第五章碳水化合物_食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)2013

1、第五章第五章 碳水化合物碳水化合物第一節(jié)第一節(jié) 碳水化合物的功能碳水化合物的功能一、供能及節(jié)約蛋白質(zhì)一、供能及節(jié)約蛋白質(zhì)二、構(gòu)成體質(zhì)二、構(gòu)成體質(zhì)三、維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能與解毒三、維持神經(jīng)系統(tǒng)的功能與解毒四、有益腸道功能四、有益腸道功能五、食品加工中重要原、輔材料五、食品加工中重要原、輔材料六、抗生酮作用六、抗生酮作用碳水化合碳水化合物分類物分類雙糖雙糖單糖單糖 寡糖寡糖多糖多糖第二節(jié)第二節(jié) 食品中重要的碳水化合物食品中重要的碳水化合物膳食中碳水化合物的分類（膳食中碳水化合物的分類（FAO/WHOFAO/WHO）分類（分類（DPDP）亞組亞組組成組成糖（糖（1-21-2）單糖單糖葡萄糖、果糖、半乳

2、糖葡萄糖、果糖、半乳糖雙糖雙糖蔗糖、乳糖、蔗糖、乳糖、糖醇糖醇山梨醇、甘露糖醇山梨醇、甘露糖醇寡糖（寡糖（3-93-9）異麥芽低聚糖異麥芽低聚糖多種低聚異麥芽糖混合物多種低聚異麥芽糖混合物其他寡糖其他寡糖棉子糖、水蘇糖、棉子糖、水蘇糖、多糖（多糖（1010）淀粉淀粉支鏈淀粉、直鏈淀粉支鏈淀粉、直鏈淀粉非淀粉多糖非淀粉多糖纖維素、果膠纖維素、果膠一、糖一、糖 1.1.單糖單糖(monosacchride)(monosacchride)食品中的單糖主要是葡萄糖和果糖。半乳糖很少單食品中的單糖主要是葡萄糖和果糖。半乳糖很少單 獨(dú)存在，是乳糖的組成成分。其它還有少量的糖、獨(dú)存在，是乳糖的組成成分。其它

3、還有少量的糖、 脫氧核糖、阿拉伯糖和木糖。脫氧核糖、阿拉伯糖和木糖。凡不能被水解為更小分子的糖（凡不能被水解為更小分子的糖（ 核糖、葡萄糖）核糖、葡萄糖）（2 2）果糖）果糖(fructose)(fructose)蜂蜜和許多水果中含有果糖。機(jī)體中的果糖主要蜂蜜和許多水果中含有果糖。機(jī)體中的果糖主要 由腸道的二糖酶將蔗糖分解為葡萄糖和果糖而來(lái)。由腸道的二糖酶將蔗糖分解為葡萄糖和果糖而來(lái)。果糖的甜度很高，是糖類中最甜的物質(zhì)（蔗糖果糖的甜度很高，是糖類中最甜的物質(zhì)（蔗糖 100100，葡萄糖，葡萄糖7474，果糖，果糖173173）。）。高果糖漿廣泛應(yīng)用于食品加工中。高果糖漿廣泛應(yīng)用于食品加工中。特

4、點(diǎn)：代謝不受胰島素控制；通常是糖類中最甜特點(diǎn)：代謝不受胰島素控制；通常是糖類中最甜 的物質(zhì)，食品工業(yè)中重要的甜味物質(zhì)。的物質(zhì)，食品工業(yè)中重要的甜味物質(zhì)。 2.2.雙糖雙糖(oligosacchride)(oligosacchride) 雙糖由二分子單糖縮合而成，凡能被水解成少數(shù)（雙糖由二分子單糖縮合而成，凡能被水解成少數(shù)（2-102-10 個(gè)）單糖分子的糖。個(gè)）單糖分子的糖。天然存在的雙糖主要有蔗糖、乳糖和麥芽糖。天然存在的雙糖主要有蔗糖、乳糖和麥芽糖。麥芽糖主要來(lái)自淀粉水解。麥芽糖主要來(lái)自淀粉水解。食品中還有少量異構(gòu)蔗糖（異麥芽酮糖）和異構(gòu)乳糖。食品中還有少量異構(gòu)蔗糖（異麥芽酮糖）和異構(gòu)乳糖

