12/21/2022112/19/2022112/21/2022212/19/20222第三章

糖類物質(zhì)

(Saccharides)12/21/20223第三章

糖類物質(zhì)

(Saccharides)課外：微生物胞外多糖研究前沿介紹

胞外多糖(EPS:extracellularpolysaccharide)產(chǎn)生的多糖，易與菌體分離，可通過深層發(fā)酵實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)．據(jù)統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)76種微生物產(chǎn)生胞外多糖，但真正有應(yīng)用價(jià)值并已進(jìn)行或接近工業(yè)化生產(chǎn)的僅十幾種．近幾年，隨著對(duì)微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的產(chǎn)量和年增長量均在10％以上，而一些新型多糖年增長量在30％以上．到目前為止，已大量投產(chǎn)的微生物胞外多糖主要有黃原膠、結(jié)冷膠、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、熱凝多糖等．12/21/20224課外：微生物胞外多糖研究前沿介紹

微生物多糖具有植物多糖不具備的優(yōu)良性質(zhì)，它們生產(chǎn)周期短，不受季節(jié)、地域和病蟲害條件限制，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的發(fā)展前景．目前，許多微生物多糖已作為膠凝劑、成膜劑、保鮮劑、乳化劑等，廣泛應(yīng)用于食品、制藥、石油、化工等多個(gè)領(lǐng)域．據(jù)估計(jì)，全世界微生物多糖年加工業(yè)產(chǎn)值可達(dá)50～100億美元．12/21/20225微生物多糖具有植物多糖不具備的優(yōu)良性質(zhì)，它們生產(chǎn)周期黃原膠：世界上生產(chǎn)規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖．黃單孢桿菌產(chǎn)生的胞外雜多糖統(tǒng)稱,具良好的增稠性而用作增稠劑、成型劑

結(jié)冷膠：由沼假單胞菌生產(chǎn)的一種雜多糖,一般的胞外多糖膠不均勻且不透明，不適合應(yīng)用于食品工業(yè)中．結(jié)冷膠的優(yōu)點(diǎn)是在金屬離子存在時(shí)也可形成透明膠體，所以它可應(yīng)用于食品工業(yè)．結(jié)冷膠的主要作用是作為凝膠劑、增稠劑、懸浮劑和成膜劑．它可以使食品穩(wěn)定、增強(qiáng)食品結(jié)構(gòu)和增加風(fēng)味等

乳酸菌EPS:和黃原膠不同，不是添加到食品中去的，而是微生物發(fā)酵牛奶的過程中產(chǎn)生的．其生物學(xué)功能:調(diào)節(jié)胃腸道功能、調(diào)節(jié)免疫功能、抗腫瘤功能.

12/21/20226黃原膠：世界上生產(chǎn)規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖．黃單孢桿菌未來新的微生物胞外多糖可能在化妝品上有較大的潛力,微生物多糖的另一個(gè)發(fā)展方向是增強(qiáng)乳酸菌的胞外多糖的合成能力，從而使食品中不需要再添加增稠劑和穩(wěn)定劑．12/21/20227未來新的微生物胞外多糖可能在化妝品上有較大的潛力,微生[目的要求]

了解單糖及其相關(guān)化合物的組成特點(diǎn)；了解常見低聚糖及多糖的組成；掌握糖類物質(zhì)的性質(zhì)以及食品中各類糖類物質(zhì)的功能。[重點(diǎn)難點(diǎn)]淀粉類型、結(jié)構(gòu)特征和性質(zhì)，糖類物質(zhì)的功能特性及在食品加工中應(yīng)用，糖類物質(zhì)在食品加工和貯藏中的化學(xué)反應(yīng)。12/21/20228[目的要求]了解單糖及其相關(guān)化合物的組成特點(diǎn)；了12[主要內(nèi)容]

1、單糖及其相關(guān)化合物2、低聚糖及其特點(diǎn)3、單糖和低聚糖的功能性質(zhì)4、多糖及其在食品中的應(yīng)用1)多糖的類型和性質(zhì)2)多糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用5、糖類物質(zhì)在食品加工和貯藏中的化學(xué)反應(yīng)12/21/20229[主要內(nèi)容]12/19/20229Saccharides

-polyhydroxy

aldehyde,ketonesandtheirderivatives.Carbohydrates

-

ElementalcompositionCx(H2O)y不符合通式的糖：鼠李糖C6H12O5符合通式但不屬于糖：乳酸C3H6O3Functions-structurematerial,storagematerialforcarbonandenergy.

SACCHARIDES12/21/202210Saccharides-polyhydroxyaldehydroxyadj.[英][hai?dr?ksi]

氫氧根的,羥基的

aldehyden.[英][??ldihaid]

醛,乙醛

ketonen.[英][?ki:t?un]酮

醛糖(aldoses)、酮糖(ketoses)

derivativen.[英][di?riv?tiv]衍生物

carbonyln.[英][?kɑ:b?nil]

羰基

12/21/202211hydroxyadj.[英][hai?dr?ksi]第一節(jié)

概述一、定義多羥基的醛類、酮類化合物或其聚合物及其各類衍生物。

二、分類單糖：葡萄糖、果糖低聚糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖多糖：淀粉、纖維素、糖原

12/21/202212第一節(jié)概述一、定義二、分類12/19/202212四、有害糖類物質(zhì)生氰苷類（如苦杏仁苷、亞麻苦甙）：

苦杏仁/白果/枇杷葉/木薯

氫氰酸，致組織細(xì)胞窒息中毒

許多含氮塑料燃燒產(chǎn)生的氣體中含相當(dāng)量的HCN，因而許多火災(zāi)中喪生的人都是因?yàn)镃O,HCN其它而窒息死亡。

皂苷（如茄苷、薯芋皂苷）：溶血

(紅細(xì)胞破裂，血紅蛋白逸出稱紅細(xì)胞溶解，簡稱溶血。)三、食品中常見糖類及作用１、提供熱能：淀粉、蔗糖等；２、促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)：纖維素、果膠等；３、賦予食品色、香、味；４、大分子糖類可作增稠劑、穩(wěn)定劑。12/21/202213四、有害糖類物質(zhì)三、食品中常見糖類及作用12/19/2022食品原料中的主要有害糖苷類

12/21/202214食品原料中的主要有害糖苷類

12/19/20221412/21/20221512/19/202215第二節(jié)

單糖

（Monosaccharides）一、在自然界中的存在

12/21/202216第二節(jié)單糖（Monosaccharides）一、在12/21/20221712/19/202217二、單糖分類12/21/202218二、單糖分類12/19/202218三、單糖的結(jié)構(gòu)１、手性Ｃ原子２、構(gòu)型：Ｄ－、Ｌ－（）３、環(huán)式結(jié)構(gòu)４、構(gòu)像：α－、β—12/21/202219三、單糖的結(jié)構(gòu)１、手性Ｃ原子12/19/202219單糖的構(gòu)型

ConfigurationofMonosaccharides

1951年以前人為地規(guī)定左、右旋甘油醛用下式表示：L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛最高C位數(shù)手性C原子（距羰基最遠(yuǎn)的手性碳）上的羥基以甘油醛為基準(zhǔn)。12/21/202220單糖的構(gòu)型ConfigurationofMonosacD-甘油醛D-某醛糖D-某酮糖末端羥甲基12/21/202221D-甘油醛D-某醛糖D-某酮糖末端羥甲葡萄糖的Fischerprojectionformula：開鏈結(jié)構(gòu)TheNobelPrizeinChemistry1902"inrecognitionoftheextraordinaryserviceshehasrenderedbyhisworkonsugarandpurinesyntheses"HermannEmilFischer(1852~1919)12/21/202222葡萄糖的Fischerprojectionformula葡萄糖的變旋現(xiàn)象D-葡萄糖只能與一個(gè)醇（甲醇）形成縮醛。不與NaHSO3反應(yīng)。IR（infrared

ray）圖譜中沒有羰基的伸縮振動(dòng)

