碳水化合物功能材料学(第三章)
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碳水化合物的分类及作用
碳水化合物的分类及作用碳水化合物是生物体内最主要的能量来源之一，也是构成生物体的重要有机物质。
它们由碳、氢、氧三种元素组成，根据其分子结构的不同，碳水化合物可以分为单糖、双糖、多糖等不同类型。
在生物体内，碳水化合物扮演着多种重要的生理功能，包括提供能量、维持生命活动、构建细胞结构等。
本文将对碳水化合物的分类及作用进行详细介绍。
一、碳水化合物的分类1. 单糖单糖是碳水化合物中最简单的一类，由一个糖分子组成。
常见的单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。
单糖是生物体内最基本的能量来源，也是其他碳水化合物的构建单元。
2. 双糖双糖是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成的碳水化合物，常见的双糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖等。
双糖需要在消化过程中被水解成单糖才能被人体吸收利用。
3. 多糖多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的碳水化合物，常见的多糖有淀粉、纤维素、糖原等。
多糖在生物体内主要作为能量储备物质或结构材料存在。
二、碳水化合物的作用1. 提供能量碳水化合物是生物体内最主要的能量来源之一。
人体摄入的碳水化合物在消化吸收后会被转化为葡萄糖，进入血液循环，供给身体各组织细胞使用，提供生命活动所需的能量。
2. 维持生命活动碳水化合物不仅是能量的来源，还参与调节体温、维持酸碱平衡、促进新陈代谢等生命活动。
例如，葡萄糖是大脑的主要能量来源，确保大脑正常运转。
3. 构建细胞结构一些多糖如纤维素是植物细胞壁的主要构成物质，提供支持和保护作用；而动物体内的糖蛋白则参与细胞膜的形成和功能维持。
4. 调节新陈代谢碳水化合物还参与调节胰岛素和葡萄糖的平衡，维持血糖稳定。
胰岛素能促进葡萄糖进入细胞内转化为能量，从而调节血糖水平，保持机体内稳定的代谢状态。
5. 促进消化吸收碳水化合物在消化过程中会被分解为单糖，通过肠道吸收进入血液循环。
适量的碳水化合物摄入有助于促进肠道蠕动，维持肠道健康。
综上所述，碳水化合物在生物体内具有多种重要的作用，不仅是能量的来源，还参与维持生命活动、构建细胞结构、调节新陈代谢等生理功能。
糖
特点： pH值下降（封闭了游离的氨基） 还原的能力上升（还原酮产生） 420nm-490nm处有吸收 褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质
产生
添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加 入不能使之褪色
影响 Maillard反应因素
糖的种类及含量 a.五碳糖>六碳糖
b.单糖>双糖
c.还原糖含量与褐变成正比 氨基酸及其它含氨物种类 a.含S-S，S-H不易褐变
山梨糖醇和甘露糖醇可代替蔗糖用于保健 食品、降低中等水分食品的水活性或作为 软化剂、保湿剂、结晶抑制剂和改善脱水 食品的复水特性。 山梨糖醇存在于梨、苹果和梨等水果中。
3、低聚糖
1）双糖 ：
蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖、海藻糖，果葡
糖浆。
果葡糖浆
又称高果糖浆或异构糖浆。以酶法糖化淀粉所得糖化液经 葡萄糖异构酶的异化，将其中一部分葡萄糖异构成果糖， 得到右葡萄糖和果糖为主要成份的混合糖浆。 果糖含量 42%：果葡糖浆 F42 55% ：高果糖浆 F55 90%以上：纯果糖浆 F90
增稠性
胶凝性
控制液体食品及饮料的流动性和质地
半固体食品的形态
O/W（油/水）乳浊液的稳定性
影响粘度因素
分子大小、形状、所带净电荷、及在溶液 中构象。 多糖链溶剂化后的形状和柔顺性
电荷状态
pH
淀粉的老化
热的淀粉糊冷却时，通常产生粘弹性的稳定刚性
凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开始结
特点：
大豆低聚糖 低聚果糖
不被人体消化吸收
提供的热量很低
能促进肠道双歧杆菌
产生
