食品化学碳水化合物
食品化学课件之碳水化合物
主要内容
概述 糖类的结构 食品中单糖与低聚糖的化学性质 食品中单糖和低聚糖的功能 食品中的多糖
第一节 概述
一、碳水化合物的定义与来源
碳水化合物是多羟基醛类和多羟基酮类化合 物及其缩合物和某些衍生物的总称。
碳水化合物是自然界分布广泛、数量最多的 有机化合物，是食品的主要组成成分之一， 也是绿色植物光合作用的产物。
D-半乳糖是D-葡萄糖的C4差向异构体。
一种六碳醛糖有16种异构体， 其中8种为D异构系列， 另8种是L异构系列。 在自然界中L-糖系列比D异构系列少得多， 食品中常存在的L-糖主要有L-半乳糖和L-
阿拉伯糖。
半缩醛羟基具有较强的还原性。
吡喃糖有椅式和船式两种不同构象。
O
O
椅式
船式
OH
CH2OH
OH L-半乳糖 OH
O OH
OH OH
OH
O
OH
L-阿拉伯糖
OH
CH2OH O OH D-甘露糖
OH OH
CH2OH O
HO
OH OH
OH
OH
D-果糖
CH2OH
O OH
OH
L-山梨糖
CH2OH
OH
OH
O OH
COOH
CH3
L-鼠李糖 OH
O OH L-半乳糖醛酸
OH
OH OH
COOH OH
镜
一、单糖
葡萄糖有四个手性碳原 H C
子,其中最高碳数手性碳 H C 原子上的羟基位置在右
边的糖称为D-糖,
HC
最高碳数手性碳原子上 H C 的羟基位置在左边的糖
称为L-糖。
HC
天然存在的糖主要以D- H C 糖为主。
《食品化学》4-碳水化合物
单糖可以进行直接发酵； 低聚糖和淀粉需要水解成单糖才能发酵， 但是麦芽糖除外。
应用： 1）面团发酵：
乙醇发酵（为主）＋乳酸发酵 适度时有酒香，过度发酸；
2）泡菜：乳酸发酵，风味独特；
3）酿酒、制醋：乙醇发酵为主。
b.利用Maillard反应 在面包、咖啡、红茶、啤酒、糕点、 酱油等生产中。������ 产生特殊风味、香味。
如通过控制原材料、温度及加工方法，可制
备各种不同风味、香味的物质。
控制原材料 核糖+ 半胱氨酸：烤猪肉香味。 核糖+ 谷胱甘肽：烤牛肉香味。
������ 控制温度 葡萄糖+ 缬氨酸 100-150 ℃ 烤面包香味 180 ℃ 巧克力香味
2、氨基酸及其它含氨物种类 a.含S-S、S-H不易褐变 b.有吲哚、苯环易褐变 c.碱性氨基酸易褐变 d.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐 变
������ 3、温度 羰氨反应受温度影响比较大，温度每 差10℃，其褐变速度差3－5倍。 ������
4、水分 羰氨反应需在有水存在的条件下进行， 水分在10-15%时最容易发生。 完全干燥情况下，褐变反应难进行。 ������
实验证明，天然直链淀粉分子的空间结 构并非是完全伸展成直线型的，而是卷曲成 螺旋状的，结构比较紧密 。
2、支链淀粉的结构 以α-1，4-苷键结合为主，并有α-1，6苷键结合、且在此处分枝的叫支链淀粉。 支链淀粉分子的聚合度较大，约在 1000～6000之间。
食品化学第三章碳水化合物
2. 按功能分 • 结构多糖 • 贮存多糖 • 抗原多糖
食品中的糖类化合物（见表一）
Carbohydrates comprise more than 75%of the dry matter of Plants. eg: corn, vegetable, fruit, and so on.
