3 碳水化合物.ppt
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1、第三章第三章 碳水化合物碳水化合物概述概述概念:概念:碳水化合物碳水化合物(糖类糖类)是多羟基醛(醛糖)或多羟是多羟基醛(醛糖)或多羟基酮(酮糖)及其某些衍生物和缩聚物(或基酮(酮糖)及其某些衍生物和缩聚物(或水解后能产生这些化合物的物质)的总称。水解后能产生这些化合物的物质)的总称。根据糖类的水解程度进行分类根据糖类的水解程度进行分类糖类化合物糖类化合物单糖单糖:不能被水解成更小分子的糖类。不能被水解成更小分子的糖类。低聚糖低聚糖:由210个单糖分子缩合而成糖类个单糖分子缩合而成糖类 概念:由多个单糖分子或其衍生物所组成。概念:由多个单糖分子或其衍生物所组成。分类分类均多糖:含一种单糖或单糖
2、衍生物均多糖:含一种单糖或单糖衍生物杂多糖:含一种以上单糖或杂多糖:含一种以上单糖或/和单糖衍生和单糖衍生物物多糖多糖碳水化合物的分类碳水化合物的分类碳水化合物的命名碳水化合物的命名(1)少数简单的单糖)少数简单的单糖,根据官能团命名。根据官能团命名。(2)糖类物质多用俗名)糖类物质多用俗名,通俗名称往往与它的来源有通俗名称往往与它的来源有关关,如葡萄糖、果糖等。如葡萄糖、果糖等。(3)依据其碳原子数目命名,如丙糖,丁糖。)依据其碳原子数目命名,如丙糖,丁糖。(4)有时把碳原子数目与羰基类型结合起来命名。)有时把碳原子数目与羰基类型结合起来命名。丙醛糖,丁醛糖丙醛糖,丁醛糖,丙酮糖丙酮糖,丁酮
3、糖等。丁酮糖等。食品中碳水化合物的作用食品中碳水化合物的作用v提供人类能量的绝大部分v提供适宜的质地、口感和甜味(如麦芽糊精作增稠剂、稳定剂)v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)单糖单糖单糖的分类单糖的分类单糖根据单糖根据C的多少可分为三碳糖、四碳糖、戊的多少可分为三碳糖、四碳糖、戊糖、己糖等。糖、己糖等。根据所含羰基的特点可分为醛糖和酮糖。根据所含羰基的特点可分为醛糖和酮糖。单糖的结构和性质单糖的结构和性质v单糖的链状结构单糖的链状结构v单糖的环状结构单糖的环状结构单糖的物理性单糖的物理性F甜度甜度比甜度比甜度:以蔗糖(非还原糖)为基准
4、物。一般以以蔗糖(非还原糖)为基准物。一般以1010或或1515的蔗糖水溶液在的蔗糖水溶液在2020时的甜度定为时的甜度定为1.01.0。影响甜度的因素:影响甜度的因素:A A、分子量越大溶解度越小,则甜度也越小。分子量越大溶解度越小,则甜度也越小。B B、糖的不同构型(糖的不同构型(、型)也影响糖的甜度。型)也影响糖的甜度。T=20T=20时时 蔗糖溶液(蔗糖溶液(1010/15/15)1.001.00(甜度)(甜度)D-D-葡萄糖葡萄糖 0.700.70(比甜度)(比甜度)D D呋喃果糖呋喃果糖 1.501.50(比甜度)(比甜度)F旋光性旋光性 旋光性旋光性:是一种物质使直线偏振光的振动
5、平是一种物质使直线偏振光的振动平面发生旋转的特性。右旋为面发生旋转的特性。右旋为D-,D-,左旋为左旋为L-L-。单糖的比旋光度定义:单糖的比旋光度定义:指指lmllml含有含有1g1g糖的溶液糖的溶液在其透光层为在其透光层为0.1m0.1m时使偏振光旋转的角度。时使偏振光旋转的角度。变旋现象:变旋现象:指糖刚溶解于水时,其比旋光度指糖刚溶解于水时,其比旋光度是处于变化中的,但到一定时间后就稳定在是处于变化中的,但到一定时间后就稳定在一恒定的旋光度上的这种现象。一恒定的旋光度上的这种现象。单糖的物理性质单糖的物理性质F溶解性F能溶于水,不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂 温度对溶解过程和溶解速度具有决