添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加 入不能使之褪色
影响 Maillard反应因素
糖的种类及含量 a.五碳糖>六碳糖
b.单糖>双糖
c.还原糖含量与褐变成正比 氨基酸及其它含氨物种类 a.含S-S，S-H不易褐变
山梨糖醇和甘露糖醇可代替蔗糖用于保健 食品、降低中等水分食品的水活性或作为 软化剂、保湿剂、结晶抑制剂和改善脱水 食品的复水特性。 山梨糖醇存在于梨、苹果和梨等水果中。
3、低聚糖
1）双糖 ：
蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖、海藻糖，果葡
糖浆。
果葡糖浆
又称高果糖浆或异构糖浆。以酶法糖化淀粉所得糖化液经 葡萄糖异构酶的异化，将其中一部分葡萄糖异构成果糖， 得到右葡萄糖和果糖为主要成份的混合糖浆。 果糖含量 42%：果葡糖浆 F42 55% ：高果糖浆 F55 90%以上：纯果糖浆 F90
增稠性
胶凝性
控制液体食品及饮料的流动性和质地
半固体食品的形态
O/W（油/水）乳浊液的稳定性
影响粘度因素
分子大小、形状、所带净电荷、及在溶液 中构象。 多糖链溶剂化后的形状和柔顺性
电荷状态
pH
淀粉的老化
热的淀粉糊冷却时，通常产生粘弹性的稳定刚性
凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开始结
特点：
大豆低聚糖 低聚果糖
不被人体消化吸收
提供的热量很低
能促进肠道双歧杆菌
碳水化合物3课件
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葡萄糖构型：用Fischer投影式表示
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH 2 OH
CHO OH
HO OH OH
CH 2 OH
CHO CH 2 OH
一醛六伯三羟左（葡萄糖） 二位羰基葡变果（果糖） 二三羟左是甘露（甘露糖） 三四羟左是半乳（半乳糖） 羟基全右是D核（核糖）
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH 2 OH
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H
OH
H
OH
HO
HO
H
OH
H
CH2OH
α – D–（+）–吡喃葡萄糖
m.p. 146℃ [α]D +113°
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
CH 2 OH
CH3OH 干HCl
H
OCH 3
H
OH
HO
HO
+
H
OH
H
CH 2 OH
4 OH
OH
H
3
1
H CHO
2
6
C H 2O H
H 5 OH
4
O
H
H
O
H
H
1
CHO
H OH
H3
2
OH
旋转C4—C5σ键 90°
6
C H 2O H
H5
O
4
H OH
H H1
OH
OH
第3章第2节碳水化合物
降低血浆胆固醇的作用
• ①大多数可溶性膳食纤维可降低血浆和肝中 的胆固醇水平。可降低血浆总胆固醇(5％-10 ％ )。 • ②一般是降低低密度脂蛋白胆固醇，而高密 度脂蛋白降低得很少或不降低。
改善血糖生成反应
• ①可降低餐后血糖升高的幅度。餐后血葡萄 糖曲线变平的作用与纤维的黏度有关，黏度 可以延缓胃排空速率，延缓淀粉在小肠内的 消化或减慢葡萄糖在小肠内的吸收。 • ②提高胰岛素的敏感性。 • 降低血糖浓度，改善糖尿病症状。
第2节 可消化利用的碳水化合物
• 可消化利用的碳水化合物在食物 中含量较高，也是人体一般膳食摄取 量最高的一类碳水化合物，是人体能 量的主要来源。
1. 可消化利用的碳水化合物的生理功能
贮存和提供能量 机体的构成成分 节约蛋白质作用 (sparing protein action) 抗生酮作用(antiketogenesis) 保护肝脏的作用
抗生酮作用(antiketogenesis）
• 脂肪酸在体内的代谢产物—乙酰基需与 葡萄糖的代谢产物—草酰乙酸结合进入三羧 酸循环，才能被彻底氧化。当糖类不足，因 草酰乙酸不足使得脂肪酸不能被彻底氧化分 解而产生过多酮体(丙酮、β-羟丁酸和乙酰乙 酸等) ，当超过了肌肉等外周组织的分解能 力时，会发生酮症酸中毒（酮血症）。反之， 当糖类充足时可防止酮症酸中毒的发生，这 种作用称为抗生酮作用。
