模块1糖在食品加工中的应用ppt课件.ppt

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1、模块一 糖在食品加工中的应用,江苏食品职业技术学院食品工程系,“糖”和“碳水化合物”是什么关系呢？,一、糖的概念,1.1 概述,1、糖与碳水化合物的关系过去把糖类叫做碳水化合物，因为当时发现它们的组成符合通式 Cm(H2O) n如：葡萄糖 C6H12O6实际上，糖类中的氢、氧原子的个数比并不都是2:1，也不以水分子的形式存在如：鼠李糖 C6H12O5 脱氧核糖 C5H10O4另，有些符合Cm(H2O) n通式的物质不是碳水化合物如：甲醛 CH2O 乙酸 C2H4O2,2、糖的概念 糖主要由碳、氢、氧三种元素构成，是一类多羟基醛、多羟基酮或是它们的缩聚物或衍生物。如：,甘油醛,二 羟基丙酮,单

2、糖 具有1个自由醛基或酮基，以及两个以上羟基的糖类物质。醛糖：含醛基的单糖酮糖：含酮基的单糖。 不能被水解。,葡萄糖,低聚糖（寡糖）由2-10个单糖通过糖苷键连接形成的直链或支链的低度聚合糖类。依据水解后生成的单糖分子数目，分为二糖、三糖、四糖、五糖等。二糖最为常见，如：蔗糖、麦芽糖、乳糖。,多 糖同聚多糖：由一种单糖分子缩合而成的多糖，叫做同聚多糖。常见有：淀粉、糖原、纤维素等。杂聚多糖：有不同的单糖分子缩合而成的多糖，叫做杂聚多糖。常见有：果胶质、半纤维素等。,二、糖的分类,单糖：不能再水解的糖； 寡糖：水解能生成210个单糖分子的糖； 多糖：能水解生成许多单糖的高分子化合物。,同聚多糖：

3、由一种单糖组成的多糖； 杂聚多糖：多种单糖或单糖衍生物组成的多糖。,依据水解程度分,依据组成分,单糖细分根据碳原子多少分为：三碳糖 （丙糖）、四碳糖（丁糖）、五碳糖（戊糖）六碳糖（己糖） 自然界中最重要的是戊糖和己糖 最简单的单糖是2个三碳糖：甘油醛（醛糖）和二羟丙酮（酮糖）,多糖细分 植物性多糖（淀粉：支链淀粉、直链淀粉） 动物性多糖（糖原：肝糖原、肌糖原） 杂聚多糖（果胶质、半纤维素） 同聚多糖（淀粉、纤维素）,三、糖类的生物学功能 1、提供能量的主要来源。2、构成组织的重要物质。3、特殊的生理功能 如：糖蛋白在免疫、细胞识别、血型区分等多种生理功能中的作用。,单糖的结构1、相关概念不对称

4、碳原子：指4个价键与4个不同的原子或原子团相连接的碳原子。旋光性：是指物质能使平面偏振光的偏振面发生旋转的性质。旋光体：能使平面偏振光的偏振面发生旋转的物质，其分子是不对称分子，含有不对称的碳原子。旋光性规定：+为右旋，-为左旋。构型规定：以甘油醛为标准，D型（-OH在右）L型（-OH在左）,四、糖的结构,2、结构 1）单糖的链状结构,构型式的简写，用长线表示碳链，用短线表示羟基，如：D-()-葡萄糖,2）单糖的环状结构 单糖不仅以直链结构存在，还以环状结构存在。 链状结构中的醛基形成环状结构时，与自身的羟基缩合形成半缩醛。 例：环状-葡萄糖和-葡萄糖的开链式进行互变,环状结构哈沃斯透视式的两

5、条要求： 1）直链式右边的OH写在Haworth环下面,左边OH写在环上面。 2）未成环的多余碳原子，如氧桥向右，则写在环之上，反之，则写在环之下。例：,葡萄糖开链结构式改写为环式的过程,单糖分子内的醛基或羰基可与C5上的羟基缩合成六元环的半缩醛（呋喃糖），也可以与C4的羟基缩合形成五元环的半缩醛（吡喃糖）。,例：果糖哈武斯式结构图,-D-（-）-吡喃果糖 -D-（-）-吡喃果糖,-D-（-）-呋喃果糖 -D-（-）-呋喃果糖,图例说明： 透视式中，D-、L-和-、-构型的确定是以C5上的羟甲基和半缩醛羟基在含氧环上的排布决定，如果氧环上的碳原子按顺时针方向排列时，羟甲基在平面之上为D-型，在

