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第四章 碳水化合物

第四章 碳水化合物. 主要内容. 碳水化合物的功能. 食品中重要的碳水化合物. 食品加工对碳水化合物的影响. 碳水化合物的摄取与食物来源. 思考题. 第一节 碳水化合物的功能. 一、供能及节约蛋白质 二、构成体质 三、维持神经系统的功能与解毒 四、有益肠道功能 五、食品加工中重要原、辅材料 六、抗生酮作用. 第二节 食品中重要的碳水化合物. 碳水化合 物分类. 单糖. 双糖. 寡糖. 多糖. 分类（ DP ）. 亚组. 组成. 糖（ 1-2 ）. 单糖. 葡萄糖、果糖、半乳糖. 双糖. 蔗糖、乳糖、. 糖醇. 山梨醇、甘露糖醇.

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第四章 碳水化合物

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Presentation Transcript

  1. 第四章 碳水化合物

  2. 主要内容 碳水化合物的功能 食品中重要的碳水化合物 食品加工对碳水化合物的影响 碳水化合物的摄取与食物来源 思考题

  3. 第一节 碳水化合物的功能 一、供能及节约蛋白质 二、构成体质 三、维持神经系统的功能与解毒 四、有益肠道功能 五、食品加工中重要原、辅材料 六、抗生酮作用

  4. 第二节 食品中重要的碳水化合物 碳水化合 物分类 单糖 双糖 寡糖 多糖

  5. 分类（DP） 亚组 组成 糖（1-2） 单糖 葡萄糖、果糖、半乳糖 双糖 蔗糖、乳糖、 糖醇 山梨醇、甘露糖醇 寡糖（3-9） 异麦芽低聚糖 多种低聚异麦芽糖混合物 其他寡糖 棉子糖、水苏糖、 多糖（≥10） 淀粉 支链淀粉、直链淀粉 非淀粉多糖 纤维素、果胶 膳食中碳水化合物的分类（FAO/WHO）

  6. 一、单糖、双糖及糖醇 （1）.单糖(monosacchride) 凡不能被水解为更小分子的糖（ 核糖、葡萄糖） 1.葡萄糖(glucose) 来源：淀粉、蔗糖、乳糖等的水解； 作用：作为燃料及制备一些重要化合物； 脑细胞的唯一能量来源

  7. 果糖(fructose) 来源：淀粉和蔗糖分解、蜂蜜及水果； 特点：代谢不受胰岛素控制；通常是糖类中最甜的物质，食品工业中重要的甜味物质。 不良反应： 大量食用而出现恶心、上腹部疼痛，以及不同血管区的血管扩张现象。 大量给予果糖还可引起肝脏中三酰甘油酯合成增多，导致高三酰甘油酯血症 血清胆固醇水平有不同程度的升高。

  8. （2）双糖(oligosacchride) 凡能被水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。 如：蔗糖 葡萄糖 + 果糖 1.蔗糖 来源：植物的根、茎、叶、花、果实和种子内； 作用：食品工业中重要的含能甜味物质； 与糖尿病、龋齿、动脉硬化等有关

  9. 2.异构蔗糖（异麦芽酮糖） 来源：蜂蜜、蔗汁中微量存在； 特点：食品工业中重要的含能甜味物质；耐酸性强、甜味约为蔗糖的42%，不致龋。 3.麦芽糖 来源：淀粉水解、发芽的种子（麦芽）； 特点：食品工业中重要的糖质原料，温和的甜味剂，甜度约为蔗糖的l／2。

  10. 4.乳糖 来源：哺乳动物的乳汁； 特点：牛乳中的还原性二糖；发酵过程中转化为乳酸；在乳糖酶作用下水解；乳糖不耐症。 功能： ★是婴儿主要食用的碳水化合物。 　★构成乳糖的D—半乳糖除作为乳糖的构成成分外，还参与构成许多重要的糖脂(如脑苷脂、神经节苷酯)和精蛋白，细胞膜中也有含半乳糖的多糖，故在营养上仍有一定意义。

  11. 5.异构乳糖 组成：1分子半乳糖和1分子果糖组成 来源：乳糖异构； 特点： 无天然存在，由乳糖异构而来； 不能被消化吸收，通便作用； 促进肠道有益菌的增殖、抑制腐败菌的生长； 促进肠道中双歧杆菌自行合成多种B族维生素。 甜度约为蔗糖的一半（约50）。

  12. （3）糖醇 1.山梨糖醇（又称葡萄糖醇） 来源：广泛存在于植物中，海藻和果实类如苹果、梨、葡萄等中多有存在；工业上由葡萄糖氢化制得。 特点：甜度为蔗糖一样；代谢不受胰岛素控制；具有吸湿性。

