反应方向，一是经脱水得到焦糖（糖色）等产物；二是经裂解得到挥发性的醛类、酮类物质，这些物质还可以进一步缩合、聚合最终也得到一些深颜色的物质。这些反应在酸性、碱性条件下均可进行，但在碱性条件下进行的速度要快得多。下面分头简单介绍相关的反应过程。 （5）Millard （美拉德)反应 Maillard （Maillard, L. C.；法国化学家）反应指含羰基化合物（如小分子糖类等）与含氨基化合物（如氨基酸等）通过缩合、聚合而生成类黑色素的反应；也称羰氨反应。由于此类反应得到的是深棕色的产物且不需酶催化，所以也将其称为非酶褐变。

Maillard 反应是一个非常复杂的过程，需经历亲核加成、分子内重排、脱水、

环化等步骤。整个过程可分为初期、中期和末期三个阶。

影响Mailard反应的因素

①底物

A、羰基化合物种类的影响

首先需要肯定的是，并不只是糖类化合物才发生Mailard反应，存在于食品中的其它羰基类化合物也可能导致该反应的发生。

在羰基类化合物中，最容易发生Mailard反应的是α,β-不饱和醛类，其次是α-双羰基类，酮类的反应速度最慢。原因可能与共轭体系的扩大而提高了亲核加成活性有关。

在糖类物质中有：五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘露糖>葡萄糖。二糖或含单糖更多的聚合糖由于分子量增大反应的活性迅速降低。

B、氨基化合物

同样，能够参加Mailard反应的氨基类化合物也不局限于氨基酸，胺类、蛋白质、肽类均具有一定的反应活性。

一般地，胺类反应的活性大于氨基酸；而氨基酸中，碱性氨基酸的反应活性要大于中性或酸性氨基酸；氨基处于ε位或碳链末端的氨基酸其反应活性大于氨基处于α位的。

② pH

受胺类亲核反应活性的制约，碱性条件有利于Mailard反应的进行，而酸性环境，特别是pH3以下可以有效的防止褐变反应的发生。

③反应物浓度、含水及含脂肪量

Mailard反应与反应物浓度成正比；完全干燥的情况下Mailard反应难于发生，含水量在10～15%时容易发生；脂肪含量特别是不饱和脂肪酸含量高的脂类化合物含量增加时，Mailard反应容易发生。

④温度

随着贮藏或加工温度的升高，Mailard反应的速度也提高。

⑤金属离子

许多金属离子可以促进Mailard反应的发生，特别是过渡金属离子，如铁离子、铜离子等。

多糖：

由10个以上单糖构成的大分子糖。

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。

1）多糖的溶解性

多糖类物质由于其分子中含有大量的极性基团，因此对于水分子具有较大的亲合力；但是一般多糖的分子量相当大，其疏水性也随之增大；因此分子量较小、分支程度低的多糖类在水中有一定的溶解度，加热情况下更容易溶解；

而分子量大、分支程度高的多糖类在水中溶解度低。

正是由于多糖类物质对于水的亲合性，导致多糖类化合物在食品中具有限制水分