Fennema's Food Chemistry · Chapter 3 · 6 小時完整版

碳水化合物
Carbohydrates

從一個葡萄糖分子，到一塊麵包的口感

單糖立體化學 Maillard 褐變澱粉糊化食品膠體 26 頁 · 6 款小遊戲

為什麼麵包會變硬？

新鮮麵包柔軟，
放兩天就變硬、發乾，
但含水量並沒減少多少？

答案藏在澱粉的「老化 (retrogradation)」──碳水化合物分子重新排列的物理變化。
要理解這個現象，必須先懂醣的結構、反應、與物理性質。

90%

植物乾物質是碳水化合物

70–80%

全球人類熱量來源

2ⁿ

n 個 chiral C 的異構物數

DP 10⁷

amylopectin 分子量（極大）

本章地圖 · 從單糖到食品膠體

尺度漸增的七個層級

01

單糖 Monosaccharide

立體化學、環形、異構、變旋光、反應

⏱ ~60 min

02

褐變反應 Browning

Maillard、Caramel、Acrylamide

⏱ ~45 min

03

寡糖 Oligosaccharide

麥芽糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、環糊精

⏱ ~40 min

04

多糖物性 Polysaccharide

DP、結晶區、流變、隨機線圈

⏱ ~40 min

05

澱粉 Starch

amylose / amylopectin、糊化、老化、改性

⏱ ~70 min

06

纖維素 + 食品膠體

CMC、MC/HPMC、xanthan、guar、carrageenan、pectin

⏱ ~70 min

07 · 膳食纖維 + 益生元 + 整章應用 · ⏱ ~35 min

主題 1a · 單糖分類

從三碳到九碳，醛或酮，僅 16 種六碳醛糖

碳數	醛糖 (aldose)	酮糖 (ketose)
3	Triose（甘油醛）	Triulose
4	Tetrose（赤蘚糖）	Tetrulose
5	Pentose（核糖、木糖）	Pentulose
6	Hexose（葡萄糖、半乳糖、甘露糖）	Hexulose（果糖）
7	Heptose	Heptulose

異構物數 = 2ⁿ，n = chiral C 數
六碳醛糖：n = 4 → 2⁴ = 16 種異構物（8 個 D + 8 個 L）

aldose (-ose)：C1 是醛基 -CHO
ketose (-ulose)：C2 是酮基 C=O
自然界主要為 D 系列（L-arabinose, L-galactose 為例外）

主題 1b · 立體化學

D vs L：看最後一個 chiral C 的 OH 方向

Chiral center (手性中心)：四個取代基都不同的 C 原子
D 糖：最高編號 chiral C 的 OH 在右側（D-glyceraldehyde 為基準）
L 糖：OH 在左側（鏡像）
D 與 L 形是對映異構體 (enantiomer)，所有 chiral C 構型相反
差異性異構體 (epimer)：只一個 chiral C 構型不同
例：D-Glc vs D-Man（C2 差異）；D-Glc vs D-Gal（C4 差異）

食品中重要的 D 糖

糖	性質	來源
D-葡萄糖	自由形最多	蜂蜜、葡萄
D-果糖	唯一商用 ketose	水果、HFCS 55%
D-半乳糖	幾乎不單獨存在	乳糖、果膠
D-甘露糖	多糖原料	果膠半乳甘露聚糖
D-木糖	製木糖醇原料	白樺木材

主題 1c · 環形與異頭碳

在水中，醛糖會自動關環形成 hemiacetal

關環機制：C-1 醛基 + C-5 OH → 環狀 hemiacetal
六員 pyranose 環（最常見）：C-5 OH 攻擊 C-1
五員 furanose 環：C-4 OH 攻擊 C-1
關環後 C-1 變成新的 chiral C → 異頭碳 anomeric C
α-異構體：C-1 OH 在環下方（Haworth）
β-異構體：C-1 OH 在環上方
20°C 水溶液平衡（葡萄糖）：
α-pyranose 36.2% + β-pyranose 63.8% + 開鏈 0.003%
果糖：β-pyranose 75% + β-furanose 21% + α-furanose 4%

椅式構象 (⁴C₁)：β-D-glucopyranose 所有大基團（OH, CH₂OH）都在 equatorial → 最穩定！這是 β 型優勢的原因。

主題 1d · 變旋光 (Mutarotation)

