第 2 章 碳水化合物 碳水化合物（carbohydrates）是自然界中分布广泛，数量最多的有机化合物，约占自然 界生物物质的 3/4，普遍存在于谷物、水果、蔬菜及其他人类能食用的植物中。早期认为， 这类化合物的分子组成一般可用 Cn（H2O）m通式表示，因此采用碳水化合物这个术语。后 来发现有些糖如脱氧核糖（C5H10O4）和鼠李糖（C6H12O5）等并不符合上述通式，并且有些 糖还含有氮、硫、磷等成分，显然用碳水化合物这个名称来代替糖类名称已经不适当，但由 于沿用已久，至今还在使用这个名称。 碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物和缩合物，可分为单糖、低聚糖、多糖三 类。单糖是碳水化合物中结构最简单，不能再被水解为更小单位的糖类，按所含碳原子数目 的不同称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等，其中以戊糖、己糖最为重要，如葡萄糖、果糖等。 低聚糖是指聚合度为 2～10 个单糖的糖类，按水解后生成单糖数目的不同，低聚糖又分为二 糖、三糖、四糖、五糖等，其中以二糖最为重要，如蔗糖、麦芽糖等。多糖一般指聚合度大 于 10 的糖类，可分为同聚多糖（由相同的单糖分子缩合而成）和杂聚多糖（由不相同的单 糖分子缩合而成）两种，淀粉、纤维素、糖原等属于同聚多糖，半纤维素、卡拉胶、阿拉伯 胶等属于杂聚多糖。 碳水化合物是生物体维持生命活动所需能量的主要来源，是合成其他化合物的基本原 料，同时也是生物体的主要结构成分。人类摄取食物的总能量中大约 80%由糖类提供，因 此它是人类及动物的生命源泉。作为食品成分之一的碳水化合物，它包含了具有各种特性的 化合物，如具有高黏度、胶凝能力和稳定作用的多糖；有作为甜味剂、保藏剂的单糖和双糖； 有能与其他食品成分发生反应的单糖；具有保健作用的低聚糖和多糖等。 2.1 单糖 2.1.1 单糖的结构与构象 单糖（monosaccharides）是碳水化合物的最小组成单位，它们不能进一步水解。从分子 结构上看，它们是含有一个自由醛基或酮基的多羟基醛或多羟基酮类化合物。根据分子中所 含羰基的特点，单糖可分为醛糖（aldoses）和酮糖（ketoses）。醛糖非常容易由 D-甘油醛衍 生出来，见图 2-1。酮糖是由二羟基丙酮衍生出来的，见图 2-2。根据单糖分子中碳原子数 目的多少，可将单糖分为丙糖（trioses，三碳糖），丁糖（tetroses，四碳糖），戊糖（pentoses， 五碳糖），己糖（hexoses，六碳糖）等。单糖也有几种衍生物，其中有醛基被氧化的醛糖酸 （aldonic acids）、羰基对侧末端的—CH2OH 变成酸的糖醛酸（uronic acids）、导入氨基的氨 基糖（amino-sugars）、脱氧的脱氧糖（deoxy-sugars）、分子内脱水的脱水糖（anhydro-sugars） 等。 C C C C C CH2OH O H OH H OH H OH H OH H C C C C C CH2OH O H OH HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH O H OH H OH HO H H OH H C C C C C CH2OH O HO H HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH O H OH HO H HO H H OH H
第 2 章 碳水化合物 碳水化合物（carbohydrates）是自然界中分布广泛，数量最多的有机化合物，约占自然 界生物物质的 3/4，普遍存在于谷物、水果、蔬菜及其他人类能食用的植物中。早期认为， 这类化合物的分子组成一般可用 Cn（H2O）m通式表示，因此采用碳水化合物这个术语。后 来发现有些糖如脱氧核糖（C5H10O4）和鼠李糖（C6H12O5）等并不符合上述通式，并且有些 糖还含有氮、硫、磷等成分，显然用碳水化合物这个名称来代替糖类名称已经不适当，但由 于沿用已久，至今还在使用这个名称。 碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物和缩合物，可分为单糖、低聚糖、多糖三 类。单糖是碳水化合物中结构最简单，不能再被水解为更小单位的糖类，按所含碳原子数目 的不同称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等，其中以戊糖、己糖最为重要，如葡萄糖、果糖等。 低聚糖是指聚合度为 2～10 个单糖的糖类，按水解后生成单糖数目的不同，低聚糖又分为二 糖、三糖、四糖、五糖等，其中以二糖最为重要，如蔗糖、麦芽糖等。多糖一般指聚合度大 于 10 的糖类，可分为同聚多糖（由相同的单糖分子缩合而成）和杂聚多糖（由不相同的单 糖分子缩合而成）两种，淀粉、纤维素、糖原等属于同聚多糖，半纤维素、卡拉胶、阿拉伯 胶等属于杂聚多糖。 碳水化合物是生物体维持生命活动所需能量的主要来源，是合成其他化合物的基本原 料，同时也是生物体的主要结构成分。人类摄取食物的总能量中大约 80%由糖类提供，因 此它是人类及动物的生命源泉。作为食品成分之一的碳水化合物，它包含了具有各种特性的 化合物，如具有高黏度、胶凝能力和稳定作用的多糖；有作为甜味剂、保藏剂的单糖和双糖； 有能与其他食品成分发生反应的单糖；具有保健作用的低聚糖和多糖等。 2.1 单糖 2.1.1 单糖的结构与构象 单糖（monosaccharides）是碳水化合物的最小组成单位，它们不能进一步水解。从分子 结构上看，它们是含有一个自由醛基或酮基的多羟基醛或多羟基酮类化合物。根据分子中所 含羰基的特点，单糖可分为醛糖（aldoses）和酮糖（ketoses）。醛糖非常容易由 D-甘油醛衍 生出来，见图 2-1。酮糖是由二羟基丙酮衍生出来的，见图 2-2。根据单糖分子中碳原子数 目的多少，可将单糖分为丙糖（trioses，三碳糖），丁糖（tetroses，四碳糖），戊糖（pentoses， 五碳糖），己糖（hexoses，六碳糖）等。单糖也有几种衍生物，其中有醛基被氧化的醛糖酸 （aldonic acids）、羰基对侧末端的—CH2OH 变成酸的糖醛酸（uronic acids）、导入氨基的氨 基糖（amino-sugars）、脱氧的脱氧糖（deoxy-sugars）、分子内脱水的脱水糖（anhydro-sugars） 等。 C C C C C CH2OH O H OH H OH H OH H OH H C C C C C CH2OH O H OH HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH O H OH H OH HO H H OH H C C C C C CH2OH O HO H HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH O H OH HO H HO H H OH H
