食品营养学第四章资料

第四章碳水化合物碳水化合物的定义、功能食品中重要的碳水化合物食品加工对碳水化合物的影响碳水化合物的摄取与食物来源思考题主要内容定义：由C、H、O三种元素组成的化合物,Cx(H20)y。第一节碳水化合物的功能一、贮存和提供能量（主要功能）二、机体组织的构成成分三、节约蛋白质作用四、抗生酮作用五、保护肝、加强肝功的作用碳水化合物分类多糖糖低聚糖第二节食品中重要的碳水化合物膳食中碳水化合物的分类（FAO/WHO）分类（DP）亚组组成糖（1-2）单糖葡萄糖、果糖、半乳糖双糖蔗糖、乳糖、糖醇山梨糖醇、甘露糖醇低聚糖（3-9）低聚异麦芽糖多种低聚异麦芽糖混合物大豆低聚糖棉子糖、水苏糖多糖（≥10）其他低聚糖淀粉多糖支链淀粉、直链淀粉、改性淀粉、抗性淀粉非淀粉多糖纤维素、果胶低聚果糖、乳果糖、木糖一、单糖、双糖及糖醇（1）.单糖(monosacchride)凡不能被水解为更小分子的糖（核糖、葡萄糖）1.葡萄糖(glucose)来源：淀粉、蔗糖、乳糖等的水解；作用：作为燃料及制备一些重要化合物；脑细胞的唯一能量来源果糖(fructose)来源：淀粉和蔗糖分解、蜂蜜及水果；特点：代谢不受胰岛素控制，糖尿病人可以食用；通常是糖类中最甜的物质，食品工业中重要的甜味物质。不良反应：大量食用而出现恶心、上腹部疼痛，以及不同血管区的血管扩张现象；大量给予果糖还可引起肝脏中三酰甘油酯合成增多，导致高三酰甘油酯血症；血清胆固醇水平有不同程度的升高。（2）双糖(oligosacchride)凡能被水解成少数（2-10个）单糖分子的糖。如：蔗糖葡萄糖+果糖1.蔗糖来源：植物的根、茎、叶、花、果实和种子内；作用：食品工业中重要的含能甜味物质；与糖尿病、龋齿、动脉硬化等有关2.异构蔗糖（异麦芽酮糖）来源：蜂蜜、蔗汁中微量存在；特点：食品工业中重要的含能甜味物质；耐酸性强、甜味约为蔗糖的42%，不致龋。3.麦芽糖来源：淀粉水解、发芽的种子（麦芽）；特点：食品工业中重要的糖质原料，温和的甜味剂，甜度约为蔗糖的l／2。4.乳糖来源：哺乳动物的乳汁（人乳7%，牛乳4-5%）特点：牛乳中的还原性二糖；发酵过程中转化为乳酸；在乳糖酶作用下水解；乳糖不耐症，15%。功能：★是婴儿主要食用的碳水化合物，促进钙的吸收。★构成乳糖的D-半乳糖除作为乳糖的构成成分外，还参与构成许多重要的糖脂(如脑苷脂、神经节苷酯)和精蛋白，细胞膜中也有含半乳糖的多糖，故在营养上仍有一定意义。5.异构乳糖组成：1分子半乳糖和1分子果糖组成来源：乳糖异构；特点：无天然存在，由乳糖异构而来；不能被消化吸收，通便作用；促进肠道有益菌的增殖、抑制腐败菌的生长；促进肠道中双歧杆菌自行合成多种B族维生素。甜度约为蔗糖的一半（约50）。（3）糖醇1.山梨糖醇（又称葡萄糖醇）来源：广泛存在于植物中，海藻和果实类如苹果、梨、葡萄等中多有存在；工业上由葡萄糖氢化制得。特点：甜度为蔗糖一样；代谢不受胰岛素控制；具有吸湿性。2.木糖醇来源：广泛存在于蔬菜、水果中；工业上用玉米芯和甘蔗渣等制得。特点：甜度与蔗糖相等；供能与蔗糖相同；代谢不受胰岛素调节；不被口腔细菌发酵，对牙齿无害，可作为止龋或抑龋作用的甜味剂。3.麦芽糖醇来源：麦芽糖氢化制得。特点：甜度与蔗糖接近，为蔗糖的75-95％；非能源物质；不升高血糖，也不增加胆固醇和中性脂肪的含量，是心血管疾病、糖尿病等患者作为疗效食品用的理想甜昧剂；防龋齿。4.乳糖醇来源：由乳糖催化加氢制得。特点：★甜度为蔗糖的30～40%；★在肠道内几乎不被消化、吸收、能值很低，可供糖尿病和肥胖病人等食用；★不致龋齿。聚合度为3～9的低聚糖麦芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖具有特殊功能的低聚糖功能性食品低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）具有特殊保健功能的低聚糖低聚果糖、乳果聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖二、低聚糖1.