純 α 結晶溶於水後，旋光度會慢慢改變

現象：α-D-glucose 結晶溶於水，[α] 從 +112° 慢慢降至平衡 +52.7°
原因：α ↔ 開鏈 ↔ β 三者快速互換
達平衡時：α 36.2% + β 63.8% + 開鏈 0.003%
雖然開鏈濃度極低，但反應快速補充 → 醛糖可像「全是開鏈」般反應
加酸或鹼可加速變旋光

⚠️ 食品意義：糖溶液在儲存時組成持續變動，影響溶解度、結晶傾向（蜜餞返砂）、Maillard 反應速率（β 型較不易反應）。

含醛糖的「還原醣」反應性

能還原 Fehling、Tollens、Benedict 試劑
反應性：醛糖 > 酮糖 (酮糖需先異構化)
蔗糖無自由醛端 → 非還原糖

平衡分布（水溶液 20°C）

糖	α-pyr	β-pyr	α-fur	β-fur
葡萄糖	36.2	63.8	0	0
半乳糖	29	64	3	4
甘露糖	68.8	31.2	0	0
阿拉伯糖	60	35.5	2.5	0.5
核糖	21.5	58.5	6.5	13.5
木糖	36.5	63	<1	<1
果糖	4	75	0	21

果糖：β-pyr 75% 為主，21% β-fur — 蔗糖中果糖以 β-fur 形式存在！

規則：分布由「大基團都在 equatorial」決定。Mannose C2 OH 在 axial 反而 α 較穩定 → α 68.8%

主題 1e · 單糖反應

糖類的五大反應：氧化、還原、酯化、醚化、糖苷

🔥 氧化 (Oxidation)

C1 醛基 → 羧酸（aldonic acid）
葡萄糖 → 葡萄糖酸 (gluconic)
商業：用葡萄糖氧化酶 (GOX)
產物：D-glucono-1,5-lactone (GDL)
GDL 慢水解 → 慢酸化 → 用於肉類、烘焙
C6 氧化 → uronic acid
例：D-galacturonic acid（果膠主體）

💧 還原 (Reduction)

羰基還原 → 糖醇 (alditol)，「-itol」字尾
葡萄糖 → 山梨醇 (sorbitol)，保濕劑
木糖 → 木糖醇 (xylitol)，溶解熱負值，清涼感口香糖
果糖 → 山梨醇 + 甘露醇
糖醇不參與 Maillard（沒有羰基）

🔗 酯化、醚化、糖苷

酯：醋酸酯、磷酸酯（澱粉、果膠）
醚：methyl, CMC, hydroxypropyl ← 改性多糖
糖苷 (glycoside)：C1 OH + 醇 → 全 acetal
例：methyl α-D-glucopyranoside
非還原糖（C1 被封鎖）

糖醇的甜度與熱量

糖醇	甜度 (蔗糖=100)	kcal/g
木糖醇	100	2.4 ★ 不致齲齒
山梨醇	60	2.6
甘露醇	50	1.6 不吸濕
赤蘚糖醇	70	0.2 GI=0

★ 木糖醇不被口腔菌叢代謝，FDA 認證為非致齲糖。
★ 大量攝取糖醇會引起腹瀉（滲透壓 + 結腸發酵）。
★ 山梨醇與甘露醇商業上由蔗糖的果糖部分氫化得到。

主題 1f · 糖類甜度比較

「甜」的相對強度 ── 配方時的關鍵數字

甜味劑	甜度	特性
蔗糖	100	標準
果糖	140-170	低溫更甜
葡萄糖	70-80	低
麥芽糖	30-40	低
乳糖	15-20	低
蜂蜜	100	≈ shocker 蔗糖
HFCS 55	~100	蔗糖替代
蔗糖素 (Sucralose)	60,000	高強度
糖精	30,000	高強度

果糖在冷飲中比常溫甜很多（β-pyr 比例隨溫降而上升 → β-pyr 較甜）。

主題 2a · 非酵素褐變 (Maillard)

Maillard 三階段：產生顏色、香氣、減損營養

階段一 · 起始 (Initial)

還原糖 + 胺基（lysine）

→

Schiff base (亞胺)

Schiff base

→

Amadori product (1-amino-1-deoxy-fructose)

階段二 · 中段

Amadori → 1, 3, 4-deoxyosones（脫氧己酮糖）
進一步脫水 → HMF (5-hydroxymethyl-2-furaldehyde)
戊糖類則生成 furfural
Strecker 降解：產生風味醛（如 methional, 3-methylbutanal）
Reductones：抗氧化中間體