• ②机体的重要组成成分 • 碳水化物以含糖复合物的形式参与机体 成分的构成。如结缔组织中粘蛋白、神经组 织中的糖脂等都是一些寡糖复合物；DNA和 RNA中含大量核糖，在遗传物质中起着重要 的作用。 • ③提供膳食纤维。 • ④改变食物的色、香、味、型 。
2 .按生理学或营养学分类
碳水化合物的种类及功能课件
遇碘呈蓝色
遇碘呈紫红色
遇碘呈褐色
糖原，又名动物淀粉
• 肌糖原：存在于骨骼肌（约占糖原的2/3） • 肝糖原：存在于肝脏 （约占糖原的1/3） • 心肌、肾脏、脑等，也含有少量糖原。
对于健康而言， 膳食纤维和低聚糖是许多人摄入不足的营养成分
是更多单糖分子聚合而成的大分子。
碳水化合物的食物来源
膳 食 纤 维
寡糖
• 寡糖：也叫“低聚糖”或者“寡聚糖”。 • 由淀粉水解而得到的低聚糖为“麦芽糊精”，能
够被进一步水解成葡萄糖而被人体吸收利用。 • 低聚糖：往往特指那些不能被人体消化吸收的种
类，比如低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖等。
α-1,4-糖苷键
α-1,4-糖苷键 α-1,6-糖苷键
β-1，4糖苷键 α-1,6-糖苷键
碳水化合物的生理功能
• 1、贮存/提供能量（糖原、血糖）16.7KJ(4kcal)/g • 2、构成组织结构 ＆ 生理活性物质（糖蛋白、糖脂、核
糖、脱氧核糖、氨基葡萄糖等） • 3、节约蛋白质作用 • 4、抗生酮作用（帮助脂肪彻底分解） • 5、转化为脂肪 • 6、提供膳食纤维、低聚糖等（有利于肠道健康）。
碳水化合物营养
碳水化合物营养
• 1.碳水化合物的种类和功能 • 2.膳食纤维 • 3.添加糖 • 4.肠黏膜屏障与肠道菌群 • 5.好细菌喝下去，好心情自然来
碳水化合物（carbohydrate）
• 又名糖类，化学定义是“多羟基的醛或者酮”。 • 可用通式 Cx(H2O)y来表示。其中H和O的比例恰好
每天至少 100g 碳水化合物。 推荐摄入 300g 碳水化合物。
与水相同为 2:1，好像碳和水的化合物。 • 是由碳、氢和氧三种元素组成的。 • 是最经济的供能营养素。 • 是绿色植物光合作用的产物。
食品化学第三碳水化合物精品PPT课件
H C OH
CH2OH
D-阿洛酮糖
CH2OH
CH2OH
D-果糖
D-山梨糖
图2-2 几种D-酮糖的结构式（C6）
H
O
C
H C OH
HO C H
HO C H
H C OH
CH2OH
D-半乳糖
CH2OH CO HO C H HO C H H C OH CH2OH
D-塔罗糖
手性碳原子：即不对称碳原子，它连接4个不同的原子或功能集团。 L-糖：如果最高编号的手性碳原子上的羟基位于左边位置，则称为L-糖。天 然存在的L-糖不多
➢ 2、单糖的环状结构：
单糖分子的羰基可以与糖分子本身的一个醇羟基反应， 生成分子内的半缩醛或半缩酮，形成五元呋喃环或更稳 定的六元吡喃环。天然的糖多以六元环形式存在。
CH2OH
H H
OH
OH H
HO
OH
H
OH
α-D-葡萄糖
CH2OH
HO H
OH
OH H
H
OH
H
OH
α-D-半乳糖
CH2OH
H H
OH
O OH H
HO
H
H
OH
β-D-葡萄糖
CH2OH O H HO
H
CH2OH OH
OH H
α-D-果糖
β型：如果C1上的O与C6上的羟甲基位于环平面的同一侧，
则形成的为β型，
α型：若C1上的O与C6上的羟甲基位于环平面的不同侧，
8
则形成的是α型。
❖单糖的物理性质：
➢ 1、甜度：甜度通常是以蔗糖为基准物，一般以5%或
❖ 2、溶解度：
纯净的单糖为白色晶体，有较强的吸湿性。单糖分子中有 多个羟基，增加了它的水溶解性，所以极易溶于水，尤其在 热水中的溶解度极大。单糖在乙醇中也能溶解，但不溶于乙 醚、丙酮等有机溶剂。
食品化学-03碳水化合物答案
2.反应条件
催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。 无水或浓溶液，温度150-200℃
3.性质
焦糖是一种黑褐色胶态物质，等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3， 粘度100-3000cp,浓度在33-38波美度pH在 2.6-5.6较好。
4.5 非酶褐变——焦糖化反应
4. 焦糖化反应产生色素的过程 蔗糖形成焦糖的过程可以分为三个阶段。
