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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(4)吸湿性、保湿性和结晶性
① 吸湿性与保湿性：吸湿性是指糖 在空气湿度较高的情况下吸收水分的 性质；保湿性是指糖在空气湿度较低 条件下保持水分的性质。不同的糖吸 湿性不一样，在所有糖中，果糖的吸 湿性大于葡萄糖；而葡萄糖的保湿性 大于果糖。
• 面包、糕点、软糖应选吸湿 性大的果糖或果葡糖浆。
二、食品中碳水化合物的作用
提供80%能量。4000卡/g 1g糖类≈1克蛋白质=0.44克脂肪。 优点：正常条件下它能促进脂肪的利用，从而减少脂肪积累避免肥胖
症，它能促使蛋白质补充组织，与脂肪和蛋白质相比更为经济和丰富。 构成机体。糖类是构成机体的重要物质，并参与细胞的许多生命活动， 例如糖脂是细胞膜与神经组织的组成成分；糖蛋白是一些具有重要生理 功能的物质如某些抗体、酶和激素的组成部分。核糖和脱氧核糖是核酸 的重要组成成分。 维持神经系统的功能与解毒。 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 小孩肠道双歧杆菌生长，促消化） 甜味剂、保藏剂、稳定剂、增稠剂、胶凝剂等
第一节 概述 Introduction
一、碳水化合物的一般概念
特例：鼠李糖 C6H12O5 脱氧核糖 C5H10O4
碳水化合物 （Cn(H2O)m）多羟基醛或酮及其衍生物和缩合 物（一）按组成分
单糖(n=1)：丙糖、丁糖、戊糖和己糖；葡萄糖、果糖
寡糖(低聚糖)(2 ≤n≤10)：蔗糖、麦芽糖、乳糖、
① 一般来说，糖的黏度是随着温度的升高而下降，但葡萄糖的黏 度则随温度的升高而增大；单糖的黏度比蔗糖低，低聚糖的黏度多 数比蔗糖高；淀粉糖浆的黏度随转化程度增大而降低。如：在一定 黏度范围，可使由糖浆熬煮而成的糖膏具有可塑性，以适合糖果工 艺中的拉条和成型的需要。
(6)渗透压 概念：用半透膜把两种不同浓度的溶液隔开时发生渗透现象，到达 平衡时半透膜两侧溶液产生的位能差。 相同质量分数时，M越小，分子数越多，则渗透压大。 例子：果酱，蜜饯，水果糖渍品。
② 甜度的协同增效：不同种类的糖混合时，对其甜度有协同 增效作用，例如蔗糖与果葡糖浆结合使用时，可使其甜度增 加20%~30%；
一、单糖及低聚糖的物理性质
(1)甜度 一些单糖的比甜度
糖类名称
比甜度
蔗糖
1.0
β-D-果糖
1.5
α-D-葡萄糖
0.7
α-D-甘露糖
0.6
α-D-半乳糖
0.3
α-D-木糖
0.5
变旋现象：糖刚溶解于水中，其比旋光度是处于动态变化中的，但到一定 时间后就趋于稳定，此种现象称为变旋现象（ Mutarotation ）。因此，在 测定糖的旋光度时，必须使其溶液静置一段时间后（24 h）再行测定。
糖的比旋光度是指1 mL含有1 g糖的溶液在其透光层为 0.1 m时使偏振光旋转的角度
第二节 单糖、低聚糖的理化性质
一、单糖及低聚糖的物理性质
(1)甜度
①甜度定义：甜度只是一个相对值，即通常以蔗糖作为基准 物，一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20℃时的甜度为1.0。 糖的甜度高低与糖的分子结构、相对分子质量、分子存在状 态及外界因素有关。一般分子质量越大、溶解度越小，则甜 度越小。
多糖(n＞10）：均多糖：淀粉、纤维素；杂多糖：果胶
糖类的衍生物：糖苷、糖醇、糖酸、糖胺、氨基糖、糖蛋
白和糖脂质
（二）按功能分
结构多糖：纤维素、糖蛋白、糖脂等
贮存多糖：淀粉、糖原
抗原多糖：antigen polysaccharide
谷物、蔬菜、水果和可供食用的其它植物都含有糖类化合物。食品 中常见的单糖是葡萄糖、低聚糖是蔗糖、乳糖、麦芽糖和棉子糖，多糖 是淀粉、纤维素、果胶。
浓度 溶解度
浓度 溶解度
浓度 溶解度
（%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水）
果 糖 78.94 374.78
81.54 441.70
84.34 538.63 86.94 665.58
葡萄糖 46.71 87.67
54.64 120.46
③ 糖的溶解度大小与其水溶液的渗透压密切相关，在一定浓度下，随 着浓度增加，其渗透压也增大。对果酱、蜜饯类食品，是利用高浓度糖 的保存性质（渗透压），这需要糖具有高溶解度。
两种单糖的溶解度比较
20 ———————————————————————————————————
浓度 溶解度
果糖的甜度在天然 存在的糖中最高； 三氯蔗糖，是迄今 为止人类开发的一 种甜度最高的甜味 剂，其甜度比蔗糖 高出600倍。
(2)旋光性
旋光性定义：旋光性（rotation）是指一种物质使直线偏振光的振动平面发 生向左或向右旋转的特性，其旋光方向以不同的符号表示，即右旋为D或 （+），左旋为L或（-）。
C H2O H O
OH
OH
OH
—D—吡喃葡萄糖 O H
变旋
CH2OH
OH OH
O
OH
OH
(3)溶解性
① 单糖分子中具有多个羟基(-OH)使它能溶于水，尤其是热水，但不能 溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。在同一温度下，各种单糖的溶解度不同， 其中果糖的溶解度最大，其次是葡萄糖。
② 温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响，一般随温度升高，溶 解度增大。
• 硬糖、酥糖及酥性饼干应选 吸湿性小的葡萄糖。
② 结晶性：蔗糖与葡萄糖易结晶， 但蔗糖晶体粗大，葡萄糖晶体细小； 果糖较难结晶。例如：当饱和蔗糖溶 液由于水分蒸发后，形成了过饱和的 溶液，此时在温度聚变或有晶种存在 情况下，蔗糖分子会整齐地排列在一 起重新结晶，利用这个特性可以制造 冰糖。
(5)黏度
第三章 碳水化合物
Carbohydrates
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
概述 单糖、低聚糖的理化性质 多糖 淀粉的性质特征 碳水化合物及食品安全性
目的与要求
（1）掌握碳水化合物的分类及食品中的碳水化合物 （2）了解碳水化合物的结构，理解碳水化合物的反应 （3）了解水解反应、脱水和热降解反应、褐变反应 （4）理解多糖，特别是膳食纤维在食品中的功能 （8）理解多糖的结构与功能性质之间的关系 （9）了解淀粉、纤维素和果胶的性质。