6、平面之下为L-型。在D-型中，半缩醛羟基在平面之下为-型，在平面之上为-型。,2、低聚糖的结构 醛糖C1（酮糖在C2）上半缩醛的羟基（-OH）和其它单糖的羟基经脱水，通过缩醛式结合而成。 参与聚合的单糖均是一种或二种以上。,3、多糖的结构：许多单糖或其衍生物通过糖苷键缩合而成。,五、常见多糖的结构1淀粉1）淀粉分子的结构,淀粉分类：直链淀粉和支链淀粉直链淀粉：又称可溶性淀粉，其构成的基本单元是-D-吡喃葡萄糖，由数百到数千个-D-吡喃葡萄糖通过-1,4-苷键结合成链状，是个直链多糖。直链淀粉分子量60000左右，相当于由300400个葡萄糖缩合而成。,直链淀粉中，每个螺旋有六个葡萄糖残基（一个

7、螺旋圈所含葡萄糖残基数称聚合度），聚合度在60个以上时遇碘呈蓝色。所以，直链淀粉遇碘呈蓝色。,支链淀粉：又称胶体淀粉，-D-吡喃葡萄糖通过-1,4-苷键连接成主链，通过-1,6-苷键或其它方式连接支链。 支链淀粉分子量20104以上，相当于由1300个以上葡萄糖组成，分枝短链的长度平均为2430个葡萄糖残基。,淀粉结构中聚合度在2060个时遇碘呈紫红色。所以，支链淀粉遇碘呈紫红色。,淀粉水解过程：,部分谷物淀粉中直链、支链淀粉含量 单位：%,2糖原 由-D-葡萄糖结合而成的，结构与支链淀粉相似。分枝更多，每个枝更短。每个分枝长度相当于1218个葡萄糖残基。 类似于淀粉的结构中聚合度在20个左右

8、时遇碘呈红色。所以糖原遇碘呈红色。 糖原为白色粉末，能溶于水及三氯醋酸，不溶于乙醇及其他有机溶剂，遇碘显红色，无还原性。,3果胶 依据酯化度分为：高甲氧基果胶（HM）和低甲氧基果胶（LM） 应用范围：软糖、酸奶、豆奶、蛋黄酱、混浊型果汁、饮料和冰激凌等。,果冻,果冻,4纤维素和半纤维素 纤维素：由-D-葡萄糖单位经-1,4-苷键连接而成的长链分子，一般无分支链。 常用的纤维素衍生物：羧甲基纤维素（CMC）、甲基纤维素和微晶纤维素 半纤维素：膳食纤维的主要来源,5海洋多糖 主要有琼脂、海藻胶、卡拉胶 6植物多糖 主要有魔芋 、瓜尔胶 、阿拉伯胶 、刺槐豆胶 7微生物多糖 主要有黄原胶、黄杆菌胶、

9、茁霉胶、-葡聚糖,琼脂条,瓜尔胶,一、单糖的性质 由于单糖的某些结构的共同性，决定了它们具有一些共同性质：均为白色结晶体，能任意比例溶入水，大多是有甜味，有旋光性和某些相同的化学反应等。,1.2 糖的性质,（一）单糖的物理性质1旋光性 糖的比旋光度是指1ml含有1g糖的溶液在其透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度,通常用 表示。t为测定时的温度，为测定时的光的波长，一般采用钠光，用符号D表示。 表1：几种糖的比旋光度,表1 各种糖在20（钠）光时的比旋光度数值（度）,2溶解度 单糖分子中的多个羟基可增加其水溶性，尤其在热水中的溶解度。 单糖不溶于丙酮、乙醚等有机溶剂。 各种单糖的溶解度不一样，

10、如：果糖溶解度最高，其次葡萄糖。 温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响。,3甜度 通常以蔗糖（非还原糖）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 果糖的甜度为1.5 葡萄糖的甜度为0.7 该甜度是相对的，又称为比甜度。,表2 单糖的比甜度,（二）单糖的化学性质1美拉德反应：又称羰氨反应，是指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素的反应。,美拉德反应,影响美拉德反应的因素：中等水分含量、pH7.89.2时反应速率最快，铜、铁等金属离子也能促进反应进行。控制（弱化）美拉德反应措施：降低水分含量，避免铜、铁等金属离子的影响、降低温度、降低pH值、用亚硫酸处理或去除一种作用