  13. 2.木糖醇 来源：广泛存在于蔬菜、水果中；工业上用玉米芯和甘蔗渣等制得。 特点：甜度与蔗糖相等；供能与蔗糖相同；代谢不受胰岛素调节；不被口腔细菌发酵，对牙齿无害，可作为止龋或抑龋作用的甜味剂。

  14. 3.麦芽糖醇 来源：麦芽糖氢化制得。 特点：甜度与蔗糖接近，为蔗糖的75-95％ ；非能源物质；不升高血糖，也不增加胆固醇和中性脂肪的含量，是心血管疾病、糖尿病等患者作为疗效食品用的理想甜昧剂；防龋齿。

  15. 4.乳糖醇 来源：由乳糖催化加氢制得。 特点：★甜度为蔗糖的30～40%； ★在肠道内几乎不被消化、吸收、 能值很低； ★不致龋齿。

  16. 具有特殊功能的低聚糖 二、低聚糖 聚合度为4～10的低聚糖麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖 • 功能性食品 低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素 低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽） • 具有特殊保健功能的低聚糖 低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、 低聚氨基葡萄糖

  17. 1.大豆低聚糖 大豆低聚糖通常是指从大豆中提取的可溶性低聚糖的总称。 主要成分为棉子糖和水苏糖，同时还含有一定量的蔗糖和其他成分

  18. 2.低聚异麦芽糖 定义： 又称分枝低聚糖，是指由2～5个葡萄糖单位构成，且至少有一个糖苷键是α（1-6 ）糖苷键结合的一类低聚糖。 主要成份： 异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖。 生理活性： 不致龋齿；促进双歧杆菌的增殖；抑制肠道有害菌的生长、降低腐败产物；提高机体免疫力。

  19. 3.低聚果糖 • 分子式为G-F-Fn，n=1～3 • glucose, fructose • G-F (蔗) G(葡) + G-F(蔗) + G-F-F(蔗果三糖) + G-F-F-F(蔗果四糖) + G-F-F-F-F(蔗果五糖) 果糖转移酶

  20. 1 β-2,1 2 2

  21. 低聚果糖的生理活性 • 增殖双歧杆菌 • 难水解，是一种低热量糖 • 水溶性食物纤维 • 抑制腐败菌，维护肠道健康 • 防止龋齿 • 低聚果糖存在于天然植物中 • 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 • 作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料 • 产酶微生物 • 米曲霉、黑曲霉

  22. 4.低聚乳果糖 1.定义： 低聚乳果糖是将蔗糖分解产生的果糖基转移到乳糖还原性末端C1的羟基上，生成半乳糖基蔗糖而成。它是由半乳糖、葡萄糖和果糖3个单糖相连接所构成的三糖，通常以乳糖和蔗糖(1∶1)为原料，在β-呋喃果糖苷酶催化作用下制成。

  23. 低聚乳果糖的特性 ★低聚乳果糖是非还原性低聚糖； ★其甜味味质类似蔗糖，通常为蔗糖的30～50％。 ★低聚乳果糖几乎不被人体消化吸收，可供糖尿病人食用。 ★具有促进双歧杆菌增殖，并由此给人体带来一系列有益身体健康的作用。

  24. 5.低聚木糖 • 主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖 • 木二糖含量↑，产品质量↑ • 甜度为蔗糖的40% β-1，4

  25. 低聚木糖的特性 • 较高的耐热（100℃/1h）和耐酸性能（pH 2～8） • 双歧杆菌所需用量最小的增殖因子 • 代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者 • 抗龋齿

  26. 三、多糖 1、概念： 由多个单糖（10个以上）以糖苷键相连而成的高分子聚合物。 方向：左：非还原端； 右：还原端。

  27. 2、多糖的性质 • 胶体溶液、 • 无甜味、 • 无还原性、 • 有旋光性，但无变旋现象。

  28. 3、分类： 直链淀粉 支链淀粉 淀粉多糖 改性淀粉 多糖 抗性淀粉 非淀粉多糖

  29. 均一多糖：由一种单糖缩合而成。 糖原 淀粉 纤维素

  30. 不均一多糖：由不同类型单糖缩合而成。 肝素

  31. 淀 粉 直链淀粉：葡萄糖分子以α（1-4）糖苷键缩合而成的多糖链。

  32. 支链淀粉：分子中除有α（1-4）糖苷键外，还在分支点处有α（1-6 ）糖苷键。每一分支有20-30个葡萄糖基，各分支卷曲成螺旋。

  33. 改性淀粉 定义： 利用化学、物理、甚至基因工程的方法改变天然淀粉的理化性质，用以满足食品加工需要的具有一定功能特性的一类淀粉。 取代淀粉：淀粉经酯化和醚化引入不同基团或基因而制成； 交联淀粉：由淀粉羟基与双功能试剂作用引入少量交联键制成。