。 糖苷键的连接方式 -D: 16 < 1 2 < 14 < 1 3 -D: 16 < 14 < 13 < 12
。聚合度（DP）大小 水解速度随着DP增大而明显减小
B.环境
. 温度
温度提高，水解速度急剧加快。 。 酸度:
单糖在pH3~7范围内稳定； 糖苷在碱性介质中相当稳定， 但在 酸性介质中易降解。
五碳糖
H—C C—CHO + 3 H2O O
糠醛
3.2.5.2复合反应：
。单糖受酸和热的作用，缩合失水生成低聚糖的反应称为复合反应 。 是水解反应的逆反应。
例如：2 C6H12O6
C12H22O11 + H2O
3.2.5.3 变旋现象
葡萄糖溶液经放置一段时间后的旋光值与最初的旋光 值不同的现象，稀碱可催化变旋。
蔗糖12~17
纤维素0.7
甘薯 26.3 肉
葡萄糖0.87 0.1
食品中碳水化合物的作用
。提供人类能量的绝大部分。 。提供适宜的质地、口感和甜味
（如麦芽糊精作增稠剂、稳定剂） . 有利于肠道蠕动，促进消化 （如纤维素被称为膳食纤维，低聚糖可促小孩肠
- D-呋喃葡萄糖
- D-吡喃葡萄糖
开链式葡萄糖
-D-呋喃葡萄糖
食品化学中考知识点总结
食品化学中考知识点总结一、常见食品的化学成分及特性1. 碳水化合物碳水化合物是食品中的主要成分之一，包括单糖、双糖和多糖。
单糖主要是葡萄糖、果糖和半乳糖，双糖主要是蔗糖、麦芽糖和乳糖，多糖包括淀粉和纤维素。
碳水化合物在食品中主要作为能量的来源，同时也对食品的口感和外观有一定的影响。
2. 脂肪食品中的脂肪主要是甘油三酯，主要的饱和脂肪酸有硬脂酸、棕榈酸、豆酸、动物脂肪中的优酸等，而不饱和脂肪酸主要是亚油酸、亚麻酸、棕榈酸、还有芥麦油酸等。
食品中的脂肪可以提供热量和脂溶性维生素，同时对食品的口感和味道起到重要的作用。
3. 蛋白质食品中的蛋白质主要是由氨基酸构成的，常见的氨基酸有赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和甲硫氨酸等。
蛋白质在食品中的作用主要是提供人体所需的氨基酸，同时也参与了食品的味道和口感。
4. 维生素食品中的维生素有水溶性维生素和脂溶性维生素两大类。
水溶性维生素主要有维生素C、维生素B1、维生素B2等，而脂溶性维生素主要有维生素A、维生素D、维生素E和维生素K等。
维生素对人体的生长发育和新陈代谢有重要的作用。
5. 矿物质食品中的矿物质主要包括钙、铁、锌、硒等，这些矿物质对人体骨骼的形成和维持、血液的凝血和免疫功能等都起到了重要的作用。
6. 食品添加剂食品添加剂是指用于改善食品品质、延长食品保质期、方便食品加工制作等目的而向食品中添加的各种化学物质。
主要包括色素、香精、甜味剂、防腐剂、抗氧化剂等。
二、常见食品的化学检测方法1. 蛋白质的检测蛋白质的检测方法主要包括比色法、滴定法和光学检测法等。
其中比色法是最常用的方法，基于蛋白质与某些物质发生颜色反应，通过测定反应产生的颜色的深浅来确定蛋白质的含量。
2. 脂肪的检测脂肪的检测方法主要有溶剂提取法、酶解法和氧值法等。
溶剂提取法是通过将食品中的脂肪提取出来，再用称量法或比色法来测定脂肪的含量。
3. 酸度值的检测食品中的酸度值是指其酸度的大小，通常以pH值来表示。
食品化学知识点范文
食品化学知识点范文食品化学是研究食品组分、结构、性质、变化和相互作用的科学，涉及食品的营养和安全方面的知识。
下面是一些常见的食品化学知识点。