階段三 · 終端

形成 melanoidins（褐黑色含氮高分子）
形成風味化合物：maltol、isomaltol、furanones、pyrazines
賴胺酸 (lysine) 損失 15-40% (烘焙食品)

主題 2b · 控制變因與 Caramel 焦糖化

Maillard 五大變因＋純糖加熱也會變色

🎛️ Maillard 控制變因

變因	規則
溫度	越高反應越快（活化能高）
pH	鹼性快於酸性；最快 pH 6-8
水活性 a_w	最快 a_w 0.6-0.7（30% MC）
糖種	三糖 > 戊糖 > 己糖 > 雙糖
胺基酸	離胺酸（lysine ε-NH₂）反應性最高
抑制劑	SO₂、亞硫酸鹽 → 與羰基結合

⭐ 工業應用：薯條/麵包酥皮褐變是想要的；奶粉變黃褐則是缺陷。控制水活性 0.2-0.3 可抑制。

🍯 焦糖化 (Caramelization)

無胺基時，糖在高溫（> 150°C）熱解
產物：脫水（產生 anhydro 環）+ 異構化 + 縮合
形成不飽和環、furans、3-deoxyosones
同樣產生褐色聚合物，但無含氮基團

四種商業 caramel

類	催化劑	用途
I 普通	無	糖果、酒
II 苛性亞硫酸	SO₂	啤酒
III 銨	NH₃	烘焙、糖漿、布丁
IV 銨亞硫酸	NH₃+SO₂	可樂、調味料

類別 III、IV 含 pyrazine / imidazole 衍生物 — 提供獨特風味。

主題 2c · 丙烯醯胺（食品安全議題）

薯條、餅乾的隱藏副產物

2002 年瑞典首次發現高溫食品含丙烯醯胺 (acrylamide, CH₂=CH–CONH₂)
來源：還原糖 + asparagine + T > 120°C（Maillard 的副途徑）
動物實驗：神經毒性、可能致癌（IARC 2A）
人類流行病學尚未證實典型攝取量會致癌
高含量食品：薯條、洋芋片、咖啡、餅乾、烤吐司皮
形成條件：
→ T > 120°C（水沸騰後表面才達到）
→ asparagine + dicarbonyl 中間體
→ pH 越高越多（>120°C 鹼性快）

減量策略

馬鈴薯先熱燙（blanching）洗除糖與 asparagine
加 asparaginase 酵素（已商品化）
降 pH（檸檬酸浸泡）
控制油溫 < 175°C
選低 asparagine 馬鈴薯品種

食品	丙烯醯胺 (ppb)
洋芋片	117–2762
薯條	109–1325
蘇打餅乾	26–1540
麵包皮	24–130
麥片	11–1057
巧克力	0–74
咖啡（磨粉）	64–319
低咖啡因咖啡	27–351
豌豆/雜糧脆片	~1970

高溫油炸的根莖類最危險。EFSA 建議 BMDL₁₀ = 0.17 mg/kg/day。

主題 3a · 寡糖比較 (180 分鐘休息點)

四個主要雙糖：連結位置決定一切

雙糖	組成	連結	還原性	來源	食品功能
麥芽糖	Glc + Glc	α-1,4	是	大麥芽（澱粉水解）	溫和甜味、麥芽風味
乳糖	Gal + Glc	β-1,4	是	牛奶 4.5-4.8%、母乳 7%	嬰兒能量、引發乳糖不耐
蔗糖	Glc + Fru	α-1,β-2 (head-to-head)	否	甘蔗、甜菜	標準甜味、防腐保濕
海藻糖	Glc + Glc	α-1,α-1 (head-to-head)	否	真菌、酵母	低溫保護、抗結晶
纖維二糖	Glc + Glc	β-1,4	是	纖維素水解	人類無法消化

🧬 連結方向決定還原性

麥芽糖 head-to-tail（一端仍是 hemiacetal）→ 還原糖
蔗糖 head-to-head（兩端 hemiacetal 都用掉）→ 非還原糖

🥛 乳糖不耐 (Lactose intolerance)