11、物（一般是降还原糖的含量）,2焦糖化反应: 糖类尤其单糖在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温（一般是140170以上）时，糖会脱水而发生褐变，这种反应称为焦糖化反应，又称卡拉蜜尔作用。,焦糖色素,3单糖的氧化还原反应1）氧化反应（作还原剂）,葡萄糖,葡萄糖酸,醛糖可使溴水褪色，而酮糖不具备此性质,醛与弱氧化剂的反应(复习醛的性质)，单糖均可：,2）还原反应,葡萄糖,山梨醇,4单糖与碱的作用（1）异构化作用,单糖差向异构化,（2）分解反应与糖精酸的生成 单糖在浓碱溶液中不稳定，易发生裂解，产生较小分子的糖、酸、醇和醛等化合物。 除了分解外，随碱浓度的增加，或加热作用时间的延长，糖还

12、会发生分子内氧化与重排作用生成羧酸；即糖精酸类化合物。,5单糖与酸的作用 酸对于糖的作用因酸的种类、浓度和温度不同而不同。 在室温下，稀酸对糖的稳定性无影响，在较高温度下，发生复合反应生成低聚糖。 糖的脱水反应与 pH有关，同时有色物质的生成量随反应时间和浓度的增加而增高。,6单糖的脱水作用 单糖与强酸共热产生脱水反应。戊糖 糠醛 己糖 甲酸、二氧化碳、乙酰丙酸、羟甲基糠醛鉴定糖：糠醛和羟甲基糠醛能与某些酚类作用生成有色的缩合物西利万诺夫试验（鉴别酮糖与醛糖）：间苯二酚与盐酸遇酮糖呈红色，遇醛糖呈浅色,7、食品中重要的单糖1葡萄糖 ：己醛糖，是无色晶体,熔点146。2果糖 ：己酮糖，是无色晶体

13、，熔点102104。醛糖与酮糖的鉴别： 溴水可将醛糖中的醛基氧化成羧基，生成糖酸，溴水褪色，酮糖无此反应。,（一） 低聚糖1）双糖 （1）蔗糖,二、低聚糖的性质,C12H22O11+ H2O C5H11O5CHO+C5H12O5CO 蔗糖 葡萄糖 果糖 蔗糖是右旋糖，在酸或酶作用下，1分子蔗糖水解生成1分子D-葡萄糖和1分子D-果糖的混合物，这种混合物具有左旋性，与水解前旋光方向相反，所以又称转化糖，比蔗糖更甜。,（2）海藻二糖 是D-葡糖基-D-葡糖苷三种异构体的共同名称，属于非还原性二糖。,海藻二糖,（3）麦芽糖 1分子-D-葡萄糖C1上的苷羟基与另1分子D-葡萄糖C4上的醇羟基之间脱水缩

14、合，通过-1, 4-苷键连接而成的。,麦芽糖分子结构,（4）乳糖 1分子-半乳糖C1上的苷羟基与另1分子D-葡萄糖C4上的醇羟基之间脱水缩合，通过-1, 4-苷键连接而成。,乳糖分子结构,2）三糖 常见的三糖：棉子糖、水苏糖、麦芽三糖 棉子糖易溶于水，甜度为蔗糖的20%40%，微溶于乙醇，不溶于石油醚，其吸湿性在所有的糖中是最低的。为非还原性低聚糖。,3）其它低聚糖果萄糖浆：葡萄糖和果糖的混合糖糖浆环状糊精：D-葡萄糖以-1，4-糖苷键连接而成的环状低聚糖低聚果糖：蔗糖分子的果糖残基上通过-（12）糖苷键连接13个果糖基而成的蔗果三糖、蔗果四糖及蔗果五糖组成的混合物低聚木糖：由27个木糖以-（

15、14）- 糖苷键连接而成的低聚糖,4）食品中单糖和低聚糖的功能 甜 味 与蔗糖比较，将蔗糖的甜度定为100。 优质的糖应甜味纯正，甜度适宜，达到最甜和消失甜味的速度都很快等。糖醇在甜味、低热量、无致龋齿等方面优于其母糖，故被广泛用作甜味剂使用。,吸湿性、保湿性和结晶性吸湿性：糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的情况。保湿性：指糖在较高空气湿度下吸收水分在较低空气湿度下散失水分的性质。吸湿性顺序：果糖、转化糖葡萄糖、麦芽糖蔗糖。应用:生产硬糖要求生产材料的吸湿性低，如蔗糖；生产软糖的材料要求吸湿性要高，如转化糖和果葡糖浆。,结晶性结晶性顺序：蔗糖葡萄糖果糖和转化糖。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的