一、碳水化合物2.碳水化合物包括单糖、双糖和多糖，如葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉和纤维素等。
3.碳水化合物分解为葡萄糖后进入血液循环，供给机体能量，并通过胰岛素调节血糖水平。
二、脂肪1.脂肪是由甘油和脂肪酸组成的化合物。
3.脂肪分为饱和脂肪、不饱和脂肪和转化脂肪酸等。
三、蛋白质1.蛋白质是由氨基酸组成的高聚合物，是构成生物体的重要组成部分。
2.蛋白质可以分为动物蛋白质和植物蛋白质，如肉、鱼、奶、豆类等。
3.蛋白质的主要功能包括供给机体能量、维持组织结构和功能、抗体产生和酶的催化等。
四、维生素1.维生素是一类对机体正常生长、发育、生理功能具有重要作用的有机物质。
2.维生素可以分为水溶性维生素和脂溶性维生素。
3.维生素不可被机体合成，需从食物中摄取。
五、矿物质1.矿物质是食物中的无机物质，包括钙、铁、锌、镁、钠、钾等。
2.矿物质对于机体的正常生理功能具有重要作用，如构成骨骼、维持神经传导、维持水平衡等。
六、食物添加剂1.食物添加剂是指用于改善食品品质和特性、提高加工性能和延长食品保质期的物质。
2.食物添加剂包括色素、甜味剂、防腐剂、抗氧化剂、增稠剂、着色剂等。
七、食品储藏和加工1.食品储藏是指将食品保存在适宜的条件下，防止食品变质和营养丢失的过程。
2.食品加工是指改变食品原有的物理、化学和生物学特性，提高食品的质量和风味的过程。
3.食品加工和储藏可以通过控制温度、湿度、氧气和光照等条件来保证食品的品质和安全。
八、食品变质和毒素1.食品变质是指食品由于微生物、酶和化学反应等原因而发生质量下降的过程。
2.食品变质可以表现为腐败、发酵、霉变等。
3.食品中的毒素包括微生物毒素、化学污染物和放射性物质等。
以上只是食品化学的一部分知识点，食品化学的研究范围广泛且深入。
对于食品的营养和安全，掌握食物化学的基本知识是非常重要的。
食品化学第三章碳水化合物
分类：
低聚糖中以双糖分布最为普遍，双糖也称为二糖， 是由2分子的单糖失水形成的，其单糖单体可以是 相同的，也可以是不同的，故可分为同聚二糖和杂 聚二糖。同聚二糖：麦芽糖，异麦芽糖，纤维二糖， 海藻二糖；杂聚二糖：蔗糖，乳糖等。
❖二糖：
❖ 还原性二糖：还原性二糖可以看作是一
分子单糖的半缩醛羟基与另一分子单糖的 醇羟基失水而成的。这样形成的二糖分子 中，有一个单糖单位形成苷，而另一个单 位仍然保留有半缩醛基。
碳水化合物的作用：
❖ 是重要的能量来源与营养来源： ❖ 单糖和低聚糖是重要的甜味剂和保藏剂(高
浓度糖渗透压大，微生物不易生长)： ❖ 与食品中其它成分发生反应产生色泽和香
味：焦糖化反应，美拉德反应 ❖ 具有较高黏度、凝胶能力和稳定作用：多
指多糖
碳水化合物在加工贮藏中的变化：
❖ 有利变化：淀粉糊化，纤维素水解， 果胶在水果后熟中的适当降解
(3)分子中碳原子数≥3的单糖含有手型碳原子(即 离羰基最员的不对称碳原字)，手型碳原子上－ OH在右侧的为D型，在左侧的为L型。天然存 在的单糖大多为D型。
➢ 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。
3.2 单糖
❖ 单糖的结构：
➢ 1、单糖的化学组成和链状结构：
(1)组成Cn(H2O)n：所有食物中的低聚糖和多糖摄 入人体后，都必须水解成单糖后才能被人体吸收。