D-阿洛糖 D-葡萄糖 D-古洛糖 D-甘露糖 D-半乳 糖 图 2-1 几种 D-醛糖的结构式（C6） D-阿洛酮糖 D-果糖 D-山梨糖 D-塔罗糖 图 2-2 几种 D-酮糖的结构式（C6） 除了二羟基丙酮外，所有的单糖都含有一个或更多的手性碳原子，均有其旋光异构体。 单糖旋光异构体的构型，按照它们与 D-甘油醛或 L-甘油醛的关系分为 D-型和 L-型两大类。 天然存在的 L-型糖是不多的，如 L-阿拉伯糖和 L-半乳糖，绝大多数为 D-型糖。单糖不仅以 直链结构存在，还以环状形式存在。单糖分子的羰基可以与糖分子本身的一个羟基反应，形 成半缩醛或半缩酮，形成五员呋喃糖环或更稳定的六员吡喃糖环。根据哈沃斯（Haworth） 环结构表示方法，用单糖新形成的半缩醛羟基与决定单糖构型的 C5 上的羟基的相对位置决 定α、β构型，若位于平面的同一侧为α-型，不在同一侧为β-型。图 2-3 为几种单糖的环 状结构式。 α-D-葡萄糖 α-D-半乳糖 β-D-葡萄糖 α-D-果糖 图 2-3 几种单糖的环状结构式 2.1.2 单糖的物理性质 2.1.2.1 甜度 甜味是糖的重要性质，甜味的高低用甜度来表示。甜度目前还不能用一些理化方法定量 测定，只能采用感官比较法，因此所获得的数值只是一个相对值。甜度通常是以蔗糖为基准 物，一般以 5%或 10%的蔗糖水溶液在 20℃时的甜度为 1.0，其他糖在同一条件下与其相比 较所得的数值，由于这种甜度是相对的，所以又称为比甜度。表 2-1 列出了一些单糖的比甜 度。 表 2-1 一些单糖的比甜度 糖类名称 比甜度 糖类名称 比甜度 蔗糖 1.0 β-D-果糖 1.5 α-D-葡萄糖 0.7 α-D-甘露糖 0.6 α-D-半乳糖 0.3 α-D-木糖 0.5 甜味是由物质的分子结构所决定的，单糖都有甜味，绝大多数低聚糖也有甜味，多糖则 C C C C CH2OH O H OH H OH H OH CH2OH C C C C CH2OH O HO H H OH H OH CH2OH C C C C CH2OH O H OH HO H H OH CH2OH C C C C CH2OH O HO H HO H H OH CH2OH O OH H H H HO OH H OH H CH2OH O OH H H HO H OH H OH H CH2OH O H H H H HO OH H OH OH CH2OH O CH2OH OH H HO OH H CH2OH H
D-阿洛糖 D-葡萄糖 D-古洛糖 D-甘露糖 D-半乳 糖 图 2-1 几种 D-醛糖的结构式（C6） D-阿洛酮糖 D-果糖 D-山梨糖 D-塔罗糖 图 2-2 几种 D-酮糖的结构式（C6） 除了二羟基丙酮外，所有的单糖都含有一个或更多的手性碳原子，均有其旋光异构体。 单糖旋光异构体的构型，按照它们与 D-甘油醛或 L-甘油醛的关系分为 D-型和 L-型两大类。 天然存在的 L-型糖是不多的，如 L-阿拉伯糖和 L-半乳糖，绝大多数为 D-型糖。单糖不仅以 直链结构存在，还以环状形式存在。单糖分子的羰基可以与糖分子本身的一个羟基反应，形 成半缩醛或半缩酮，形成五员呋喃糖环或更稳定的六员吡喃糖环。根据哈沃斯（Haworth） 环结构表示方法，用单糖新形成的半缩醛羟基与决定单糖构型的 C5 上的羟基的相对位置决 定α、β构型，若位于平面的同一侧为α-型，不在同一侧为β-型。图 2-3 为几种单糖的环 状结构式。 α-D-葡萄糖 α-D-半乳糖 β-D-葡萄糖 α-D-果糖 图 2-3 几种单糖的环状结构式 2.1.2 单糖的物理性质 2.1.2.1 甜度 甜味是糖的重要性质，甜味的高低用甜度来表示。甜度目前还不能用一些理化方法定量 测定，只能采用感官比较法，因此所获得的数值只是一个相对值。甜度通常是以蔗糖为基准 物，一般以 5%或 10%的蔗糖水溶液在 20℃时的甜度为 1.0，其他糖在同一条件下与其相比 较所得的数值，由于这种甜度是相对的，所以又称为比甜度。表 2-1 列出了一些单糖的比甜 度。 表 2-1 一些单糖的比甜度 糖类名称 比甜度 糖类名称 比甜度 蔗糖 1.0 β-D-果糖 1.5 α-D-葡萄糖 0.7 α-D-甘露糖 0.6 α-D-半乳糖 0.3 α-D-木糖 0.5 甜味是由物质的分子结构所决定的，单糖都有甜味，绝大多数低聚糖也有甜味，多糖则 C C C C CH2OH O H OH H OH H OH CH2OH C C C C CH2OH O HO H H OH H OH CH2OH C C C C CH2OH O H OH HO H H OH CH2OH C C C C CH2OH O HO H HO H H OH CH2OH O OH H H H HO OH H OH H CH2OH O OH H H HO H OH H OH H CH2OH O H H H H HO OH H OH OH CH2OH O CH2OH OH H HO OH H CH2OH H
无甜味。糖甜度的高低与糖的分子结构、分子量、分子存在状态有关，也受到糖的溶解度、 构型及外界因素的影响，优质糖应具备甜味纯正，甜度高低适当，甜感反应快，无不良风味 等特点。常用的几种单糖基本符合这些要求，但稍有差别。蔗糖甜味纯正而独特，与之相比， 果糖的甜感反应最快，甜度较高，持续时间短，而葡萄糖的甜感反应较慢，甜度较低。 2.1.2.2 溶解度 单糖分子中的多个羟基增加了它的水溶性，但不能溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。各种单 糖的溶解度不同，果糖的溶解度最高，其次是葡萄糖。温度对单糖的溶解过程和溶解速度具 有决定性的影响。随温度升高，单糖的溶解度增大，两种单糖的溶解度见表 2-2。 表 2-2 两种单糖的溶解度 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 糖类 ——————————————————————————————————— 浓度 溶解度 浓度 溶解度 浓度 溶解度 浓度 溶解度 （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） 果 糖 78.94 374.78 81.54 441.70 84.34 538.63 86.94 665.58 葡萄糖 46.71 87.67 54.64 120.46 61.89 162.38 70.91 243.76 糖的溶解度大小还与其水溶液的渗透压密切相关，进而影响对糖制食品的保存性。在糖 制品中，糖浓度只有在 70%以上才能抑制霉菌、酵母的生长。在 20℃时，单独的果糖、蔗 糖、葡萄糖最高浓度分别为 79%、66%、50%，故只有果糖在此温度下具有较好的食品保存 性，而单独使用蔗糖、葡萄糖均达不到防腐、保质的要求。 2.1.2.3 旋光性 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。旋光方向以符号表示：右 旋为 D-或（+），左旋为 L-或（－）。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。除丙酮糖外，其余 单糖分子结构中均含有手性碳原子，故都具有旋光性。 糖的比旋光度是指 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， 通常用[α]λ t 表示。t 为测定时的温度，λ为测定时的波长，一般采用钠光，用符号 D 表示。 表 2-3 列出了几种单糖的比旋光度。 表 2-3 各种糖在 20℃（钠光）时的比旋光度值[α] D 20 糖类名称 比旋光度 糖类名称 比旋光度 D-葡萄糖 +52.2° D-果 糖 －92.4° D-半乳糖 +80.2° D-甘露糖 +14.2° D-阿拉伯糖 －105.0° D-木 糖 +18.8° L-阿拉伯糖 +104.5° 2.1.2.4 吸湿性、保湿性与结晶性 吸湿性是指糖在湿度较高的情况下吸收水分的性质。保湿性是指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意义。 各种糖的吸湿性不同，以果糖、果葡糖浆的吸湿性最强，葡萄糖、麦芽糖次之，蔗糖吸湿性 最小。生产面包、糕点、软糖等食品时，宜选用吸湿性强、保湿性强的果糖、果葡糖浆等， 而生产硬糖、酥糖及酥性饼干时，以用蔗糖为宜