16、混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。应用:生产硬糖不能完全使用蔗糖，当熬煮到水分含量到3%以下时，蔗糖就结晶，不能得到坚硬、透明的产品。一般在生产硬糖时添加一定量的（30%40%）的淀粉糖浆。,生产硬糖时添加一定量淀粉糖浆的优点：（1）不含果糖，不吸湿，糖果易于保存（2）糖浆中含有糊精，能增加糖果韧性（3）糖浆甜味较低，可缓冲蔗糖的甜味，使糖果的甜味适中,风味结合功能 食品中的风味成分主要包括: 羰基化合物（醛和酮） 羧酸衍生物（主要是酯类） 二糖和相对分子质量较大的低聚糖是有效的风味结合剂。,褐变反应美拉德反应：单糖与氨基酸、蛋白质之间发生。焦糖化反应：糖在高温下产生。相对说来，低聚糖发生

17、褐变的程度，尤其是参与美拉德反应的程度较单糖小。,褐变在食品中的作用： 烘烤食品、酿造食品等要适当的褐变。 牛奶、豆奶等蛋白饮品和果蔬脆片要防止褐变。,糖类发酵糖发酵顺序：葡萄糖果糖蔗糖麦芽糖乳酸菌除可发酵上述糖类外，还可以发酵乳糖产生乳酸。大多数低聚糖不能被酵母菌和乳酸菌等直接发酵，低聚糖要在水解后产生单糖才能被发酵。有些食品生产要注意避免微生物生长繁殖而引起食品变质或汤汁混浊现象的发生，如蔗糖常用甜味剂代替。,1.5.6 保健功能,低聚糖主要有低聚果糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖和低聚氨基葡萄糖具有保健功能。 保健功能：能使体内双歧杆菌增殖；抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的生长；被认为是一种水溶性食

18、物纤维；低热量；抗龋齿。,甲壳低聚糖等杂多糖能降低肝脏和血清中的胆固醇，能增强人体的免疫功能，具有强的抗癌性，能使乳糖酶的活性提高，能治疗消化性溃疡和胃酸过多症，是双歧杆菌的增殖因子 另，真菌多糖、南瓜多糖等均具有较好的保健作用。,甲壳低聚糖,三、多糖的性质1 多糖的溶解性 2多糖的增稠和凝胶作用3多糖的生理活性如：膳食纤维（纤维素、果胶类物质、半纤维素和糖蛋白等木质素）,4多糖的水解 酶水解：受酶浓度、pH值、低物浓度、温度、金属离子、水分活动等因素影响常用水解多糖的酶：淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等酸和碱催化下多糖的水解：多糖在酸或碱存在的条件下也会被水解。水解速度受温度、酸碱浓度等因素的影响

19、。,淀粉的水解 用-淀粉酶和葡萄糖糖化酶水解淀粉得到近乎纯的D-葡萄糖，然后再用葡萄糖异构酶将D-葡萄糖转变成D-果糖，形成58%D-葡萄糖和42%D-果糖组成的混合物，叫果葡糖浆。,淀粉的糊化和老化 淀粉的糊化：淀粉在水中经加热后，一部分胶束被溶解形成空隙；水分子浸入内部,与余下部分淀粉分子进行结合，胶束逐渐被溶解，空隙逐渐扩大；淀粉粒因吸水,体积膨胀数十倍,生淀粉的胶束即行消失,这种现象称为膨润现象。继续加热，胶束则全部崩溃，形成淀粉单分子并为水所包围而成为溶液，这种现象称为糊化。,马铃薯淀粉,淀粉的糊化：淀粉在水中加热至一定温度时，形成有黏性的糊状体，此现象称为淀粉的糊化。糊化的淀粉更可

