食品化学课件(十章全).ppt

第一章 绪论 第二章 水 一 水在食品中的作用 第三章 碳水化合物 3.1 单糖 3.2 低聚糖 3.3 食品多糖 3.4 碳水化合物在食品加工贮存中的变化 3.5 食品多糖的深加工 碳水化合物在食品中的作用 碳水化合物是食品的重要成分，它广泛存在于绿色植物，占植物体干重的50～80％。 1.碳水化合物是人和动物主要供能物质，是构成食品的主要成分； 2.低分子糖类可作为甜味剂； 3.大分子糖类物质能形成凝胶、糊或作为增稠剂、稳定剂。 4.碳水化合物还是食品在加工过程中产生香味和色素的前体。 3.l 单糖 (Monosaccharides) 单糖是结构最简单的碳水化合物，分为醛糖和酮糖。 单糖若含有另一个羰基则称为二醛糖(二个醛基)或二酮糖(二个酮基)。 糖的羟基被氢原子或氨基取代，可分别生成脱氧糖和氨基脱氧糖。 除赤藓糖(丁糖)外，单糖分子均以环状结构存在。单糖溶解于水时，开链式与环状半缩醛逐渐达到平衡状态，于是溶液中有很少量的开链式单糖存在。 3.1.1 单糖的构象 吡喃糖具有两种不同的构象，椅式或船式。 许多己糖主要以相当坚硬的椅式存在，如葡萄糖的四种椅式构象，其中以β一D一葡萄糖(4C1)和α一D一葡萄糖(1C4)最为稳定。以船式存在的己糖较少，因为船式结构较易变形并且能量较高。还有其它形式，例如半椅式和扭曲排列，但这些形式都具有较高的能量，不常遇到。 一般来说，最稳定的环状构象是所有的或大多数的庞大基团处在平伏键的位置，而最小的环取代基(氢)是处在直立键的位置。  呋喃糖是一种比吡喃糖稳定性差的环状体系，它是以所谓的信封形式和扭转形式的快速平衡混合物存在的。 3.1.3 单糖的化学性质 一、 碱的作用 糖在碱性溶液中不稳定，易发生异构化和分解等反应。碱性溶液中糖的稳定性受许多因素的影响，如糖的种类和结构，碱的种类和浓度，作用时间和温度等。 1.烯醇化作用和异构化作用 用稀碱处理单糖，能形成某种差向异构体的平衡体系，例如，用稀碱处理D一葡萄糖，就得到D一甘露糖和D一果糖三种物质的平衡混合物。这种转化是通过烯醇式中间体完成的。 由于果糖的甜度超过葡萄糖的一倍，故可利用异构化反应，以碱性物质处理葡萄糖溶液或淀粉糖浆，使一部分葡萄糖转变成果糖，提高其甜度。这种糖液称为果葡糖浆。但是用稀碱进行异构化，转化率较低，只有2l一27％，糖分约损失10～15％，同时还生成有色的副产物，影响颜色和风味，精制也较困难，所以工业上未采用。 1957年发现异构酶能催化葡萄糖发生异构化反应而转变成果糖，这为工业生产果葡糖浆开辟了新途径。 2.糖精酸的生成 碱的浓度增高、加热或作用时间延长，糖便发生分子内氧化还原反应与重排作用生成羧酸，此羧酸的总组成与原来糖的组成没有差异，此酸称为糖精酸类化合物。糖精酸有多种异构体，因碱浓度不同，产生不同的糖精酸。 3. 分解反应 在浓碱作用下，糖发生分解反应，产生较小分子的糖、酸、醇和醛等化合物。此分解反应因有无氧气或其它氧化剂的存在而不相同。己糖受碱的作用，发生连续烯醇化，生成l,2-、2,3-和3,4-烯二醇，这些烯二醇在氧化剂的存在下，于双键处裂开，生成含有1,2,3,4和5个碳原子的分解物。 二、酸的作用 1. 强酸中的反应：单糖在稀无机酸作用下发生糖苷水解逆反应生成糖苷，即分子间脱水反应，产物包括二糖和其它低聚糖，如葡萄糖主要生成异麦芽糖和龙胆二糖。这个反应是很复杂的，除要生成α一和β一1，6键二糖外，还有微量的其它二糖生成。 2.弱酸(有机酸)中的反应  糖受弱酸和热的作用，易发生分子内脱水反应，生成环状结构体，如戊糖生成糠醛，糖生成5一羟甲基糠醛。己酮糖较己醛糖更易发生这种反应。戊糖经酸作用生成糠醛的反应如图： 戊糖经酸作用脱掉三分子的水，生产糠醛的反应进行得比较完全，同时产物也相当稳定。 三、 氧化反应 糖是多羟基醛或酮，在不同氧化条件下，糖类可被氧化成各种不同的产物。 1. 在溴水中醛糖的醛基会被氧化成羧基而生成糖酸。糖酸加热很容易失水而得到或γ一内酯或δ—内酯。葡萄糖酸与钙离子形成葡萄糖酸钙，葡萄糖酸钙可作为口服钙的饮食补充剂。酮糖与溴水不起作用，利用这个反应可以区别醛糖与酮糖。 2. 用浓硝酸这种强氧化剂与醛糖作用时，它的醛基和伯醇基都被氧化，生成具有相同碳数的二元酸，如半乳糖氧化后生成半乳糖二酸。半乳糖二酸不溶于酸性溶液，而其它己醛糖氧化后生成的二元酸都能溶于酸性溶液，利用这个反应可以区别半乳糖与其它己醛糖。 四、还原作