5、。異構(gòu)蔗糖在食品中作為甜味劑應(yīng)用，異構(gòu)乳糖由乳糖異異構(gòu)蔗糖在食品中作為甜味劑應(yīng)用，異構(gòu)乳糖由乳糖異 構(gòu)而來(lái)，作為食品添加劑使用構(gòu)而來(lái)，作為食品添加劑使用（2 2）異構(gòu)蔗糖（異麥芽酮糖）異構(gòu)蔗糖（異麥芽酮糖）來(lái)源：蜂蜜、蔗汁中微量存在；來(lái)源：蜂蜜、蔗汁中微量存在；特點(diǎn)：食品工業(yè)中重要的含能甜味物質(zhì)；耐酸性強(qiáng)、特點(diǎn)：食品工業(yè)中重要的含能甜味物質(zhì)；耐酸性強(qiáng)、 甜味約為蔗糖的甜味約為蔗糖的42%42%，不致齲。，不致齲。異構(gòu)蔗糖性質(zhì)與蔗糖相似，但耐酸性強(qiáng)。異構(gòu)蔗糖性質(zhì)與蔗糖相似，但耐酸性強(qiáng)。20%20%的蔗糖的蔗糖 溶液在溶液在pH2.0pH2.0的條件下，經(jīng)的條件下，經(jīng)100100C C加熱加熱60

6、min60min，可全部，可全部 水解為葡萄糖和果糖，而異構(gòu)蔗糖尚未酸解。水解為葡萄糖和果糖，而異構(gòu)蔗糖尚未酸解。有還原性。有還原性。甜味品質(zhì)極似蔗糖，味感純正，甜度約為蔗糖甜味品質(zhì)極似蔗糖，味感純正，甜度約為蔗糖42%42%。（4 4）乳糖）乳糖由由1 1分子葡萄糖和分子葡萄糖和1 1分子半乳糖構(gòu)成，是哺乳動(dòng)物乳汁分子半乳糖構(gòu)成，是哺乳動(dòng)物乳汁 的主要成分。的主要成分。含量根據(jù)動(dòng)物種類不同而異，人乳含量根據(jù)動(dòng)物種類不同而異，人乳7%7%，牛乳，牛乳5%5%。腸道中將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖的乳糖酶活性腸道中將乳糖分解為葡萄糖和半乳糖的乳糖酶活性 隨年齡急劇下降，某些個(gè)體可降至隨年齡急劇下降，

7、某些個(gè)體可降至0 0，因此成年人大，因此成年人大量量 食用乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于食用乳糖，不易消化，食物中乳糖含量高于15%15%時(shí)可時(shí)可導(dǎo)導(dǎo) 致滲透性腹瀉。致滲透性腹瀉。（5 5）異構(gòu)乳糖）異構(gòu)乳糖組成：組成：1 1分子半乳糖和分子半乳糖和1 1分子果糖組成分子果糖組成來(lái)源：來(lái)源：乳糖異構(gòu)；原乳中沒(méi)有異構(gòu)乳糖，經(jīng)過(guò)不同乳糖異構(gòu)；原乳中沒(méi)有異構(gòu)乳糖，經(jīng)過(guò)不同 加工處理的乳制品中可生成一定量的異構(gòu)乳加工處理的乳制品中可生成一定量的異構(gòu)乳 糖。（淡煉乳、超高溫殺菌乳）糖。（淡煉乳、超高溫殺菌乳）3.3.糖醇糖醇 (1)(1)山梨糖醇（又稱葡萄糖醇）山梨糖醇（又稱葡萄糖醇） 來(lái)源：來(lái)源：