20、口，易消化吸收。 淀粉糊化的原理：加热时，水分迅速渗透到淀粉颗粒内部，使其吸水膨胀，晶体结构消失，颗粒外膜完全破裂而解体，变为粘稠状液体。,易老化的条件：直链淀粉易老化，淀粉含水量为30%60%时较易老化，240C易老化。不易老化的条件：含水量小于10%或在大量水中，大于600C或小于-200C（速冻包子、速冻水饺为依此原理），在偏酸（pH4以下）或偏碱时。,淀粉的老化：经过糊化的淀粉在室温或低于室温下放置后，硬度会变大，体积缩小，会变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象称为老化。,淀粉的改性 利用加热、酸、碱、氧化剂、酶制剂及具有某些官能团的化学试剂，将天然淀粉的部分结构、物理性质、化学性质进行

21、一定的改变，其产品叫做变性淀粉或改性淀粉。 改性分为：物理变性、 化学变性 （氧化变化、交联反应 ）、酶变性（水解反应、合成反应 ）,马铃薯变性淀粉,复习,复习,1.3.1 代谢概述,合成代谢 小分子 大分子 (同化作用) 需要能量 物新 能陈 量 质代 代 谢 谢 代 分解代谢 释放能量 (异化作用) 大分子 小分子 谢,广义的新陈代谢：物质的消化吸收、转化和排泄的整个过程。狭义的新陈代谢：物质在细胞内发生的合成和分解过程，又称为中间代谢。,糖类、脂肪和蛋白质是三大能源物质。它们在生物体细胞内进行的氧化分解，称为生物氧化。,生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧

22、结合，消耗氧气，都生成CO2和H2O，所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同： 细胞内温和条件 高温或高压、干燥条件（常温、常压、中性pH、水溶液）一系列酶促反应 无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆发释放释放的能量转化成ATP被利用 转换为光和热，散失,生物氧化 体外燃烧,A:生物氧化的特点（1）生物氧化是在生物细胞内进行的酶促氧化过 程，反应条件温和（水溶液，中性pH和常温）。（2）生物氧化由一系列连续的化学反应逐步完成， 伴随着能量的逐步释放。（3）生物氧化释放的能量，通过与ATP合成相偶联， 转换成生物体能够直接利用的能源物质ATP。,体内能量产生、转移和利用,(1)

23、加氧反应,B:生物氧化的方式,O2,苯丙氨酸 酪氨酸,(2)脱氢反应,乳酸脱氢酶,C :生物氧化过程中二氧化碳和水的生成 (1) CO2的生成 代谢中间产物如草酰乙酸、苹果酸、丙酮酸等脱羧产生 1）直接脱羧 脱羧酶催化 O O | -酮酸脱羧酶 | CH3 C COOH CH3C + CO2 Mg2+、TPP | H,脱羧酶 R-CH(NH2)COOH R-CH2NH2+CO2 2）氧化脱羧 脱羧同时伴有脱氢 COOH-CHOH-CH2-COOH+NADP+ 苹果酸酶 HOOC-CO-CH3+CO2+NADPH+H+ 丙酮酸,(2)水的生成 1）基本原理及呼吸链的概念 水是代谢分子中的氢与细胞

24、吸入的氧结合而成 的，它分为两部分：脱氢酶将底物上的氢激活脱落；氧化酶将来自大气的分子态氧活化成为氢的最终受体而生成水。 氧化酶处于氢的氧化过程的末端，故称末端氧化酶。 在脱氢酶与末端氧化酶之间充当氢原子传递媒介的传递体称为呼吸传递体，又称电子传递体。 由脱氢酶、呼吸传递体、末端氧化酶组成的生物氧化酶体系称为呼吸链。,2）呼吸链的组成 呼吸链由脱氢酶、呼吸传递体、末端氧化酶三个环节构成，参与呼吸链的酶都是氧化还原酶，主要存在于线粒体中，可将它们分为五大类。,动物体内两条呼吸链NADH+H+和FADH2,线粒体两条呼吸链,NADH氧化呼吸链 细胞内主要的呼吸链FADH2氧化呼吸链由琥珀酸脱氢酶复

25、合体、CoQ和Cyt组成 FAD、Fe-S、Cytb558需要氧的参与；消耗氧、ADP和无机磷酸生成ATP； 电子传递水平的磷酸化,呼吸链的组成,呼吸链由一系列的氢传递体和电子传递体组成（脱氢酶、呼吸传递体、末端氧化酶）。包括： NADH-Q还原酶、琥珀酸-Q还原酶、细胞色素还原酶、细胞色素氧化酶。,NADH,NADH-Q还原酶,Q,细胞色素还原酶,细胞色素C,细胞色素氧化酶,O2,琥珀酸-Q还原酶,FADH2,从NADH O2产生3(或2.5)个ATP从FADH2 O2产生2(或1.5)个ATPP/O比值消耗1摩尔氧有多少无机磷转化为有机磷一对电子经呼吸链传至氧所产生的ATP分子数 反映氧化

