第三节 重要的碳水化合物

一、单糖   

    1、葡萄糖   

    葡萄糖又叫右旋糖。广泛存在于水果、蔬菜、血液、蜂蜜等食品中，是双糖和许多重要的多糖(如淀粉、纤维素等)的组成成分。可以进行多种发酵。是一种重要的单糖成分。

    2、果糖

    果糖又叫左旋糖。在己糖中甜度最高，吸湿性最强。广泛存在于生物界，其游离态多与葡萄糖共存。可以被酵母发酵。

    3、半乳糖 

   半乳糖一般无游离状态存在，仅为乳糖、棉子糖和琼脂等的组成成分。可以被乳酸菌发酵。

    4、甘露糖

    甘露糖无游离态存在，为半纤维素等的组成成分。可以被酵母发酵。

二、寡糖

    1、蔗糖

    蔗糖又称甘蔗糖或甜菜糖，是由葡萄糖和果糖分子缩合失水形成的，为一种多面体结晶，易溶于水，味很甜，是日常摄食的主要食用糖。但是，蔗糖难溶于乙醇，从而成为食品工业上将蔗糖制成夹心食品的一种依据。蔗糖可以与金属离子形成蔗糖盐。由于这个性质，在机体内，蔗糖可与钙离子反应结合，生成一种难溶于水的钙盐蔗糖钙，从而影响机体对蔗糖和钙的利用，所以，有人称蔗糖钙为“糖强盗”。

蔗糖＋钙离子→蔗糖钙↓

    浓蔗糖溶液具有抑制微生物生长的特性，因此，可以用来生产和保存某些食品。这也是为什么要用蔗糖来生产蜜饯果品、果酱和果冻的重要原因。

    蔗糖主要存在于甘蔗、甜菜、胡萝卜、水果和其他一些植物中(表4-4)。工业制糖，主要采用的是甘蔗和甜菜这二种原料。

表4-4  某些植物中的蔗糖含量

 2、麦芽糖麦芽糖主要存在于发芽的大麦(麦芽)和谷粒、麦芽抽提物和由淀粉分解而得到的糖浆中，很容易在酸或酶的作用下发生分解。

3、乳糖

乳糖由葡萄糖和半乳糖构成，难溶于水，具有还原性。主要存在于哺乳动物的乳汁中，一般牛乳含4％，人乳含5％～7％。乳糖不能被纯酵母发酵，但可以被乳酸菌发酵，而这正是牛奶变酸的原因，也是制备酸奶的基础。

三、多糖

l、淀粉

淀粉由葡萄糖残基构成，几乎存在于所有的植物中，尤其以一些植物的种子、块根、根和球茎中含量丰富，如谷类含淀粉约70％～80％，豆类约30％～50％，土豆约10％～24％。这主要得助于淀粉的可贮存性。根据热水溶解的性质差别，可以把淀粉区分为可溶的直链淀粉和不溶的支链淀粉。这种区别可以从结构上得到最终的证明。一般淀粉中，直链淀粉和支链淀粉都有存在，只是含量不同罢了。但是，在极个别的情况下，有的淀粉，如糯米大部为支链淀粉；还有的淀粉，如个别豆类淀粉大部为直链淀粉。

由于结构的差异，直链淀粉与支链淀粉在性质上也有不少的差别。例如，直链淀粉遇碘-碘化钾溶液显蓝色，支链淀粉则显紫色。

淀粉可以在酸和酶的作用下发生分解。在工业上，可以利用这种分解来生产多种食品，如酒、糊精、淀粉糖浆和葡萄糖等。

2、糖原

糖原是动物和人体内的贮备糖，主要存在于动物性食品中。如同淀粉之于植物一样，糖原对于动物和人，有“动物淀粉”的称呼。糖原由葡萄糖残基构成，其结构与支链淀粉类似，但是分支更多。遇碘-碘化钾溶液显红褐色。

3、纤维素

据估计，纤维素在植物界碳含量中约占50％以上。可以肯定，所有的植物性食品，中都含有纤维素，只是含量的不同而已。纤维素为无色无臭无味的物质，由葡萄糖残基构成，完全不溶于水，也不糊化。纤维素不能被人体消化吸收，只有食草动物才能利用纤维素。但这并不意味着纤维素对人体无所作为。纤维素在酸的作用下可以发生分解，经过多步分解过程以后，可以得到葡萄糖。用浓硫酸(低温)或稀硫酸(高温和高压)作用木材废料，可以得到大约20％的葡萄糖。这是一个很有意义的开发工作。