无甜味。糖甜度的高低与糖的分子结构、分子量、分子存在状态有关，也受到糖的溶解度、 构型及外界因素的影响，优质糖应具备甜味纯正，甜度高低适当，甜感反应快，无不良风味 等特点。常用的几种单糖基本符合这些要求，但稍有差别。蔗糖甜味纯正而独特，与之相比， 果糖的甜感反应最快，甜度较高，持续时间短，而葡萄糖的甜感反应较慢，甜度较低。 2.1.2.2 溶解度 单糖分子中的多个羟基增加了它的水溶性，但不能溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。各种单 糖的溶解度不同，果糖的溶解度最高，其次是葡萄糖。温度对单糖的溶解过程和溶解速度具 有决定性的影响。随温度升高，单糖的溶解度增大，两种单糖的溶解度见表 2-2。 表 2-2 两种单糖的溶解度 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 糖类 ——————————————————————————————————— 浓度 溶解度 浓度 溶解度 浓度 溶解度 浓度 溶解度 （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） （%）（g/100g 水） 果 糖 78.94 374.78 81.54 441.70 84.34 538.63 86.94 665.58 葡萄糖 46.71 87.67 54.64 120.46 61.89 162.38 70.91 243.76 糖的溶解度大小还与其水溶液的渗透压密切相关，进而影响对糖制食品的保存性。在糖 制品中，糖浓度只有在 70%以上才能抑制霉菌、酵母的生长。在 20℃时，单独的果糖、蔗 糖、葡萄糖最高浓度分别为 79%、66%、50%，故只有果糖在此温度下具有较好的食品保存 性，而单独使用蔗糖、葡萄糖均达不到防腐、保质的要求。 2.1.2.3 旋光性 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。旋光方向以符号表示：右 旋为 D-或（+），左旋为 L-或（－）。旋光性是鉴定糖的一个重要指标。除丙酮糖外，其余 单糖分子结构中均含有手性碳原子，故都具有旋光性。 糖的比旋光度是指 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， 通常用[α]λ t 表示。t 为测定时的温度，λ为测定时的波长，一般采用钠光，用符号 D 表示。 表 2-3 列出了几种单糖的比旋光度。 表 2-3 各种糖在 20℃（钠光）时的比旋光度值[α] D 20 糖类名称 比旋光度 糖类名称 比旋光度 D-葡萄糖 +52.2° D-果 糖 －92.4° D-半乳糖 +80.2° D-甘露糖 +14.2° D-阿拉伯糖 －105.0° D-木 糖 +18.8° L-阿拉伯糖 +104.5° 2.1.2.4 吸湿性、保湿性与结晶性 吸湿性是指糖在湿度较高的情况下吸收水分的性质。保湿性是指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意义。 各种糖的吸湿性不同，以果糖、果葡糖浆的吸湿性最强，葡萄糖、麦芽糖次之，蔗糖吸湿性 最小。生产面包、糕点、软糖等食品时，宜选用吸湿性强、保湿性强的果糖、果葡糖浆等， 而生产硬糖、酥糖及酥性饼干时，以用蔗糖为宜
糖的特征之一是能形成晶体，糖溶液越纯越容易结晶。葡萄糖易结晶，但晶体细小，果 糖、转化糖较难结晶，在糖果制造时，要应用糖结晶性质上的差别。 2.1.2.5 其他 单糖的水溶液与其他溶液一样，具有渗透压增大和冰点降低的特点。渗透压随着浓度增 高而增大，在相同浓度下，溶质的分子量越小，分子数目越多，渗透压也越大。浓度越高， 糖溶液分子量越小，冰点降低得越多。 单糖的黏度一般比低聚糖低，通常糖的黏度是随着温度的升高而下降。在食品生产中， 可借助调节糖的黏度来改善食品的稠度和适口性。由于氧气在糖溶液中的溶解度较在水溶液 中低，因此糖溶液具有抗氧化性，有利于保持食品的色、香、味和营养成分。 2.1.3 单糖的化学性质 单糖的结构都是由多羟基醛或多羟基酮组成，因此具有醇羟基及羰基的性质。如具有醇 羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应等，另外还有一些特殊的化学反应。 2.1.3.1 与碱的作用 单糖在碱溶液中不稳定，易发生异构化和分解反应。碱性溶液中糖的稳定性与温度的关 系很大，在温度较低时还是相当稳定的，温度升高，很快发生异构化和分解反应。这些反应 发生的程度和产物的比例受许多因素的影响，如糖的种类和结构、碱的种类和浓度、作用的 温度和时间等。 （1）烯醇化和异构化作用 稀碱溶液处理单糖，能形成某些差向异构体的平衡体系，例如，D-葡萄糖在稀碱的作 用下，可通过稀醇式中间体的转化得到 D-葡萄糖、D-甘露糖和 D-果糖三种差向异构体的平 衡混合物，见图 2-4。同理，用稀碱处理 D-果糖和 D-甘露糖，也可得到相同的平衡混合物。 图 2-4 D-葡萄糖的烯醇化和异构化 （2）分解反应 在浓碱的作用下，糖分解产生较小分子的糖、酸、醇和醛等分解产物。此分解反应因有 无氧气或其他氧化剂的存在而各不相同。在有氧化剂存在时，己糖受碱作用，先发生连续烯 C C C C C CH2OH O H OH HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH OH H OH HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH O HO H HO H H OH H OH H CH2OH C C C C CH2OH O HO H H OH H OH D-葡萄糖 烯醇式 D-甘露糖 D-果糖