缺乏 lactase → 乳糖到大腸發酵 → 乳酸 + 氣體 → 腹瀉、脹氣。70% 亞洲成人有此問題。

🍬 蔗糖 invert sugar

蔗糖水解產生 Glc + Fru 等莫爾混合（fructose 較甜）→ 轉化糖更甜。商業上用於蜂蜜替代、軟糖防結晶。

主題 3b · 蔗糖深度解析

為什麼蔗糖是食品科學的「萬能糖」？

高溶解度：25°C 67% w/w（含蜂蜜濃度），高滲透壓抑菌
非還原糖：不參與 Maillard（除非先水解）→ 可長期儲存不變色
結晶易控：糖果、巧克力工業基礎
保水保形：烘焙時與蛋白爭水，保持柔軟
冷凍保護：高濃度蔗糖溶液玻璃化（cryostabilization）→ 防止冰晶長大
沸點上升：糖漿煮製依溫度判斷濃度（softball 110°C, hardball 121°C, hardcrack 154°C）
α-Glc-1,β-2-Fru：兩端 hemiacetal 都用掉 → 完全非還原
光學旋光 +66.5° → 水解後 −33.3°（invert sugar）

蔗糖水解 → invert sugar

蔗糖 (+66.5°) + H₂O / 酸/酵素
→ D-葡萄糖 + D-果糖 (混合 −33.3°)
「翻轉 (invert)」← 名稱由來

商業酵素：sucrase / invertase
更甜（因果糖比蔗糖甜 1.5×）
不結晶（兩種糖混合 → 過飽和不易成核）
用於：糖果（防返砂）、果醬、麵包（提供發酵糖）

蔗糖素 (Sucralose)

把 3 個 OH 換成 Cl → 甜度 600 倍、零熱量、耐熱可烘焙。

主題 3c · 環糊精 (Cyclodextrins)

環狀糖：外親水、內疏水 ── 食品的「奈米膠囊」

環糊精	單體數	內徑 (Å)	水溶 (g/100mL)	食品用
α-CD	6	4.7–5.3	14.5	少
β-CD	7	6.0–6.5	1.9 ← 最低！	主流
γ-CD	8	7.5–8.3	23.2	中

β-CD 水溶度低因外周氫鍵帶緊密 → 反成優勢（成本低）

食品應用

包合 (Inclusion complex)：把不溶/易揮發物關進內腔
包覆風味：保護不被氧化
遮味：去除苦味、異味
去膽固醇：β-CD 與膽固醇結合可從乳製品去除
控制釋放：受熱或水分增加才釋出

主題 4a · 多糖總論

DP 200–15,000+，不是均一分子

DP (Degree of polymerization)：聚合度
多糖 = 同種或多種單醣以醣苷鍵連
homoglycan：單一單醣（澱粉、纖維素）
heteroglycan：多種單醣（果膠、xanthan）
多分散性 (polydisperse)：同種多糖分子量分布廣
多分子性 (polymolecular)：結構亦有變異
多糖不靠模板合成（與蛋白質不同）

水合與凍結保護

每個糖單元 ~3 個 OH → 強親水
不可凍結水 (non-freezable) = 緊束的水合層
多糖不大幅降低凍結點（分子量大，集團性質）
低溫穩定 (cryostabilization)：高濃度形成玻璃態 → 限制冰晶長大

主題 4b · 多糖流變

為什麼番茄醬越搖越稀？

線性多糖掃過大量空間 → 高黏度
分支多糖佔空間小，相同 DP 下黏度較低
帶電多糖（pectin, alginate）因電荷排斥而擴展 → 黏度更高
剪切稀化 (Pseudoplastic)：剪切↑ 黏度↓（瞬時、可逆）
例：番茄醬、xanthan、CMC
觸變 (Thixotropic)：剪切↑ 黏度↓（時間依賴）
休息後慢慢恢復原黏度

⭐ 為什麼這對食品重要？
① 倒出時要稀（剪切高）
② 在口中要厚（剪切低）
③ 不能黏喉嚨（slimy）
Xanthan 是最理想的稀化膠（黏度比 1000:1，0.1% 黏度極高）。

主題 5a · 澱粉顆粒

澱粉是兩種分子 + 顆粒結構

📏 直鏈 Amylose

α-1,4 連結的線性 D-glucose（少量 1,6 分支）
右手螺旋（每圈 6 個 glucose）
內部疏水可包合脂肪酸、碘（→ 藍色）
分子量 10⁵–10⁶ (DP 1000-6000)
占普通玉米澱粉 25%
老化快（分鐘到小時）

