食品中的糖类

第一节 概述 一、定义 二、分类 糖类是多羟基醛或多羟基酮及它们的缩聚物和衍生物。 根据水解情况，糖类分为单糖、低聚糖和多糖。 第一节 概述 一、定义 糖类是多羟基醛或多羟基酮及它们的缩聚物和衍生物。 二、分类 根据水解情况，糖类分为单糖、低聚糖和多糖。 单糖：糖类的基本单位，即单独存在不能再被水解的多羟基醛或多羟基酮；按照分子中所含碳原子数目的不同分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。 低聚糖：也叫寡糖，是由2～10个单糖分子脱水缩合而形成的糖，完全水解后得到相应分子数的单糖；根据水解后生成的单糖分子数目，分为二糖、三糖、四糖 。

多糖：是少则几十个，多则几千、几万个单糖分子的脱水缩聚产物，完全水解后产生相应数目的单糖分子。根据单体的种类，可分为同聚多糖和杂聚多糖 。 三、功能 糖类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。 在食品加工中，还原糖能使食品变褐，淀粉与果胶等可保持食品的粘弹性，单糖、二糖等赋予食品甜味。

第二节 食品中的单糖 一、单糖的结构 除二羟基丙酮外，所有的单糖都含有一个或多个手性碳原子，均有旋光异构体。 第二节 食品中的单糖 一、单糖的结构 除二羟基丙酮外，所有的单糖都含有一个或多个手性碳原子，均有旋光异构体。 根据单糖与D-甘油醛或L-甘油醛的关系，单糖可分为D-型和L-型两种。天然存在的单糖绝大多数为D-型。 自然界存在的几种重要单糖的链状结构见下图

1.单糖的链状结构 D-阿洛糖 D-葡萄糖 D-古洛糖 D-甘露糖 D-半乳糖 D-阿洛酮糖 D-果糖 L-山梨糖 D-塔罗糖

单糖分子的羰基可以与糖分子本身的一个羟基发生缩合反应，生成分子内的环状半缩醛或半缩酮，形成五元呋喃糖环或更稳定的六元吡喃糖环。 单糖的环状结构可用哈武斯透视式表示，对于半缩醛羟基来说，它的空间位置有α-构型和β-构型之分。 2.单糖的哈武斯透视式 α-D-葡萄糖 α-D-半乳糖 β-D-葡萄糖 α-D-果糖

葡萄糖的链状结构和哈武斯透视式 D-(+)- 葡萄糖 α -D-(+)- 吡喃葡萄糖 半缩醛羟 基为α位 O H CH OH H O CH 2 OH H O C H O H H O H H O H H O H CH OH 2 O H CH 2 OH D-(+)- 葡萄糖 α -D-(+)- 吡喃葡萄糖 半缩醛羟 基为α位

二、单糖的物理性质 1．甜度 单糖均有甜味，糖甜味的高低称为糖的甜度，单糖甜度顺序:果糖＞葡萄糖＞半乳糖. 2．溶解度 纯净的单糖，为白色结晶，具有较强的吸湿性。单糖分子中有多个羟基，增加了它的水溶性，所以极易溶于水，尤其在热水中的溶解度极大。 3．旋光性 鉴定糖的一个重要指标，一切单糖分子都具有旋光性。 4．吸湿性、保湿性与结晶性 5．其它

三、单糖的化学性质 1．差向异构化作用 D-葡萄糖的差向异构化

2．氧化反应 单糖都能发生氧化反应。在不同的条件下，糖类可被氧化成各种不同的氧化产物。 醛糖可被弱碱性氧化剂（如银氨溶液、新制的碱性氢氧化铜）氧化成糖酸； 醛糖中的醛基可被溴水氧化成羧基而生成糖酸，糖酸受热很容易脱水生成γ-和δ-内酯； 在某些酶的作用下，有些醛糖如葡萄糖、半乳糖等发生伯醇基氧化（醛基不被氧化），生成糖醛酸； 在强氧化剂作用下，单糖能被完全氧化，生成二氧化碳和水。

