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1、第三节 碳水化合物,Contents,本节主要内容,二 碳水化合物的生理功能,一 碳水化合物的介绍及分类,三 食品加工对碳水化合物的影响,是由C、H、O三种元素组成的一类化合物，是自然界中含量最大的一类化合物，植物可达干重的80%以上。是供给人体所需能量最重要、最快速和最廉价的物质。,（一）、碳水化合物的概念,一般可用通式Cn（H2O）m表示,水果 10%牛奶 3%蔬菜 0.5%,各类食物碳水化合物的含量,谷类 75%-80%,豆类 25%-30%,薯类 15%-30%,水果 10%,（二）碳水化合物的分类,1、单 糖,指分子结构最简单，通常情况下再也不能被分解的糖类。一般不经过消化道分解，在
2、小肠中可以直接被人吸收。常见单糖有：葡萄糖、果糖和半乳糖。,葡萄糖是最常见的糖，也是世界上最丰富的有机物，构成寡糖和多糖的基本单位。葡萄糖是糖类中甜度适中的糖。它在植物性食物中含量比较丰富，水果中含量最多，能直接被人体吸收。,1.1 葡萄糖,果糖通常与蔗糖共存在于水果汁及蜂蜜中，苹果机番茄中含量亦较多，在糖类中，果糖是天然碳水化合物中甜味最高的糖，甜度是蔗糖的1.1-1.5倍。果糖的口服吸收比葡萄糖慢，但吸收或静脉给药后在体内代谢比葡萄糖快。进入人体后，先在肝脏转变为肝糖，再转化为葡萄糖，也有一部分转变为糖原、乳酸和脂肪。机体吸收利用不依赖胰岛素，对血糖影响小，适合于葡萄糖代谢紊乱及肝功能不全
3、的患者补充能量。,1.2 果糖,几乎全部以结合形式存在。它是乳糖、水苏糖、棉子糖等的组成成分之一。在人体中先转变为葡萄糖后才被利用，半乳糖是由乳糖转化而来。乳中和脑髓里都有半乳糖成分，是神经组织的重要成分。,1.3 半乳糖,低聚糖又称寡糖，是由2-10个单糖分子聚合而成的糖类。在低聚糖中，有一部分能被人体中的酶分解成单糖，被人体吸收，还有一部分是不能被人体中的酶分解，人体对它难以消化吸收，其甜度通常只有蔗糖的30%-60%。,2、低 聚 糖,2.1蔗糖,俗称白糖、砂糖或红糖，是广泛存在于植物中的二糖，利用光合作用的植物每个部分都含有蔗糖。在甘蔗、甜菜等食物中含量尤为丰富，现在的白砂糖就是从甘蔗
4、或甜菜中提取的。,G,蔗糖对健康的影响：糖尿病人的饮食中将蔗糖列为禁止食用，因为蔗糖有较高的血糖和胰岛素应答水平。可以造成龋齿，蔗糖易于发酵的物质可以溶解牙釉质和矿物质，对牙齿造成伤害。,2.2 麦芽糖,1,4,D-葡萄糖,麦芽糖是淀粉的基本组成单位，可以说淀粉是麦芽糖的高聚物。用淀粉酶水解淀粉可以得到麦芽糖，其甜度低于蔗糖，是饴糖的主要成分。对人体的作用就是提供能量。,D-半乳糖,D-葡萄糖,-1,4,2.3 乳糖,来源：乳糖存在于各种哺乳动物的乳汁中，人乳中含乳糖5%-8%。乳糖的甜味只有蔗糖的70%，有些水果也含有乳糖。代谢：人体小肠中乳糖酶可将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。,乳糖不耐症？,