1HNMR圖譜（nuclearmagneticresonance）、中沒有醛基質(zhì)子的吸收峰。

能與斐林試劑、土倫試劑、H2NOH、HCN(加成)、Br2水等發(fā)生反應(yīng)。（有醛基）無醛基葡萄糖的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)無法合理解釋上述各種特性12/21/202223葡萄糖的變旋現(xiàn)象無醛基葡萄糖的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)無法合理解釋上述各種特

Br2-H2O合成醛糖酸與HCN加成,碳鏈增長醛糖酸Br2－H2O只氧化醛糖，酮糖不起反應(yīng)，可鑒別有旋光12/21/202224Br2-H2O合成醛糖酸醛糖酸Br2－H2O只氧化葡萄糖的Haworthformula：六元環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)TheNobelPrizeinChemistry

1937WalterNormanHaworth(1883~1950)"forhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminC""forhisinvestigationsoncarotenoids,flavinsandvitaminsAandB2"PaulKarrer(1889~1971)12/21/202225葡萄糖的Haworthformula：六元環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)The

purine[英][?pju?ri:n]：n.嘌呤,咖啡堿carotenoids[英][?k?rt??n?id]：n.類葫蘿卜素

flavin[英][?fleivin]n.黃素,四羥酮醇Acetyl[英][??sitil]n.

乙酰基12/21/202226purine[英][?pju?ri:n]：n.嘌呤,葡萄糖的六元環(huán)結(jié)構(gòu)端基異構(gòu)體（Anomers）12/21/202227葡萄糖的六元環(huán)結(jié)構(gòu)端基異構(gòu)體（Anomers）12/19/Anomers

葡萄糖的五元環(huán)結(jié)構(gòu)12/21/202228Anomers葡萄糖的五元環(huán)結(jié)構(gòu)12/19/20222812/21/20222912/19/202229異構(gòu)體的命名：αβ1.以羰基碳上新生成的-OH與環(huán)上末端碳上的-CH2OH相比異側(cè)是α同側(cè)是β2.如環(huán)上末端碳上是兩個(gè)H，無法相比時(shí)，則將羰基碳上新生成的－OH于決定構(gòu)型（D，L）的碳上的－OH相比異側(cè)，β－D-吡喃木糖同側(cè)，α－D-吡喃木糖12/21/202230異構(gòu)體的命名：αβ1.以羰基碳上新生成的-OH與環(huán)上末兩種吡喃葡萄糖的穩(wěn)定構(gòu)象12/21/202231兩種吡喃葡萄糖的穩(wěn)定構(gòu)象12/19/202231一般而言，-OH和-CH2OH的平伏鍵比直立鍵更穩(wěn)定。因此在溶液中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占優(yōu)勢(shì)。12/21/202232一般而言，-OH和-CH2OH的平伏鍵比直立鍵更穩(wěn)定。因此在12/21/20223312/19/202233半乳糖與葡萄糖的差異僅在于C4上的羥基構(gòu)型不同，象這種存在多個(gè)手性碳原子的非對(duì)映異構(gòu)體中，彼此僅有一個(gè)手性碳構(gòu)型不同，其余都相同，則互稱為差向異構(gòu)體（epimers）。12/21/202234半乳糖與葡萄糖的差異僅在于C4上的羥基構(gòu)型不同，象這種單糖的重要衍生物糖磷酸酯12/21/202235單糖的重要衍生物12/19/202235氨基糖：己糖分子中的C2上的羥基（OH）被氨基（NH2）取代，生成氨基糖。

常存在于結(jié)構(gòu)多糖中，如細(xì)菌細(xì)胞壁中的肽聚糖，是由N-乙酰-β-D-葡萄糖胺(NAG,GlcNAc)和N-乙酰胞壁酸(NAM)形成的雜多糖；節(jié)肢動(dòng)物外骨骼中的幾丁質(zhì)(chitin)，是由N-乙酰-β-D-葡萄糖胺形成的同多糖。葡萄糖胺和半乳糖胺是自然界廣為分布的氨基糖；葡萄糖胺是甲殼類動(dòng)物（蝦、蟹）甲殼的主要成分；半乳糖胺是軟骨和腱等蛋白質(zhì)中硫酸軟骨素的構(gòu)成成分。12/21/202236氨基糖：己糖分子中的C2上的羥基（OH）被氨基（NH2）12脫氧糖12/21/202237脫氧糖12/19/202237糖酸唾液酸（sialicacid，SA,N-乙酰神經(jīng)氨酸）：高等動(dòng)物中許多糖蛋白和糖脂的組成成分，在分子和細(xì)胞識(shí)別中具有重要作用。12/21/202238糖酸12/19/202238糖醇：單糖的醛基或酮基被還原成羥基。肌醇是一種B族維生素，米糠中含量為7-8%。12/21/202239糖醇：單糖的醛基或酮基被還原成羥基。肌醇是一種B族維生素，米糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮醛。

重要單糖及其衍生物的縮寫

12/21/202240糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮四、與食品相關(guān)的物理學(xué)特性1.單糖的甜度（比甜度）

規(guī)定以10%或15%的蔗糖水溶液在20℃時(shí)的甜度為1.0。一些單糖的甜度：α-D葡萄糖0.70α-D半乳糖0.27α-D甘露糖0.59α-D木糖0.50β-D呋喃果糖1.5012/21/202241四、與食品相關(guān)的物理學(xué)特性12/19/202241影響甜度的因素：分子量：分子量越大，甜度越?。粯?gòu)型：環(huán)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)型不同，甜度亦有差別，例如葡萄糖的α-構(gòu)型甜度較大，而果糖的β-構(gòu)型甜度較大。12/21/202242影響甜度的因素：12/19/2022422.旋光性

目前已知除丙酮糖外，所有的單糖均有旋光性。常見單糖的比旋光度（20℃，鈉光）

D-葡萄糖+52.2D-半乳糖+80.2

D-甘露糖+14.2D-阿拉伯糖-105.0D-果糖-92.4D-木糖+18.8旋光性:指一種物質(zhì)可以使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的特性.比旋光度:在糖濃度為1g/ml,透光層為0.1m時(shí),使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度.12/21/2022432.旋光性旋光性:指一種物質(zhì)可以使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的

變旋現(xiàn)象：當(dāng)單糖溶解于水時(shí)，由于開鏈結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)直接的互相轉(zhuǎn)化（即構(gòu)像轉(zhuǎn)變），溶液的旋光度會(huì)逐步發(fā)生變化。12/21/20224412/19/2022443.溶解度溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。

濃度與滲透壓的關(guān)系：微生物適宜生長的蔗糖溶液濃度：酵母＜50%，細(xì)菌＜65%，霉菌＜80%（特例：耐高滲酵母導(dǎo)致蜂蜜敗壞）T分子結(jié)構(gòu)：果糖＞葡萄糖12/21/2022453.溶解度12/19/2022454.吸濕性、保濕性、結(jié)晶性吸濕性：在較高空氣濕度條件下吸收水分的能力；果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖（生產(chǎn)硬、軟糖）蔗糖的光學(xué)性質(zhì)為右旋，水解后變成左旋，稱為轉(zhuǎn)化保濕性：在較低空氣濕度條件下保持水分的能力；果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖結(jié)晶性：蔗糖>葡萄糖>果糖和轉(zhuǎn)化糖

12/21/2022464.吸濕性、保濕性、結(jié)晶性12/19/2022464.其它黏度、降低冰點(diǎn)、提高滲透壓、可發(fā)酵、抗氧化等。12/21/2022474.其它12/19/202247三、單糖的食品化學(xué)反應(yīng)（一）

美拉德反應(yīng)(Maillard

Reaction)

12/21/202248三、單糖的食品化學(xué)反應(yīng)12/19/2022481.概念：

含羰基化合物（還原糖類）與含氨基化合物（如AA等）通過縮合、聚合而生成類黑色素和某些風(fēng)味物質(zhì)的反應(yīng)。2.條件：溫度（130℃）、水（10-15%）12/21/2022491.概念：12/19/202249