3．还原反应 4．非酶褐变 单糖分子中的羰基在一定条件下可加氢还原成羟基，生成糖醇。 （1）焦糖化反应 糖类在没有氨基化合物存在的条件下，在加热熔融以后，如温度继续升高，则会变成黑褐色的焦糖，这个过程也称为焦糖化反应。这也是熬制糖色的过程。 （2）美拉德反应 如果在加热时有氨基化合物存在，糖类同氨基化合物分子中的游离氨基发生羰氨反应，生成类黑色素和褐变风味物质，这种反应称为美拉德反应。

通过美拉德反应可产生很多风味物质和具有颜色的物质，但是由于还原糖与氨基酸或蛋白质的部分链段相互作用会导致部分氨基酸的损失，尤其是必需氨基酸所受的影响最大，而且其降解产物有的可能是有害物质，因此控制食品中美拉德反应的程度非常重要。 控制美拉德反应程度常采取如下措施： ①降低水分含量； ②改变pH； ③降低温度； ④避免金属离子的影响； ⑤亚硫酸处理； ⑥去除一种底物。一般是除去还原糖。

四、食品中的主要单糖 1.戊糖 （1）D-核糖：D-核糖和D-脱氧核糖是细胞中遗传信息的载体――核酸的组成成分。 （3）L-阿拉伯糖：广泛存在于植物和细菌的细胞壁中，是果胶质、半纤维素、树胶和植物糖蛋白的重要组成成分。

2.己糖 （1）D-葡萄糖 D-葡萄糖是人和动物的重要能源，糖类代谢的中心物质，淀粉、糖原和纤维素等多糖的构件分子；甜度约为蔗糖的65％～75％，甜味凉爽；加热到170℃以上则生成焦糖；葡萄糖液能被多种微生物发酵，是发酵工业的重要原料；工业上生产葡萄糖，都用淀粉为原料，经酸法或酶法水解而制得。 （2）D-甘露糖 主要以甘露聚糖形式存在于植物细胞壁中。 （3）D-半乳糖 D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉子糖等的组成成分，L-半乳糖作为构件分子存在于琼脂和其它多糖分子中。

（4）D-果糖 果糖是自然界中最丰富的酮糖，多与葡萄糖共存于果实及蜂蜜中；易溶于水，在常温下难溶于酒精；吸湿性特强，因而从水溶液结晶较困难；果糖比其它糖都甜，尤其是β-果糖的甜度最大，但是温度越高甜度越小；果糖很容易消化，适于幼儿和糖尿病患者食用，它不需要胰岛素的作用，能直接被人体代谢利用；在食品工业上，用异构化酶在常温常压下使葡萄糖转化为果糖。 3.庚糖 五、食品中单糖的衍生物 糖醇、糖醛酸、氨基糖和糖苷等。

第三节 食品中的低聚糖 一、结构和命名 单糖分子通过糖苷键结合成低聚糖，即醛糖C1（酮糖则在C2）上的半缩醛羟基（-OH）和其它单糖分子的羟基脱水，通过糖苷键结合而成；在分子结构上很像苷，不过其中的糖基和配基两个部分都是糖而已。 低聚糖的命名可采用系统命名法，但习惯名称简单方便且沿用已久，故仍然经常使用。

麦芽糖（α-D-吡喃葡萄糖基（1→4）-D-吡喃葡萄糖苷）

二、食品中低聚糖的性质 低聚糖属于小分子化合物，故仍有甜味，可溶于水，可以形成结晶体。即主要从以下几个角度考虑其性质： 1．甜度和溶解度；2．结晶性； 3．黏度和吸湿性；4．发酵性； 5．抗氧化性； 6．风味结合功能。 低聚糖分子中，如果保留了半缩醛羟基，则这种低聚糖便具有和单糖一样的性质，如有变旋光现象、能够成脎成苷，并具有氧化性和还原性。这种低聚糖叫还原糖；如果组成单糖相互之间都以半缩醛羟基互相缩合，则形成的低聚糖中不再有半缩醛羟基，这种低聚糖称为非还原性糖。

三、食品中的重要低聚糖 1．蔗糖 是由 -D-吡喃葡萄糖和-D-呋喃果糖的两个半缩醛羟基失水而成的非还原糖。 （1）性质 甜味：蔗糖是烹饪中最常用的甜味剂，其甜味仅次于果糖。 溶解性：它是一种无色透明结晶体，易溶于水，在水中的溶解度随着温度的升高而增加,较难溶于乙醇。 熔点：纯净蔗糖的熔点为185～186℃，商品蔗糖的熔点为160～186℃。 受热脱水：加热至200℃时即脱水形成焦糖。 旋光度：蔗糖是右旋糖，其16％水溶液的比旋光度是+66.50。