5、定义：是由蔗糖分子的果糖残基上结合1-3个果糖而组成。低聚果糖主要存在于日常食用的水果、蔬菜中。难以被人体消化吸收，被认为是一种水溶性膳食纤维。,作用1、调节体内菌群的平衡2、降低血脂3、促进钙物质的吸收和肠内有毒废物的排出,2.4 低聚果糖,是存在于大豆中的可溶性糖的总称。主要成分：水苏糖、棉籽糖和蔗糖。特性：甜度：接近蔗糖，为其70%；功能：很低，能量为蔗糖的一半；热稳定性：好，140不分解。,2.4 大豆低聚糖,功能,超过10个以上单糖分子聚合而成，通常几百到几千个单糖分子组成。多糖在性质上与单糖和低聚糖不同，一般不溶于水，无甜味，也不能被人体直接吸收，必须在酶的作用下，在肠胃中分解成单
6、糖，才能被我们身体利用。多糖分为淀粉和非淀粉多糖。,3、多 糖,淀粉是人类的主要食物，广泛存在于谷类、根茎类和种子中，是自然界多糖存在的主要存在形式之一。淀粉为白色粉状物质，分子量一般都很大，不溶于冷水、乙醇、有机溶剂，在热水中形成胶体。淀粉由葡萄糖聚合而成，分为直链淀粉和支链淀粉。前者易使食物老化，后者易使食物糊化。,3.1 淀粉,3.1.1直链淀粉 由几十个至几百个葡萄糖分子构成，分子量为1万至10万。在热水中可以溶解，与碘产生蓝色反应，一般不显还原性。天然食品中，直连淀粉含量较少，仅占淀粉成分的19%-35%。,3.1.2 支链淀粉 又称胶淀粉，分子相对较大，一般由几千个葡萄糖残基组成，
7、支链淀粉难溶于水，支链淀粉遇碘产生棕色反应。在食物淀粉中，支链淀粉含量较高，一般占65%-81%。愈糯的支链淀粉越多。,天然淀粉的直、支链淀粉含量,3.1.3 糖原 是存在动物体中的多糖，主要于动物的肝和肌肉中合成并储存，故又称动物淀粉，在人体中新陈代谢中，糖原占着重要地位。糖原结构与支链淀粉相似，其分子很大，一般由几千个至几万个葡萄糖残基组成。糖原的生理功能很大，它是糖的储存形式，肝脏的糖原可分解为葡萄糖，通过血液运送到各组织利用，肌肉中糖原为肌肉收缩所需能源。,80%-90%的非淀粉多糖是由植物细胞壁成分组成，包括纤维素、半纤维素、果胶等，即以前概念中的膳食纤维。其他是非细胞壁物质如植物胶
8、质、海藻胶类等。在膳食纤维一课中具体讲述。,3.2 非淀粉多糖,1.供能和储存能量2.节约蛋白质3.构成组织与生命的重要物质4.解毒作用5.具有抗生酮作用,生理功能,碳水化合物是人类获取能量的最经济和最主要的来源，人体健康所需要的能量中，55%-65%由碳水化合物提供。每克葡萄糖在体内氧化可以产生16.7kJ（4kcal）的能量。糖原是肌肉和肝脏碳水化合物的储存形式，肝脏约储存机体内1/3的糖原。一旦机体需要，肝脏中的糖原即将分解为葡萄糖以提供能量。尤其是红细胞、脑和神经组织提供能量，肌肉的糖原只提供自身的能量需要。,“吃糖能缓解疲劳”,1、供能和储存能量,碳水化合物是构成机体的重要物质，并参
9、与细胞的许多生命活动，碳水化合物存在于每个细胞中，其含量约为2%-10%，主要以糖脂、糖蛋白和蛋白多糖的形式存在。如糖脂是细胞膜与神经组织的结构成分之一，对维持神经组织系统的技能活动有特别作用；糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质，如抗体、激素和酶的组成成分；脱氧核糖是核酸的重要组成成分。,2、构成组织及重要的生命物质,机体需要的能量，主要是由碳水化合物提供。食物中如碳水化合物不足，机体不得不从蛋白质取得能量，通过糖异生租用动用蛋白质以产生葡萄糖从而供给能量。因为能量需要量的迫切超过其他营养素。如要最大限度地把氨基酸用于蛋白质合成，在摄取必需氨基酸的同时，一定要有足够的碳水化合物供应。,3、节约