大豆低聚糖OOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHO棉子糖OOHOHOHCH2OHOOOHOHCH2OHOOOOHOHCH2OHOCH2OHCH2OHOHOHO水苏糖大豆低聚糖通常是指从大豆中提取的可溶性低聚糖的总称。主要成分为棉子糖和水苏糖，同时还含有一定量的蔗糖和其他成分2.低聚异麦芽糖定义：又称分枝低聚糖，是指由2～5个葡萄糖单位构成，且至少有一个糖苷键是α（1-6）糖苷键结合的一类低聚糖。主要成份：异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖、异麦芽五糖。生理活性：不致龋齿；促进双歧杆菌的增殖；抑制肠道有害菌的生长、降低腐败产物；提高机体免疫力。3.低聚果糖蔗糖分子的果糖一侧连接1～3个果糖而成。分子式为G-F-Fn，n=1～3葡萄糖（glucose）,果糖（fructose）G-F(蔗)G(葡)+G-F(蔗)+G-F-F(蔗果三糖)+G-F-F-F(蔗果四糖)+G-F-F-F-F(蔗果五糖)果糖转移酶2低聚果糖的生理活性增殖双歧杆菌难水解，是一种低热量糖水溶性食物纤维抑制腐败菌，维护肠道健康防止龋齿低聚果糖存在于天然植物中香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱作为新型的食品甜味剂或功能性食品配料4.低聚乳果糖1.定义：低聚乳果糖是将蔗糖分解产生的果糖基转移到乳糖还原性末端C1的羟基上，生成半乳糖基蔗糖而成。它是由半乳糖、葡萄糖和果糖3个单糖相连接所构成的三糖，通常以乳糖和蔗糖(1∶1)为原料，在β-呋喃果糖苷酶催化作用下制成。OOHOHOHCH2OHOOHOHCH2OHOOCH2OHCH2OHOHOHO低聚乳果糖O★低聚乳果糖是非还原性低聚糖；★其甜味味质类似蔗糖，通常为蔗糖的30～50％。★低聚乳果糖几乎不被人体消化吸收，可供糖尿病人食用。★具有促进双歧杆菌增殖，并由此给人体带来一系列有益身体健康的作用。低聚乳果糖的特性5.低聚木糖•主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖•木二糖含量↑，产品质量↑•甜度为蔗糖的40%β-1，4低聚木糖的特性较高的耐热（100℃/1h）和耐酸性能（pH2～8）可以被双歧杆菌利用，并促进其增殖代谢不依赖胰岛素，适用糖尿病患者抗龋齿1、概念：由多个单糖（10个以上）以糖苷键相连而成的高分子聚合物。方向：左：非还原端；右：还原端。三、多糖2、多糖的性质胶体溶液、无甜味、无还原性多糖3、分类：淀粉多糖非淀粉多糖直链淀粉支链淀粉改性淀粉抗性淀粉同多糖：由一种单糖缩合而成。糖原淀粉纤维素杂多糖：由不同类型单糖缩合而成。肝素直链淀粉：葡萄糖分子以α（1-4）糖苷键缩合而成的多糖链。淀粉支链淀粉：分子中除有α（1-4）糖苷键外，还在分支点处有α（1-6）糖苷键。每一分支有20-30个葡萄糖基，各分支卷曲成螺旋。改性淀粉定义：利用化学、物理、甚至基因工程的方法改变天然淀粉的理化性质，用以满足食品加工需要的具有一定功能特性的一类淀粉。取代淀粉：淀粉经酯化（磷化淀粉）和醚化（如羟丙基淀粉）引入不同基团或基因而制成；交联淀粉：由淀粉羟基与双功能试剂作用引入少量交联键制成。改性淀粉的特点■溶解度提高；■透明度增加；■提高或降低淀粉的黏度；■促进或抑制凝胶的形成；■增加凝胶黏度；■较小凝胶脱水收缩；■提高凝胶稳定性；■改变乳化作用和冷冻-解冻的稳定性；■成膜、耐酸、耐碱、耐剪切性抗性淀粉定义：天然存在的，在健康人小肠中不被消化、吸收的淀粉。类型：生理受限淀粉、特殊淀粉颗粒、老化淀粉非淀粉多糖定义：除淀粉以外的多糖。纤维素、半纤维素、果胶等分类：可溶性膳食纤维不溶性膳食纤维不可溶性纤维1）纤维素2）半纤维素3）木质素溶于水并吸水膨胀，能被肠道微生物酵解；常存在于植物细胞液和细胞间质中。可溶性纤维膳食纤维食物中不能被人体消化酶分解的多糖的总称。严格而言不是营养素，但因其特殊生理作用，营养学上仍将它作为重要的营养素。