第二节 食品中的单糖 4. 单糖的化学反应 4.5 非酶褐变
酶促褐变：多酚氧化酶催化，使酚类物质氧化为醌。
褐
变
焦糖化反应 Caramelization
非酶促褐变
美拉德褐变反应Maillard Reaction
4.5 非酶褐变——焦糖化反应
1.定义
糖类化合物在没有氨基化合物存在的条件下，加热熔融以后，在 150-200℃高温下发生降解，缩合，聚合等反应，产生粘稠的黑褐 色焦糖，这一反应称焦糖化反应。 此反应应用于食品工业制造焦糖色素。
葡萄糖2.09 果糖2.40 蔗糖4.25 葡萄糖2.07 果糖1.09 蔗糖4.25
蔗糖12-17 葡萄糖0.87 蔗糖2-3
葡萄糖0.1
多糖
淀粉1.5 纤维素1.0 纤维素0.6
淀粉7.8 纤维素1.0 纤维素0.7
淀粉14.65 纤维素0.7 糖原0.1
第一节 概述 3. 碳水化合物的功能
• 提供人类能量的绝大部分
开始阶段：蔗糖熔融后，温度约达200℃左右，经过约35分钟的起泡，蔗糖 脱去一分子水，生成无甜味但具有温和苦味的异蔗糖酐C12H20O10。 中间阶段：生成异蔗糖酐后，起泡暂停。稍后又发生第二次起泡现象，持续 时间约55分钟，在此阶段失水约9%，形成焦糖酐产物，可溶于水及乙醇， 味苦，平均分子式为C24H36O18。 最后阶段：焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯（C36H50O25），继续加热则生成 高分子量深色难溶焦糖色素，分子式为C125H188O80，其结构尚不清楚。
催化剂：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。 无水或浓溶液，温度150-200℃
3.性质
焦糖是一种黑褐色胶态物质，等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3， 粘度100-3000cp,浓度在33-38波美度pH在 2.6-5.6较好。
4.5 非酶褐变——焦糖化反应
4. 焦糖化反应产生色素的过程 蔗糖形成焦糖的过程可以分为三个阶段。
第二节 食品中的单糖 4. 单糖的化学反应 4.5 非酶褐变
酶促褐变：多酚氧化酶催化，使酚类物质氧化为醌。
褐
变
焦糖化反应 Caramelization
非酶促褐变
美拉德褐变反应Maillard Reaction
4.5 非酶褐变——焦糖化反应
1.定义
糖类化合物在没有氨基化合物存在的条件下，加热熔融以后，在 150-200℃高温下发生降解，缩合，聚合等反应，产生粘稠的黑褐 色焦糖，这一反应称焦糖化反应。 此反应应用于食品工业制造焦糖色素。
葡萄糖2.09 果糖2.40 蔗糖4.25 葡萄糖2.07 果糖1.09 蔗糖4.25
蔗糖12-17 葡萄糖0.87 蔗糖2-3
葡萄糖0.1
多糖
淀粉1.5 纤维素1.0 纤维素0.6
淀粉7.8 纤维素1.0 纤维素0.7
淀粉14.65 纤维素0.7 糖原0.1
第一节 概述 3. 碳水化合物的功能
• 提供人类能量的绝大部分
开始阶段：蔗糖熔融后，温度约达200℃左右，经过约35分钟的起泡，蔗糖 脱去一分子水，生成无甜味但具有温和苦味的异蔗糖酐C12H20O10。 中间阶段：生成异蔗糖酐后，起泡暂停。稍后又发生第二次起泡现象，持续 时间约55分钟，在此阶段失水约9%，形成焦糖酐产物，可溶于水及乙醇， 味苦，平均分子式为C24H36O18。 最后阶段：焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯（C36H50O25），继续加热则生成 高分子量深色难溶焦糖色素，分子式为C125H188O80，其结构尚不清楚。
食品营养学第三章碳水化合物
第三章 碳水化合物
• 七、食品工业的重要原料和辅助材料
碳水化合物是食品工业中糖果、糕点的重要原辅材料， 同时也是其他多种食品的辅助材料。例如，在食品加工时 要控制一定的糖酸比；焙烤食品主要由富含碳水化合物的 谷类原料制成；而硬糖则几乎全是由蔗糖制成的。此外， 碳水化合物一般有甜味，不仅是食物，而且可以做佐料， 调节食物风味，增加食欲。
第三章 碳水化合物
• 第二节 碳水化合物的分类
碳水化合物是自然界最丰富的有机物，人体总能量的 60%～70%来自食物中的碳水化合物。它在人体内消化后，主 要以葡萄糖的形式被吸收利用。中国以淀粉类食物为主食， 主要有大米、面粉、玉米、小米等谷物以及豆类、根茎类富 含淀粉的食品。