(2)自然界中以4，5，6个碳原子的单糖最普遍。6 碳糖：葡萄糖，果糖；5碳糖：核糖等等。按照官 能团又分为醛糖或酮糖。依分子中碳原子的数目， 单糖可分为丙糖，丁糖，戊糖，己糖，庚糖 。
食品化学名词解释
食品化学名词解释食品化学是研究食品中各种成分的组成、结构、性质以及它们在食品加工和储存过程中的变化规律的学科。
食品化学不仅关注食品的安全和卫生问题，还重点研究食品的同位素标记技术、食品添加剂和保健品的合成和应用等。
1. 蛋白质：蛋白质是由氨基酸组成的食品成分，是构成人体重要组织的基础，也是食品中的重要营养物质。
蛋白质可以提供身体所需的氨基酸，用于维持生命活动，促进生长发育。
2. 碳水化合物：碳水化合物是由碳、氧、氢三种元素组成的化合物，是人体活动的重要能源来源。
食品中的碳水化合物包括单糖、双糖和多糖，如蔗糖、淀粉等。
碳水化合物能够迅速提供能量，是人体各项活动所必需的。
3. 脂肪：脂肪是一种主要存在于动植物的食物中的营养物质。
它是一种能量丰富的物质，提供了比蛋白质和碳水化合物更多的能量。
脂肪还是细胞膜和生理活性物质的重要组成部分。
4. 维生素：维生素是人体所需的微量有机化合物，不能被人体合成，需要通过食物摄入。
维生素在人体新陈代谢、细胞功能维持等多个方面起着重要作用。
常见的维生素有维生素A、维生素C、维生素E等。
5. 矿物质：矿物质是人体必需的无机营养物质，主要由金属元素组成，如钙、铁、锌等。
矿物质是人体骨骼、牙齿等组织的构成要素，也参与体内许多物质的代谢和催化作用。
6. 食品添加剂：食品添加剂是为了改善食品品质和特性而添加到食品中的物质。
常见的食品添加剂有防腐剂、色素、甜味剂等。
食品添加剂不仅要保证安全性，还要保证对食品的影响符合相关法规和标准。
7. 食品致癌物：食品致癌物是指能够增加食品中致癌物质含量，从而导致食品对人体产生致癌作用的物质。
常见的食品致癌物有亚硝酸盐、多环芳烃等。
食品加工和储存过程中合理控制食品致癌物质的生成和含量，对保护人体健康具有重要意义。
8. 食品安全：食品安全是指食品对人体健康的无害性和无毒性。
食品安全受到食品成分、食品添加剂、食品加工和储存等多个因素的影响。
保障食品安全需要加强食品质量监管和食品生产环节的安全控制。
食品化学第四章碳水化合物
HO C H
强碱
C HOH
CHOH
COOH
COOH CH2OH
C
OH +
C H2
CHOH
C HOH C H2 C HOH C HOH
CH2OH
CH2OH
CH2OH
CH 2OH
糖精酸
D-葡萄糖
异糖精酸
间糖精酸
3.分解反应： 浓碱，单糖 → 较小分子的糖、酸、醇、醛
己糖 → 连续烯醇化 → 烯二醇：
①氧化剂 → 分解产物
（三）糖醇
不含醛基，无还原性
(四)脱氧糖
单糖分子中一个或多个羟基被氢取代 脱氧核糖
五、食品中重要的低聚糖及其性质 （一）二糖： 1. 蔗糖：
非还原糖
水解：
C12H22O11 + H2O 蔗糖
右旋，+66.5°
HCl 或酶
C6H12O6 葡萄糖
+
右旋，+52.2°
C6H12O6 果糖 左旋，-92.4°
（二）果葡糖浆： 高果糖浆、异构糖浆
酶法水解淀粉所得的葡萄糖液经 葡萄糖异构酶的异构化作用，一部分 葡萄糖异构成果糖，形成的葡萄糖和 果糖的混合糖浆。
3种：果糖含量 42% 55% 90%
（三）功能性低聚糖： 1.棉子糖
α-1,6-