26、磷酸化的效率,重要,口腔中唾液淀粉酶可对淀粉进行初步消化，消化吸收的主要部位为小肠。,（二）糖的消化吸收,血糖的来源与去路,人体血糖平衡,正常的血糖含量：80120mg/dL。长期饥饿、肝功能减退（或胰岛素分泌过多），血糖含量降至5060mg/dL而得不到补充，就会出现头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力等低血糖早期症状，可以用含糖较多的食物，或是喝一杯浓糖水恢复。当血糖浓度低于45mg/dL时，出现惊厥和昏迷，要及时给患者静脉输入葡萄糖溶液，使症状得到缓解。,（一） 糖的分解代谢 （二） 糖的合成代谢,1.3.2 糖类代谢,（一） 糖的分解代谢,多糖和低聚糖的分解1.淀粉的降解 淀粉 糊精

27、 寡糖 麦芽糖 葡萄糖,淀粉的酶促水解：水解淀粉的淀粉酶有与淀粉酶， 二者只能水解淀粉中的-1，4糖苷键，水解产物为麦芽糖。-淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的-1，4糖键，-淀粉酶只能从非还原端开始水解。水解淀粉中的-1，6糖苷键的酶是-1，6糖苷键酶淀粉水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物。,还原末端,非还原末端,-1，4糖苷键,-1，6糖苷键,2.糖原的降解,糖原,糖原降解步骤,3.双糖的降解,单糖的分解 有氧 葡萄糖丙酮酸乙酰辅酶A TCA循环CO2+H2O+能量 无氧 乳酸+能量（少） 糖酵解 糖的有氧氧化,糖的无氧分解-糖酵解 糖酵解是从希腊语衍生的。意思是甜和爆裂。糖酵解是六碳

28、糖(甜)爆裂产生了两个三碳糖化合物，也就是丙酮酸。 1940年GEmbden，oMeyerhof，JParnas等人阐明了糖酵解途径。由于他们作出了重大贡献所以糖酵解途径也叫做EMP途径或EM途径。,糖酵解是葡萄糖分解代谢的第一个环节，是在细胞胞液中进行。所谓糖酵解指的是在无氧条件下，葡萄糖经过1，6二磷酸果糖，3磷酸甘油醛等降解成丙酮酸并产生能量ATP的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。,(1) EMP途径的生化历程,）第一阶段：葡萄糖 1, 6-二磷酸果糖,）第二阶段：1, 6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛,）第三阶段：3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘油酸,）第四

29、阶段：2-二磷酸甘油酸 丙酮酸,（2）丙酮酸的无氧降解（酵解与厌氧发酵）,（） 乳酸发酵（同型乳酸发酵）lactic fermation 动物 乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌）G +2ADP+ 2Pi 2乳酸2ATP+2H2O,（）酒精发酵（酵母的第型发酵） alcoholic fermation,（）甘油发酵（酵母的第型发酵）,EMP途径的意义,它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径（普遍存在）；在供氧不足时，可为机体迅速供能（补充途径）；工业上可利用酒精发酵、乳酸发酵的原理来生产各种食品。,糖的有氧氧化,葡萄糖的有氧氧化包括3个环节：葡萄糖到丙酮酸阶段；三羧酸循环；呼吸链。

30、,三羧酸循环(Tricarboxylic acid cycle)，简称TCA循环。在1937年由HAKrebs提出来的，所以又叫做Krebs循环，也叫做柠檬酸循环。为此1953年Krebs获得诺贝尔奖，并被称为ATP循环之父。实验证明，在动物、植物或微生物中都存在TCA循环。在糖代谢中，TCA循环是最重要的。在真核生物中， TCA循环发生在细胞的线粒体中。,. 丙酮酸氧化脱羧乙酰CoA的生成,基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体内室。在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。,催化酶： 这一多酶复合体位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中。,. 乙酰CoA的彻底氧化分解TCA,