    4、琼脂   

    属于半乳聚糖类，由琼脂糖和琼脂胶组成，含有硫和钙元素。与水有很强的结合力，在约 l％～2％时即可形成坚韧的凝胶。可以用某些红藻类物质制备。

    琼脂可以用作食品增稠剂，主要用于生产果冻、果酱等食品。

    5、果胶

    果胶主要存在于植物的果肉和皮部分，如苹果渣(含10％～15％，干重)、甜菜渣(含 20％)、柠檬果皮和西瓜皮等。由一些大分子物质混合构成，一般认为，果胶的构成成分中，都含有半乳糖醛酸酯或其衍生物。果胶与水也有很强的结合力，可以浸胀形成坚韧的凝胶，也可以用作食品增稠剂。

    6、藻酸盐

    藻酸盐易溶于水，在有二价或高价阳离子(如钙离子)存在的情况下，可以生成凝胶。藻酸盐的凝胶与浓度和pH值的关系不大。

    藻酸盐由藻酸制得，而藻酸则是由海藻提取出来的。因此，也将这种藻酸(盐)称作为海藻酸(盐)。藻酸属于多糖类物质，与藻酸盐相反，它不溶于水。

四、其他碳水化合物

    1、糖浆

    糖浆是一种混合碳水化合物的水溶液，为淀粉或葡萄糖等工业水解产品。目前主要有两种类型的糖浆，即淀粉糖浆和果葡糖浆：

    (1)淀粉糖浆是一种无色、透明和粘稠的液体，由淀粉经过不完全水解制得。主要碳水化合物有葡萄糖、麦芽糖、低聚糖和糊精等。通过控制水解的程度，可以得到甜度、粘度等不同的各种产品，以适合于实际的需求。一般淀粉糖浆的储存性质良好。

  (2)果葡糖浆也叫异构糖浆，是一种无色透明液体。由葡萄糖在异构酶的作用下部分转变为果糖而制得，碳水化合物为葡萄糖和果糖。通过对反应转化条件的控制，可以得到各种不同的转化率。

2、糖苷

表4—5  主要糖苷物质的分类

糖苷主要存在于植物的种子、叶子及皮内。在天然糖苷中，配糖体有醇类、醛类、酚类、甾醇和嘌岭等。按照配糖体，可以把糖苷划分为五类(表4—5)。一般糖苷易溶于水，但是，不能与Fehling试剂作用。糖苷可以在酸或酶等的作用下发生分解。糖苷的分解，有时会产生很典型的芳香物质。例如，可可豆或香蕉在成熟过程中，可以由糖苷的分解释放出特征的芳香气味；绿茶的糖苷在酶解时，可以释放出典型的芳香油；黑芥子以及山芋(辣根)子中的黑芥子苷和白芥子中的白芥子苷在发生酶解时，可以产生具有强烈刺激性气味的芥子油。   

    存在于苦杏仁、杏仁和桃仁中的苦杏仁苷，可以在水的作用下分解成其组成成分龙胆二糖和杏仁腈。这种分解产物可以产生对人体剧毒的氢氰酸，所以，生产杏仁和桃仁原料时，必须仔细地用水将糖苷物质即苦味完全除去。

    3、糖醇

    糖醇是一类单糖衍生物，可溶于水及乙醇中，具有甜味，一般比较稳定。常见的糖醇有甘露醇、山梨醇、木糖醇和麦芽糖醇。

    (1)甘露醇  其熔点为106℃。广泛存在于各种植物组织中。海带中的甘露醇含量比较丰富，约占干物质的5.2％～20.5％，是制取甘露醇的天然原料。

    (2)山梨醇  其熔点为97.5℃。在植物界分布很广泛，尤其是水果，如梨、苹果、樱桃、李子、桃和杏等，大多含有5％～10％的山梨醇。但是葡萄中却不含山梨醇，由于山梨醇还不能被酵母发酵，故据此可以鉴别葡萄酒的真伪。

    (3)木糖醇  主要存在于香蕉、杨梅、胡萝卜、莴苣、菠菜等植物中。熔点为90—94℃，易溶于水，吸湿性小，化学性质稳定，不能被酵母等发酵。

    (4)麦芽糖醇  是由麦芽糖氢化而制得的产品，易溶于水，且保湿性强，不能被微生物利用。