🌳 支鏈 Amylopectin

α-1,4 主鏈 + 4-6% α-1,6 分支點（每 20-25 個 glucose 一個分支）
叢集排列 → 雙螺旋 → 形成顆粒結晶
分子量 8×10⁵–6×10⁹（DP 5000–37,000,000，自然界最大分子之一）
占普通澱粉 75%
老化慢（天到月）
蠟質玉米 (waxy maize) ~100% amylopectin

澱粉	顆粒μm	%amy	糊化°C	糊清澈度	老化
普通玉米	2–30	28	62–80	混濁	高
蠟質玉米	2–30	<2	63–72	稍清	很低
高amy玉米	2–24	50–75	66–170	混濁	極高
馬鈴薯	5–100	21	58–65	清	中
木薯	4–35	17	52–65	清	中
小麥	2–55	28	52–85	混濁	高
米	1–9	17–25	61–80	稍清	中

馬鈴薯澱粉特殊：含磷酸酯（0.08%），帶負電 → 糊清、黏度高、老化慢、與 Ca²⁺ 形成橋。

主題 5b · 糊化 (Gelatinization)

加水加熱：顆粒結晶→膨脹→破裂→糊

未糊化顆粒：冷水可逆吸水（10-30%），仍有 birefringence
糊化開始 (T_gel 約 55-65°C)：
→ 不可逆膨脹（10×）
→ 結晶區熔化（雙螺旋解離）
→ 失去 birefringence
amylose 滲出到水相
糊化結束：顆粒完全破壞，形成 paste
Pasting curve：黏度先升至 T_p 峰值，再下降（顆粒崩解）
冷卻後黏度回升 → 凝膠

DSC 觀察：吸熱峰（onset、peak、end 三溫度）
水充足時 ΔH ~10-20 J/g

糊化是 T_g（玻璃→橡膠）+ 結晶熔化的複合事件。水扮演塑化劑角色。

主題 5c · 老化 (Retrogradation)

麵包變硬：糊化的「反向」過程

定義：糊化後冷卻儲存，澱粉分子重新締合 → 部分結晶化
amylose 老化（分鐘-小時）：
→ 雙螺旋重組
→ 凝膠初始黏度上升（糊冷卻後變硬）
→ 早期 staling 主因
amylopectin 老化（天-月）：
→ 外側分支緩慢結晶
→ 長期 staling 主因
受影響變因：
→ amylose/amylopectin 比例（蠟質澱粉幾乎不老化）
→ 溫度（4°C 最快，−18°C 凍結停止）
→ 含水量（適中最快）

抗老化策略

加 surfactant：GMP, SSL 與 amylose 形成複合 → 阻止重組
用蠟質澱粉（少 amylose）
添加 trehalose 或羥丙基澱粉
麵包：加 α-amylase 部分水解 amylose

主題 5d · 改性澱粉

原澱粉的三大缺陷 → 化學/物理改性解決

缺陷

① 冷糊太稀（玉米澱粉）
② 凍融脫水（syneresis）
③ 老化變硬
④ 高 shear、低 pH 不穩定

穩定化 (Stabilization)

引入「bump」阻止再結晶
羥丙基澱粉（最常用）
醋酸澱粉 (DS < 0.09)
octenyl-succinate (兼乳化)
→ 改善凍融穩定、糊清

交聯 (Cross-linking)

磷酸雙酯（最多）
adipate
→ 強化顆粒，耐 shear、酸、熱
用於罐裝食品、嬰兒食品（長期穩定）
常與穩定化結合使用

水解產物

maltodextrin (DE <20)：填充、增量
玉米糖漿 (DE 42)：糖果穩定
HFCS 55：55% 果糖，飲料
葡萄糖 (DE 100)：糖果原料

物理改性

預糊化 (Pregelatinized)：冷水溶
Cold-water-swelling：保留顆粒
用於即食布丁、速食湯

酵素水解

α-amylase（內切，→ 寡糖）
β-amylase（外切，→ 麥芽糖）
glucoamylase → 葡萄糖
葡萄糖異構酶 → HFCS

主題 5e · 纖維素 (Cellulose) 與衍生物

同樣是 Glc，差一個鍵天壤之別

纖維素：β-1,4 D-Glc，線性扁平
分子間強氫鍵 → 結晶纖維束 → 不溶於水
人類無 cellulase → 不消化，但是膳食纖維
vs 澱粉：α-1,4 → 螺旋、易消化