蔗糖的水解： 蔗糖在稀酸或酶的作用下水解，生成等量的葡萄糖和果糖的混合物，这种混合物叫做转化糖。 蔗糖 ＋ H2O → D－葡萄糖 ＋ D－果糖 促进这个转化作用的酶叫转化酶，在蜂蜜中大量存在，故蜂蜜中含有大量的果糖，其甜度较大，比葡萄糖的甜度几乎大一倍。在烹饪过程中，转化作用也存在于面团的发酵过程的早期。 蔗糖可以被酵母菌分泌的蔗糖酶所水解，所以在烘制面包的面团中，蔗糖是不可缺少的添加剂。因为它不仅有利于面团的发酵，而且在烘烤过程中，所发生的焦糖化反应能增进面包的颜色。

再结晶：蔗糖溶液在过饱和时，不但能形成晶核，而且蔗糖分子会有序地排列，被晶核吸附在一起，从而重新形成晶体。这种现象称作蔗糖的再结晶。 烹饪中制作挂霜菜就是利用了这一原理。 无定形：蔗糖溶液在熬制过程中，随着浓度的升高，其含水量逐渐降低，当含水量为2％左右时，停止加温并冷却，这时蔗糖分子不易形成结晶，而只能形成非结晶态的无定形态——玻璃体。玻璃体不易被压缩、拉伸，在低温时呈透明状，并具有较大的脆性。 烹饪中拔丝菜的制作就依据于此。

（2）在烹饪中的应用 甜味剂 、蜜汁、挂霜、拔丝菜肴。 （3）来源 烹饪中常用的白砂糖、绵白糖、冰糖的主要成分均是蔗糖。 制糖的原料为甘蔗和甜菜。甘蔗中蔗糖的含量为16％～25％，甜菜中为12％～15％。 （4）营养价值 蔗糖食入人体后，在小肠中因蔗糖酶的作用，水解生成葡萄糖和果糖而被人体吸收。

2．麦芽糖 麦芽糖是由两分子D-葡萄糖通过1，4-苷键结合而成的；麦芽糖分子中保留了一个半缩醛羟基，是还原糖。 （1）性质 还原性糖： 物理性质：麦芽糖为白色针状结晶，熔点为160～165℃，易溶于水而微溶于乙醇，甜度仅为蔗糖的46％。 发酵性：麦芽糖是可发酵性糖，直接、间接发酵均可。 水解：在面团发酵时，它能被麦芽糖酶所水解生成两分子葡萄糖，葡萄糖则是酵母菌生长所需的养料。

（2）来源 麦芽糖在新鲜的粮食中并不游离存在，只有谷类种子发芽或淀粉贮存时受到麦芽淀粉酶的水解时才大量产生。 利用大麦芽中的淀粉酶，可使淀粉水解为糊精和麦芽糖的混合物，其中麦芽糖占1／3。这种混合物称为饴糖。饴糖具有一定的粘度，流动性好，有亮度。在制作“北京烤鸭”时，需用饴糖涂在鸭皮上，待糖液晾干后进烤炉，在烤制过程中糖的颜色发生变化，使得鸭皮产生诱人的色泽。

3．乳糖 乳糖是由β-D-半乳糖与α-D-葡萄糖以β-1，4糖苷键结合而成的还原性二糖。 乳糖为白色结晶，在水中的溶解度较小，其相对甜度仅为蔗糖的39％。 乳糖不能被酵母菌发酵，但能被乳酸菌作用产生乳酸发酵。酸奶的形成就是依据于此。乳糖的存在可以促进婴儿肠道中双歧杆菌的生长。 乳糖容易吸收香气成分和色素，故可用它来传递这些物质。如在面包制作时加入乳糖，则它在烘烤时因发生羰氨反应而形成面包皮的金黄色。 乳糖是哺乳动物乳汁中的主要糖分。人乳中含乳糖5％～7％，牛、羊乳中含4％～5％。