初期：

羰胺縮合—Schiff’sbase—N-葡萄糖基胺分子重排：1-氨基-1-脫氧-2-酮糖（果糖基胺）

中期：

HMF形成、還原酮生成、Strecker反應(yīng)末期：

醇醛縮合聚合反應(yīng)—生成類黑精抗氧化和抗誘變促進(jìn)胰島素分泌3.反應(yīng)的總體過程：12/21/202250初期：抗氧化和抗誘變促進(jìn)胰島素分泌3.反應(yīng)的總體過程：1212/21/20225112/19/20225112/21/20225212/19/2022524.反應(yīng)機(jī)理：（1）初期階段A.羥氨縮合12/21/2022534.反應(yīng)機(jī)理：12/19/202253

B.分子重排(Amadori)12/21/20225412/19/202254（2）中期階段主要途徑：脫水轉(zhuǎn)化成羥甲基糠醛（HMF）12/21/202255（2）中期階段12/19/202255其它途徑：脫去胺基重排形成還原酮；二羰基化合物與氨基酸反應(yīng)。12/21/20225612/19/202256（3）末期階段①醇醛縮合物的產(chǎn)生②黑色素的產(chǎn)生+醇醛縮合物不穩(wěn)定的醛

含羰基的中間產(chǎn)物，在有氨基酸或沒有氨基酸參與下隨機(jī)聚合，在連續(xù)不斷的醇醛縮合反應(yīng)后，在有氨基酸或蛋白質(zhì)參與下，聚合成黑色素。+12/21/202257（3）末期階段①醇醛縮合物的產(chǎn)生②黑色素的產(chǎn)生+5.伴隨反應(yīng)：12/21/2022585.伴隨反應(yīng)：12/19/2022586.影響Maillard反應(yīng)的因素：

A.底物結(jié)構(gòu)糖類：五碳糖＞六碳糖；單糖＞二糖；醛糖＞酮糖

（五碳糖中：核糖＞阿拉伯糖＞木糖）

（六碳糖中：半乳糖＞甘露糖＞葡萄糖）其它羰基類：α,β-不飽和醛類＞α-雙羰基類＞酮類B.氨基化合物胺類＞氨基酸（堿性＞中性、酸性）12/21/2022596.影響Maillard反應(yīng)的因素：A.底物結(jié)構(gòu)12/19C.PH最適：7.8—9.2D.底物濃度、含水量及含脂肪量

與底物濃度成正比；含水量10—15%時(shí)易發(fā)生；與脂肪含量（尤為不飽和脂肪酸含量高的脂類化合物）成正比。12/21/202260C.PH12/19/202260E.溫度

＞30℃時(shí)較快；

＜20℃時(shí)較慢。

F.金屬離子Fe3+、Cu2+等有促進(jìn)作用；Mn2+、

Sn2+等有抑制作用。12/21/202261E.溫度12/19/2022617.Maillard反應(yīng)對(duì)食品的影響

色澤

希望和不希望

風(fēng)味

美拉德反應(yīng)產(chǎn)品能產(chǎn)生牛奶巧克力的風(fēng)味。當(dāng)還原糖與牛奶蛋白質(zhì)反應(yīng)時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)生乳脂糖、太妃糖及奶糖的風(fēng)味。

營養(yǎng)

還原糖與賴氨酸結(jié)合后的重排產(chǎn)物，不能被人體吸收，降低了食品營養(yǎng)價(jià)值。安全

已從燒煮和油炸的肉和魚以及牛肉的浸出物中分離得到誘變雜環(huán)胺。

12/21/2022627.Maillard反應(yīng)對(duì)食品的影響色澤希望和不希望利用美拉德反應(yīng)調(diào)制感官質(zhì)量：

控制溫度：葡萄糖+纈氨酸：100—150℃烤面包香味180℃巧克力香味控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤豬肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香不同加工方法土豆大麥水煮：125種香氣75種香氣烘烤：250種香氣150種香氣12/21/202263利用美拉德反應(yīng)調(diào)制感官質(zhì)量：控制溫度：葡萄糖+美拉德反應(yīng)的抑制：使用不易褐變的原料；調(diào)節(jié)因素：降溫、pH、調(diào)Aw、氧氣、金屬離子；使用褐變抑制劑：還原劑、氧化劑、酶制劑；其他方法：吸附劑12/21/202264美拉德反應(yīng)的抑制：使用不易褐變的原料；12/19/20226對(duì)美拉德反應(yīng)的小結(jié):美拉德反應(yīng)是一類非氧化或非酶促褐變非氧化或非酶促褐變包括焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或貯藏過程中，游離氨基酸和游離氨基發(fā)生的反應(yīng)美拉德反應(yīng)包括許多反應(yīng)，有些機(jī)理尚不清楚美拉德反應(yīng)是糖和氨基酸、蛋白質(zhì)或含氮的化合物加熱時(shí)發(fā)生的產(chǎn)物含有醛等環(huán)狀聚合物，呈深暗色物質(zhì)在中等水分含量及pH7.8-9.2范圍內(nèi)，褐變反應(yīng)速度最快，金屬離子能促進(jìn)褐變美拉德反應(yīng)在食品加工中不利的是營養(yǎng)成分的損失焦糖化是糖與糖漿直接加熱，產(chǎn)生的復(fù)雜反應(yīng)焦糖化除了增加產(chǎn)物的顏色外，還具有獨(dú)特的風(fēng)味12/21/202265對(duì)美拉德反應(yīng)的小結(jié):美拉德反應(yīng)是一類非氧化或非酶促褐變12/補(bǔ)充：美拉德反應(yīng)研究進(jìn)展

新的特征中間體及終產(chǎn)物的分離與鑒定，進(jìn)一步揭示美拉德反應(yīng)的機(jī)理如何控制反應(yīng)條件，使反應(yīng)香味料生產(chǎn)中生成更多特征香味成分及反應(yīng)香味料穩(wěn)定性的影響因素

12/21/202266補(bǔ)充：美拉德反應(yīng)研究進(jìn)展新的特征中間體及終產(chǎn)物的分離與鑒定反應(yīng)中褐色色素、致癌雜環(huán)含氮化合物形成的動(dòng)力學(xué)過程研究反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)慢性糖尿病、心血管疾病及癌癥等的病理學(xué)研究以及其對(duì)食品安全性的影響12/21/202267反應(yīng)中褐色色素、致癌雜環(huán)含氮化合物形成的動(dòng)力學(xué)過程研究12（二）焦糖化反應(yīng)1.概念：

糖類在沒有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點(diǎn)（1500C）以上時(shí)，會(huì)因發(fā)生脫水、降解等過程而發(fā)生的褐變反應(yīng)。

含兩類褐色物質(zhì)（脫水產(chǎn)物和裂解產(chǎn)物）。焦糖和醬色醛、酮縮合及聚合物12/21/202268（二）焦糖化反應(yīng)焦糖和醬色醛、酮縮合及聚合物12/19/2012/21/20226912/19/2022692.相關(guān)反應(yīng)過程：（1）焦糖的形成12/21/2022702.相關(guān)反應(yīng)過程：12/19/202270（2）糠醛和其它醛的形成12/21/20227112/19/202271焦糖色素1.耐酸焦糖色素：由亞硫酸氫銨催化下加熱形成，用于可樂飲料、其它酸性飲料、焙烤食品、糖漿、糖果、寵物食品以及固體調(diào)味料等；生產(chǎn)量最大。