第三章 碳水化合物
• 一、按照分子结构和性质分类
第三章 碳水化合物
• 三、维持神经系统的功能和解毒
在正常情况下，神经组织主要靠葡萄糖氧化供给能量， 若血中葡萄糖水平下降（低血糖），神经组织供能不足， 易出现昏迷、四肢麻木、烦躁易怒等症状。
机体里肝糖元对某些细菌毒素有很强的抵抗力，充足 的肝糖元能加强肝脏功能。如果体内肝糖元不足时，对四 氯化碳、酒精、砷等有害物质的解毒作用明显下降。
第三章 碳水化合物
• 四、抗生酮作用
脂肪在体内被彻底分解，需要葡萄糖的协同作用。当 膳食中碳水化合物供应不足时，脂肪动员加速，肝脏中酮 体生成量增加，再加上糖代谢减少，丙酮酸缺乏，可与乙 酰辅酶A缩合成柠檬酸的草酰乙酸减少，更减少了酮体的去 路使酮体聚集于血液成为酮血症。血中酮体过多，由尿排 出，又形成酮尿。酮体为酸性物质，若超过血液的缓冲能 力时，引起酸中毒。
糖醇是糖的衍生物，由单糖或多糖加氢而成，也有天 然存在的。在食品工业中常用其代替蔗糖作为甜味剂使用。
食品营养学 第三章 碳水化合物
糖原 动物淀粉，在肝脏和肌肉中贮存 纤维素， 纤维素，半纤维素 果胶 存在于植物中，膳食纤维
植物中，水溶也在适当条件下可制成凝胶
4.糖的衍生物——糖醇 4.糖的衍生物——糖醇 糖的衍生物——
山梨糖，木糖醇， 山梨糖，木糖醇，麦芽糖醇 代替蔗糖作为甜味剂
无糖食品:一般是指不含蔗糖（甘蔗糖和甜菜糖）、葡萄糖、 ）、葡萄糖 无糖食品:一般是指不含低聚果糖，低聚半乳糖，低聚乳果糖等 低聚果糖，低聚半乳糖， 功能性食品：不被机体消化吸收； 功能性食品：不被机体消化吸收；有益于肠道益生菌的增殖
第四节
碳水化合物的供给量 及食物来
•碳水化合物的供给量 碳水化合物的供给量 源
膳食中碳水化合物的供给量主要与民族饮食习惯， 膳食中碳水化合物的供给量主要与民族饮食习惯，生活 水平，劳动性质和环境因素有关。 水平，劳动性质和环境因素有关。根据目前我国碳水化 合物实际摄入量： 合物实际摄入量：
四、焦糖化反应和羰氨反应
焦糖化反应：是糖类在不含氨基化合物时加热到其熔点以上的结果， 焦糖化反应：是糖类在不含氨基化合物时加热到其熔点以上的结果， 经一系列变化，生成焦糖等褐色物质，并失去营养价值。控制适当， 经一系列变化，生成焦糖等褐色物质，并失去营养价值。控制适当，可 使食品具有诱人的色泽与风味。 使食品具有诱人的色泽与风味。 羰氨反应，美拉德反应：在食品中有氨基化合物存在时， 羰氨反应，美拉德反应：在食品中有氨基化合物存在时，还原糖类伴随热加 或长期储存与之发生的反应。经过一系列变化生成褐色聚合物， 工，或长期储存与之发生的反应。经过一系列变化生成褐色聚合物，在消化 道中不能水解，无营养价值，但是如果控制适当， 道中不能水解，无营养价值，但是如果控制适当，在食品加工中可使某些产 品如焙烤食品得到良好的色、 品如焙烤食品得到良好的色、香、味。
食品化学碳水化合物(共151张PPT)
D-葡萄糖 +氢氰酸+ 水杨醛 D-葡萄糖 + 异硫氰酸盐丙酯 +
KHSO4
D-葡萄糖 + 5-乙烯-2-硫代恶唑烷，
或是致甲状腺肿物 + KHSO4 各种硫化氢化合物 + H2S + KHSO4
24
（2）、低聚糖及多糖的水解
低聚糖容易被酸和酶水解，但对碱较稳定。
蔗糖水解称为转化，生成等摩尔葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖 （invert suger）。
➢此外，某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，例如糖蛋白、
糖肽、糖脂、糖缀合物等糖复合物，它们的分子量大小受影响
因素更多。
文献
16
二、碳水化合物的理化性质
1、溶解性
✓单糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。 ✓糖醇在水中溶解时吸收的热量要比蔗糖高得多，适宜制备 具有清凉感的食品。 ✓糖苷的溶解性能与配体有很大关系。
鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去
✪✪✪ 文献
（四） 多糖
多糖的结构
➢多糖的分子量较大； ➢形状：直链和支链 ➢均多糖（homoglycans），杂多糖（heteroglycans）。 ➢多糖的结构与活性有密切的关系.