4.果葡糖浆 以果糖和葡萄糖为主要成分组成的混合糖浆。由于含有相当数量的果糖，使其具有高溶解度和高渗透压，优越的发酵性与加工贮藏稳定性等 。 5.环状糊精 由α-D-葡萄糖以α-1，4糖苷键连接而成的环状低聚糖，是软化芽孢杆菌作用于淀粉的产物。 环状糊精是白色结晶粉末，熔点为300℃～305℃，性质比较稳定，可作为乳化剂、香味物质及色素保护剂等。

四、食品中的功能性低聚糖 功能性低聚糖具有显著的生理功能，在人体肠道内不能被消化吸收而直接进入大肠内为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子，可作为功能性甜味剂用来替代或部分替代食品中的蔗糖。 1．大豆低聚糖 2．低聚果糖 3．帕拉金糖 4．低聚半乳糖 5．低聚异麦芽糖 6．低聚木糖 7．低聚乳果糖

第四节 食品中的多糖 多糖是由很多个单糖分子脱水通过糖苷键连接而成的高聚物。一般有1，4及1，6苷键两种，所以多糖也是一种苷。 第四节 食品中的多糖 多糖是由很多个单糖分子脱水通过糖苷键连接而成的高聚物。一般有1，4及1，6苷键两种，所以多糖也是一种苷。 多糖是由聚合度不同的物质组成的混合物。在酶或酸的作用下依水解程度不等而生成单糖残基数不同的断片，最后完全水解生成单糖。 多糖无还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水，有的能与水形成胶体溶液。 按其功能，多糖可分为两大类：一类是构成植物骨架的结构性多糖，如纤维素、半纤维素等，它们是构成细胞壁的主要成分；另一类是贮藏营养物质的贮存性多糖，如淀粉、菊糖等。 多糖在自然界分布很广，食品中的多糖有淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、植物胶、种子胶及改性多糖等。多糖在食品中的主要功能是增稠和形成凝胶。

一、淀粉 淀粉水解的最终产物是葡萄糖，由此可见，淀粉是由葡萄糖单位组成的链状结构。用热水处理可将淀粉分为两种成分：一种为可溶解部分，称为直链淀粉；另一种不溶解部分称为支链淀粉。 1.淀粉的结构和性质 直链淀粉的结构 O CH2OH O… 直链淀粉是D（+）葡萄糖以α－1，4苷键连接起来的，一条长而不分枝的多苷链。每个直链淀粉分子有一个还原性端基（存在半缩醛羟基）和一个非还原性端基。

支链淀粉的结构 O CH2OH CH2 O… 支链淀粉首先由D（+）葡萄糖以α－1，4苷键连结成一条主链，然后在主链上以α－1，6苷键与较短的以α－1，4苷键连结的链相连结，形成支链。在支链与主链的衔接处都是葡萄糖残基的1，6苷键结合。一般的主链每隔6～9个葡萄糖残基就有一个支链，每个支链的长度在15～18个葡萄糖残基左右。

直链淀粉和支链淀粉的分布 在一般的淀粉中都含有直链淀粉和支链淀粉两种。 如玉米淀粉、马铃薯淀粉分别含有27％和20％的直链淀粉，其余部分为支链淀粉。 糯米的淀粉全部为支链淀粉。 有的豆类淀粉全部是直链淀粉。

直链淀粉与支链淀粉的性质 红色糊精 无色糊精 淀粉 遇碘不显色 遇碘显蓝色 遇碘显红色 麦芽糖 葡萄糖 遇碘不显色

2.淀粉的糊化与老化 概念 将淀粉混合于水中并加热，达到一定温度后，则淀粉粒溶胀、崩溃，形成粘稠的均匀的糊状物，这种变化称为淀粉的糊化。 （1）淀粉的糊化 概念 将淀粉混合于水中并加热，达到一定温度后，则淀粉粒溶胀、崩溃，形成粘稠的均匀的糊状物，这种变化称为淀粉的糊化。 糊化作用的本质 淀粉颗粒中有序态(晶态)和无序态(非晶态)的淀粉分子之间的氢键断裂，分散在水中形成亲水性胶体溶液。 糊化过程 糊化作用的过程可分为下面三个阶段：