糖的特征之一是能形成晶体，糖溶液越纯越容易结晶。葡萄糖易结晶，但晶体细小，果 糖、转化糖较难结晶，在糖果制造时，要应用糖结晶性质上的差别。 2.1.2.5 其他 单糖的水溶液与其他溶液一样，具有渗透压增大和冰点降低的特点。渗透压随着浓度增 高而增大，在相同浓度下，溶质的分子量越小，分子数目越多，渗透压也越大。浓度越高， 糖溶液分子量越小，冰点降低得越多。 单糖的黏度一般比低聚糖低，通常糖的黏度是随着温度的升高而下降。在食品生产中， 可借助调节糖的黏度来改善食品的稠度和适口性。由于氧气在糖溶液中的溶解度较在水溶液 中低，因此糖溶液具有抗氧化性，有利于保持食品的色、香、味和营养成分。 2.1.3 单糖的化学性质 单糖的结构都是由多羟基醛或多羟基酮组成，因此具有醇羟基及羰基的性质。如具有醇 羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应等，另外还有一些特殊的化学反应。 2.1.3.1 与碱的作用 单糖在碱溶液中不稳定，易发生异构化和分解反应。碱性溶液中糖的稳定性与温度的关 系很大，在温度较低时还是相当稳定的，温度升高，很快发生异构化和分解反应。这些反应 发生的程度和产物的比例受许多因素的影响，如糖的种类和结构、碱的种类和浓度、作用的 温度和时间等。 （1）烯醇化和异构化作用 稀碱溶液处理单糖，能形成某些差向异构体的平衡体系，例如，D-葡萄糖在稀碱的作 用下，可通过稀醇式中间体的转化得到 D-葡萄糖、D-甘露糖和 D-果糖三种差向异构体的平 衡混合物，见图 2-4。同理，用稀碱处理 D-果糖和 D-甘露糖，也可得到相同的平衡混合物。 图 2-4 D-葡萄糖的烯醇化和异构化 （2）分解反应 在浓碱的作用下，糖分解产生较小分子的糖、酸、醇和醛等分解产物。此分解反应因有 无氧气或其他氧化剂的存在而各不相同。在有氧化剂存在时，己糖受碱作用，先发生连续烯 C C C C C CH2OH O H OH HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH OH H OH HO H H OH H OH H C C C C C CH2OH O HO H HO H H OH H OH H CH2OH C C C C CH2OH O HO H H OH H OH D-葡萄糖 烯醇式 D-甘露糖 D-果糖
醇化，然后在氧化剂存在下从双键处裂开，生成含 1、2、3、4 和 5 个碳原子的分解产物。 若没有氧化剂存在时，则碳链断裂的位置为距离双键的第二个单键上，如 1，2 烯二醇结构 的分解方式如下： 1，2-烯二醇 图 2-5 1，2 烯二醇的分解 （3）糖精酸的生成 随着碱浓度的增大，加热或作用时间延长，糖便会发生分子内氧化与重排作用生成羧酸， 此羧酸的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， 因碱浓度不同而不同。 2.1.3.2 与酸的作用 酸对于糖的作用，因酸的种类、浓度和温度的不同而不同。很微弱的酸度能促进α和β 异构体的转化。在室温下，稀酸对糖的稳定性无影响，但在较高温度下，发生复合反应生成 低聚糖，或发生脱水反应生成非糖类物质。 （1）复合反应 受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的羟基缩合，失水生成 双糖，这种反应称为复合反应。糖的浓度越高，复合反应进行的程度越大，若复合反应进行 的程度高，还能生成三糖和其他低聚糖。复合反应的简式为： 2C6H12O6—→C12H22O11+H2O 复合反应可以形成的糖苷键类型较多，使复合反应的产物很复杂。不同种类的酸对糖的 复合反应催化能力也是不相同的。如对葡萄糖进行复合反应来说，盐酸催化能力最强，硫酸 次之。 （2）脱水反应 糖受强酸和热的作用，易发生脱水反应，生成环状结构体或双键化合物。例如，戊糖脱 水生成糠醛，己糖脱水生成 5-羟甲基糠醛，己酮糖较己醛糖更易发生此反应。糠醛比较稳 定，而 5-羟甲基糠醛不稳定，进一步分解成甲酸、乙酰丙酸和聚合成有色物质。糖的脱水 反应与 pH 有关，实验证明，在 pH3.0 时，5-羟甲基糠醛的生成量和有色物质的生成量都低。 同时有色物质的生成量随反应时间和浓度的增加而增多。 2.1.3.3 氧化反应 单糖是多羟基醛或酮，含有游离的羰基。因此，在不同的氧化条件下，糖类可被氧化成 各种不同的氧化产物。单糖在弱氧化剂如吐伦试剂、费林试剂中可被氧化成糖酸，同时还原 金属离子。反应式如下： △ C6H12O6+2[Ag（NH3）2]OH——→C6H11O7NH4+2Ag↓+3NH3+H2O CHOH COH CHOH CHOH CHOH CH2OH CHO C CH2OH H OH C CH2OH O CH2OH
醇化，然后在氧化剂存在下从双键处裂开，生成含 1、2、3、4 和 5 个碳原子的分解产物。 若没有氧化剂存在时，则碳链断裂的位置为距离双键的第二个单键上，如 1，2 烯二醇结构 的分解方式如下： 1，2-烯二醇 图 2-5 1，2 烯二醇的分解 （3）糖精酸的生成 随着碱浓度的增大，加热或作用时间延长，糖便会发生分子内氧化与重排作用生成羧酸， 此羧酸的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， 因碱浓度不同而不同。 2.1.3.2 与酸的作用 酸对于糖的作用，因酸的种类、浓度和温度的不同而不同。很微弱的酸度能促进α和β 异构体的转化。在室温下，稀酸对糖的稳定性无影响，但在较高温度下，发生复合反应生成 低聚糖，或发生脱水反应生成非糖类物质。 （1）复合反应 受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个单糖分子的羟基缩合，失水生成 双糖，这种反应称为复合反应。糖的浓度越高，复合反应进行的程度越大，若复合反应进行 的程度高，还能生成三糖和其他低聚糖。复合反应的简式为： 2C6H12O6—→C12H22O11+H2O 复合反应可以形成的糖苷键类型较多，使复合反应的产物很复杂。不同种类的酸对糖的 复合反应催化能力也是不相同的。如对葡萄糖进行复合反应来说，盐酸催化能力最强，硫酸 次之。 （2）脱水反应 糖受强酸和热的作用，易发生脱水反应，生成环状结构体或双键化合物。例如，戊糖脱 水生成糠醛，己糖脱水生成 5-羟甲基糠醛，己酮糖较己醛糖更易发生此反应。糠醛比较稳 定，而 5-羟甲基糠醛不稳定，进一步分解成甲酸、乙酰丙酸和聚合成有色物质。糖的脱水 反应与 pH 有关，实验证明，在 pH3.0 时，5-羟甲基糠醛的生成量和有色物质的生成量都低。 同时有色物质的生成量随反应时间和浓度的增加而增多。 2.1.3.3 氧化反应 单糖是多羟基醛或酮，含有游离的羰基。因此，在不同的氧化条件下，糖类可被氧化成 各种不同的氧化产物。单糖在弱氧化剂如吐伦试剂、费林试剂中可被氧化成糖酸，同时还原 金属离子。反应式如下： △ C6H12O6+2[Ag（NH3）2]OH——→C6H11O7NH4+2Ag↓+3NH3+H2O CHOH COH CHOH CHOH CHOH CH2OH CHO C CH2OH H OH C CH2OH O CH2OH