本身為酸性（水溶液pH：2~4.5），含有帶負(fù)電荷的膠體粒子。

2.焙烤食品用焦糖色素：由糖和銨鹽加熱制得，用于焙烤食品、糖漿以及布丁等。

水溶液pH為4.2~4.8，含有帶正電荷的膠體粒子。3.啤酒用焦糖色素：由蔗糖直接熱解制得，用于啤酒和其它含醇飲料。

水溶液pH為3~4，含有略帶負(fù)電荷的膠體粒子。12/21/202272焦糖色素1.耐酸焦糖色素：由亞硫酸氫銨催化下加熱形成，用于分組討論并總結(jié)：美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)有何異同？12/21/202273分組討論并總結(jié)：12/19/202273第三節(jié)低聚糖

（Oligosaccharides）由2~10個(gè)糖單位通過糖苷鍵連接的糖類化合物稱為低聚糖，超過10個(gè)糖單位則稱為多糖。二糖:蔗糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖三糖:棉籽糖（半乳糖、葡萄糖、果糖）12/21/202274第三節(jié)低聚糖（Oligosaccharides）由2均低聚糖；雜低聚糖天然存在的低聚糖很少，大多數(shù)低聚糖是由多糖水解而成的。

12/21/202275均低聚糖；雜低聚糖12/19/202275一、結(jié)構(gòu)及苷鍵類型

α-1,4-糖苷鍵（麥芽糖）；β-1,4-糖苷鍵（乳糖）；α-1,6-糖苷鍵（異麥芽糖）

；α,α-1,1-糖苷鍵（海藻糖）；α,β-1,2-糖苷鍵（蔗糖、棉籽糖）

。

12/21/202276一、結(jié)構(gòu)及苷鍵類型12/19/202276麥芽糖

（C12H22O11）

構(gòu)像：-1,4-苷鍵-D-G低聚糖的構(gòu)想主要靠H鍵維持12/21/202277麥芽糖（C12H22O11）

構(gòu)像：-1β-D-吡喃葡萄糖D-G纖維二糖（C12H22O11）β-1,4–糖苷鍵12/21/202278β-D-吡喃葡萄糖D-G纖維二糖（C12H22O11）ββ-D-吡喃半乳糖乳糖（

Sucrose

,C12H22O11）β-1,4-苷鍵12/21/202279β-D-吡喃半乳糖乳糖（Sucrose,C12H22O1

-D-吡喃葡萄糖蔗糖——-1,2-苷鍵

α,β-1,2-苷鍵-D-呋喃果糖12/21/202280-D-吡喃葡萄糖蔗糖——-1,2-苷鍵

α,β-1,二、食品中低聚糖的性質(zhì)1.褐變反應(yīng)Maillard反應(yīng)：還原性的可以，發(fā)生程度比單糖小焦糖化反應(yīng)：都可以2.發(fā)酵性葡萄糖/果糖/麥芽糖/蔗糖/甘露糖→酒精+co2，糖發(fā)酵速度：葡萄糖﹥果糖﹥蔗糖﹥麥芽糖大多數(shù)低聚糖必須水解后才能被發(fā)酵12/21/202281二、食品中低聚糖的性質(zhì)12/19/2022813.黏度多數(shù)低聚糖﹥蔗糖﹥單糖4.結(jié)晶性、吸濕性結(jié)晶性：蔗糖>葡萄糖>果糖和轉(zhuǎn)化糖（右旋→左旋）吸濕性：果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖蜂蜜護(hù)手淀粉糖漿（葡萄糖、低聚糖、糊精，不含果糖）12/21/2022823.黏度12/19/2022825.抗氧化作用

原因：

a.溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度，20℃時(shí)60%蔗糖溶液中，o2的溶解度為純水中的1/6；

b.可以阻斷其它成分與空氣氧的接觸；c.具有還原性，可以首先與氧發(fā)生反應(yīng)。

12/21/2022835.抗氧化作用12/19/2022836.提高滲透壓

高濃度蔗糖對(duì)微生物有抑制作用(為什么?)AW,MIC12/21/2022846.提高滲透壓高濃度蔗糖對(duì)微生物有抑制作用(為三、食品中的低聚糖1.蔗糖無還原性，右旋光，易結(jié)晶，易溶于水，難溶于乙醇，熔點(diǎn)；160℃轉(zhuǎn)化糖（漿）：蔗糖的水解液蔗糖[α]20D=+66.5°葡萄糖:

+52.2°,果糖:-92.4°,水解平衡:-19.9°2.麥芽糖存在于麥芽、花粉、樹蜜中12/21/202285三、食品中的低聚糖12/19/20228512/21/20228612/19/2022863.乳糖:母乳中含5-7%,牛奶中含4.6-5%

喝牛奶補(bǔ)鈣；乳糖不耐癥4.果葡糖漿(高果、異構(gòu))制法：淀粉→糖化液→葡萄+果糖（混合糖漿）果葡糖漿（F42）：果糖——42%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）高果糖漿（F55）：果糖——55%純果糖漿（F90）：果糖——90%12/21/2022873.乳糖:母乳中含5-7%,牛奶中含4.6-5%12/19/5.功能性低聚糖低聚果糖——雙歧因子；低熱量；促進(jìn)大腸蠕動(dòng)；防止齲齒。香蕉、蜂蜜、球蔥、大蒜、西紅柿、蘆筍、麥類、菊芋。低聚木糖——雙歧桿菌的增效因子；黏度低，代謝不依賴胰島素；抗齲齒。甲殼低聚糖——降低膽固醇；提高機(jī)體免疫能力；抗腫瘤；雙歧桿菌的增效因子；防治胃潰瘍等。環(huán)狀低聚糖——環(huán)糊精菊芋12/21/2022885.功能性低聚糖菊芋12/19/202288環(huán)糊精(Cyclodextrin，CD)——是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱，是由6~12個(gè)D-G以α-1,4鍵連接而成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。木薯木薯木薯

12/21/202289環(huán)糊精(Cyclodextrin，CD)——是直鏈淀粉在由芽環(huán)糊精(CD)應(yīng)用

食品行業(yè)：增稠劑，穩(wěn)定劑，提高溶解度（做乳化劑），掩蓋異味等。保持食品香味的穩(wěn)定：食用香精和稠味劑用CD包裝，用于焙烤食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風(fēng)味穩(wěn)定。如食用香精玫瑰油，茴香腦等易揮發(fā)，易氧化，用CD包裝后香味的保持得到改善。

保持天然食用色素的穩(wěn)定：如蝦黃素經(jīng)CD的包裝，提高對(duì)光和氧的穩(wěn)定性。食品保鮮：將CD和其它生物多糖制成保鮮劑。涂于面包糕點(diǎn)表面可以起到保水保形的作用；除去食品的異味(魚品\大豆腥味\羊肉膻味)。

12/21/202290環(huán)糊精(CD)應(yīng)用12/19/202290以淀粉為原料生產(chǎn)的低聚糖12/21/202291以淀粉為原料生產(chǎn)的低聚糖12/19/202291α-淀粉酶（AmylaseAD“Amano”1、KLEISTASEL1、T10S）葡萄糖淀粉酶（GluczymeAF6）環(huán)狀糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶（Cyclodextringlucanotransferase"Amano"）

12/21/202292α-淀粉酶（AmylaseAD“Amano”1、KLE第四節(jié)多糖（Polysaccharides）聚合度（DP,DegreeofPolymerization

）——單糖的個(gè)數(shù)大多數(shù)多糖的DP：200-300DP＜100的很少見DP最大的：7000-15000纖維素均多糖Homopolyssachrides

：淀粉、纖維素、果膠雜多糖Heteropolysaccharides

：瓊脂、阿拉伯樹膠等12/21/202293第四節(jié)多糖（Polysaccharides）聚合度一、淀粉（Starch）（一）種類與結(jié)構(gòu)直鏈淀粉（Amylose）：α-1.4糖苷鍵連接。溶于水，難糊化，遇碘呈紫蘭色12/21/202294一、淀粉（Starch）12/19/20229412/21/20229512/19/202295支鏈淀粉（Amylopetin）：主鏈為α-1.4糖苷鍵，支鏈為α-1.6糖苷鍵。在熱水中膨脹成膠體，遇碘呈紫紅色12/21/202296支鏈淀粉（Amylopetin）：主鏈為α-1.4糖苷鍵，支12/21/20229712/19/202297