8、廣泛存在于植物中，海藻和果實(shí)類如蘋(píng)果、廣泛存在于植物中，海藻和果實(shí)類如蘋(píng)果、 梨、葡萄等中多有存在；工業(yè)上由葡萄糖氫梨、葡萄等中多有存在；工業(yè)上由葡萄糖氫 化制得?；频谩Ｌ攸c(diǎn)：特點(diǎn)：甜度為蔗糖一半；代謝時(shí)可轉(zhuǎn)化成果糖而不甜度為蔗糖一半；代謝時(shí)可轉(zhuǎn)化成果糖而不 變成葡萄糖，變成葡萄糖，不受胰島素控制，因而適用于不受胰島素控制，因而適用于 糖尿病等患者的甜味劑。糖尿病等患者的甜味劑。 具有吸濕性，可做糕點(diǎn)等的保濕劑。具有吸濕性，可做糕點(diǎn)等的保濕劑。（2 2）木糖醇）木糖醇 來(lái)源：來(lái)源：廣泛存在于蔬菜、水果中；工業(yè)上用玉米芯廣泛存在于蔬菜、水果中；工業(yè)上用玉米芯 和甘蔗渣等制得。和甘蔗渣等制得。特

9、點(diǎn)：特點(diǎn)：甜度與蔗糖相等；供能與蔗糖相同；代謝不甜度與蔗糖相等；供能與蔗糖相同；代謝不 受胰島素調(diào)節(jié)；受胰島素調(diào)節(jié)； 不被口腔細(xì)菌發(fā)酵，對(duì)牙齒無(wú)害，可作為止不被口腔細(xì)菌發(fā)酵，對(duì)牙齒無(wú)害，可作為止 齲或抑齲作用的甜味劑。齲或抑齲作用的甜味劑。（3 3）麥芽糖醇）麥芽糖醇來(lái)源：來(lái)源：麥芽糖氫化制得。麥芽糖氫化制得。特點(diǎn)：特點(diǎn)：甜度與蔗糖接近，為蔗糖的甜度與蔗糖接近，為蔗糖的75-9575-95 ； 非能源物質(zhì)；非能源物質(zhì)； 不升高血糖；不升高血糖； 不增加膽固醇和中性脂肪的含量。不增加膽固醇和中性脂肪的含量。 是心血管疾病、糖尿病等患者作為療效食品是心血管疾病、糖尿病等患者作為療效食品 用的理想甜

10、昧劑；防齲齒。用的理想甜昧劑；防齲齒。（4 4）乳糖醇）乳糖醇來(lái)源：來(lái)源：由乳糖催化加氫制得。由乳糖催化加氫制得。特點(diǎn)：特點(diǎn)：甜度為蔗糖的甜度為蔗糖的303040%40%； 在腸道內(nèi)幾乎不被消化、吸收、能值很低；在腸道內(nèi)幾乎不被消化、吸收、能值很低； 不致齲齒。不致齲齒。上述糖醇類物質(zhì)在食品工業(yè)中多作為甜味劑應(yīng)用，有上述糖醇類物質(zhì)在食品工業(yè)中多作為甜味劑應(yīng)用，有 功能性甜味劑之稱。功能性甜味劑之稱。安全性高，每日容許攝入量（安全性高，每日容許攝入量（ADIADI）均無(wú)需規(guī)定。）均無(wú)需規(guī)定。有通便作用有通便作用也稱寡糖，根據(jù)也稱寡糖，根據(jù)19881988年年FAO/WHOFAO/WHO的意見(jiàn)，是

11、由的意見(jiàn)，是由3939個(gè)糖個(gè)糖 單位組成。單位組成。在食品中存在含量很少，僅有半乳糖基蔗糖和低聚果在食品中存在含量很少，僅有半乳糖基蔗糖和低聚果 糖比較受關(guān)注，如棉籽糖、水蘇糖等，在豌豆、菜豆糖比較受關(guān)注，如棉籽糖、水蘇糖等，在豌豆、菜豆 、 扁豆中的含量占干重的扁豆中的含量占干重的5%8%5%8%。在小腸中不被胃腸道中的酶所消化，但入結(jié)腸后可被在小腸中不被胃腸道中的酶所消化，但入結(jié)腸后可被 結(jié)腸菌群發(fā)酵并產(chǎn)氣，有脹氣因子之稱。結(jié)腸菌群發(fā)酵并產(chǎn)氣，有脹氣因子之稱。二、低聚糖二、低聚糖 功能性食品功能性食品 低熱、低脂、低膽固醇、低鹽、高纖維素低熱、低脂、低膽固醇、低鹽、高纖維素 低聚糖（寡糖）