NaOH C6H12O6+2Cu（OH）2——→ C6H12O7+Cu2O↓+H2O △ （棕红色） 醛糖中的醛基在溴水中可被氧化成羧基而生成糖酸，糖酸加热很容易失水而得到γ-和 δ-内酯。例如葡萄糖被溴水氧化生成 D-葡萄糖酸和 D-葡萄糖酸-δ-内酯（DGL），前者可 与钙离子生成葡萄糖酸钙，它可作为口服钙的补充剂，后者是一种温和的酸味剂，适用于肉 制品和乳制品，特别在焙烤食品中可以作为膨松剂的一个组分。酮糖与溴水不起作用，故利 用该反应可以区别酮糖和醛糖。 醛糖用浓硝酸氧化时，它的醛基和伯醇基都被氧化，生成具有相同碳数的二元酸，例如 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，而其他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和其他己醛糖。酮糖用浓硝酸氧化时， 在酮基处裂解，生成草酸和酒石酸。 在强氧化剂作用下，单糖能完全被氧化而生成二氧化碳和水。 2.1.3.4 还原反应 单糖分子中的醛基或酮基在一定条件下可加氢还原成羟基，产物为糖醇，常用的还原剂 有镍、氢化硼钠（NaBH4）。如葡萄糖可还原为山梨糖醇；果糖可还原为山梨糖醇和甘露糖 醇的混合物；木糖被还原为木糖醇。山梨糖醇的比甜度为 0.5～0.6，可作为糕点、糖果、调 味品和化妆品的保湿剂，亦可用于制取抗坏血酸。木糖醇的比甜度为 0.9～1.0，可在糖果、 口香糖、巧克力、医药品及其他产品中广泛应用。两种糖醇都可作为糖尿病患者的食糖替代 品，食用后也不会引起牙齿的龋变。 2.1.3.5 美拉德反应 美拉德反应（Maillard reaction）又称羰氨反应，即指羰基与氨基经缩合、聚合生成类黑 色素的反应。许多食品在加工和贮藏中的褐变，就是从美拉德反应开始的。（详见 2.5 节） 2.2 低聚糖 低聚糖（oligosaccharide）又称寡糖，是由 2～10 个单糖分子通过糖苷键连接而成的低 度聚合糖类。按水解后所生成单糖分子的数目，低聚糖分为二糖、三糖、四糖、五糖等，其 中以二糖最为常见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。根据组成低聚糖的单糖分子相同与否分为均 低聚糖和杂低聚糖，前者是以同种单糖聚合而成，如麦芽糖、异麦芽糖、环状糊精等，后者 由不同种单糖聚合而成，如蔗糖、棉子糖等。根据还原性质低聚糖又可分为还原性低聚糖和 非还原性低聚糖。 2.2.1 结构和命名 低聚糖通过糖苷键结合，即醛糖 C1（酮糖则在 C2）上半缩醛的羟基（-OH）和其他单 糖分子的羟基经脱水，通过缩醛方式结合而成。糖苷键有α和β构型之分，结合位置有 1→ 2、1→3、1→4、1→6 等。 低聚糖的命名通常采用系统命名法。即用规定的符号 D 或 L 和α或β分别表示单糖残 基的构型；用阿拉伯数字和箭头（→）表示糖苷键连接碳原子的位置和方向，其全称为某糖 基（X→Y）某醛（酮）糖苷，X，Y 分别代表糖苷键所连接的碳原子位置。如麦芽糖的系 统名称为α-D-吡喃葡萄糖基（1→4）-D-吡喃葡萄糖苷；蔗糖的系统名称为α-D-吡喃葡萄
NaOH C6H12O6+2Cu（OH）2——→ C6H12O7+Cu2O↓+H2O △ （棕红色） 醛糖中的醛基在溴水中可被氧化成羧基而生成糖酸，糖酸加热很容易失水而得到γ-和 δ-内酯。例如葡萄糖被溴水氧化生成 D-葡萄糖酸和 D-葡萄糖酸-δ-内酯（DGL），前者可 与钙离子生成葡萄糖酸钙，它可作为口服钙的补充剂，后者是一种温和的酸味剂，适用于肉 制品和乳制品，特别在焙烤食品中可以作为膨松剂的一个组分。酮糖与溴水不起作用，故利 用该反应可以区别酮糖和醛糖。 醛糖用浓硝酸氧化时，它的醛基和伯醇基都被氧化，生成具有相同碳数的二元酸，例如 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，而其他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和其他己醛糖。酮糖用浓硝酸氧化时， 在酮基处裂解，生成草酸和酒石酸。 在强氧化剂作用下，单糖能完全被氧化而生成二氧化碳和水。 2.1.3.4 还原反应 单糖分子中的醛基或酮基在一定条件下可加氢还原成羟基，产物为糖醇，常用的还原剂 有镍、氢化硼钠（NaBH4）。如葡萄糖可还原为山梨糖醇；果糖可还原为山梨糖醇和甘露糖 醇的混合物；木糖被还原为木糖醇。山梨糖醇的比甜度为 0.5～0.6，可作为糕点、糖果、调 味品和化妆品的保湿剂，亦可用于制取抗坏血酸。木糖醇的比甜度为 0.9～1.0，可在糖果、 口香糖、巧克力、医药品及其他产品中广泛应用。两种糖醇都可作为糖尿病患者的食糖替代 品，食用后也不会引起牙齿的龋变。 2.1.3.5 美拉德反应 美拉德反应（Maillard reaction）又称羰氨反应，即指羰基与氨基经缩合、聚合生成类黑 色素的反应。许多食品在加工和贮藏中的褐变，就是从美拉德反应开始的。（详见 2.5 节） 2.2 低聚糖 低聚糖（oligosaccharide）又称寡糖，是由 2～10 个单糖分子通过糖苷键连接而成的低 度聚合糖类。按水解后所生成单糖分子的数目，低聚糖分为二糖、三糖、四糖、五糖等，其 中以二糖最为常见，如蔗糖、麦芽糖、乳糖等。根据组成低聚糖的单糖分子相同与否分为均 低聚糖和杂低聚糖，前者是以同种单糖聚合而成，如麦芽糖、异麦芽糖、环状糊精等，后者 由不同种单糖聚合而成，如蔗糖、棉子糖等。根据还原性质低聚糖又可分为还原性低聚糖和 非还原性低聚糖。 2.2.1 结构和命名 低聚糖通过糖苷键结合，即醛糖 C1（酮糖则在 C2）上半缩醛的羟基（-OH）和其他单 糖分子的羟基经脱水，通过缩醛方式结合而成。糖苷键有α和β构型之分，结合位置有 1→ 2、1→3、1→4、1→6 等。 低聚糖的命名通常采用系统命名法。即用规定的符号 D 或 L 和α或β分别表示单糖残 基的构型；用阿拉伯数字和箭头（→）表示糖苷键连接碳原子的位置和方向，其全称为某糖 基（X→Y）某醛（酮）糖苷，X，Y 分别代表糖苷键所连接的碳原子位置。如麦芽糖的系 统名称为α-D-吡喃葡萄糖基（1→4）-D-吡喃葡萄糖苷；蔗糖的系统名称为α-D-吡喃葡萄
糖基（1→2）-β-D-呋喃果糖苷；乳糖的系统名称为β-D-吡喃半乳糖基（1→4）-D-吡喃葡 萄糖苷。以下是几种双糖的结构式： 麦芽糖（α-D-吡喃葡萄糖基（1→4）-D-吡喃葡萄糖苷） 蔗糖（α-D-吡喃葡萄糖基（1→2）-β-D-呋喃果糖苷） 乳糖（β-D-吡喃半乳糖基（1→4）α-D-吡喃葡萄糖苷） 图 2-6 几种双糖的结构式 除系统命名外，因习惯名称使用简单方便，沿用已久，故目前仍然经常使用。如蔗糖、 乳糖、龙胆二糖、海藻糖、棉子糖、水苏糖等。 2.2.2 低聚糖的性质 2.2.2.1 甜度和溶解度 低聚糖随着聚合度的增加，甜度降低。几种常见二糖的甜度顺序为：蔗糖（1.0）＞麦 芽糖（0.3）＞乳糖（0.2）＞海藻糖（0.1）。果葡糖浆的甜度因其果糖含量不同而宜，果糖 含量越高，甜度越高。蔗糖的溶解度介于果糖和葡萄糖之间，麦芽糖的溶解度较高，而乳糖 的溶解度较小。 2.2.2.2 抗氧化性 糖液具有抗氧化性，因为氧气在糖溶液中的溶解度大大减少，如 20℃时，60%的蔗糖 溶液中，氧气溶解度约为纯水的 1/6。糖液可用于防止果蔬氧化，它可阻隔果蔬与大气中氧 的接触，阻止果蔬氧化，同时可防止水果挥发性酯类的损失。糖液也可延缓糕饼中油脂的氧 化酸败。另外，糖与氨基酸发生美拉德反应的中间产物也具有明显的抗氧化作用。 2.2.2.3 黏度和吸湿性 糖浆的黏度特性对食品加工具有现实的生产意义。蔗糖、麦芽糖的黏度比单糖高，聚合 度大的低聚糖黏度更高，在一定黏度范围可使由糖浆熬煮而成的糖膏具有可塑性，以适合糖 果工艺中的拉条和成型的需要。另外糖浆的黏度可利于提高蛋白质的发泡性质。低聚糖多数 吸湿性较小，可作为糖衣材料，防止糖制品的吸湿回潮，或用于硬糖、酥性饼干的甜味剂。 O OH H H H OH H OH H CH2OH O H H H HO OH H OH H CH2OH O O OH H H H OH H OH H CH2OH O H H H HO H OH H OH CH2 OH O HOH2 O C H H H HO OH H OH H CH2 OH O O H CH2 OH H HO HO H