一些淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例12/21/202298一些淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例12/19/202298（二）糊化和老化

12/21/202299（二）糊化和老化12/19/20229912/21/202210012/19/2022100

淀粉分子徑向排列，緊密層（由結(jié)晶區(qū)構(gòu)成）和稀疏層（由無定形區(qū)構(gòu)成）交替構(gòu)成淀粉顆粒。淀粉顆粒：

馬鈴薯淀粉的顆粒和偏光十字12/21/2022101淀粉分子徑向排列，緊密層（由結(jié)晶區(qū)構(gòu)成）和稀疏

12/21/202210212/19/202210212/21/202210312/19/20221031、糊化（Gelatinization）

生淀粉分子排列緊密（靠氫鍵），形成膠束，彼此間的間隙小，水分子難以滲透進(jìn)去。具有膠束作用的生淀粉稱β-淀粉。12/21/20221041、糊化（Gelatinization）12/19/2022

淀粉在冷水中攪拌形成懸浮液，加熱到一定溫度時(shí)，淀粉顆粒吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)消失，懸浮液變成粘稠的糊狀液體稱淀粉糊，此現(xiàn)象稱淀粉的糊化。處于糊化狀態(tài)下的淀粉稱α-淀粉。

12/21/2022105淀粉在冷水中攪拌形成懸浮液，加熱到一定本質(zhì)：微觀結(jié)構(gòu)從有序轉(zhuǎn)變成無序，結(jié)晶區(qū)被破壞。β-淀粉α-淀粉氫鍵

H2O12/21/2022106本質(zhì)：微觀結(jié)構(gòu)從有序轉(zhuǎn)變成無序，結(jié)晶區(qū)被破壞。β-淀粉α-淀糊化過程A.可逆吸水階段：水分浸入顆粒的非結(jié)晶區(qū)，體積略微膨脹；B.不可逆吸水階段：隨著T升高，大量水分進(jìn)入結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶溶解；C.淀粉顆粒解體階段：顆粒完全解體，淀粉分子完全進(jìn)入溶液。Brabendervisco-amylo-graph曲線

12/21/2022107糊化過程Brabendervisco-amylo-gr12/21/202210812/19/2022108影響淀粉糊化的因素：結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉小于支鏈淀粉。Aw：Aw提高，糊化程度提高。糖：高濃度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。鹽：高濃度的鹽使淀粉糊化受到抑制；低濃度的鹽存在，對(duì)糊化幾乎無影響。馬鈴薯淀粉例外，因?yàn)樗辛姿峄鶊F(tuán)，低濃度的鹽影響它的電荷效應(yīng)。12/21/2022109影響淀粉糊化的因素：結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉小于支鏈淀粉。12/19/脂類：抑制糊化。脂類可與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉螺旋環(huán)內(nèi)，不易從螺旋環(huán)中浸出，并阻止水滲透入淀粉粒。酸度：

pH<4時(shí)，淀粉水解為糊精，粘度降低。pH4-7時(shí)，幾乎無影響。

pH=10，糊化速度迅速加快，但在食品中意義不大。淀粉酶：

使淀粉糊化加速。新米（淀粉酶酶活高）比陳米更易煮爛。12/21/2022110脂類：抑制糊化。12/19/2022110

2.

老化或回生（Retrogradation）

α-淀粉溶液或淀粉糊低溫靜止下變得不透明，最后形成硬性的凝膠塊。

12/21/20221112.老化或回生（Retrogradation）12/19

老化的機(jī)理（本質(zhì)）：糊化淀粉重新結(jié)晶所引發(fā)的不溶解效應(yīng)

糊化后的淀粉分子，在低溫下，又自動(dòng)重新排列成序，相鄰分子間的H鍵又逐步恢復(fù)形成致密、晶化的淀粉膠束。此過程并不能恢復(fù)到天然淀粉的狀態(tài)。

直接結(jié)果：溶解性變差，加工性能降低；口感變差，消化吸收率降低。

12/21/202211212/19/2022112糊化淀粉老化淀粉糊化的逆過程

比生淀粉的晶化程度低

12/21/2022113糊化淀粉老化淀粉糊化的逆過程比生淀粉的晶12/19/2022）影響因素：

A.內(nèi)部因素：直鏈淀粉多，易老化，不易糊化；玉米淀粉、小麥淀粉、綠豆淀粉易老化，糯米淀粉老化速度慢；

B.外部因素：T—2℃-4℃易老化，＞60℃或＜-22℃不易;

水%——30-60%時(shí)v最快;＜10%時(shí)不老化;面包含水30%-40%，饅頭含水44%，米飯含水60%-70%

pH：＜4或偏堿不容易老化；

12/21/20221142）影響因素：12/19/2022114糖、有機(jī)酸——阻止;

脂類、乳化劑——防止;

甘油棕櫚酸一酯，甘油一酯及其衍生物，硬脂酰乳酸鈉變性淀粉、蛋白質(zhì)——減緩;果膠——促進(jìn)；膨化12/21/2022115糖、有機(jī)酸——阻止;12/19/2022115老化的利用

選用含直鏈淀粉多的綠豆淀粉，糊化后使它在4℃左右冷卻，促使老化發(fā)生。老化后隨即干燥，可制得粉絲、粉皮、蝦片等成品。

制備粉絲等食品的原理12/21/2022116老化的利用選用含直鏈淀粉多的綠豆淀粉，糊化后（三）改性（Modification）在一定條件下，通過物理或化學(xué)的方法，使多糖的形態(tài)或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而改變多糖的理化性質(zhì)。

處理金屬廢水12/21/2022117（三）改性（Modification）在一定條件下，通過處理金屬廢水12/21/2022118處理金屬廢水12/19/2022118二、果膠（Pectin）（一）概述

主鏈?zhǔn)铅?D-半乳糖醛酸基通過1,4糖苷鍵連接而成，由均勻區(qū)和毛發(fā)區(qū)組成（P50圖2-16、2-17）。各種果膠之間的重要差異在于甲酯含量和酯化程度不同。

12/21/2022119二、果膠（Pectin）（一）概述12/19/202211912/21/202212012/19/2022120(α-D-半乳糖醛酸基)(α-L-鼠李半乳糖醛酸)12/21/2022121(α-D-半乳糖醛酸基)(α-L-鼠李半乳糖醛酸)12/19（二）天然果膠類型高甲氧基果膠（Highmethoxylpectin，HM）：分子中有50%以上的-COOH被甲酯化，又稱糖-酸-果膠凝膠。低甲氧基果膠（Lowmethoxylpectin,LM）：分子中有50%以下的-COOH被甲酯化。須在Ca2+存在下才能凝膠。

12/21/2022122（二）天然果膠類型12/19/2022122

（三）成熟果實(shí)中果膠的變化

原果膠（未成熟果實(shí)，堅(jiān)硬）在PG（聚半乳糖醛酸酶,polygalacturonase）作用下半乳糖醛酸鏈斷裂，形成果膠（成熟果實(shí)，軟而有彈性），在PE（果膠酯酶,pectinesterase）作用下生成果膠酸（果實(shí)過熟、過軟、甚至腐爛）。

12/21/2022123（三）成熟果實(shí)中果膠的變化12/19/2022123不含甲酯基，即羥基游離的果膠物質(zhì)。

原果膠(Protopectin)

果膠（Pectin)

高度甲酯化的果膠物質(zhì).只存在于植物細(xì)胞壁和未成熟的果實(shí)和蔬菜中,使其保持較硬的質(zhì)地.不溶于水果膠酸(Pecticacid)