6、定性影响 糖的溶解度还与其水的渗透压密切相关 高浓度的糖液具有防腐保质的作用,在70以上能抑制霉菌、酵母的生长。vt=20时,葡萄糖时,葡萄糖 48v 蔗蔗 糖糖 66v 果果 糖糖 79 v 果糖具有较好的食品保存性。果糖具有较好的食品保存性。果葡糖浆的浓度果葡糖浆的浓度 果葡糖浆中果糖含量果葡糖浆中果糖含量v 71 42v 77 55v 80 90 v果糖含量较高的果葡糖浆,其保存性能较好。果糖含量较高的果葡糖浆,其保存性能较好。单糖的物理性质单糖的物理性质F吸湿性、保湿性及结晶性吸湿性、保湿性及结晶性F吸湿性:吸湿性:指糖在空气湿度较高的情况下吸收指糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的性质
7、。水分的性质。果糖的吸湿性最强果糖的吸湿性最强F保湿性:保湿性:指糖在空气湿度较低条件下保持水指糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质。分的性质。F结晶性:结晶性:糖的特征之一是能形成结晶,糖溶糖的特征之一是能形成结晶,糖溶液越纯越易结晶。液越纯越易结晶。单糖的物理性质单糖的物理性质黏度黏度v除葡萄糖外,一般糖的黏度随温度的升高而下降 v单糖的黏度比蔗糖低,低聚糖的黏度多数比蔗糖高v淀粉糖浆的黏度随转化程度增大而降低单糖的物理性质单糖的物理性质F渗透压 与其浓度和分子质量有关,即渗透压与糖的摩尔浓度成正比。果糖和果葡糖浆具有高渗透压特性,可用于防腐。F发酵性 酵母菌可以使葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗
8、糖、甘露糖等发酵产生酒精,同时产生二氧化碳,这是酿酒生产及面包疏松的基础。一般酵母发酵糖的速度:葡萄糖一般酵母发酵糖的速度:葡萄糖 果糖果糖 蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖乳酸菌除可发酵上述单糖还可发酵乳糖产生乳酸。乳酸菌除可发酵上述单糖还可发酵乳糖产生乳酸。大多数低聚糖不能被酵母菌和乳酸菌直接发酵。大多数低聚糖不能被酵母菌和乳酸菌直接发酵。单糖化学反应单糖的单糖的化学反应化学反应 v具有醇羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应,还具有一些特殊反应。v非酶褐变反应 美拉德反应(Maillard reaction)焦糖化反应(Phenomena of Caramelization)美拉德反应
9、 定定 义义 食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或贮藏过程中,还原糖(主要是葡萄糖)同游离氨基酸或蛋白质分子中氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应,产生有色大分子,这种反应被称为美拉德反应。反应过程反应过程 美拉德反应包含了较多的反应,目前较公认的是:羰氨缩合分子重排果糖基胺脱水、脱胺二羰基化合物作用产生不稳定的饱和醛、黑色素等。美拉德反应过程美拉德反应过程 初期阶段初期阶段 中期阶段中期阶段 末期阶段末期阶段 羰氨缩合 分子重排 Amadori重排Heyenes重排脱胺脱水 脱胺重排 氨基酸降解 醇醛缩合 聚合 生成了羟甲基糠生成了羟甲基糠醛(醛(HMFHMF),HMF,HMF的的积累与褐变速度积累与
10、褐变速度有密切的相关性,有密切的相关性,HMFHMF积累后不久就积累后不久就可发生褐变。可发生褐变。缩合与聚合生成缩合与聚合生成类黑素和风味物质类黑素和风味物质美拉德反应的条件、生成物和特点美拉德反应的条件、生成物和特点 条件:还原糖(主要是葡萄糖)和氨基酸还原糖(主要是葡萄糖)和氨基酸 少量的水少量的水 加热或长期贮藏加热或长期贮藏 产物:产物:黑色素(类黑精)风味化合物黑色素(类黑精)风味化合物 特点:特点:pHpH值下降(封闭了游离的氨基);值下降(封闭了游离的氨基);还原的能力上升(还原酮产生);还原的能力上升(还原酮产生);褐变初期,紫外线吸收增强,伴随有荧褐变初期,紫外线吸收增强,