12、和短肽（寡肽）低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）具有特殊保健功能的低聚糖具有特殊保健功能的低聚糖 低聚果糖、乳果聚糖、低聚異麥芽糖、低低聚果糖、乳果聚糖、低聚異麥芽糖、低 聚木糖、低聚氨基葡萄糖聚木糖、低聚氨基葡萄糖1.大豆低聚糖OOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHOOOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHO 大豆低聚糖通常大豆低聚糖通常是指從大豆中提取是指從大豆中提取的可溶性低聚糖的的可溶性低聚糖的總稱。總稱。主要成分為棉子糖主要成分為棉子糖和水蘇糖，同時(shí)還和水蘇糖，同時(shí)還含有一定量的蔗糖含有一定量

13、的蔗糖和其他成分。和其他成分。定義：定義：又稱分枝低聚糖，是指由又稱分枝低聚糖，是指由2 25 5個(gè)葡萄糖單位構(gòu)成，個(gè)葡萄糖單位構(gòu)成， 且至少有一個(gè)糖苷鍵是且至少有一個(gè)糖苷鍵是（1-6 1-6 ）糖苷鍵結(jié)合的一）糖苷鍵結(jié)合的一 類低聚糖。類低聚糖。果糖轉(zhuǎn)移酶果糖轉(zhuǎn)移酶2-2,121（1 1）定義：）定義：低聚乳果糖是將蔗糖分解產(chǎn)生的果糖基轉(zhuǎn)移到乳糖低聚乳果糖是將蔗糖分解產(chǎn)生的果糖基轉(zhuǎn)移到乳糖 還原性末端還原性末端C C1 1的羥基上，生成的羥基上，生成半乳糖基蔗糖半乳糖基蔗糖而成。而成。它是由它是由半乳糖、葡萄糖和果糖半乳糖、葡萄糖和果糖3 3個(gè)單糖相連接所構(gòu)成個(gè)單糖相連接所構(gòu)成 的三糖，通常

14、以乳糖和蔗糖的三糖，通常以乳糖和蔗糖(11)(11)為原料，在為原料，在- -呋呋 喃果糖苷酶喃果糖苷酶催化作用下制成。催化作用下制成。OOHOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOCH2OHCH2OHOHOHOO低聚乳果糖是非還原性低聚糖；低聚乳果糖是非還原性低聚糖；其甜味味質(zhì)類似蔗糖，通常為蔗糖的其甜味味質(zhì)類似蔗糖，通常為蔗糖的30305050。低聚乳果糖幾乎不被人體消化吸收，可供糖尿病低聚乳果糖幾乎不被人體消化吸收，可供糖尿病 人食用。人食用。具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖，并由此給人體帶來(lái)一系具有促進(jìn)雙歧桿菌增殖，并由此給人體帶來(lái)一系 列有益身體健康的作用。列有益身體健康的作用。5.5.低聚木

15、糖低聚木糖 主要成分為木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上主要成分為木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖的木聚糖 木二糖含量木二糖含量，產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品質(zhì)量 甜度為蔗糖的甜度為蔗糖的40%40%-1，4三、多糖三、多糖肝素定義：定義： 利用化學(xué)、物理、甚至基因工程的方法改利用化學(xué)、物理、甚至基因工程的方法改變天然淀粉的理化性質(zhì)，用以滿足食品加工需要變天然淀粉的理化性質(zhì)，用以滿足食品加工需要的具有一定功能特性的一類淀粉。的具有一定功能特性的一類淀粉。 取代淀粉：取代淀粉：淀粉經(jīng)酯化和醚化引入不同基淀粉經(jīng)酯化和醚化引入不同基團(tuán)或基因而制成；團(tuán)或基因而制成； 交聯(lián)淀粉：交聯(lián)淀粉：由淀粉羥基與雙功能試劑