部分甲酯化的果膠物質(zhì)存在于植物汁液中。甲酯化程度↓根據(jù)果蔬成熟過程，果膠物質(zhì)一般有三種形態(tài)：12/21/2022124不含甲酯基，即羥基游離的果膠物質(zhì)。思考題1、名詞解釋:多糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉、淀粉糊化與老化、淀粉的改性、均一多糖、非均一多糖。2、直鏈淀粉和支鏈淀粉結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的差異。3、纖維素衍生物的性質(zhì)。4、黃桿菌膠、環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。5、果膠類型及果實(shí)成熟時(shí)硬度變化的原因。6、美拉德反應(yīng)與焦糖化反應(yīng)異同及對(duì)食品屬性影響。7、碳水化合物的功能性質(zhì)有哪些？8、碳水化合物在食品加工和貯藏中會(huì)發(fā)生哪些變化？

12/21/2022125思考題1、名詞解釋:多糖、直鏈淀粉、支鏈淀粉、淀粉糊化與老本章結(jié)束12/21/2022126本章結(jié)束12/19/202212612/21/202212712/19/2022112/21/202212812/19/20222第三章

糖類物質(zhì)

(Saccharides)12/21/2022129第三章

糖類物質(zhì)

(Saccharides)課外：微生物胞外多糖研究前沿介紹

胞外多糖(EPS:extracellularpolysaccharide)產(chǎn)生的多糖，易與菌體分離，可通過深層發(fā)酵實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)．據(jù)統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)76種微生物產(chǎn)生胞外多糖，但真正有應(yīng)用價(jià)值并已進(jìn)行或接近工業(yè)化生產(chǎn)的僅十幾種．近幾年，隨著對(duì)微生物多糖研究的深入，世界上微生物多糖的產(chǎn)量和年增長量均在10％以上，而一些新型多糖年增長量在30％以上．到目前為止，已大量投產(chǎn)的微生物胞外多糖主要有黃原膠、結(jié)冷膠、小核菌葡聚糖、短梗霉多糖、熱凝多糖等．12/21/2022130課外：微生物胞外多糖研究前沿介紹

微生物多糖具有植物多糖不具備的優(yōu)良性質(zhì)，它們生產(chǎn)周期短，不受季節(jié)、地域和病蟲害條件限制，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和廣闊的發(fā)展前景．目前，許多微生物多糖已作為膠凝劑、成膜劑、保鮮劑、乳化劑等，廣泛應(yīng)用于食品、制藥、石油、化工等多個(gè)領(lǐng)域．據(jù)估計(jì)，全世界微生物多糖年加工業(yè)產(chǎn)值可達(dá)50～100億美元．12/21/2022131微生物多糖具有植物多糖不具備的優(yōu)良性質(zhì)，它們生產(chǎn)周期黃原膠：世界上生產(chǎn)規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖．黃單孢桿菌產(chǎn)生的胞外雜多糖統(tǒng)稱,具良好的增稠性而用作增稠劑、成型劑

結(jié)冷膠：由沼假單胞菌生產(chǎn)的一種雜多糖,一般的胞外多糖膠不均勻且不透明，不適合應(yīng)用于食品工業(yè)中．結(jié)冷膠的優(yōu)點(diǎn)是在金屬離子存在時(shí)也可形成透明膠體，所以它可應(yīng)用于食品工業(yè)．結(jié)冷膠的主要作用是作為凝膠劑、增稠劑、懸浮劑和成膜劑．它可以使食品穩(wěn)定、增強(qiáng)食品結(jié)構(gòu)和增加風(fēng)味等

乳酸菌EPS:和黃原膠不同，不是添加到食品中去的，而是微生物發(fā)酵牛奶的過程中產(chǎn)生的．其生物學(xué)功能:調(diào)節(jié)胃腸道功能、調(diào)節(jié)免疫功能、抗腫瘤功能.

12/21/2022132黃原膠：世界上生產(chǎn)規(guī)模最大、用途最廣的微生物多糖．黃單孢桿菌未來新的微生物胞外多糖可能在化妝品上有較大的潛力,微生物多糖的另一個(gè)發(fā)展方向是增強(qiáng)乳酸菌的胞外多糖的合成能力，從而使食品中不需要再添加增稠劑和穩(wěn)定劑．12/21/2022133未來新的微生物胞外多糖可能在化妝品上有較大的潛力,微生[目的要求]

了解單糖及其相關(guān)化合物的組成特點(diǎn)；了解常見低聚糖及多糖的組成；掌握糖類物質(zhì)的性質(zhì)以及食品中各類糖類物質(zhì)的功能。[重點(diǎn)難點(diǎn)]淀粉類型、結(jié)構(gòu)特征和性質(zhì)，糖類物質(zhì)的功能特性及在食品加工中應(yīng)用，糖類物質(zhì)在食品加工和貯藏中的化學(xué)反應(yīng)。12/21/2022134[目的要求]了解單糖及其相關(guān)化合物的組成特點(diǎn)；了12[主要內(nèi)容]

1、單糖及其相關(guān)化合物2、低聚糖及其特點(diǎn)3、單糖和低聚糖的功能性質(zhì)4、多糖及其在食品中的應(yīng)用1)多糖的類型和性質(zhì)2)多糖在食品工業(yè)中的應(yīng)用5、糖類物質(zhì)在食品加工和貯藏中的化學(xué)反應(yīng)12/21/2022135[主要內(nèi)容]12/19/20229Saccharides

-polyhydroxy

aldehyde,ketonesandtheirderivatives.Carbohydrates

-

ElementalcompositionCx(H2O)y不符合通式的糖：鼠李糖C6H12O5符合通式但不屬于糖：乳酸C3H6O3Functions-structurematerial,storagematerialforcarbonandenergy.

SACCHARIDES12/21/2022136Saccharides-polyhydroxyaldehydroxyadj.[英][hai?dr?ksi]

氫氧根的,羥基的

aldehyden.[英][??ldihaid]

醛,乙醛

ketonen.[英][?ki:t?un]酮

醛糖(aldoses)、酮糖(ketoses)

derivativen.[英][di?riv?tiv]衍生物

carbonyln.[英][?kɑ:b?nil]

羰基

12/21/2022137hydroxyadj.[英][hai?dr?ksi]第一節(jié)

概述一、定義多羥基的醛類、酮類化合物或其聚合物及其各類衍生物。

二、分類單糖：葡萄糖、果糖低聚糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖多糖：淀粉、纖維素、糖原

12/21/2022138第一節(jié)概述一、定義二、分類12/19/202212四、有害糖類物質(zhì)生氰苷類（如苦杏仁苷、亞麻苦甙）：

苦杏仁/白果/枇杷葉/木薯

氫氰酸，致組織細(xì)胞窒息中毒

許多含氮塑料燃燒產(chǎn)生的氣體中含相當(dāng)量的HCN，因而許多火災(zāi)中喪生的人都是因?yàn)镃O,HCN其它而窒息死亡。

皂苷（如茄苷、薯芋皂苷）：溶血

(紅細(xì)胞破裂，血紅蛋白逸出稱紅細(xì)胞溶解，簡稱溶血。)三、食品中常見糖類及作用１、提供熱能：淀粉、蔗糖等；２、促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)：纖維素、果膠等；３、賦予食品色、香、味；４、大分子糖類可作增稠劑、穩(wěn)定劑。12/21/2022139四、有害糖類物質(zhì)三、食品中常見糖類及作用12/19/2022食品原料中的主要有害糖苷類

12/21/2022140食品原料中的主要有害糖苷類

12/19/20221412/21/202214112/19/202215第二節(jié)

單糖

（Monosaccharides）一、在自然界中的存在

12/21/2022142第二節(jié)單糖（Monosaccharides）一、在12/21/202214312/19/202217二、單糖分類12/21/2022144二、單糖分類12/19/202218三、單糖的結(jié)構(gòu)１、手性Ｃ原子２、構(gòu)型：Ｄ－、Ｌ－（）３、環(huán)式結(jié)構(gòu)４、構(gòu)像：α－、β—12/21/2022145三、單糖的結(jié)構(gòu)１、手性Ｃ原子12/19/202219單糖的構(gòu)型