➢多糖的聚合度不均一，分子量没有固定值，多呈高斯分布。
➢多糖分子的不均一性主要受体内代谢状态有较大关系。
原糖。
➢苷元的溶解度降低、苦涩味减轻、对食品的色泽及口感都产生重要 影响。
➢糖苷的某些功能消失，有害性的产生或消除。
糖苷酶水解
20
CH2OH
H
O
OH H
O CH2
HO
H
H OH
H
H
O OC
KHSO4
D-葡萄糖 + 5-乙烯-2-硫代恶唑烷，
或是致甲状腺肿物 + KHSO4 各种硫化氢化合物 + H2S + KHSO4
24
（2）、低聚糖及多糖的水解
低聚糖容易被酸和酶水解，但对碱较稳定。
蔗糖水解称为转化，生成等摩尔葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖 （invert suger）。
➢此外，某些多糖以糖复合物或混合物形式存在，例如糖蛋白、
糖肽、糖脂、糖缀合物等糖复合物，它们的分子量大小受影响
因素更多。
文献
16
二、碳水化合物的理化性质
1、溶解性
✓单糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。 ✓糖醇在水中溶解时吸收的热量要比蔗糖高得多，适宜制备 具有清凉感的食品。 ✓糖苷的溶解性能与配体有很大关系。
鱼品的腥味，大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去
✪✪✪ 文献
（四） 多糖
多糖的结构
➢多糖的分子量较大； ➢形状：直链和支链 ➢均多糖（homoglycans），杂多糖（heteroglycans）。 ➢多糖的结构与活性有密切的关系.
➢多糖的聚合度不均一，分子量没有固定值，多呈高斯分布。
➢多糖分子的不均一性主要受体内代谢状态有较大关系。
原糖。
➢苷元的溶解度降低、苦涩味减轻、对食品的色泽及口感都产生重要 影响。
➢糖苷的某些功能消失，有害性的产生或消除。
糖苷酶水解
20
CH2OH
H
O
OH H
O CH2
HO
H
H OH
H
H
O OC
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类型及重要品种
羧酸类 磺酸类 磷酸类
叔胺类 季胺类
羧酸-季铵类 磺酸-叔胺类 羧酸-叔胺类 磺酸-季铵类
羟基类 酰氨基类
醚类
羟基-羧酸类 羟基-羧酸基-酰氨基类
磺酸基-羧酸基类 羟基-季铵类
碳水化合物功能材料学
碳水化合物高吸水性材料按按制品形态分类
类型
原料
制造方法
粉末状
纤维状 薄膜状
淀粉
纤维素 纤维素 纤维素
5
稳定性
碳水化合物功能材料学
z食品工业中的热稳定性； z抗光稳定性； z抗氧稳定性； z抗酶解性能稳定； z耐寒稳定性； z贮存稳定性。
碳水化合物功能材料学 国外高吸水性树脂主要制造厂家及其制品
生产厂家(公司)名称 荒川化学
花王石碱
日本
制铁化学 可乐丽
三洋化成
住友化学
Buckey cellulose
美国
National starch Grain processing
Super absorbent
欧洲
Enka Unilever
商品名
组成
碳水化合物功能材料学
我国发展概况
z 产品质量标准和检测标准还不统一。
• 用作卫生巾、尿裤的高吸水性树脂，除要求具有一般的吸 水率、吸液率、吸液度外，还需要有干爽性；
• 用作种子包衣的高吸水性树脂，除要求一般的吸水、吸液 量外，还要求易降解，不在土壤中长期累积等。
z 我国在植树造林、种草植被、植树育苗、水土 保持等方面需要大量高吸水性树脂，而目前将 高吸水性树脂用于农林业上还很少。
碳水化合物功能材料学
Ce4＋引发淀粉丙烯腈接枝聚合原理
碳水化合物功能材料学 淀粉接枝丙烯腈制高吸水性树脂工艺流程图
皂化
实例
碳水化合物功能材料学
10g淀粉＋167mL水→搅拌→加热85℃糊化→降温至25℃→加 入14.3g丙烯腈，2.93g表面活性剂（丙烯酰胺基二甲基丙磺 酸），3mLCeNH4 (NO3)2(0.338g配成1N的溶液) →25～30℃ 搅拌反应2hr→氢氧化钠中和至pH7→200mL乙醇沉淀→粗品 →加2mL，0.5N氢氧化钠/g→90～100℃水解→加400mL水→ 调pH6.3～7.0→醇干燥→成品。 产品吸水率：2880倍。 优点：原料易得；吸水率高（大于1000倍）；可降解