16、作用由淀粉羥基與雙功能試劑作用引入少量交聯(lián)鍵制成。引入少量交聯(lián)鍵制成。改性淀粉的特點(diǎn)改性淀粉的特點(diǎn) 溶解度提高；溶解度提高； 透明度增加；透明度增加； 提高或降低淀粉的黏度；提高或降低淀粉的黏度； 促進(jìn)或抑制凝膠的形成；促進(jìn)或抑制凝膠的形成； 增加凝膠黏度；增加凝膠黏度； 較小凝膠脫水收縮；較小凝膠脫水收縮； 提高凝膠穩(wěn)定性；提高凝膠穩(wěn)定性； 改變?nèi)榛饔煤屠鋬龈淖內(nèi)榛饔煤屠鋬? -解凍的穩(wěn)定性；解凍的穩(wěn)定性； 成膜、耐酸、耐堿、耐剪切性成膜、耐酸、耐堿、耐剪切性定義：天然存在的，在健康人小腸中定義：天然存在的，在健康人小腸中不被消化、吸收的淀粉。不被消化、吸收的淀粉。類型：類型： 生理受限

17、淀粉、生理受限淀粉、 特殊淀粉顆粒、特殊淀粉顆粒、 老化淀粉老化淀粉 定義：定義： 除淀粉以外的多糖。除淀粉以外的多糖。 纖維素、半纖維素、果膠等纖維素、半纖維素、果膠等分類：分類： 可溶性膳食纖維可溶性膳食纖維不溶性膳食纖維不溶性膳食纖維1 1）纖維素）纖維素2 2）半纖維素）半纖維素3 3）木質(zhì)素）木質(zhì)素 溶于水并吸水膨脹，能被腸道微生物叢酵解；溶于水并吸水膨脹，能被腸道微生物叢酵解；常存在于植物細(xì)胞液和細(xì)胞間質(zhì)中。常存在于植物細(xì)胞液和細(xì)胞間質(zhì)中。四、膳食纖維食物中不能被人體消化酶分解的多糖的總稱。食物中不能被人體消化酶分解的多糖的總稱。嚴(yán)格而言不是營(yíng)養(yǎng)素，但因其特殊生理作用，營(yíng)養(yǎng)學(xué)上仍將

18、嚴(yán)格而言不是營(yíng)養(yǎng)素，但因其特殊生理作用，營(yíng)養(yǎng)學(xué)上仍將它作為重要的營(yíng)養(yǎng)素。它作為重要的營(yíng)養(yǎng)素。譯自：譯自：Perspective in NutritionPerspective in Nutrition，第三版，第，第三版，第8282頁(yè)，頁(yè)，19961996年。年。 麥芽糖麥芽糖淀粉淀粉糊精糊精葡萄糖葡萄糖一、淀粉水解一、淀粉水解直鏈直鏈支鏈支鏈淀粉淀粉 開(kāi)始糊化開(kāi)始糊化 完全糊化完全糊化粳米粳米 59 61 糯米糯米 58 63 大麥大麥 58 63 小麥小麥 65 68 玉米玉米 64 72蕎麥?zhǔn)w麥 69 71馬鈴薯馬鈴薯 59 67甘薯甘薯 70 76-淀粉：生淀粉分子排列緊，成膠束結(jié)構(gòu)淀

19、粉：生淀粉分子排列緊，成膠束結(jié)構(gòu) - -淀粉：糊化淀粉淀粉：糊化淀粉老化老化 稀淀粉溶液冷卻后，線性分子重新排列并通稀淀粉溶液冷卻后，線性分子重新排列并通過(guò)氫鍵形成不溶性沉淀。過(guò)氫鍵形成不溶性沉淀。 一般直鏈淀粉易老化，直鏈淀粉愈多，老化一般直鏈淀粉易老化，直鏈淀粉愈多，老化愈快。支鏈淀粉老化需要很長(zhǎng)時(shí)間。愈快。支鏈淀粉老化需要很長(zhǎng)時(shí)間。食品加工期間沸水燙漂后的瀝濾操作，可使果蔬裝食品加工期間沸水燙漂后的瀝濾操作，可使果蔬裝 罐時(shí)的低分子碳水化合物，甚至膳食纖維受到一定罐時(shí)的低分子碳水化合物，甚至膳食纖維受到一定 損失。損失。例如：胡蘿卜其中所含單糖和雙糖的損失分別為例如：胡蘿卜其中所含單糖和