ConfigurationofMonosaccharides

1951年以前人為地規(guī)定左、右旋甘油醛用下式表示：L-(-)-甘油醛D-(+)-甘油醛最高C位數(shù)手性C原子（距羰基最遠(yuǎn)的手性碳）上的羥基以甘油醛為基準(zhǔn)。12/21/2022146單糖的構(gòu)型ConfigurationofMonosacD-甘油醛D-某醛糖D-某酮糖末端羥甲基12/21/2022147D-甘油醛D-某醛糖D-某酮糖末端羥甲葡萄糖的Fischerprojectionformula：開鏈結(jié)構(gòu)TheNobelPrizeinChemistry1902"inrecognitionoftheextraordinaryserviceshehasrenderedbyhisworkonsugarandpurinesyntheses"HermannEmilFischer(1852~1919)12/21/2022148葡萄糖的Fischerprojectionformula葡萄糖的變旋現(xiàn)象D-葡萄糖只能與一個(gè)醇（甲醇）形成縮醛。不與NaHSO3反應(yīng)。IR（infrared

ray）圖譜中沒有羰基的伸縮振動(dòng)

1HNMR圖譜（nuclearmagneticresonance）、中沒有醛基質(zhì)子的吸收峰。

能與斐林試劑、土倫試劑、H2NOH、HCN(加成)、Br2水等發(fā)生反應(yīng)。（有醛基）無醛基葡萄糖的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)無法合理解釋上述各種特性12/21/2022149葡萄糖的變旋現(xiàn)象無醛基葡萄糖的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)無法合理解釋上述各種特

Br2-H2O合成醛糖酸與HCN加成,碳鏈增長醛糖酸Br2－H2O只氧化醛糖，酮糖不起反應(yīng)，可鑒別有旋光12/21/2022150Br2-H2O合成醛糖酸醛糖酸Br2－H2O只氧化葡萄糖的Haworthformula：六元環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)TheNobelPrizeinChemistry

1937WalterNormanHaworth(1883~1950)"forhisinvestigationsoncarbohydratesandvitaminC""forhisinvestigationsoncarotenoids,flavinsandvitaminsAandB2"PaulKarrer(1889~1971)12/21/2022151葡萄糖的Haworthformula：六元環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)The

purine[英][?pju?ri:n]：n.嘌呤,咖啡堿carotenoids[英][?k?rt??n?id]：n.類葫蘿卜素

flavin[英][?fleivin]n.黃素,四羥酮醇Acetyl[英][??sitil]n.

乙酰基12/21/2022152purine[英][?pju?ri:n]：n.嘌呤,葡萄糖的六元環(huán)結(jié)構(gòu)端基異構(gòu)體（Anomers）12/21/2022153葡萄糖的六元環(huán)結(jié)構(gòu)端基異構(gòu)體（Anomers）12/19/Anomers

葡萄糖的五元環(huán)結(jié)構(gòu)12/21/2022154Anomers葡萄糖的五元環(huán)結(jié)構(gòu)12/19/20222812/21/202215512/19/202229異構(gòu)體的命名：αβ1.以羰基碳上新生成的-OH與環(huán)上末端碳上的-CH2OH相比異側(cè)是α同側(cè)是β2.如環(huán)上末端碳上是兩個(gè)H，無法相比時(shí)，則將羰基碳上新生成的－OH于決定構(gòu)型（D，L）的碳上的－OH相比異側(cè)，β－D-吡喃木糖同側(cè)，α－D-吡喃木糖12/21/2022156異構(gòu)體的命名：αβ1.以羰基碳上新生成的-OH與環(huán)上末兩種吡喃葡萄糖的穩(wěn)定構(gòu)象12/21/2022157兩種吡喃葡萄糖的穩(wěn)定構(gòu)象12/19/202231一般而言，-OH和-CH2OH的平伏鍵比直立鍵更穩(wěn)定。因此在溶液中，β-D-葡萄糖比α-D-葡萄糖更占優(yōu)勢(shì)。12/21/2022158一般而言，-OH和-CH2OH的平伏鍵比直立鍵更穩(wěn)定。因此在12/21/202215912/19/202233半乳糖與葡萄糖的差異僅在于C4上的羥基構(gòu)型不同，象這種存在多個(gè)手性碳原子的非對(duì)映異構(gòu)體中，彼此僅有一個(gè)手性碳構(gòu)型不同，其余都相同，則互稱為差向異構(gòu)體（epimers）。12/21/2022160半乳糖與葡萄糖的差異僅在于C4上的羥基構(gòu)型不同，象這種單糖的重要衍生物糖磷酸酯12/21/2022161單糖的重要衍生物12/19/202235氨基糖：己糖分子中的C2上的羥基（OH）被氨基（NH2）取代，生成氨基糖。

常存在于結(jié)構(gòu)多糖中，如細(xì)菌細(xì)胞壁中的肽聚糖，是由N-乙酰-β-D-葡萄糖胺(NAG,GlcNAc)和N-乙酰胞壁酸(NAM)形成的雜多糖；節(jié)肢動(dòng)物外骨骼中的幾丁質(zhì)(chitin)，是由N-乙酰-β-D-葡萄糖胺形成的同多糖。葡萄糖胺和半乳糖胺是自然界廣為分布的氨基糖；葡萄糖胺是甲殼類動(dòng)物（蝦、蟹）甲殼的主要成分；半乳糖胺是軟骨和腱等蛋白質(zhì)中硫酸軟骨素的構(gòu)成成分。12/21/2022162氨基糖：己糖分子中的C2上的羥基（OH）被氨基（NH2）12脫氧糖12/21/2022163脫氧糖12/19/202237糖酸唾液酸（sialicacid，SA,N-乙酰神經(jīng)氨酸）：高等動(dòng)物中許多糖蛋白和糖脂的組成成分，在分子和細(xì)胞識(shí)別中具有重要作用。12/21/2022164糖酸12/19/202238糖醇：單糖的醛基或酮基被還原成羥基。肌醇是一種B族維生素，米糠中含量為7-8%。12/21/2022165糖醇：單糖的醛基或酮基被還原成羥基。肌醇是一種B族維生素，米糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮醛。

重要單糖及其衍生物的縮寫

12/21/2022166糖苷：單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)（醇、酚等）的羥基形成的縮四、與食品相關(guān)的物理學(xué)特性1.單糖的甜度（比甜度）

規(guī)定以10%或15%的蔗糖水溶液在20℃時(shí)的甜度為1.0。一些單糖的甜度：α-D葡萄糖0.70α-D半乳糖0.27α-D甘露糖0.59α-D木糖0.50β-D呋喃果糖1.5012/21/2022167四、與食品相關(guān)的物理學(xué)特性12/19/202241影響甜度的因素：分子量：分子量越大，甜度越??；構(gòu)型：環(huán)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)型不同，甜度亦有差別，例如葡萄糖的α-構(gòu)型甜度較大，而果糖的β-構(gòu)型甜度較大。12/21/2022168影響甜度的因素：12/19/2022422.旋光性

目前已知除丙酮糖外，所有的單糖均有旋光性。常見單糖的比旋光度（20℃，鈉光）

D-葡萄糖+52.2D-半乳糖+80.2

D-甘露糖+14.2D-阿拉伯糖-105.0D-果糖-92.4D-木糖+18.8旋光性:指一種物質(zhì)可以使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的特性.比旋光度:在糖濃度為1g/ml,透光層為0.1m時(shí),使偏振光旋轉(zhuǎn)的角度.12/21/20221692.旋光性旋光性:指一種物質(zhì)可以使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的

變旋現(xiàn)象：當(dāng)單糖溶解于水時(shí)，由于開鏈結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)直接的互相轉(zhuǎn)化（即構(gòu)像轉(zhuǎn)變），溶液的旋光度會(huì)逐步發(fā)生變化。12/21/202217012/19/2022443.溶解度溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。