①可逆吸水阶段 水分进入淀粉粒的非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，颗粒可以复原。一般常温下的漂洗、浸泡都属这一阶段。 ②不可逆吸水阶段 随着温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆地大量吸水，导致结晶“溶解”，淀粉粒膨胀达原始体积的50～100倍。 ③解体淀粉粒最后解体，淀粉分子全部进入溶液，分散到水中，形成溶胶或黏稠的糊状物。包含没有完全崩裂的淀粉粒、溶解分散的直链淀粉、支链淀粉，还有部分机械破损的淀粉粒碎片等。

影响淀粉糊化的因素 水：没有相当量的水，淀粉是不能糊化的。 温度：必须高于糊化开始温度。 时间：在糊化温度以下，虽经很长时间淀粉也不糊化。 当超过糊化温度后，尚需一定长的时间才能完全糊化。 pH：一般淀粉在碱性中易于糊化，且淀粉糊在中性至碱性条件下黏度也是稳定的。当pH值在5以下时，淀粉糊的粘度将急剧降低。

（2）淀粉的老化 定义 糊化了的淀粉糊在室温下放置时，硬度会变大，体积缩小，这种现象称为淀粉的老化。 如面包、馒头等在放置时变硬、干缩，主要就是因淀粉糊老化的结果。 老化原理 淀粉的老化是由于糊化了的淀粉，在冷却和贮存的过程中，淀粉分子的运动减弱，分子趋向于平行排列，以某些原有的氢键结合点为核心，相互靠拢、缔合，并排挤出水分，恢复与原来淀粉结构类似的、致密的整体结构。

影响淀粉老化的因素 淀粉的种类：直链淀粉比支链淀粉易于老化，所以含支链淀粉多的糯米或糯米粉制品，不容易发生老化现象。 温度：高于60℃或低于-20℃ 都不发生老化；60～0℃ 随温度降低，老化速度加快；0℃～-20℃ 随温度降低，老化速度减慢；2℃～4℃ 淀粉发生老化的最适温度。 为了防止淀粉的老化，可将淀粉食物迅速降温至-20℃左右，使得淀粉分子间的水分迅速结晶，从而阻碍了淀粉分子的相互靠近，避免形成氢键。如速冻包子就是依据于此。 含水量：含水量小于15％时基本不老化，如饼干、方便面等；含水量为30％～60％时老化的最快；含水量大于60％～70％时，老化变慢。因为基质浓度变小，凝聚的机会减少。 pH值：弱酸性条件促进老化。 蔗糖：大量蔗糖的存在，会减缓老化。 糊化程度：糊化程度越高，淀粉颗粒解体越彻底，则重新凝聚而老化的速度越慢。

3.淀粉的水解 4.淀粉的改性 (1)物理变性 氧化变性 (2)化学变性 交联反应 取代反应

二、纤维素 由许多个β-D-葡萄糖残基通过β-1，4-糖苷键连接成的没有分支的长链 。 无色、无臭、无味的具有纤维状结构的物质；可被水解为β-葡萄糖 ；不溶于水，但其亲水性却很强，容易吸水膨胀。 人和多数哺乳动物体内缺乏纤维素酶，不能消化纤维素，但是从现代营养学的观点来看，膳食中必须要含有适量的纤维素，因为它具有促进肠道蠕动，使粪便软化，解除便秘，并有防止结肠病变的作用。

三、食品中的其它多糖 1.半纤维素 2．果胶 3．阿拉伯胶 4．瓜尔豆胶 5．槐豆胶 6．魔芋胶 7．黄原胶 8．卡拉胶 9．琼脂 10．海藻胶 11．壳多糖 12．葡聚糖

第五节 复合糖 一、糖蛋白 糖类分子与蛋白质分子共价结合形成的复合糖。 二、蛋白聚糖 由糖胺聚糖与线性多肽共价结合而成的多糖和蛋白质复合物，主要存在于脊椎动物结缔组织和细胞表面。其主要功能是构成细胞外基质、抗凝血（肝素）、参与细胞识别与分化、维持软骨机械性能等 。 1．透明质酸 2．硫酸软骨素 3．肝素 三、糖脂 糖和脂质结合而形成的物质的总称。在生物体内分布很广，但含量较少，主要有甘油糖脂和鞘糖脂两类 。