缺点：长期保存性差；吸水后凝胶化强度低；。
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淀粉接枝丙烯酸类制备高吸水性材料
9不需皂化工艺，工艺过程大为简化。 9丙烯酸类原料的价格比丙烯腈贵，但其设备和操 作费用大大减少， 9丙烯酸毒性比丙烯腈小得多，所以洗涤简便，消 耗溶剂也很少，生产成本可能比淀粉接枝丙烯腈类 吸水剂低， 9淀粉接枝丙烯酸类吸水剂的性能同样优良，所以 对它的研究和生产正在迅速发展。
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淀粉基高吸水材料发展趋势
采用接枝单体含有非离 子、两性离子的基团或 引入含氨基官能团和磺
酸基等方法。
1、开发抗盐性好的淀粉接枝高吸水性树脂，扩大 使用范围。 2、选择引发效率高、成本低的引发剂，增加淀粉 用量。 3、研发新型的复合型淀粉接枝高吸水性树脂。利 用无机或有机材料与高吸水树脂物理混合或参与聚
引发剂体系多为金属离子，主要有铈（VI）离子、锰离 子、硫酸亚铁-过氧化氢、氯化铁-过氧化氢等。 （2）辐射引发
①γ射线辐射接枝 ②微波辐射接枝③紫外光辐射接枝
（3）机械方法引发
塑炼、撕裂、粉碎等以及冷冻、融化等
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淀粉接枝丙烯腈类制备高吸水性材料
91959年美国农务省北部研究所最早开始研究。 91967年General Mills Chem公司最早工业化生产成功， 其商品名为SGP(Starch Graft Polymer)。 9由于-CN基是疏水基团，故必须加碱水溶液皂化水 解，使-CN基变为-CONH2、-COOH或－COOM（M为 碱金属离子)等亲水基团，生成吸水性产物。 9丙烯腈共聚物残留单体有毒、不安全。
行淀粉接枝丙烯腈的研究。 9 C．F．Fanta等人继续研究。1966年，他们通过铈盐
引发把丙烯腈接枝共聚在小麦淀粉上。产品的吸水 率为300～1000g/g 9 1975年，日本三洋化成株式会社的增田房义在美国 农业部有关研究的基础上，用丙烯酸代替丙烯腈研 制出淀粉接枝丙烯酸钠超吸水材料，该吸水材料的 吸水率为300g/g。
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一、简介
9 1979年，年产1000t淀粉接枝丙烯酸共聚物的生产线 在日本名古屋投产成功，并将其产品应用于一次性 婴儿尿布和妇女卫生巾。
9 20世纪70年代中期，日本开展了以纤维素为原料制 备高吸水性材料的研究。Herecules、Personal Products公司等进行了丙烯腈接枝纤维素研究，得到 了片状、粉末状和丝状产品。
9 Scott paper公司将纤维素黄原酸化后再接枝聚合获 得另一种超级吸水材料。
一、简介
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9 20世纪80年代开始出现用其他天然产物的衍生物制 备吸水性材料，如藻酸盐、壳聚糖、魔芋粉等，对 一些特殊的应用领域具有应用前景。
9 在吸水理论上，1974年诺贝尔化学奖获得者，时任 美国康奈尔大学化学教授的保罗·弗洛里(Flory Paul John)通过大量的实验研究，建立了高分子凝胶吸水 理论，也称为Flory吸水理论。
强度
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z在很多领域的应用中都要求强度。止水隔水材料、 纤维材料、力学材料、等；作卫生材料等不但要求 强度高，而且要求柔软。 z材料本身的结构及组成直接决定了超强吸水剂吸 水后的强度，而且强度、吸水能力和吸水速度三者 互相制约、互相依赖， z在制备高吸水材料时，应根据应用要求，进行合 理的分子设计，采用适宜的单体结构、选择合理的 合成方法，制备出恰当交联密度和聚合度的产品。
吸水性树脂的吸水机理
碳水化合物功能材料学
1)化学结构(包括化学成分，键的结构)
z成分：疏水、亲水基团，被交联基团交联的高分子化 合物。 z羧基，氨基，羟基为亲水基团；疏水基团的憎水性形 成骨架；淀粉，纤维素的主链为半刚性主链。交联使骨 架形成空间。 z从化学结构只能解释具有吸水性，但不能解释具有这 样高的吸水性。