糖基（1→2）-β-D-呋喃果糖苷；乳糖的系统名称为β-D-吡喃半乳糖基（1→4）-D-吡喃葡 萄糖苷。以下是几种双糖的结构式： 麦芽糖（α-D-吡喃葡萄糖基（1→4）-D-吡喃葡萄糖苷） 蔗糖（α-D-吡喃葡萄糖基（1→2）-β-D-呋喃果糖苷） 乳糖（β-D-吡喃半乳糖基（1→4）α-D-吡喃葡萄糖苷） 图 2-6 几种双糖的结构式 除系统命名外，因习惯名称使用简单方便，沿用已久，故目前仍然经常使用。如蔗糖、 乳糖、龙胆二糖、海藻糖、棉子糖、水苏糖等。 2.2.2 低聚糖的性质 2.2.2.1 甜度和溶解度 低聚糖随着聚合度的增加，甜度降低。几种常见二糖的甜度顺序为：蔗糖（1.0）＞麦 芽糖（0.3）＞乳糖（0.2）＞海藻糖（0.1）。果葡糖浆的甜度因其果糖含量不同而宜，果糖 含量越高，甜度越高。蔗糖的溶解度介于果糖和葡萄糖之间，麦芽糖的溶解度较高，而乳糖 的溶解度较小。 2.2.2.2 抗氧化性 糖液具有抗氧化性，因为氧气在糖溶液中的溶解度大大减少，如 20℃时，60%的蔗糖 溶液中，氧气溶解度约为纯水的 1/6。糖液可用于防止果蔬氧化，它可阻隔果蔬与大气中氧 的接触，阻止果蔬氧化，同时可防止水果挥发性酯类的损失。糖液也可延缓糕饼中油脂的氧 化酸败。另外，糖与氨基酸发生美拉德反应的中间产物也具有明显的抗氧化作用。 2.2.2.3 黏度和吸湿性 糖浆的黏度特性对食品加工具有现实的生产意义。蔗糖、麦芽糖的黏度比单糖高，聚合 度大的低聚糖黏度更高，在一定黏度范围可使由糖浆熬煮而成的糖膏具有可塑性，以适合糖 果工艺中的拉条和成型的需要。另外糖浆的黏度可利于提高蛋白质的发泡性质。低聚糖多数 吸湿性较小，可作为糖衣材料，防止糖制品的吸湿回潮，或用于硬糖、酥性饼干的甜味剂。 O OH H H H OH H OH H CH2OH O H H H HO OH H OH H CH2OH O O OH H H H OH H OH H CH2OH O H H H HO H OH H OH CH2 OH O HOH2 O C H H H HO OH H OH H CH2 OH O O H CH2 OH H HO HO H
2.2.2.4 发酵性 不同微生物对各种糖的利用能力和速度不同。霉菌在许多碳源上都能生长繁殖。酵母菌 可使葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖、甘露糖等发酵生成酒精和二氧化碳。大多数酵母菌发酵 糖速度的顺序为：葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麦芽糖。乳酸菌除可发酵上述糖类外，还可发酵乳 糖产生乳酸。但大多数低聚糖却不能被酵母菌和乳酸菌等直接发酵，低聚糖要在水解后产生 单糖才能被发酵。由于蔗糖、麦芽糖等具有发酵性，生产上可选用其他甜味剂代替，以避免 微生物生长繁殖而使食品变质。 2.2.2.5 结晶性 蔗糖易结晶，晶体粗大；淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并可 防止蔗糖结晶。在糖果生产中，要应用糖结晶性质上的差别。例如生产硬糖时不能单独使用 蔗糖，否则会因蔗糖结晶破裂而使产品不透明、不坚韧。旧式生产硬糖时采用加酸水解法使 一部分蔗糖变为转化糖，以防止蔗糖结晶。新式生产硬糖时采用添加适量淀粉糖浆（DE 值 42），则会降低糖果的结晶性，同时能增加其粘性、韧性和强度，取得相当好的效果。生产 蜜饯、果脯等高糖食品时，为防止单独使用蔗糖产生的结晶返砂现象，适当添加果糖或果葡 糖浆替代蔗糖，可大大改善产品品质。 2.2.2.6 还原性 分子中含有自由醛（或酮）基或半缩醛（或酮）基的糖都具有还原性。单糖和部分低聚 糖具有还原性，而糖醇和多糖则不具有还原性。有还原性的糖称为还原糖。还原性低聚糖的 还原能力随着聚合度的增加而降低。食品中常见的双糖有海藻糖型和麦芽糖型两类。海藻糖 型的糖分子中两个单糖都是以还原性基团形成糖苷键，不具有还原性，不能还原费林试剂， 不生成脎和肟，不发生变旋现象，主要有蔗糖和海藻糖等。麦芽糖型分子中，一分子糖的还 原性半缩醛羟基与另一个糖分子的非还原性羟基相结合成糖苷键，因此有一个糖分子的还原 性基团是游离的，具有还原性，可以还原费林试剂，也可生成脎和肟，能发生变旋现象，麦 芽糖、乳糖、异麦芽糖、龙胆二糖等属于此类。低聚糖有无还原性，对于它在食品加工和使 用中起着重要作用。 2.2.2.7 其他 与单糖相比，低聚糖含有糖苷键，可以发生水解反应。糖苷键类似于醚键，在弱酸、中 性和碱性条件下比较稳定，但在较强的酸溶液中易被水解。彻底水解产物是单糖。不同糖苷 键受酸水解的难易不同，一般是 1→6 糖苷键较难水解。广泛分布于动、植物和微生物界的 各种水解酶和转移酶，对催化低聚糖的水解和合成一些新的低聚糖具有重要意义。 与单糖相比，由于低聚糖的半缩醛（酮）基相对减少或消失，其发生氧化还原和异构化 等化学性质相对减弱或消失。还原性双糖的这种改性程度最小，它们在许多化学性质上与单 糖一致。三糖以上的低聚糖和非还原双糖的这种改变程度就很明显。表 2-4 是麦芽低聚糖的 一系列性质比较表。 表 2-4 麦芽低聚糖的性质比较 性质 比较
2.2.2.4 发酵性 不同微生物对各种糖的利用能力和速度不同。霉菌在许多碳源上都能生长繁殖。酵母菌 可使葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖、甘露糖等发酵生成酒精和二氧化碳。大多数酵母菌发酵 糖速度的顺序为：葡萄糖＞果糖＞蔗糖＞麦芽糖。乳酸菌除可发酵上述糖类外，还可发酵乳 糖产生乳酸。但大多数低聚糖却不能被酵母菌和乳酸菌等直接发酵，低聚糖要在水解后产生 单糖才能被发酵。由于蔗糖、麦芽糖等具有发酵性，生产上可选用其他甜味剂代替，以避免 微生物生长繁殖而使食品变质。 2.2.2.5 结晶性 蔗糖易结晶，晶体粗大；淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并可 防止蔗糖结晶。在糖果生产中，要应用糖结晶性质上的差别。例如生产硬糖时不能单独使用 蔗糖，否则会因蔗糖结晶破裂而使产品不透明、不坚韧。旧式生产硬糖时采用加酸水解法使 一部分蔗糖变为转化糖，以防止蔗糖结晶。新式生产硬糖时采用添加适量淀粉糖浆（DE 值 42），则会降低糖果的结晶性，同时能增加其粘性、韧性和强度，取得相当好的效果。生产 蜜饯、果脯等高糖食品时，为防止单独使用蔗糖产生的结晶返砂现象，适当添加果糖或果葡 糖浆替代蔗糖，可大大改善产品品质。 2.2.2.6 还原性 分子中含有自由醛（或酮）基或半缩醛（或酮）基的糖都具有还原性。单糖和部分低聚 糖具有还原性，而糖醇和多糖则不具有还原性。有还原性的糖称为还原糖。