非还原糖
α,β-1,2
吸湿性最小的低聚糖
2.低聚果糖:(寡果糖、蔗果三糖族低聚糖）
与糖的摩尔浓度成正比 同一浓度下，单糖 为双糖的2倍 食品脱水, 抑制微生物生长
7.发酵性 酵母菌 发酵 →酒精、CO2 （酿酒、面包疏松）
葡萄糖 > 果糖 > 蔗糖 > 麦芽糖 乳酸菌 还发酵 乳糖 → 乳酸 （酸奶） 大多低聚糖水解产生单糖才发酵
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淀粉改性对功能性质的影响
处理 链长和分支 增加基团
功能变化
氧化淀粉 分子断裂，链 增加羰基等亲 粘度降低，色洁白，
长缩短
水基团
不易老化
磷酸单酯 分子不断裂 增加大量带电 高粘度，高亲水性，
化
基团
不凝胶，良好抗冻
结－解冻性能
羟乙基醚 分子不断裂， 增加亲水基团 高亲水性，高粘度，
化
增加分支
不易老化
交联淀粉 分子不断裂， 不增加亲水基 耐热、耐酸，胶冻
多糖类物质具有高粘度，限制水分子的流动性， 因此阻碍了冰晶的发展。
低分子碳水化合物主要是通过数量起作用，高分 子碳水化合物主要通过结构状态起作用，共同在 冰晶的周围形成浓缩的无定形基质。
碳水化合物在冷冻条件下对食品起到保护作用， 阻止了食品成分的变性。
食品化学碳水化合物
II多糖的结构与水合性
食品化学碳水化合物
III多糖的结构与粘度的关系
多糖分子在溶液中不停地旋转振动，互相碰撞， 造成摩擦，耗费能量，因此产生了粘度。
线状分子可在低浓度下产生高粘度的溶液。粘度 与聚合度(分子量)有关，也与分子的延展性和变 形能力有关。高度分支的多糖分子在同样的分子 量下占用空间较小，因此碰撞较少，粘度较低。 也就是说，高度分支的多糖分子要产生同样的粘 度，需要较高的分子量。
下横坐标为温度， 上横坐标为时间， 纵坐标为粘度。
食品化学碳水化合物
纤维素及其衍生物
纤维素分子为葡萄糖以β-１,４糖苷键相结合形成 的大分子。
纤维素的衍生物
微晶纤维素：填充剂，稳定剂 羧甲基纤维素钠(CMC)：不同取代度的功能性质不同，
作为增稠剂，组织改良剂，增强保水性 甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)：热
α化状态的淀粉也称为预糊化淀粉。速食面、方 便米粥、膨化食品等均经过预糊化处理。
食品化学碳水化合物
淀粉改性后的变化
氧化：分子断裂，链长缩短，增加亲水基团
磷酸酯化：分子不断裂，增加大量带电基团
醚化：分子不断裂，增加分支，增加亲水基团
交联：分子不断裂，增加分子之间的交联，限制 分子的分散性
食品化学碳水化合物
同样，仅带一种电荷的线状分子(多半是负电荷) 因为电荷的排斥力常形成较伸展的构型，增加了 链在溶液中占据的实际空间，因而具有高粘度。
食品化学碳水化合物
图：多糖的分子形状和粘度
在同样的分子量下， 高度分支的多糖分子 占用空间较小，粘度 较低。线状分子所占 空间大，粘度较高。
如果分子长度相同， 则分支多者粘度高。
子量越高，则胶体越具有假塑性。假塑性与粘稠 感成反比。 触变性也是剪切力引起的流动性。受剪切力后流 动速度增加引起粘度下降需要时间，剪切力停止 一段时间之后恢复原来的粘度。即在剪切力的作 用下体系发生凝胶――溶液――凝胶的相变。
食品化学碳水化合物
改性淀粉
将天然淀粉经过化学处理或酶处理，使其原有的 功能性质发生改变，称为改性淀粉。
增加分子之间