20、雙糖的損失分別為25%25%和和30%30%。焦糖化作用是糖類在焦糖化作用是糖類在不含氨基化合物不含氨基化合物時(shí)加熱到其熔時(shí)加熱到其熔 點(diǎn)以上點(diǎn)以上( (高于高于135)135)的結(jié)果。它在酸、堿條件下都的結(jié)果。它在酸、堿條件下都 能進(jìn)行，經(jīng)一系列變化，生成焦糖等褐色物質(zhì)，并能進(jìn)行，經(jīng)一系列變化，生成焦糖等褐色物質(zhì)，并 失去營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。失去營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但是，焦糖化作用在食品加工中控制適當(dāng)，可使食但是，焦糖化作用在食品加工中控制適當(dāng)，可使食 品具有誘人的色澤與風(fēng)味，有利于攝食。品具有誘人的色澤與風(fēng)味，有利于攝食。1.1.定義定義羰氨反應(yīng)又稱羰氨反應(yīng)又稱糖氨反應(yīng)糖氨反應(yīng)或或美拉德反應(yīng)美拉德反應(yīng)。這是在

21、食品中有氨基化合物如蛋白質(zhì)、氨基酸等存這是在食品中有氨基化合物如蛋白質(zhì)、氨基酸等存 在時(shí)，還原糖伴隨熱加工，或長(zhǎng)期貯存與之發(fā)生的在時(shí)，還原糖伴隨熱加工，或長(zhǎng)期貯存與之發(fā)生的 反應(yīng)。反應(yīng)。它經(jīng)過(guò)一系列變化生成褐色聚合物。由于此褐變反它經(jīng)過(guò)一系列變化生成褐色聚合物。由于此褐變反 應(yīng)與酶無(wú)關(guān)，故稱之為應(yīng)與酶無(wú)關(guān)，故稱之為非酶褐變非酶褐變。 2.2.特點(diǎn)特點(diǎn)生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，無(wú)營(yíng)養(yǎng)價(jià)生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，無(wú)營(yíng)養(yǎng)價(jià) 值。值。該反應(yīng)可降低賴氨酸等的生物有效性，因而可降低該反應(yīng)可降低賴氨酸等的生物有效性，因而可降低 蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。羰氨反應(yīng)如果控制適當(dāng)，在

22、食品加工中可以使某些羰氨反應(yīng)如果控制適當(dāng)，在食品加工中可以使某些 產(chǎn)品如焙烤食品等獲得良好的色、香、味。產(chǎn)品如焙烤食品等獲得良好的色、香、味。3.3.反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程 羰氨反應(yīng)可分成三個(gè)階段：羰氨反應(yīng)可分成三個(gè)階段： (1)(1)起始階段起始階段 還原糖的羰基與賴氨酸的還原糖的羰基與賴氨酸的- -氨基縮合，經(jīng)分子重排后，食氨基縮合，經(jīng)分子重排后，食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受損。品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受損。 (2)(2)中間階段中間階段 進(jìn)一步反應(yīng)可形成數(shù)千種化合物，并與食品的氣味、風(fēng)味進(jìn)一步反應(yīng)可形成數(shù)千種化合物，并與食品的氣味、風(fēng)味有關(guān)。有關(guān)。 (3)(3)終未階段終未階段 分子縮合、聚合，形成類黑精，食品褐變。分子縮合、聚合，形成類黑精，食品褐變。 4.4.反應(yīng)底物反應(yīng)底物戊糖戊糖比己糖更易進(jìn)行羰氨反應(yīng)。非還原糖蔗糖只比己糖更易進(jìn)行羰氨反應(yīng)。非還原糖蔗糖只 有在加熱或酸性介質(zhì)中水解，變成葡萄糖和果糖有在加熱或酸性介質(zhì)中水解，變成葡萄