9 在实际使用中，如在吸尿、吸盐水等情况下，几乎 都是在离子浓度高的溶液中，为此，耐盐率的提高 也是一个需要解决的问题。目前多数采用与丙烯酰 胺共聚的办法来改善。
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二、碳水化合物高吸水材料的合成
1、淀粉基高吸水材料 9原料：淀粉及其衍生物，单体 ，交联剂 ，引发 剂(或催化剂) ，分散剂(分散介质)，表面活性剂。 9淀粉的接枝共聚
吸水性树脂的吸水机理
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2）物理 z交联形成网状的结构，没有经过交联的树脂无吸水 性；少量交联的CMC吸水性达上千倍；交联度增加吸 水率下降。 zFlory理论：憎水基团是网络的骨，吸水性基团是网络 的板，被束缚在网络中的水分，粘弹性（流变性）增 加，网络的孔洞直径正好小于高分子吸水树脂氢键的直 径，少量交联就行。
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我国发展概况
9 20世纪90年代以来，我国对碳水化合物高吸水性树 脂的研究取得很大进展，产品主要用于农业方面， 但与国外相比还存在较大差距，
z 产品吸水后表面较黏湿，做卫生制品干爽程度不 够；
z 产品凝胶强度不高，水溶物含量较多，吸水后容易 产生胶体粘在一起；
z 一般高吸水性树脂的吸盐水率只有吸去离子水的 10%，用在高盐分的场合(建筑、农林)仍不理想。
ห้องสมุดไป่ตู้
合反应制备复合型高吸水性树脂 4、采用新型辐射引发方法特别是微波辐射方法， 并实现其工业生产。
淀粉基高吸水材料发展趋势
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5、改进工艺路线。
6、以变性淀粉为原料，与多种单体多元接枝共聚， 以提高树脂的吸水性能，扩大其适用性。
7、加强基础理论研究。淀粉类高吸水性树脂的研究 主要集中在合成和应用上，而理论研究主要采用弹性 凝胶理论和Florry膨胀公式，相对滞后。这在很大程 度上会影响淀粉类高吸水性树脂的发展。
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吸水性树脂的吸水机理
3）物理吸附加化学吸附 利用分子中大量的羧基，羟基，醛基与水分子形成强
烈的氢键吸附水分子；并由具有粘弹性的网络将水束 缚，一旦吸足水分后，材料变成溶胀的凝胶体。
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三、碳水化合物高吸水材料的性质
1、高吸水性 2、加压保水性 3、黏度和透水性 4、凝胶强度 5、稳定性 6、贮热、贮光、贮电性 7、吸氨性 8、安全性
纸浆 淀粉
接枝共聚
羧甲基化
接枝共聚
接枝共聚 羧甲基化
改性 与吸水剂加工
接枝共聚
重要组成物
淀粉接枝丙烯腈水解物 淀粉接枝丙烯酸盐 淀粉接枝丙烯酰胺
淀粉-丙烯酸-丙烯酰胺-顺酐 多元接枝共聚物
羧甲基化淀粉
纤维素接枝丙烯腈水解物 纤维素接枝丙烯酰胺 纤维素接枝丙烯酸盐
－
纤维状的羧甲基化纤维素
－
－
淀粉接枝丙烯腈水解物
吸 水
纤维素
纤维素(或CMC)接枝丙烯酸盐聚合物 纤维素磺原酸盐接枝丙烯酸盐
性
纤维素(或CMC)接枝丙烯酰胺聚合物
树
纤维素羧甲基化后环氧氯丙烷交联
脂
果胶
其他天然多糖
藻酸 壳聚糖
琼脂糖
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碳水化合物功能材料学
碳水化合物高吸水性材料按亲水基团的种类分类
类别 阴离子 阳离子 两性离子 非离子系 多种亲水基团系
z淀粉的接枝共聚物具有许多优点，其共聚的关键是引发剂的 使用。 z淀粉接枝共聚物的合成一般采用自由基引发，此外还有阴离 子引发、偶联反应等。
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z自由基引发
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