种类主要食物来源主要功能不溶性纤维木质素纤维素半纤维素所有植物所有植物（如小麦制品）小麦、黑麦、大米、蔬菜正在研究之中增加粪便体积促进胃肠蠕动可溶性纤维果胶、树胶、粘胶少数半纤维素柑橘类、燕麦制品和豆类延缓胃排空时间、减缓葡萄糖吸收、降低血胆固醇译自：PerspectiveinNutrition，第三版，第82页，1996年。膳食纤维的生理功能主要是通过影响大肠功能而起到预防大肠癌、降低血糖、胆固醇水平，预防心脑血管疾病的作用；膳食纤维在量较大时可妨碍消化酶与营养素接触（抗营养过程）使消化吸收过程减慢↓血糖；由以上机理可见，膳食纤维的各种作用是一个综合过程，但可溶性纤维的作用较主要。第三节食品加工对碳水化合物的影响在酸或淀粉酶作用下被水解，终产物为葡萄糖。麦芽糖淀粉糊精葡萄糖一、淀粉水解极限糊精：以糖化型淀粉酶水解支链淀粉至分枝点时所生成的糊精。糊精特点：易溶于水、强烈保水性、易消化。用作增稠、稳定或保水二、淀粉的糊化与老化直链与支链分子呈径向有序排列结晶区和非结晶区交替排列结晶区，偏光十字直链支链淀粉加水、加热，使之产生半透明、胶状物质的作用称为糊化作用。-淀粉：糊化淀粉；β-淀粉：生淀粉分子排列紧，成胶束结构糊化加热破坏了结晶胶束区弱的氢键后，淀粉颗粒开始水合膨胀，结晶区消失，粘度增加，双折射消失；在具有足够的水（至少60%）条件下加热淀粉颗粒达一特定温度（玻璃化相变温度），淀粉颗粒的无定形区由玻璃态转向橡胶态。糊化点或糊化开始温度双折射开始消失的温度糊化终了温度双折射完全消失的温度淀粉开始糊化完全糊化粳米5961糯米5863大麦5863小麦6568玉米6472荞麦6971马铃薯5967甘薯7076老化糊化淀粉（-淀粉）缓慢冷却后可以再回变为难以消化β-淀粉，此即淀粉的老化或者反生。一般直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快。支链淀粉老化需要很长时间。三、淀粉的滤沥损失食品加工期间沸水烫漂后的沥滤操作，可使果蔬装罐时的低分子碳水化合物（如单糖、双糖），甚至膳食纤维受到一定损失。四、焦糖化作用焦糖化作用是糖类在不含氨基化合物时加热到其熔点以上(高于135℃)的结果。它在酸、碱条件下都能进行，经一系列变化，生成焦糖等褐色物质，并失去营养价值。但是，焦糖化作用在食品加工中控制适当，可使食品具有诱人的色泽与风味，有利于摄食。五、羰氨反应1.定义：羰氨反应又称糖氨反应或美拉德反应。这是在食品中有氨基化合物如蛋白质、氨基酸等存在时，还原糖伴随热加工，或长期贮存与之发生的反应。它经过一系列变化生成褐色聚合物。由于此褐变反应与酶无关，故称之为非酶褐变。2.特点：生成的褐色聚合物在消化道中不能水解，无营养价值。该反应降低蛋白质的营养价值。羰氨反应如果控制适当，在食品加工中可以使某些产品如焙烤食品等获得良好的色、香、味。3.反应过程：羰氨反应可分成三个阶段：(1)起始阶段还原糖的羰基与赖氨酸的ε-氨基缩合，经分子重排后，食品的营养价值受损。(2)中间阶段进一步反应可形成数千种化合物，并与食品的气味、风味有关。(3)终未阶段分子缩合、聚合，形成类黑精，食品褐变。4.反应底物戊糖比己糖更易进行羰氨反应。非还原糖蔗糖只有在加热或酸性介质中水解，变成葡萄糖和果糖后才发生此反应。当用含葡萄糖和果糖的高果玉米糖浆代替蔗糖进行食品加工时，可迅速而广泛地发生羰氨反应。第四节碳水化合物的摄取与来源碳水化合物的供给最经济的供能物质。防止碳水化合物占总能量摄入的比例较低、脂肪占总能量比例较高。中国营养学会推荐我国居民的碳水化物的膳食供给量占总能量的55%～65%较为适宜，其中精制糖占总能量10%以下。不同来源所获得的碳水化合物尽管摄入量很高，也不会引起诸如肥胖等慢性疾病。美国FDA提倡每人每天摄入纤维25g，或每天按11.5g/Kcal摄入较为合适。碳水化合物的主要来源：粮谷类、薯类、根茎类及其制品膳食纤维主要来源：水果、蔬菜思考题1、碳水化合物有哪些生理功能？2、糖尿病人能够食用哪些糖？3、几个重要概念——糊化、老化、焦糖化、美拉德反应等4、食品加工对碳水化合物的影响有哪些？