第三節 重要的碳水化合物

一、單糖   

    1、葡萄糖   

    葡萄糖又叫右旋糖。廣泛存在于水果、蔬菜、血液、蜂蜜等食品中，是雙糖和許多重要的多糖(如淀粉、纖維素等)的組成成分。可以進行多種發酵。是一種重要的單糖成分。

    2、果糖

    果糖又叫左旋糖。在己糖中甜度最高，吸濕性最強。廣泛存在于生物界，其游離態多與葡萄糖共存。可以被酵母發酵。

    3、半乳糖 

   半乳糖一般無游離狀態存在，僅為乳糖、棉子糖和瓊脂等的組成成分。可以被乳酸菌發酵。

    4、甘露糖

    甘露糖無游離態存在，為半纖維素等的組成成分。可以被酵母發酵。

二、寡糖

    1、蔗糖

    蔗糖又稱甘蔗糖或甜菜糖，是由葡萄糖和果糖分子縮合失水形成的，為一種多面體結晶，易溶于水，味很甜，是日常攝食的主要食用糖。但是，蔗糖難溶于乙醇，從而成為食品工業上將蔗糖制成夾心食品的一種依據。蔗糖可以與金屬離子形成蔗糖鹽。由于這個性質，在機體內，蔗糖可與鈣離子反應結合，生成一種難溶于水的鈣鹽蔗糖鈣，從而影響機體對蔗糖和鈣的利用，所以，有人稱蔗糖鈣為“糖強盜”。

蔗糖＋鈣離子→蔗糖鈣↓

    濃蔗糖溶液具有抑制微生物生長的特性，因此，可以用來生產和保存某些食品。這也是為什么要用蔗糖來生產蜜餞果品、果醬和果凍的重要原因。

    蔗糖主要存在于甘蔗、甜菜、胡蘿卜、水果和其他一些植物中(表4-4)。工業制糖，主要采用的是甘蔗和甜菜這二種原料。

表4-4  某些植物中的蔗糖含量

 2、麥芽糖麥芽糖主要存在于發芽的大麥(麥芽)和谷粒、麥芽抽提物和由淀粉分解而得到的糖漿中，很容易在酸或酶的作用下發生分解。

3、乳糖

乳糖由葡萄糖和半乳糖構成，難溶于水，具有還原性。主要存在于哺乳動物的乳汁中，一般牛乳含4％，人乳含5％～7％。乳糖不能被純酵母發酵，但可以被乳酸菌發酵，而這正是牛奶變酸的原因，也是制備酸奶的基礎。

三、多糖

l、淀粉

淀粉由葡萄糖殘基構成，幾乎存在于所有的植物中，尤其以一些植物的種子、塊根、根和球莖中含量豐富，如谷類含淀粉約70％～80％，豆類約30％～50％，土豆約10％～24％。這主要得助于淀粉的可貯存性。根據熱水溶解的性質差別，可以把淀粉區分為可溶的直鏈淀粉和不溶的支鏈淀粉。這種區別可以從結構上得到最終的證明。一般淀粉中，直鏈淀粉和支鏈淀粉都有存在，只是含量不同罷了。但是，在極個別的情況下，有的淀粉，如糯米大部為支鏈淀粉；還有的淀粉，如個別豆類淀粉大部為直鏈淀粉。

由于結構的差異，直鏈淀粉與支鏈淀粉在性質上也有不少的差別。例如，直鏈淀粉遇碘-碘化鉀溶液顯藍色，支鏈淀粉則顯紫色。

淀粉可以在酸和酶的作用下發生分解。在工業上，可以利用這種分解來生產多種食品，如酒、糊精、淀粉糖漿和葡萄糖等。

2、糖原

糖原是動物和人體內的貯備糖，主要存在于動物性食品中。如同淀粉之于植物一樣，糖原對于動物和人，有“動物淀粉”的稱呼。糖原由葡萄糖殘基構成，其結構與支鏈淀粉類似，但是分支更多。遇碘-碘化鉀溶液顯紅褐色。

3、纖維素

據估計，纖維素在植物界碳含量中約占50％以上。可以肯定，所有的植物性食品，中都含有纖維素，只是含量的不同而已。纖維素為無色無臭無味的物質，由葡萄糖殘基構成，完全不溶于水，也不糊化。纖維素不能被人體消化吸收，只有食草動物才能利用纖維素。但這并不意味著纖維素對人體無所作為。纖維素在酸的作用下可以發生分解，經過多步分解過程以后，可以得到葡萄糖。用濃硫酸(低溫)或稀硫酸(高溫和高壓)作用木材廢料，可以得到大約20％的葡萄糖。這是一個很有意義的開發工作。

