食品化学 ：第三章 糖类
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第三章 糖类
1
一、概述
1、单糖：不能再水解的最简单的多羟基醛或 多羟基酮及其衍生物。
2、低聚糖：聚合度小于或等于10的糖类， 可分为均低聚糖和杂低聚糖。
3、多糖：聚合度大于10的糖类，可分为均 多糖和杂多糖，也可分为植构：开链式和环式结构
H OH
11
12
• 羰氨缩合反应是可逆的，在碱性条件 下有利进行。
RNH2
H+
RNH3+
13
14
15
亚硫酸根可以与醛形成加成化合物， 其能和R-NH2缩合，但是缩合产物不 能进一步生成Schiff碱和N-葡基胺， 所以可以抑制羰氨褐变。
16
初期阶段— Amadori 重排
17
18
19
初期阶段— Heyenes 重排
效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。
• 降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。 • 降低温度：低温贮藏。 • 除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。 • 加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐 • 钙可抑制褐变。
42
②利用
控制原材料：核糖 + 半胱氨酸 ：烤猪肉香味
核糖 + 谷胱甘肽 ：烤牛肉香味
6
• 吸湿性：指糖在空气湿度较高的情况 下吸收水分的性质。
• 保湿性：指糖在空气湿度较低条件下 保持水分的性质。
• 结晶性
7
（二）单糖的化学性质
1. Maillard 反应
• 麦拉德反应——又称为羰氨反应、麦 拉德褐变，指羰基化合物与氨基化合 物经缩合、聚合反应生成类黑色素的 反应。
• 利用或防止该反应
若起始糖为酮糖，则：
果糖 R-NH2
果糖基胺
Heyenes重排
2-氨基醛糖
20
21
22
中期阶段—1. 果糖基胺脱水生成HMF
23
24
25
先环化，再脱水
26
中期阶段—2.果糖基胺脱去胺残基生成还原酮
27
28
29
还原酮类还可以进一步脱水后再 与胺类缩合，也可能裂解成较小 的分子，如二乙酰、乙酸、丙酮 醛等。
8
Maillard 反应的机理
1、初期阶段：羰氨缩合和分子重排 2、中期阶段：
（1）果糖基胺脱水生成HMF （2）果糖基胺脱去胺残基重排生成还 原酮 （3）氨基酸与二羰基化合物的作用 3、末期阶段： （1）醇醛缩合 （2）生成黑色素的聚合反应
9
初期阶段——羰氨缩合
10
葡萄糖的羰基C原子首先 受到氨基N原子的孤对电 子的亲核攻击，进行亲核 加成反应
影响美拉德反应的因素
③pH值
pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升 pH≤3时，褐变反应程度较轻微 pH在7.8-9.2范围内，褐变较严重
④反应物浓度（水分含量）
10％～15%(H2O)时，褐变易进行 5%～10％(H2O)时，多数褐变难进行 5%<(H2O)时，脂肪氧化加快，褐变加快
39
影响美拉德反应的因素
不利方面：
a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重 b.产生某些致癌物质 c.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化
影响质量。
有利方面：
褐变产生深颜色及强烈的香气和风味， 赋予食品特殊气味和风味。
41
Maillard反应在食品加工中应用
①抑制maillard反应
注意选择原料：选氨基酸、还原糖含量少的品种。 水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高
30
中期阶段—3.氨基酸与二羰基化合物的作用
• Strecker反应——在二羰基化合物存在下， 氨基酸可发生脱羧、脱氨作用，成为少一 个碳的醛，氨基转移到二羰基化合物上。
• 此反应产生的挥发性产物可使食品产生香 气和风味，同时它也是麦拉德褐变产生二 氧化碳的主要来源，所以是食品胀罐的原 因之一。
31
HO HO
HO
H H
H OH
OH
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
H OH
HO HO
HO
OH
H
OH
H
H
CH2OH
-D-葡萄糖
D-葡萄糖
- D-葡萄糖
3
（一）单糖的物理性质
• 甜度：用感官比较法测定，相对值， 以蔗糖为基准物。
• 糖甜度受糖的分子结构、分子量、分 子存在状态及外界因素的影响。
• 为什么刚溶解的葡萄糖溶液或果糖溶 液最甜，达到平衡时甜度下降？
⑤温度
若△t＝10℃，则褐变速度差△v相差3～5倍。 一般来讲：t>30℃时，褐变较快
t<20℃时，褐变较慢 t<10℃时，可较好地控制或防止褐
变地发生
⑥金属离子
Fe(Fe+3> Fe+2) Cu催化还原酮的氧化
促进褐变
Na＋对褐变无影响。
Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变。 40
Maillard反应对食品品质的影响
4
• 旋光性：一种物质使直线偏振光的 振动平面发生旋转的特性。表示法： 右旋为（+），左旋为（-）
• 比旋光度：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。用[]t表示。
• 变旋现象
5
• 溶解性：较好的水溶性，不溶于乙醚 等有机试剂
• 溶解度受温度的影响,其大小与渗透压 密切相关