团
强度高，不易糊化
的交联
食品化学碳水化合物
表：淀粉磷酸酯化后的水分结合力
淀粉 游离淀粉 种类 WBC AS
马铃薯 13 7
淀粉单磷酸酯
WBC
AS
87(0.038) 70
淀粉二磷酸酯 WBC AS
17
6
玉米 2
1 54(0.040) 66
2
1
小麦 7
4 52(0.025) 49
6
4
黑麦 8
环境pH的变化：如果pH降低，羧基失去电荷， 则分子象其他直链多糖一样容易相互靠近，形成 凝胶。强酸基团则不受pH影响。
食品化学碳水化合物
淀粉的凝胶和老化
食品化学碳水化合物
V 假塑性和触变性
多糖溶液常见的流变状态是假塑性和触变性。 假塑性流体受剪切力后变稀。其粘度的改变与时
间无关，剪切力改变时粘度立刻改变。 直线状分子往往形成假塑性流体。总的来说，分
改性淀粉品种繁多，主要包括：
可溶性淀粉：轻度酸或碱处理 α-化淀粉：糊化后在高温下快速脱水 氧化淀粉：次氯酸钠氧化 磷酸酯化淀粉：三聚磷酸钠等酯化处理 醚化淀粉：环氧乙烷或环氧丙烷处理 交联淀粉：三氯氧磷、三偏磷酸钠等处理
食品化学碳水化合物
淀粉的α化
淀粉糊化后在80℃以上或者0℃以下迅速脱去水 分，可以将淀粉分子固定在α化状态，重新复水 后水分容易进入分子内部，因而无需加热即可立 刻食用。
食品化学
第二章 碳水化合物 3
改性淀粉和改性纤维素 植物胶质的结构和性质 碳水化合物结构与功能的关系
食品化学碳水化合物
多糖的结构与功能的关系
多糖与水溶液中的分子移动性 多糖的结构与水合性 多糖的结构与粘度的关系 多糖的结构与老化和凝胶
食品化学碳水化合物
I 多糖与水溶液中的分子移动性
多糖并不会对食品的冰点产生很大影响，因为冰 点的下降主要取决于溶质的粒子数目。
4 43(0.035) 72
9
6
黑小麦 8
2 51(0.023) 61
7
4
蜡玉米 2
2 35(0.040) 90
--
--
WBC—— g/g干物质食；品化A学S碳—水化—合物水中溶解度%；括号里的数字为取代度。
淀粉交联对粘度曲线的影响
图中ABCD四条曲 线分别为淀粉用0、 0.05%、 0.10%、 0.15%表氯醇交 联后的粘度曲线。食品化学碳水化合物源自IV多糖的结构与老化和凝胶
线性分子无取代基：长分子互相碰撞，形成距离 较远的氢键，形成三维持水结构而凝胶。或者因 为分子氢键作用束状化而老化。
线性分子上有取代基：分子之间因空间阻碍不易 互相靠近，能够形成稳定的溶液，不易凝胶。
线状分子上有带电荷基团：电性斥力也使得分子 难以互相靠近凝胶，形成高粘度稳定溶液。
凝胶，乳化剂，成膜剂，脂肪替代作用。
食品化学碳水化合物
图：纤维素的结构与改性
食品化学碳水化合物
羧甲基纤维素的制取
食品化学碳水化合物
CMC在食品中的作用
增稠——饮料、酸奶、速溶食品、调味品 稳定——饮料、牛奶、调味品、酸奶 保水——焙烤制品、冷冻甜点 改善口感——饮料、调味品、冷冻甜点 乳化——冰淇淋、肉制品 抑制结晶——冰淇淋、甜食、饼干 帮助形成凝胶——果冻、果酱
纤维素线状分子通过氢键互相联系，结晶区十分 紧密，故成不溶于水的坚韧纤维。
多数多糖分子的结晶区域不够紧密，容易发生水 合作用甚至溶解于水。
多数杂多糖含有不均一的糖苷区段和分支结构， 难以形成微纤束，分子间联系不紧密。因此它们 具有较高的溶解性。
总的来说，多糖的分子组成和分支越不规则，链 之间越难以整齐地排列，其溶解性就越高。