11、伴随有荧光物质产生;添加亚硫酸盐,可阻止褐变,但在光物质产生;添加亚硫酸盐,可阻止褐变,但在褐变后期加入不能使之褪色。褐变后期加入不能使之褪色。a.a.结构:戊糖结构:戊糖 已糖已糖 双糖,双糖,半乳糖半乳糖 甘露糖甘露糖 葡萄糖葡萄糖 果糖,果糖,醛糖醛糖 酮糖酮糖 一般胺类一般胺类 氨基酸、肽氨基酸、肽 蛋白质蛋白质 碱性氨基酸碱性氨基酸(末端末端)的氨基易褐变的氨基易褐变,如赖、精、组如赖、精、组 b.b.温度温度TT,VV,增加,增加1010,V3-5V3-5倍。倍。3030以上以上快,快,2020以下慢,低温防止褐变以下慢,低温防止褐变影响美拉德反应美拉德反应的因素c.c.氧气:室温
12、下氧能促进褐变氧气:室温下氧能促进褐变d.d.水分水分:10-15%H2O:10-15%H2O最易褐变,干燥食品,褐变抑制,最易褐变,干燥食品,褐变抑制,(冰淇淋粉)(冰淇淋粉)e.pHe.pH值值:pH3:pH3时,时,pHpH,pH=7.8-9.2 pH=7.8-9.2 VV,pH6,pH6,增慢增慢f.f.金属金属:催化,催化,(,)g.g.亚硫酸盐亚硫酸盐:阻止生成薛夫氏碱,葡萄糖基胺阻止生成薛夫氏碱,葡萄糖基胺Maillard反应对食品品质的影响&不利方面:不利方面:a.a.营养损失,特别是必需氨基酸损失严重营养损失,特别是必需氨基酸损失严重 b.b.产生某些致癌物质产生某些致癌物质
13、 c.c.对对某些食品,褐变反应导致的颜色变化某些食品,褐变反应导致的颜色变化影响质量。影响质量。&有利方面:有利方面:褐变产生深颜色及强烈的香气和风味,赋褐变产生深颜色及强烈的香气和风味,赋予食品特殊气味和风味。予食品特殊气味和风味。maillard反应在食品加工中的应用反应在食品加工中的应用焦糖化反应焦糖化反应 概念:无氨基化合物存在的前提条件下,将糖类化无氨基化合物存在的前提条件下,将糖类化合物加热到其熔点以上,糖发生脱水与降解,生成合物加热到其熔点以上,糖发生脱水与降解,生成深色物质的过程,称为焦糖化反应。深色物质的过程,称为焦糖化反应。过程:脱水:分子双键 不饱和的环 聚合 高聚物。
14、缩合或聚合:裂解 挥发性的醛、酮 缩合或聚合 深色物质焦糖化反应条件焦糖化反应条件 无水或浓溶液,温度无水或浓溶液,温度150-200150-200。催化剂的存在加速反应:铵盐、磷酸盐催化剂的存在加速反应:铵盐、磷酸盐 苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。pHpH,pH8pH8比比pH5.9pH5.9时快时快1010倍。倍。不同糖反应速度不同,例如果糖大于葡不同糖反应速度不同,例如果糖大于葡 萄糖(熔点的不同)。萄糖(熔点的不同)。蔗糖形成焦糖的过程蔗糖形成焦糖的过程 蔗糖 异蔗糖酐 焦糖酐 焦糖稀 焦糖素(无甜味而具有温和的苦味)(熔点为 138,可溶于水
15、 及乙醇,味苦)(熔点为154,可溶于水)(高分子量的深色物质)200,约 35 min起泡 二次起泡55 min 继续加热 继续加热,脱水焦糖色素是一种结构不明确的大的聚合物分子,这些聚合物形成了胶体粒子,形成胶体粒子的速度随温度和pH的增加而增加。焦糖色素的性质 v焦糖是一种黑褐色胶态物质焦糖是一种黑褐色胶态物质v等电点在等电点在pH3.0-6.9,pH3.0-6.9,甚至低于甚至低于pH3pH3v粘度粘度100-3000cp100-3000cp厘泊厘泊 工业上生产焦糖色素 以蔗糖为原料生产的三种色素及用途NH4HSO3催化 pH2-4.5 耐酸焦糖色素 (可用于可口可乐饮料,棕色)糖和铵
16、盐加热 pH4.2-4.8 焙烤食品用焦糖色素 (红棕色)蔗糖加热 pH3-4 啤酒美色剂 (含醇类饮料,红棕色)氧化反应v单糖含有自由醛基或酮基具有还原性,都能发生氧化作用。v(1)土伦试剂、费林试剂氧化土伦试剂、费林试剂氧化(碱性氧化)v 醛糖与酮糖都能被象土伦试剂或费林试剂这样的弱氧化剂氧化,前者产生银镜,后者生成氧化亚铜的砖红色沉淀,糖分子的醛基被氧化为羧基。v 凡是能被上述弱氧化剂氧化的糖,都称为还原糖。v(2)溴水氧化溴水氧化(酸性氧化)v 溴水能氧化醛糖,但不能氧化酮糖,因为酸性条件下,不会引起糖分子的异构化作用。可用此反应来区别醛糖和酮糖。还原反应v单糖有游离羰基,易于还原。v
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