条件：还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸
少量的水 加热或长期贮藏
产物：黑色素（类黑精）＋风味化合物 特点：pH值下降（封闭了游离的氨基）；
还原的能力上升（还原酮产生）； 褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧 光物质产生；添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在 褐变后期加入不能使之褪色。
37
影响美拉德反应的因素
①糖的结构、种类及含量
32
末期阶段—1. 醇醛缩合
醇醛缩合也叫羟醛缩合，是两 分子醛的自相缩合作用，并进一 步脱水生成不饱和醛的过程，结 果是碳链增长。
33
34
35
末期阶段—2.生成黑色素的聚合反应
• 中间反应产物如HMF、二羰基化合物、 还原酮类、醛类等相互聚合形成复杂 的类黑精色素。
36
美拉德反应的条件、生成物和特点
控制温度：
葡萄糖 + 缬氨酸 ：100-150℃
烤面包香味
180℃
巧克力香味
木糖 +酵母水解蛋白： 90℃
饼干香型
a.α、β不饱和醛>α－双羰基化合物>酮 b.五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘
露糖>葡萄糖） c.单糖>双糖（如蔗糖，分子比较大，反应缓慢） d.还原糖含量与褐变成正比
②氨基酸及其它含氨物种类(肽类、蛋白质、 胺类)
a.胺类>氨基酸 b.含S-S，S-H不易褐变 c.有吲哚，苯环易褐变 d.碱性氨基酸易褐变 e.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变 38
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一、概述
1、单糖：不能再水解的最简单的多羟基醛或 多羟基酮及其衍生物。
2、低聚糖：聚合度小于或等于10的糖类， 可分为均低聚糖和杂低聚糖。
3、多糖：聚合度大于10的糖类，可分为均 多糖和杂多糖，也可分为植构：开链式和环式结构
H OH
11
12
• 羰氨缩合反应是可逆的，在碱性条件 下有利进行。
RNH2
H+
RNH3+
13
14
15
亚硫酸根可以与醛形成加成化合物， 其能和R-NH2缩合，但是缩合产物不 能进一步生成Schiff碱和N-葡基胺， 所以可以抑制羰氨褐变。
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初期阶段— Amadori 重排
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初期阶段— Heyenes 重排
效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。
• 降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。 • 降低温度：低温贮藏。 • 除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。 • 加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐 • 钙可抑制褐变。
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②利用
控制原材料：核糖 + 半胱氨酸 ：烤猪肉香味
核糖 + 谷胱甘肽 ：烤牛肉香味
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• 吸湿性：指糖在空气湿度较高的情况 下吸收水分的性质。
• 保湿性：指糖在空气湿度较低条件下 保持水分的性质。
• 结晶性
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（二）单糖的化学性质
1. Maillard 反应
• 麦拉德反应——又称为羰氨反应、麦 拉德褐变，指羰基化合物与氨基化合 物经缩合、聚合反应生成类黑色素的 反应。
• 利用或防止该反应
若起始糖为酮糖，则：
果糖 R-NH2
果糖基胺
Heyenes重排
2-氨基醛糖
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22
中期阶段—1. 果糖基胺脱水生成HMF
23
24
25
先环化，再脱水
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中期阶段—2.果糖基胺脱去胺残基生成还原酮
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还原酮类还可以进一步脱水后再 与胺类缩合，也可能裂解成较小 的分子，如二乙酰、乙酸、丙酮 醛等。
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Maillard 反应的机理
1、初期阶段：羰氨缩合和分子重排 2、中期阶段：
（1）果糖基胺脱水生成HMF （2）果糖基胺脱去胺残基重排生成还 原酮 （3）氨基酸与二羰基化合物的作用 3、末期阶段： （1）醇醛缩合 （2）生成黑色素的聚合反应
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初期阶段——羰氨缩合
10
葡萄糖的羰基C原子首先 受到氨基N原子的孤对电 子的亲核攻击，进行亲核 加成反应
影响美拉德反应的因素
③pH值
pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升 pH≤3时，褐变反应程度较轻微 pH在7.8-9.2范围内，褐变较严重
④反应物浓度（水分含量）
10％～15%(H2O)时，褐变易进行 5%～10％(H2O)时，多数褐变难进行 5%<(H2O)时，脂肪氧化加快，褐变加快
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影响美拉德反应的因素
不利方面：
a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重 b.产生某些致癌物质 c.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化
影响质量。
有利方面：
褐变产生深颜色及强烈的香气和风味， 赋予食品特殊气味和风味。
41
Maillard反应在食品加工中应用
①抑制maillard反应
注意选择原料：选氨基酸、还原糖含量少的品种。 水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高
30
中期阶段—3.氨基酸与二羰基化合物的作用
• Strecker反应——在二羰基化合物存在下， 氨基酸可发生脱羧、脱氨作用，成为少一 个碳的醛，氨基转移到二羰基化合物上。
• 此反应产生的挥发性产物可使食品产生香 气和风味，同时它也是麦拉德褐变产生二 氧化碳的主要来源，所以是食品胀罐的原 因之一。
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HO HO
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H H
H OH
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CHO
H
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HO HO
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-D-葡萄糖
D-葡萄糖
- D-葡萄糖
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（一）单糖的物理性质
• 甜度：用感官比较法测定，相对值， 以蔗糖为基准物。
• 糖甜度受糖的分子结构、分子量、分 子存在状态及外界因素的影响。
• 为什么刚溶解的葡萄糖溶液或果糖溶 液最甜，达到平衡时甜度下降？
⑤温度
若△t＝10℃，则褐变速度差△v相差3～5倍。 一般来讲：t>30℃时，褐变较快
t<20℃时，褐变较慢 t<10℃时，可较好地控制或防止褐
变地发生
⑥金属离子
Fe(Fe+3> Fe+2) Cu催化还原酮的氧化
促进褐变
Na＋对褐变无影响。
Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变。 40
Maillard反应对食品品质的影响
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• 旋光性：一种物质使直线偏振光的 振动平面发生旋转的特性。表示法： 右旋为（+），左旋为（-）
• 比旋光度：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。用[]t表示。
• 变旋现象
5
• 溶解性：较好的水溶性，不溶于乙醚 等有机试剂
• 溶解度受温度的影响,其大小与渗透压 密切相关
条件：还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸
少量的水 加热或长期贮藏
产物：黑色素（类黑精）＋风味化合物 特点：pH值下降（封闭了游离的氨基）；
还原的能力上升（还原酮产生）； 褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧 光物质产生；添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在 褐变后期加入不能使之褪色。
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影响美拉德反应的因素
①糖的结构、种类及含量
32
末期阶段—1. 醇醛缩合
醇醛缩合也叫羟醛缩合，是两 分子醛的自相缩合作用，并进一 步脱水生成不饱和醛的过程，结 果是碳链增长。
33
34
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末期阶段—2.生成黑色素的聚合反应
• 中间反应产物如HMF、二羰基化合物、 还原酮类、醛类等相互聚合形成复杂 的类黑精色素。
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美拉德反应的条件、生成物和特点
控制温度：
葡萄糖 + 缬氨酸 ：100-150℃
烤面包香味
180℃
巧克力香味
木糖 +酵母水解蛋白： 90℃
饼干香型
a.α、β不饱和醛>α－双羰基化合物>酮 b.五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘
露糖>葡萄糖） c.单糖>双糖（如蔗糖，分子比较大，反应缓慢） d.还原糖含量与褐变成正比
②氨基酸及其它含氨物种类(肽类、蛋白质、 胺类)
a.胺类>氨基酸 b.含S-S，S-H不易褐变 c.有吲哚，苯环易褐变 d.碱性氨基酸易褐变 e.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变 38
