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。

CHOOH H2OHHH HO木糖OH D-OH H2OHHH HOOH 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 HCH 2OHO果糖CH 2OHD-HOH HO OH H OH HCH 2OHCHOHOHH CHOOH H HO OH H OH HCH 2OHHO CHOH H HO OH H OH HCH 2OHD-+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流动的能力；而又由于其分子量较大，又不会显著降低水的冰点。

（2）多糖溶液的黏度与稳定性正是由于多糖在溶解性能上的特殊性，导致了多糖类化合物的水液具有比较大的黏度甚至形成凝胶。

多糖溶液具有黏度的本质原因是：多糖分子在溶液中以无规线团的形式存在，其紧密程度与单糖的组成和连接形式有关；当这样的分子在溶液中旋转时需要占有大量的空间，这时分子间彼此碰撞的几率提高，分子间的摩擦力增大，因此具有很高的黏度。

甚至浓度很低时也有很高的黏度。

（3）凝胶亲水胶体具有多功能用途，比如：增稠剂、成膜剂、脂肪代用品、絮凝剂、泡沫稳定剂、缓释剂、悬浮稳定剂、结晶抑制剂以及胶囊剂。

4）多糖的水解多糖的水解指在一定条件下，糖苷键断裂，多糖转化为低聚糖或单糖的反应过程。

多糖水解的条件主要包括酶促水解和酸碱催化水解；调节或控制多糖水解是食品加工过程中的重要环节。

（5）多糖的风味结合功作为风味固定剂和微胶囊的壁材等 淀粉颗粒及分子结构 （1）淀粉颗粒在植物的种子、跟部及块茎中，淀粉以颗粒形状较独立地存在。

不同植物的淀粉颗粒其显微结构不同，借此可以对不同来源的淀粉进行鉴别。

所有的淀粉颗粒均显示出一个裂口，称为淀粉颗粒的脐点；这种显微结构在偏振光作用下有双折射，说明淀粉颗粒是球状结晶；大部分淀粉分子从脐点伸向边缘，甚至支链淀粉的主链和许多支链也是径向排列的。

天然状态的淀粉颗粒没有膜，表面简单地由紧密堆积的淀粉链端所组成，好似紧密压在一起的稻草扫帚表面一般。

⏹ （2）淀粉的糊化及老化 ❍ ①淀粉的糊化❍ 生淀粉（β-淀粉）在水中加热至胶束结构全部崩溃，形成单分子，并为水所包围而成为溶液状态的过程称为糊化。

β-淀粉淀粉的天然状态，分子间靠氢键紧密排列，间隙很小，具有胶束结构水中加热膨润淀粉水分子浸入胶束内部，胶束逐渐被溶解，分子间空隙逐渐增大，体积增加数十倍α-淀粉加热胶束彻底崩溃，形成被水包围的淀粉分子，成胶体溶液状态 淀粉糊化可分为三个阶段：①可逆吸水阶段：水分浸入淀粉颗粒的非晶质部分，体积略有膨胀；此时如冷却干燥可以复原，双折射现象不变。

②不可逆吸水阶段：随温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆大量吸水，结晶“溶解”。

③淀粉粒解体阶段：淀粉分子完全进入溶液。

影响淀粉糊化的因素很多：内部因素：即淀粉颗粒的大小、内部结晶区多少及其它物质的含量。

一般地，淀粉颗粒愈大、内部结晶区越多，糊化比较困难，反之则较易。

外部因素：包括水含量、温度、小分子亲水物、有机酸、淀粉酶、脂肪和乳化剂等。

❍②淀粉老化❍糊化淀粉重新结晶所引发的不溶解效应称为老化。

❍淀粉老化可看作是淀粉糊化的逆过程，其本质是糊化后的淀粉分子在低温下又自动排列成序，相邻分子间的氢键又逐步恢复形成致密、晶化的淀粉胶束。

但这个过程是不完全的，并不能恢复到天然淀粉的状态。

老化的直接结果是溶解性能变差，加工能力降低，甚至消化吸收能力降低。

❍影响淀粉老化的因素❍内部因素：主要指直链淀粉和支链淀粉的比例分子量的大小；直链淀粉比例高时易于老化；中等聚合度淀粉易于老化。

❍外部因素：包括温度、水分含量、共存的其它物质等。

●淀粉的糊化和老化✓β-淀粉：指具有胶束结构的生淀粉；✓α-淀粉：指不具有胶束结构的淀粉，也就是处于糊化状态的淀粉；▪糊化：通常将淀粉加水、加热，使之产生半透明、胶状物质叫作糊化作用。

▪老化：α--淀粉缓慢冷却后可再次回变为难消化的β-淀粉，这就是淀粉的老化（回生）。

多糖的改性指在一定条件下通过物理或化学的方法使多糖的形态或结构发生变化，从而改变多糖的理化性能的过程。

淀粉改性预糊化淀粉在80℃以上将淀粉糊化液利用滚筒干燥技术制成含水量小于10%的干粉用于布丁、馅料及糖霜的生产酸改性淀粉22-55℃条件下用盐酸或硫酸作用于玉米淀粉，中和干燥得到改性淀粉用于制造胶姆糖和糖果醚化淀粉50℃下，用环氧乙烷等醚化剂作用于潮湿淀粉制得用作食品增稠剂或添加剂磷酸化或乙酰化淀粉在一定温度下分别用磷酸或乙酸酐处理淀粉主要应用于冷冻食品交联淀粉淀粉(干或溶液)与磷酰氯或三偏磷酸钠或乙二酸作用，使淀粉链相互交联所得的产品用作食品胶凝剂、成型剂等本章应重点掌握的内容：✓ 1.单糖类化合物基本的食品学特性。