  34. 改性淀粉的特点 ■溶解度提高； ■透明度增加； ■提高或降低淀粉的黏度； ■促进或抑制凝胶的形成； ■增加凝胶黏度； ■较小凝胶脱水收缩； ■提高凝胶稳定性； ■改变乳化作用和冷冻-解冻的稳定性； ■成膜、耐酸、耐碱、耐剪切性

  35. 定义：天然存在的，在健康人小肠中不被消化、吸收的淀粉。定义：天然存在的，在健康人小肠中不被消化、吸收的淀粉。 类型： 生理受限淀粉、 特殊淀粉颗粒、 老化淀粉 抗性淀粉

  36. 非淀粉多糖 定义： 除淀粉以外的多糖。 纤维素、半纤维素、果胶等 分类： 可溶性膳食纤维 　　不溶性膳食纤维

  37. 不可溶性纤维 1）纤维素 2）半纤维素 3）木质素 可溶性纤维 　　溶于水并吸水膨胀，能被肠道微生物丛酵解； 　　常存在于植物细胞液和细胞间质中。

  38. 膳食纤维 食物中不能被人体消化酶分解的多糖的总称。 严格而言不是营养素，但因其特殊生理作用，营养学上仍将它作为重要的营养素。 译自：Perspective in Nutrition，第三版，第82页，1996年。

  39. 膳食纤维的生理功能 主要是通过影响大肠功能而起到预防大肠癌、降低血糖、胆固醇水平，预防心脑血管疾病的作用； 膳食纤维在量较大时可妨碍消化酶与营养素接触（抗营养过程）使消化吸收过程减慢↓血糖； 由以上机理可见，膳食纤维的各种作用是一个综合过程，但可溶性纤维的作用较主要。

  40. 第 三 节食品加工对碳水化合物的影响

  41. 一、淀粉水解 淀粉 在酸或淀粉酶作用下被水解，终产物为葡萄糖。 糊精 　　极限糊精： 以糖化型淀粉酶水解支链淀粉至分枝点时所生成的糊精。 麦芽糖 　　糊精特点： 易溶于水、强烈保水性、易消化。用作增稠、稳定或保水 葡萄糖

  42. 二、淀粉的糊化与老化 直链与支链分子呈径向有序排列 结晶区和非结晶区交替排列 结晶区，偏光十字 直链 支链

  43. 糊化 加热破坏了结晶胶束区弱的氢键后，淀粉颗粒开始水合膨胀，结晶区消失，粘度增加，双折射消失；在具有足够的水（至少60%）条件下加热淀粉颗粒达一特定温度（玻璃化相变温度），淀粉颗粒的无定形区由玻璃态转向橡胶态。 糊化点或糊化开始温度 双折射开始消失的温度 糊化终了温度 双折射完全消失的温度

  44. 淀粉开始糊化完全糊化 粳米59 61 糯米58 63 大麦58 63 小麦65 68 玉米64 72 荞麦69 71 马铃薯59 67 甘薯70 76 β-淀粉：生淀粉分子排列紧，成胶束结构 -淀粉：糊化淀粉

  45. 老化 稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。 一般直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快。支链淀粉老化需要很长时间。

  46. 三、淀粉的滤沥损失 食品加工期间沸水烫漂后的沥滤操作，可使果蔬装罐时的低分子碳水化合物，甚至膳食纤维受到一定损失。

  47. 四、焦糖化作用 焦糖化作用是糖类在不含氨基化合物时加热到其熔点以上(高于135℃)的结果。它在酸、碱条件下都能进行，经一系列变化，生成焦糖等褐色物质，并失去营养价值。 但是，焦糖化作用在食品加工中控制适当，可使食品具有诱人的色泽与风味，有利于摄食。

  48. 五、羰氨反应 1.定义： 羰氨反应又称糖氨反应或美拉德反应。这是在食品中有氨基化合物如蛋白质、氨基酸等存在时，还原糖伴随热加工，或长期贮存与之发生的反应。它经过一系列变化生成褐色聚合物。由于此褐变反应与酶无关，故称之为非酶褐变。

  49. 2.特点： 生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，无营养价值。 该反应降低蛋白质的营养价值。 羰氨反应如果控制适当，在食品加工中可以使某些产品如焙烤食品等获得良好的色、香、味。

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