    4、瓊脂   

    屬于半乳聚糖類，由瓊脂糖和瓊脂膠組成，含有硫和鈣元素。與水有很強的結合力，在約 l％～2％時即可形成堅韌的凝膠。可以用某些紅藻類物質制備。

    瓊脂可以用作食品增稠劑，主要用于生產果凍、果醬等食品。

    5、果膠

    果膠主要存在于植物的果肉和皮部分，如蘋果渣(含10％～15％，干重)、甜菜渣(含 20％)、檸檬果皮和西瓜皮等。由一些大分子物質混合構成，一般認為，果膠的構成成分中，都含有半乳糖醛酸酯或其衍生物。果膠與水也有很強的結合力，可以浸脹形成堅韌的凝膠，也可以用作食品增稠劑。

    6、藻酸鹽

    藻酸鹽易溶于水，在有二價或高價陽離子(如鈣離子)存在的情況下，可以生成凝膠。藻酸鹽的凝膠與濃度和pH值的關系不大。

    藻酸鹽由藻酸制得，而藻酸則是由海藻提取出來的。因此，也將這種藻酸(鹽)稱作為海藻酸(鹽)。藻酸屬于多糖類物質，與藻酸鹽相反，它不溶于水。

四、其他碳水化合物

    1、糖漿

    糖漿是一種混合碳水化合物的水溶液，為淀粉或葡萄糖等工業水解產品。目前主要有兩種類型的糖漿，即淀粉糖漿和果葡糖漿：

    (1)淀粉糖漿是一種無色、透明和粘稠的液體，由淀粉經過不完全水解制得。主要碳水化合物有葡萄糖、麥芽糖、低聚糖和糊精等。通過控制水解的程度，可以得到甜度、粘度等不同的各種產品，以適合于實際的需求。一般淀粉糖漿的儲存性質良好。

  (2)果葡糖漿也叫異構糖漿，是一種無色透明液體。由葡萄糖在異構酶的作用下部分轉變為果糖而制得，碳水化合物為葡萄糖和果糖。通過對反應轉化條件的控制，可以得到各種不同的轉化率。

2、糖苷

表4—5  主要糖苷物質的分類

糖苷主要存在于植物的種子、葉子及皮內。在天然糖苷中，配糖體有醇類、醛類、酚類、甾醇和嘌嶺等。按照配糖體，可以把糖苷劃分為五類(表4—5)。一般糖苷易溶于水，但是，不能與Fehling試劑作用。糖苷可以在酸或酶等的作用下發生分解。糖苷的分解，有時會產生很典型的芳香物質。例如，可可豆或香蕉在成熟過程中，可以由糖苷的分解釋放出特征的芳香氣味；綠茶的糖苷在酶解時，可以釋放出典型的芳香油；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發生酶解時，可以產生具有強烈刺激性氣味的芥子油。   

    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組成成分龍膽二糖和杏仁腈。這種分解產物可以產生對人體劇毒的氫氰酸，所以，生產杏仁和桃仁原料時，必須仔細地用水將糖苷物質即苦味完全除去。

    3、糖醇

    糖醇是一類單糖衍生物，可溶于水及乙醇中，具有甜味，一般比較穩定。常見的糖醇有甘露醇、山梨醇、木糖醇和麥芽糖醇。

    (1)甘露醇  其熔點為106℃。廣泛存在于各種植物組織中。海帶中的甘露醇含量比較豐富，約占干物質的5.2％～20.5％，是制取甘露醇的天然原料。

    (2)山梨醇  其熔點為97.5℃。在植物界分布很廣泛，尤其是水果，如梨、蘋果、櫻桃、李子、桃和杏等，大多含有5％～10％的山梨醇。但是葡萄中卻不含山梨醇，由于山梨醇還不能被酵母發酵，故據此可以鑒別葡萄酒的真偽。

    (3)木糖醇  主要存在于香蕉、楊梅、胡蘿卜、萵苣、菠菜等植物中。熔點為90—94℃，易溶于水，吸濕性小，化學性質穩定，不能被酵母等發酵。

    (4)麥芽糖醇  是由麥芽糖氫化而制得的產品，易溶于水，且保濕性強，不能被微生物利用。