濃度與滲透壓的關(guān)系：微生物適宜生長的蔗糖溶液濃度：酵母＜50%，細(xì)菌＜65%，霉菌＜80%（特例：耐高滲酵母導(dǎo)致蜂蜜敗壞）T分子結(jié)構(gòu)：果糖＞葡萄糖12/21/20221713.溶解度12/19/2022454.吸濕性、保濕性、結(jié)晶性吸濕性：在較高空氣濕度條件下吸收水分的能力；果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖（生產(chǎn)硬、軟糖）蔗糖的光學(xué)性質(zhì)為右旋，水解后變成左旋，稱為轉(zhuǎn)化保濕性：在較低空氣濕度條件下保持水分的能力；果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖結(jié)晶性：蔗糖>葡萄糖>果糖和轉(zhuǎn)化糖

12/21/20221724.吸濕性、保濕性、結(jié)晶性12/19/2022464.其它黏度、降低冰點(diǎn)、提高滲透壓、可發(fā)酵、抗氧化等。12/21/20221734.其它12/19/202247三、單糖的食品化學(xué)反應(yīng)（一）

美拉德反應(yīng)(Maillard

Reaction)

12/21/2022174三、單糖的食品化學(xué)反應(yīng)12/19/2022481.概念：

含羰基化合物（還原糖類）與含氨基化合物（如AA等）通過縮合、聚合而生成類黑色素和某些風(fēng)味物質(zhì)的反應(yīng)。2.條件：溫度（130℃）、水（10-15%）12/21/20221751.概念：12/19/202249

初期：

羰胺縮合—Schiff’sbase—N-葡萄糖基胺分子重排：1-氨基-1-脫氧-2-酮糖（果糖基胺）

中期：

HMF形成、還原酮生成、Strecker反應(yīng)末期：

醇醛縮合聚合反應(yīng)—生成類黑精抗氧化和抗誘變促進(jìn)胰島素分泌3.反應(yīng)的總體過程：12/21/2022176初期：抗氧化和抗誘變促進(jìn)胰島素分泌3.反應(yīng)的總體過程：1212/21/202217712/19/20225112/21/202217812/19/2022524.反應(yīng)機(jī)理：（1）初期階段A.羥氨縮合12/21/20221794.反應(yīng)機(jī)理：12/19/202253

B.分子重排(Amadori)12/21/202218012/19/202254（2）中期階段主要途徑：脫水轉(zhuǎn)化成羥甲基糠醛（HMF）12/21/2022181（2）中期階段12/19/202255其它途徑：脫去胺基重排形成還原酮；二羰基化合物與氨基酸反應(yīng)。12/21/202218212/19/202256（3）末期階段①醇醛縮合物的產(chǎn)生②黑色素的產(chǎn)生+醇醛縮合物不穩(wěn)定的醛

含羰基的中間產(chǎn)物，在有氨基酸或沒有氨基酸參與下隨機(jī)聚合，在連續(xù)不斷的醇醛縮合反應(yīng)后，在有氨基酸或蛋白質(zhì)參與下，聚合成黑色素。+12/21/2022183（3）末期階段①醇醛縮合物的產(chǎn)生②黑色素的產(chǎn)生+5.伴隨反應(yīng)：12/21/20221845.伴隨反應(yīng)：12/19/2022586.影響Maillard反應(yīng)的因素：

A.底物結(jié)構(gòu)糖類：五碳糖＞六碳糖；單糖＞二糖；醛糖＞酮糖

（五碳糖中：核糖＞阿拉伯糖＞木糖）

（六碳糖中：半乳糖＞甘露糖＞葡萄糖）其它羰基類：α,β-不飽和醛類＞α-雙羰基類＞酮類B.氨基化合物胺類＞氨基酸（堿性＞中性、酸性）12/21/20221856.影響Maillard反應(yīng)的因素：A.底物結(jié)構(gòu)12/19C.PH最適：7.8—9.2D.底物濃度、含水量及含脂肪量

與底物濃度成正比；含水量10—15%時(shí)易發(fā)生；與脂肪含量（尤為不飽和脂肪酸含量高的脂類化合物）成正比。12/21/2022186C.PH12/19/202260E.溫度

＞30℃時(shí)較快；

＜20℃時(shí)較慢。

F.金屬離子Fe3+、Cu2+等有促進(jìn)作用；Mn2+、

Sn2+等有抑制作用。12/21/2022187E.溫度12/19/2022617.Maillard反應(yīng)對(duì)食品的影響

色澤

希望和不希望

風(fēng)味

美拉德反應(yīng)產(chǎn)品能產(chǎn)生牛奶巧克力的風(fēng)味。當(dāng)還原糖與牛奶蛋白質(zhì)反應(yīng)時(shí)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)生乳脂糖、太妃糖及奶糖的風(fēng)味。

營養(yǎng)

還原糖與賴氨酸結(jié)合后的重排產(chǎn)物，不能被人體吸收，降低了食品營養(yǎng)價(jià)值。安全

已從燒煮和油炸的肉和魚以及牛肉的浸出物中分離得到誘變雜環(huán)胺。

12/21/20221887.Maillard反應(yīng)對(duì)食品的影響色澤希望和不希望利用美拉德反應(yīng)調(diào)制感官質(zhì)量：

控制溫度：葡萄糖+纈氨酸：100—150℃烤面包香味180℃巧克力香味控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤豬肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香不同加工方法土豆大麥水煮：125種香氣75種香氣烘烤：250種香氣150種香氣12/21/2022189利用美拉德反應(yīng)調(diào)制感官質(zhì)量：控制溫度：葡萄糖+美拉德反應(yīng)的抑制：使用不易褐變的原料；調(diào)節(jié)因素：降溫、pH、調(diào)Aw、氧氣、金屬離子；使用褐變抑制劑：還原劑、氧化劑、酶制劑；其他方法：吸附劑12/21/2022190美拉德反應(yīng)的抑制：使用不易褐變的原料；12/19/20226對(duì)美拉德反應(yīng)的小結(jié):美拉德反應(yīng)是一類非氧化或非酶促褐變非氧化或非酶促褐變包括焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或貯藏過程中，游離氨基酸和游離氨基發(fā)生的反應(yīng)美拉德反應(yīng)包括許多反應(yīng)，有些機(jī)理尚不清楚美拉德反應(yīng)是糖和氨基酸、蛋白質(zhì)或含氮的化合物加熱時(shí)發(fā)生的產(chǎn)物含有醛等環(huán)狀聚合物，呈深暗色物質(zhì)在中等水分含量及pH7.8-9.2范圍內(nèi)，褐變反應(yīng)速度最快，金屬離子能促進(jìn)褐變美拉德反應(yīng)在食品加工中不利的是營養(yǎng)成分的損失焦糖化是糖與糖漿直接加熱，產(chǎn)生的復(fù)雜反應(yīng)焦糖化除了增加產(chǎn)物的顏色外，還具有獨(dú)特的風(fēng)味12/21/2022191對(duì)美拉德反應(yīng)的小結(jié):美拉德反應(yīng)是一類非氧化或非酶促褐變12/補(bǔ)充：美拉德反應(yīng)研究進(jìn)展

新的特征中間體及終產(chǎn)物的分離與鑒定，進(jìn)一步揭示美拉德反應(yīng)的機(jī)理如何控制反應(yīng)條件，使反應(yīng)香味料生產(chǎn)中生成更多特征香味成分及反應(yīng)香味料穩(wěn)定性的影響因素

12/21/2022192補(bǔ)充：美拉德反應(yīng)研究進(jìn)展新的特征中間體及終產(chǎn)物的分離與鑒定反應(yīng)中褐色色素、致癌雜環(huán)含氮化合物形成的動(dòng)力學(xué)過程研究反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)慢性糖尿病、心血管疾病及癌癥等的病理學(xué)研究以及其對(duì)食品安全性的影響12/21/2022193反應(yīng)中褐色色素、致癌