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第四章 碳水化合物 碳水化合物的分类：根据水解程度，碳水化合物分为单糖、低聚糖（寡糖）和多糖三类。 1. 单糖：不能再水解为更小分子的多羟基醛和多羟基酮，是结构最简单的碳水化合物。如葡萄糖、果糖等。 单糖根据分子中的基团不同，可以分为醛糖和酮糖； 根据分子中的碳原子数目可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖等，或称为三、四、五、六、七糖，最常见的单糖含有五个或六个碳原子。 多糖：又称多聚糖，是聚合度大于10的碳水化合物，如淀粉、纤维素、糖原等。 分为均多糖（如：淀粉、纤维素）和杂多糖（如瓜尔胶）； 根据所含非糖基团的不同，分为纯粹多糖和复合多糖，主要由糖蛋白、糖脂、氨基糖等。 根据多糖的功能不同，分为构成多糖和活性多糖。 根据多糖的来源又可分为植物多糖、动物多糖和细菌多糖。 二、 单糖及低聚糖 （一） 单糖及低聚糖的结构 1、单糖的结构 单糖是糖类化合物中最简单、不能再被水解成更小单位的糖类。 在化学结构上，除了丙酮糖外，单糖分子中均含有手性碳原子，因此，大多数单糖具有旋光异构体。天然存在的单糖大部分是D-型，食物中仅存在两种L-型糖，即L-阿拉伯糖和L-半乳糖。 单糖是含有一个自由醛基或酮基的多羟基醛类或多羟基酮类化合物，具有开链式和环式结构（五碳以上）。 戊糖以上的单糖除了直链式外，还存在环状结构，尤其在水溶液中多以环状结构—分子内半缩醛或半缩酮的构型存在，即单糖分子中的羰基与其本身的羟基反应，形成五元呋喃糖环或六元吡喃糖环。 由于环状结构中增加了一个手性碳原子，因此又增加了两种构型，即a-型和b-型。 低聚糖的名称和结构式通常采用系统命名及构型。 即用规定的D或L表示单糖残基的构型； 用a或b表示糖苷键的构型；一般根据C1上半缩醛的羟基的位置决定的，如果跟相同单糖上C2位上羟基（较大基团）在同侧，则是a型，如果跟C2上羟基在异侧，则是b型。 通常用阿拉伯数字和箭头表示糖苷键连接的碳原子和连接方向，如用1→4表示，也可用1,4表示。 O表示取代基位置在羟基氧上。 4.2.2 单糖及低聚糖的物理性质 1、甜度 甜味是糖的重要物理性质，甜味的强弱用甜度表示。但甜味不能用物理或化学方法定量测定，只能采取感官比较法。 通常以蔗糖为基准物，一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20oC时的甜度为1.0。其他糖的甜度都以此为基准，所以又称比甜度。 糖甜度的高低与糖的分子的构成、相对分子质量、分子存在状态及外界因素有关。 分子质量越大，溶解度越小，甜度也越小；单糖都有甜味，绝大多数双糖和一些三糖也有甜味，多糖则无甜味。 糖的a型和b型也影响糖的甜度；葡萄糖a型比b型甜；果糖则与之相反， b 型比a型甜。 优质糖应具备甜味纯正，甜感反应快，消失也迅速的特点。 如与蔗糖相比，果糖的甜味感觉反应快，达到最高甜味的速度快，持续时间短；而葡萄糖的甜味感觉反应慢，达到最高甜味的速度也慢，甜度较低，但具有凉爽的感觉。 不同种类的糖混合时，对其甜度有协同增效作用。 蔗糖与果葡糖浆结合使用，可使其甜度增加20~30%；5%葡萄糖溶液的甜度仅为同浓度蔗糖甜度的一半，但若配成5%葡萄糖10%蔗糖的混合溶液，甜度相当于15%蔗糖溶液的甜度。 低聚糖除蔗糖、麦芽糖等双糖外，其他聚集糖可作为一类低热值甜度的甜味剂，在食品中被广泛应用，尤其作为功能性食品甜味剂，备受青睐。 2、旋光度 旋光性是一种物质使直线偏振光的振动平面发生旋转的特性，右旋为D 或(+)，左旋为(-) 或L。 除丙酮糖外，单糖分子中均含有多个手性碳原子，任何一个手性C都具有不同的构型，故都有旋光性。 旋光性是鉴定糖的一个重要指标。 变旋现象：糖刚溶解于水时，其比旋光度是处于动态变化中的，但到一定时间后就稳定在恒定的旋光度上，此种现象称为变旋现象。 3、溶解度 单糖分子中的多个羟基可与水分子形成氢键，因此增加了它的水溶性，而不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。 同一温度下，各种单糖的溶解度不同，其中果糖的溶解度最大，其次是葡萄糖。 温度对单糖的溶解过程和溶解速度具有决定性影响。一般随温度升高，溶解度增大。 糖的溶解度大小还与其渗透压密切相关。果糖的溶解度在糖类中最高，在20-50oC，它的溶解度为最高。当糖的浓度70%时具有抑制酵母、霉菌生长的作用，对蜜饯、果酱类食品，可以利用果糖的高浓度保存，或是制成高浓度的果葡糖浆来保存。 4、吸湿性、保湿性与结晶性 吸湿性：糖在空气湿度较高情况下吸收水分的性质。 保湿性：糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质。 这两种性质对于保持食品的柔软性、弹性、贮存及加工都有重要的意义。 不同的糖，吸湿性不同，果糖吸湿性最强，葡萄糖次之，所以用果糖或果葡糖浆在生产面包、糕点、软糖等食品效果较好，但不能用于生产硬糖、酥性饼干。 蔗糖与葡萄糖易结晶，蔗糖晶体粗大，葡萄糖晶体