31、化学反应历程（10步反应、8种酶）糖酵解有二重作用：一是降解产生ATP，二是产生含碳的中间物为合成反应提供原料。在酵解过程中有三个不可逆反应，也就是说有三个调控步骤，分别被三个酶多点调节：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。己糖激酶可以控制葡萄糖的进入，丙酮酸激酶调节酵解的出口。,三羧酸循环,三羧酸循环过程总结(一次循环)10步反应8种酶催化反应类型缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化1生成3分子还原型Co生成1分子FADH2生成1分子ATP三羧酸循环总反应式,三羧酸循环的生物学意义1.普遍存在2.生物体获得能量的最有效方式3.是糖类、蛋白质、脂肪三大物质转化的枢纽4.获得微生物发酵

32、产品的途径柠檬酸、谷氨酸,葡萄糖分解代谢过程中能量的产生,葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式：直接产生ATP；生成高能分子NADH+H+或FADH2，后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP。(1)糖酵解：1分子葡萄糖 2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4 个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH+H+。(2)有氧分解（丙酮酸生成乙酰CoA及三羧酸循环）产生的ATP、 NADH+H+和FADH2丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸 乙酰CoA，生成1个NADH+H+ 。三羧酸循环：乙酰CoA CO2和H2O，产生一个GTP（即ATP）、3个NADH+H+和1个FADH2。,葡萄糖分解

33、代谢过程中产生的总能量,糖酵解、丙酮酸氧化脱羧及三羧酸循环生成的NADH+H+和FADH2 ，进入线粒体呼吸链氧化并生成ATP。线粒体呼吸链是葡萄糖分解代谢产生ATP的最主要途径。葡萄糖分解代谢总反应式按照一个NADH+H+能够产生3个ATP，1个FADH2能够产生2个ATP计算，1分子葡萄糖在分解代谢过程中共产生38个ATP：4 ATP +（10 3）ATP + （2 2）ATP = 38 ATP,. 丙酮酸羧化支路（回补途径）,三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它产生的中间产物也是生物合成的前体。例如卟啉的主要碳原子来自琥珀酰CoA，谷氨酸、天冬氨酸是从-酮戊二酸、草酰乙酸衍生而成。的中间

34、产物随时都有被移作他用的可能，一旦草酰乙酸浓度下降，势必影响三羧酸循环的进行。要保证整个循环正常进行，必须补充移作他用的中间产物，这类反应称为的回补反应。由丙酮酸羧化为苹果酸、草酰乙酸，由磷酸烯醇式丙酮酸羧化为草酰乙酸为重要的回补途经，称丙酮酸羧化支路,由丙酮酸羧化为苹果酸、草酰乙酸，由磷酸烯醇式丙酮酸羧化为草酰乙酸。,磷酸戊糖途径（P途径）(或HMS途径),磷酸戊糖途径，也称为磷酸己糖旁路。参与磷酸戊糖途径的酶类都分布在动物细胞浆中，动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。,在肝、骨髓、脂肪组织、红细胞、泌乳期乳腺、肾上腺皮质等组织，葡萄糖可以不通过糖酵解途径，直接分解形成NADPH+H+

35、，是较重要的途径。动物和微生物中有30的葡萄糖经过该途径分解。证据:用碘乙酸抑制3-P-甘油醛脱氢酶活性,TCA、EMP都走不通，机体仍可供能。,HMP途径，反应首先从6-磷酸-葡萄糖开始。6-磷酸-葡萄糖脱羧脱氢形成五碳糖，包括两个反应，这是氧化阶段。五碳糖重变成六碳糖包括4个反应，这是非氧化阶段。最后6-磷酸-葡萄搪部分分解，也有部分重新生成。6个6-磷酸-葡萄糖参加HMP途径会有一个G-6-P分解，5个G-6-P重新又生成。,P途径,磷酸戊糖途径的生理意义,供能。HMP途径能产生大量的NADPH+H+用于合成脂肪酸，固醇类物质。5-P-核酮糖可以转化成5-P-核糖为核酸及核苷酸辅酶的合成

36、提供原料。HMP途径使红细胞中还原谷胱甘肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用。,糖的分解代谢途径,（二）糖的合成代谢,（）糖异生的证据及其生理意义,(一)糖异生作用,糖异生是指从非糖物质转化成糖的过程。 非糖物质包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。,糖异生作用,基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同，因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生过程。,用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增