还原性低聚糖的 还原能力随着聚合度的增加而降低。食品中常见的双糖有海藻糖型和麦芽糖型两类。海藻糖 型的糖分子中两个单糖都是以还原性基团形成糖苷键，不具有还原性，不能还原费林试剂， 不生成脎和肟，不发生变旋现象，主要有蔗糖和海藻糖等。麦芽糖型分子中，一分子糖的还 原性半缩醛羟基与另一个糖分子的非还原性羟基相结合成糖苷键，因此有一个糖分子的还原 性基团是游离的，具有还原性，可以还原费林试剂，也可生成脎和肟，能发生变旋现象，麦 芽糖、乳糖、异麦芽糖、龙胆二糖等属于此类。低聚糖有无还原性，对于它在食品加工和使 用中起着重要作用。 2.2.2.7 其他 与单糖相比，低聚糖含有糖苷键，可以发生水解反应。糖苷键类似于醚键，在弱酸、中 性和碱性条件下比较稳定，但在较强的酸溶液中易被水解。彻底水解产物是单糖。不同糖苷 键受酸水解的难易不同，一般是 1→6 糖苷键较难水解。广泛分布于动、植物和微生物界的 各种水解酶和转移酶，对催化低聚糖的水解和合成一些新的低聚糖具有重要意义。 与单糖相比，由于低聚糖的半缩醛（酮）基相对减少或消失，其发生氧化还原和异构化 等化学性质相对减弱或消失。还原性双糖的这种改性程度最小，它们在许多化学性质上与单 糖一致。三糖以上的低聚糖和非还原双糖的这种改变程度就很明显。表 2-4 是麦芽低聚糖的 一系列性质比较表。 表 2-4 麦芽低聚糖的性质比较 性质 比较
水溶性 G2→.→G10（水溶性略下降） 吸湿性 24℃ G3＞G4＞G5=G7＞G2 35℃ G3＞G4=G5＞G7＞G8＞G2 甜度（以蔗糖为 1.0 计） G2=0.44 G3=0.32 G4=0.20 G5=0.17 G6=0.10 G7=0.05 粘度 G2→.→G10（越来越高，G2 和 G3 间差距最大） 保湿性 G3＞G＞4G5=G6＜G7＞＞G2 溶液的水分活度 G2＜G3＜G4. 还原性 G2＞G3＞G4. 注：G 在本表中表示葡萄糖基。 表中显示麦芽糖的性质有多处显得有些特别，虽然对其原因还未严格讨论，但从它和其 他麦芽低聚糖的结构上看，麦芽糖中保留的半缩醛羟基“比例”最大、糖基之间的相互作用 最少、构象自由度最大、分子量最少，所以，其性质有一定特别似乎也不难理解。 2.2.3 食品中重要的低聚糖 低聚糖存在于多种天然食物中，尤以植物性食物为多，如果蔬、谷物、豆科植物种子和 一些植物块茎中。此外还存在于牛奶、蜂蜜及一些发酵制品中等。其中以蔗糖、麦芽糖、乳 糖最常见，它们可被机体消化吸收，生理功能一般，属于普通低聚糖。除此之外的一些低聚 糖，因其具有显著的生理功能，在机体胃肠道内不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧 杆菌所利用，是双歧杆菌增殖因子，一些具有防止龋齿功能，属于具有保健作用的低聚糖， 近年来备受业内专家的重视，已开发出各种保健食品。 2.2.3.1 普通低聚糖 （1）蔗糖 蔗糖（sucrose，cane sugar）是α-D-吡喃葡萄糖的 C1 与β-D-呋喃果糖的 C2 通过糖苷键 结合的非还原糖。在自然界中，蔗糖广泛地分布于植物的根、茎、叶、花、果实及种子内， 尤以甘蔗、甜菜中最多。蔗糖是人类需求最大，也是食品工业中最重要的能量型甜味剂，在 人类营养上起着巨大的作用。制糖工业常用甘蔗（sugarcane）、甜菜（sugarbeet）为原料提 取。 纯净蔗糖为无色透明结晶，易溶于水，难溶于乙醇、氯仿、醚等有机溶剂。蔗糖甜度较 高，甜味纯正，相对密度 1.588，熔点 160℃，加热到熔点，便形成玻璃样晶体，加热到 200℃ 以上形成棕褐色的焦糖。此焦糖常被用作酱油的增色剂。 蔗糖不具有还原性，不能与苯肼作用产生糖脎，无变旋作用（因无α、β型）。蔗糖也 不因弱碱的作用而引起烯醇化，但可被强碱破坏。稀酸或转化酶都能水解蔗糖。蔗糖的比旋 光度为[α] D 20=+66.5°，当其水解后，所生成的产物及旋光度见下式。 C12H22O11+H2O——→C6H12O6 + C6H12O6 （蔗糖） （D-葡萄糖） （D-果糖） +66.4° +52.5° -92° 最终平衡时，蔗糖水解液的比旋光度[ α] D 20=-19.9°，这种变化称为蔗糖的转化 （inversion）作用。蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖混合物，比蔗糖甜，被称为转化糖浆。 蔗糖广泛用于含糖食品的加工中。高浓度蔗糖溶液对微生物有抑制作用，可大规模用于 蜜饯、果酱和糖果的生产。蔗糖衍生物——三氯蔗糖是一种强力甜味剂，蔗糖脂肪酸酯用作 乳化剂。蔗糖也是家庭烹调的佐料
水溶性 G2→.→G10（水溶性略下降） 吸湿性 24℃ G3＞G4＞G5=G7＞G2 35℃ G3＞G4=G5＞G7＞G8＞G2 甜度（以蔗糖为 1.0 计） G2=0.44 G3=0.32 G4=0.20 G5=0.17 G6=0.10 G7=0.05 粘度 G2→.→G10（越来越高，G2 和 G3 间差距最大） 保湿性 G3＞G＞4G5=G6＜G7＞＞G2 溶液的水分活度 G2＜G3＜G4. 还原性 G2＞G3＞G4. 注：G 在本表中表示葡萄糖基。 表中显示麦芽糖的性质有多处显得有些特别，虽然对其原因还未严格讨论，但从它和其 他麦芽低聚糖的结构上看，麦芽糖中保留的半缩醛羟基“比例”最大、糖基之间的相互作用 最少、构象自由度最大、分子量最少，所以，其性质有一定特别似乎也不难理解。 2.2.3 食品中重要的低聚糖 低聚糖存在于多种天然食物中，尤以植物性食物为多，如果蔬、谷物、豆科植物种子和 一些植物块茎中。此外还存在于牛奶、蜂蜜及一些发酵制品中等。其中以蔗糖、麦芽糖、乳 糖最常见，它们可被机体消化吸收，生理功能一般，属于普通低聚糖。除此之外的一些低聚 糖，因其具有显著的生理功能，在机体胃肠道内不被消化吸收而直接进入大肠内优先为双歧 杆菌所利用，是双歧杆菌增殖因子，一些具有防止龋齿功能，属于具有保健作用的低聚糖， 近年来备受业内专家的重视，已开发出各种保健食品。 2.2.3.1 普通低聚糖 （1）蔗糖 蔗糖（sucrose，cane sugar）是α-D-吡喃葡萄糖的 C1 与β-D-呋喃果糖的 C2 通过糖苷键 结合的非还原糖。在自然界中，蔗糖广泛地分布于植物的根、茎、叶、花、果实及种子内， 尤以甘蔗、甜菜中最多。蔗糖是人类需求最大，也是食品工业中最重要的能量型甜味剂，在 人类营养上起着巨大的作用。制糖工业常用甘蔗（sugarcane）、甜菜（sugarbeet）为原料提 取。 纯净蔗糖为无色透明结晶，易溶于水，难溶于乙醇、氯仿、醚等有机溶剂。蔗糖甜度较 高，甜味纯正，相对密度 1.588，熔点 160℃，加热到熔点，便形成玻璃样晶体，加热到 200℃ 以上形成棕褐色的焦糖。此焦糖常被用作酱油的增色剂。 蔗糖不具有还原性，不能与苯肼作用产生糖脎，无变旋作用（因无α、β型）。蔗糖也 不因弱碱的作用而引起烯醇化，但可被强碱破坏。稀酸或转化酶都能水解蔗糖。蔗糖的比旋 光度为[α] D 20=+66.5°，当其水解后，所生成的产物及旋光度见下式。 C12H22O11+H2O——→C6H12O6 + C6H12O6 （蔗糖） （D-葡萄糖） （D-果糖） +66.4° +52.5° -92° 最终平衡时，蔗糖水解液的比旋光度[ α] D 20=-19.9°，这种变化称为蔗糖的转化 （inversion）作用。蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖混合物，比蔗糖甜，被称为转化糖浆。 蔗糖广泛用于含糖食品的加工中。高浓度蔗糖溶液对微生物有抑制作用，可大规模用于 蜜饯、果酱和糖果的生产。蔗糖衍生物——三氯蔗糖是一种强力甜味剂，蔗糖脂肪酸酯用作 乳化剂。蔗糖也是家庭烹调的佐料