10、蛋白质作用,4、解毒作用,经糖生成的葡萄糖醛酸是体内一种重要的结合解毒剂，在肝脏中能与许多有害物质如细菌毒素、酒精、砷等结合，以消除或减轻这些物质的毒性或生物活性，从而起到解毒作用。,喝完酒后，是不是会选择吃点水果或者喝点果汁、蜂蜜水呢？,5、具有抗生酮作用,酮体是酸性物质，血液中酮体浓度过高会发生酸中毒。脂肪代谢过程中必须有碳水化合物存在才能完全氧化而不产生酮体。,三、食品加工对碳水化合物的影响,1.淀粉水解2.淀粉的糊化与老化3.焦糖化作用4.美拉德反应,1.淀粉水解,工业上常通过淀粉水解来生产各种化工原料。常用的生产方法有酸法和酶法。根据淀粉的水解程度度的不同：可得到糊精、淀粉糖浆、果葡
11、糖浆、麦芽糖浆、葡萄糖等。,糊化概念：在一定温度下,淀粉粒在水中发生膨胀,由紧密的通过H键结合的胶束加热后溶解为空隙加大、胶束崩溃的溶液，形成粘稠的糊状胶体溶液的过程。,2.淀粉的糊化与老化,淀粉结构,2,糖、脂肪,1,温 度,3,4,淀粉糊化的影响因素,2）淀粉的老化,老化：经过糊化的淀粉在室温或更低的温度下放置后会变成不透明甚至凝结的状态，亲水力下降，不易消化。这是由于糊化后得到淀粉分子在低温下又自动排列成序，相邻分子间的氢键又逐步恢复形成致密、高度结晶状态。,老化的影响因素,1、温度：24，淀粉易老化 60或-20，不易发生老化2、含水量：含水量3060%易老化；含水量过低（10%）或过
12、高，均不易老化；3、结构：直链淀粉易老化；聚合度中等的淀粉易老化；淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。,老化的影响因素,4、共存物的影响：脂类和乳化剂可抗老化，多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。5、pH值：10，老化减弱 6、其他因素：淀粉浓度，某些无机盐对老化也有一定程度影响,糊化与老化的关系,生淀粉 化 熟淀粉 淀粉 化 淀粉,糊化,老化,方便食品制作原理,（1）提高食品制作过程中淀粉的化程度。（2）在较长的时间内不易老化。,3、焦糖化反应,1、定义：糖类尤其是低聚糖，在没有含氮化合物存在的情况下，加热到熔点以上（140-1
13、70），糖脱水产生的褐变。,2、影响因素,糖类熔点越低，pH越高，焦糖化越容易发生。产物主要是焦糖和挥发醛酮等。,四、焦糖化作用,三个阶段：（1）从蔗糖熔融开始，有一段时间的起泡，蔗糖脱去一分子水形成异蔗糖酐，起泡暂时停止，形成的产物无甜味有温和的苦味；（2）继续加热，第二次起泡，持续时间更长，失水量约为9%，形成焦糖酐，熔点为138，有苦味；（3）焦糖酐进一步脱水生成焦糖烯，继续加热形成难溶性的深色物质焦糖素。,4、美拉德反应,美拉德反应又称羰氨反应，即指羰基与氨基经缩合，聚合生成类黑色素的反应。,美拉德反应机理,b、果糖胺还可以脱去胺残基重排生成还原酮（2,3烯醇重排），进一步生成较小分子如丙酮醛等。,影响因素,a、底物的影响；b、pH的影响：pH3时，反应速度加快；c、其他反应物的影响；d、温度的影响：温度越高，美拉德反应越大；e、金属离子的影响；f、氧气的影响：加速美拉德反应。,回去动动脑吧,糖与甜味有什么关系吗？有甜味的一定是糖吗？举例说明。说说糖在食品加工中的应用和作用减肥能减糖吗,