37、加。糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,、 糖异生的证据如下：,维持血糖浓度恒定；补充肝糖原；调节酸碱平衡。（长期禁食后，肾的糖异生作用增强。原因在于当酸增多时可以促使-酮戊二酸转变为糖，从而使谷氨酸脱氨作用增强，生成NH3可中和酸，防止酸中毒。,、糖异生的生理意义,糖异生作用的总反应式如下：,（）糖异生的途径,糖的异生作用途径（虚线是此途径特有的反应，其他是糖酵解的逆过程）,、丙酮酸羧化生成磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 + ATP + GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 + ADP + GDP + CO2,、磷酸烯醇式丙酮酸沿酵解途径逆向反应

38、生成1,6-二磷酸果糖。 这个过程也要逾越一个能障，即从3-磷酸甘油酸转变成1,3-二磷酸甘油酸的过程中需要消耗一个ATP。,、1,6-二磷酸果糖转化成6-磷酸果糖。 这是糖异生作用中的关键反应，由果糖二磷酸酶催化。该酶是一个别构酶，被其负效应物AMP、2,6-二磷酸果糖强烈抑制，但ATP、柠檬酸和3-磷酸甘油酸可激活此酶的活性。、6-磷酸果糖转化为葡萄糖，由葡萄糖-6-磷酸酶催化。该酶只在肝脏中存在，在肌肉或脑组织中没有此酶存在，因此糖异生作用只能在肝脏中进行。,（二）糖原的合成,糖原是动物体内的多糖，由葡萄糖聚合而成，其结构类似于支链淀粉。一般有肝糖原、肌糖原两种。代谢过程中体内多余的葡萄

39、糖可以糖原的形式贮存起来。在机体需要时，糖原可分解产生能量。,糖原合成过程：,糖原合成过程,1.4 食物原料中的糖,一、谷物类食物中的糖,苹果为什么比馒头甜？是不是所有糖都必须有甜味？,PK,单糖：粮食中单糖主要有葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖等 低聚糖：粮食中主要的低聚糖有蔗糖（集中在胚乳中）、麦芽糖（在麦芽中含量较多）、纤维二糖（以上三者为双糖，即由两个单糖分子组成）、棉子糖(三精)、水苏糖（四糖）。 多糖：主要有淀粉、纤维素、半纤维素。 以淀粉为主。,依据大米中的直链淀粉和支链淀粉的比例不一样，可分为粳米和糯米。支链淀粉含量越高，米的粘性越强，冷却后不易变硬，膨化性能越好（提问：为什么会这样

40、？这是淀粉的那个性质？）。,案例：大米中的淀粉,如果米粒外层淀粉分子容易破裂，则糊化淀粉就越多溢出，分布在米粒表面，可增加黏性口感。,根据大米中直链淀粉、支链淀粉含量的不同，可以用来加工多种食品，如：年糕、汤圆（支链淀粉含量高），锅巴、米饼（直链淀粉含量高），变性淀粉，环状糊精等。,二、肉、畜、禽类食物中的糖,肉、畜、禽类食物中的糖主要以糖原为主，糖原分为肝糖原和肌糖原两大类，结构与支链淀粉相似。 糖原在动物死后的肌肉中进行无氧酵解过程，对肉类的性质、加工与贮藏具有重要意义。,案例：冷鲜肉加工,冷却排酸肉，就是将刚屠宰的家畜肉吊挂在冷却室内，迅速使其冷却至0-4，并保持在此温度下储藏、运输和销

41、售。家畜经宰杀修整后过24-48小时的冷却，肉完成了“成熟过程”（亦称排酸过程），肉中的淀粉酶将肉中的糖元和葡萄糖变为乳酸，乳酸可嫩化肉的结缔组织，这种完成成熟过程的肉称为“冷却排酸肉”，简称“冷却肉”。（提问：冷却肉与普通加工肉相比有何优点？）,三、果蔬食物中的糖,水果中的糖主要以葡萄糖、果糖、蔗糖为主。 影响水果风味的关键因素：糖酸比。许多国家都以糖酸比作为果实是否能采收、贮藏或加工的主要衡量指标之一。 水果中的果胶 果胶是一种天然高分子化合物，具有良好的胶凝化和乳化稳定作用。主要存在于柑桔、柠檬中，以皮质中含量最高。,案例：苹果醋生产,采摘苹果一般都要赶在成熟前进行，这样可以减缓苹果自身呼吸作用，延长保藏期，而呼吸就是自身的酶对苹果中的糖进行分解代谢，从而使酸苹果变甜（即产生了大量果糖）。但随着时间的延长，生成的果糖又会被重新利用产生酒精，再接下来生成乙酸。从面得到苹果醋。,