（2）麦芽糖 麦芽糖（maltose）又称饴糖，是由 2 分子的葡萄糖通过α-1，4 糖苷键结合而成的双糖， 是淀粉在β-淀粉酶作用下的最终水解产物。麦芽糖存在于麦芽、花粉、花蜜、树蜜及大豆 植株的叶柄、茎和根部。谷物种子发芽时就有麦芽糖的生成，生产啤酒所用的麦芽汁中所含 糖成分主要是麦芽糖。 常温下，纯麦芽糖为透明针状晶体，易溶于水，微溶于酒精，不溶于醚。其熔点为 102℃～ 103℃，相对密度 1.540，比甜度为 0.3，甜味柔和，有特殊风味。麦芽糖易被机体消化吸收， 在糖类中营养最为丰富。 麦芽糖有还原性，能形成糖脎，有变旋作用，比旋光度为[α] D 20=+136°。麦芽糖可被 酵母发酵，水解后产生 2 分子葡萄糖。工业上将淀粉用淀粉酶糖化后加酒精使糊精沉淀除去， 再经结晶即可制得纯净麦芽糖。通常晶体麦芽糖为β型，麦芽糖是食品中使用的一种温和的 甜味剂。 （3） 乳糖 乳糖（lactose，milksugar）是由β-半乳糖与葡萄糖以β-1，4 糖苷键结合而成。它是哺 乳动物乳汁中的主要糖成分，牛乳含乳糖 4.6%～5.0%，人乳含乳糖 5%～7%，在植物界十 分罕见。纯品乳糖为白色固体，溶解度小，比甜度为 0.2。乳糖具有还原性，能形成脎，含 有α和β两种立体异构体，α-型的[α] D 20 为+85.0°，熔点是 223℃；β-型的[α] D 20 为 +34.9°，熔点是 252℃。乳糖最终的比旋光度[α] D 20 为+55.3°。 乳糖可被乳糖酶和稀酸水解后生成葡萄糖和半乳糖，不被酵母发酵。乳酸菌可使乳糖发 酵变为乳酸。乳糖的存在可以促进婴儿肠道双歧杆菌的生长，也有助于机体内钙的代谢和吸 收，但对体内缺乳糖酶的人群，它可导致乳糖不耐症。 （4）果葡糖浆 果葡糖浆（fructose，corn syrups），又称高果糖浆或异构糖浆。它是以酶法糖化淀粉所 得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构化，将其中一部分葡萄糖异构成果糖，即由果糖和葡萄糖 为主要成分组成的混合糖浆。根据其所含果糖的多少，分为果糖含量为 42%、55%、90%三 代产品，比甜度分别为 1.0、1.4、1.7。 果葡糖浆是一种近代开发出来的、发展最快的淀粉糖品，其最大的优点就是含有相当数 量的果糖，而果糖具有多方面的独特性质，如甜度的协同增效，冷甜爽口性，高溶解度与高 渗透压，吸湿性、保湿性与抗结晶性，优越的发酵性与加工贮藏稳定性，显著的褐变反应等， 而且这些性质随果糖含量的增加而更加突出。果糖在代谢中不受胰岛素影响，进入血液速度 较慢，使血糖变化范围较小，目前作为蔗糖的替代品在食品加工领域中应用日趋广泛。 （5） 环状糊精 环状糊精（cyclodextrin），又名沙丁格糊精（schardinger-dextrin）或环状淀粉，是由 D- 葡萄糖以α-1，4 糖苷键连接而成的环状低聚糖，该糊精是由软化芽孢杆菌作用于淀粉的产 物。环状糊精为环状结构，见图 2-7。聚合度有 6，7， 8 三种，依次称为α-，β-，γ-环状糊精。 环状糊精是白色结晶粉末，熔点 300℃～305℃， 性质比较稳定，α-，β-，γ-环状糊精在水中的溶解 O OH OH CH2OH O OH OH CH2OH O OH HO HOH2C O OH OH HO HOH2C O O OH H HO O HOH2C O O O OH OH CH2OH O O
（2）麦芽糖 麦芽糖（maltose）又称饴糖，是由 2 分子的葡萄糖通过α-1，4 糖苷键结合而成的双糖， 是淀粉在β-淀粉酶作用下的最终水解产物。麦芽糖存在于麦芽、花粉、花蜜、树蜜及大豆 植株的叶柄、茎和根部。谷物种子发芽时就有麦芽糖的生成，生产啤酒所用的麦芽汁中所含 糖成分主要是麦芽糖。 常温下，纯麦芽糖为透明针状晶体，易溶于水，微溶于酒精，不溶于醚。其熔点为 102℃～ 103℃，相对密度 1.540，比甜度为 0.3，甜味柔和，有特殊风味。麦芽糖易被机体消化吸收， 在糖类中营养最为丰富。 麦芽糖有还原性，能形成糖脎，有变旋作用，比旋光度为[α] D 20=+136°。麦芽糖可被 酵母发酵，水解后产生 2 分子葡萄糖。工业上将淀粉用淀粉酶糖化后加酒精使糊精沉淀除去， 再经结晶即可制得纯净麦芽糖。通常晶体麦芽糖为β型，麦芽糖是食品中使用的一种温和的 甜味剂。 （3） 乳糖 乳糖（lactose，milksugar）是由β-半乳糖与葡萄糖以β-1，4 糖苷键结合而成。它是哺 乳动物乳汁中的主要糖成分，牛乳含乳糖 4.6%～5.0%，人乳含乳糖 5%～7%，在植物界十 分罕见。纯品乳糖为白色固体，溶解度小，比甜度为 0.2。乳糖具有还原性，能形成脎，含 有α和β两种立体异构体，α-型的[α] D 20 为+85.0°，熔点是 223℃；β-型的[α] D 20 为 +34.9°，熔点是 252℃。乳糖最终的比旋光度[α] D 20 为+55.3°。 乳糖可被乳糖酶和稀酸水解后生成葡萄糖和半乳糖，不被酵母发酵。乳酸菌可使乳糖发 酵变为乳酸。乳糖的存在可以促进婴儿肠道双歧杆菌的生长，也有助于机体内钙的代谢和吸 收，但对体内缺乳糖酶的人群，它可导致乳糖不耐症。 （4）果葡糖浆 果葡糖浆（fructose，corn syrups），又称高果糖浆或异构糖浆。它是以酶法糖化淀粉所 得的糖化液经葡萄糖异构酶的异构化，将其中一部分葡萄糖异构成果糖，即由果糖和葡萄糖 为主要成分组成的混合糖浆。根据其所含果糖的多少，分为果糖含量为 42%、55%、90%三 代产品，比甜度分别为 1.0、1.4、1.7。 果葡糖浆是一种近代开发出来的、发展最快的淀粉糖品，其最大的优点就是含有相当数 量的果糖，而果糖具有多方面的独特性质，如甜度的协同增效，冷甜爽口性，高溶解度与高 渗透压，吸湿性、保湿性与抗结晶性，优越的发酵性与加工贮藏稳定性，显著的褐变反应等， 而且这些性质随果糖含量的增加而更加突出。果糖在代谢中不受胰岛素影响，进入血液速度 较慢，使血糖变化范围较小，目前作为蔗糖的替代品在食品加工领域中应用日趋广泛。 （5） 环状糊精 环状糊精（cyclodextrin），又名沙丁格糊精（schardinger-dextrin）或环状淀粉，是由 D- 葡萄糖以α-1，4 糖苷键连接而成的环状低聚糖，该糊精是由软化芽孢杆菌作用于淀粉的产 物。环状糊精为环状结构，见图 2-7。聚合度有 6，7， 8 三种，依次称为α-，β-，γ-环状糊精。 环状糊精是白色结晶粉末，熔点 300℃～305℃， 性质比较稳定，α-，β-，γ-环状糊精在水中的溶解 O OH OH CH2OH O OH OH CH2OH O OH HO HOH2C O OH OH HO HOH2C O O OH H HO O HOH2C O O O OH OH CH2OH O O