衍生物（食品用）

衍生物	取代基	特性
CMC	-O-CH₂-COO⁻Na⁺	負電、高黏、穩定
MCC	無	結晶微粒，乳化、增容
MC	-O-CH₃	熱凝膠（熱→膠，冷→液）
HPMC	-O-CH₃ + -O-CH₂-CHOH-CH₃	熱凝膠 + 表面活性

⚡ MC / HPMC 是「反常」熱凝膠：
常溫溶於水 → 加熱 (50-90°C) 反而凝膠！
原因：水合層脫水 → 分子接觸 → 疏水交互作用
冷卻後可逆 → 溶液
應用：油炸食物減油吸收（凝膠成屏障）、純素肉黏合

MCC（微晶纖維素）

由木漿酸水解再分離
純化白色粉末，2 種：
→ 粉末 MCC：抗結塊（起司絲）
→ 膠體 MCC：乳化、起泡、低脂冰淇淋
常與 CMC 並用以穩定膠體

主題 6a · 食品膠體 (Hydrocolloids) (300 分鐘 · 最後一節)

六大食品膠體特性比較

膠體	來源	主鏈	關鍵特性	典型用途
Xanthan	微生物發酵 (X. campestris)	纖維素骨架 + 三糖側鏈	剪切稀化極佳；耐酸鹼鹽	沙拉醬、無麩質烘焙
Guar gum	瓜爾豆種子	galactomannan (Man:Gal=2:1)	冷水溶、高黏	冰淇淋、烘焙
LBG (locust bean)	角豆樹種子	galactomannan (Man:Gal=4:1)	需加熱才完全溶；與 xanthan/κ-carr 協同膠化	冰淇淋、奶製品
Gum arabic	金合歡樹脂	支鏈含多胜肽	低黏、極水溶、優秀乳化	飲料風味乳化
Inulin	菊苣根	β-2,1 D-fructose 鏈	益生元、低熱量、脂肪替代	低卡食品
Konjac glucomannan	蒟蒻塊莖	β-1,4 Glc-Man	強力吸水（200×）	低卡麵條、果凍

⭐ Xanthan 的協同效應

Xanthan + LBG 形成協同凝膠（單獨皆不凝膠）。
原理：LBG 的「裸鏈」段卡進 xanthan 雙螺旋。

⭐ Xanthan 不受溫度影響

0–100°C 黏度幾乎不變、不老化、不結晶。罕見的單一萬能膠。

主題 6b · 凝膠形成膠體

四種能形成凝膠的食品膠體

🌊 Carrageenan (κ, ι, λ)

紅藻萃取，硫酸酯化 galactan
κ-carrageenan：硬脆膠 + K⁺/Ca²⁺，可逆熱凝膠
ι-carrageenan：軟彈膠 + Ca²⁺，凍融穩定
λ-carrageenan：不凝膠，僅增稠
用於：冰淇淋、奶酪、肉品保水

🟢 Pectin (果膠)

α-1,4 D-galacturonic acid（部分甲酯化）
HM pectin（DM > 50%）：糖 + 酸（pH 3）凝膠
LM pectin（DM < 50%）：Ca²⁺ 凝膠（少糖低卡果醬）
來源：柑橘皮、蘋果渣

🟫 Alginate (褐藻膠)

β-D-mannuronic + α-L-guluronic acid（嵌段共聚）
+ Ca²⁺ → 「egg-box 蛋盒」凝膠（G 段與 Ca²⁺ 螯合）
不需加熱，冷水即凝
用於：人造魚卵、3D 食品打印、藥物包覆
低 pH (< 3) 析出（COOH 質子化）

🍮 Agar (洋菜)

紅藻萃取，agarose + agaropectin
熱可逆凝膠：35°C 凝、85°C 熔（hysteresis）
低濃度（0.5%）即可硬膠
用於：果凍、培養基、傳統糕點

💡 凝膠形成機制四種：① 冷卻形成雙螺旋（agar, κ-carr） ② Ca²⁺ 橋接（alginate, LM pectin） ③ 糖+酸脫水（HM pectin） ④ 加熱（MC/HPMC, xanthan-LBG）。

主題 7 · 膳食纖維 + 益生元

「不被消化」的碳水化合物很重要

📏 膳食纖維定義

不被人類消化酵素水解的碳水化合物
分兩類：

類型	例	效應
不溶	纖維素、半纖維素、木質素	增便量、加速腸通過
可溶	β-glucan、pectin、guar、inulin	降膽固醇、降血糖

建議攝取

女性 25 g/day、男性 38 g/day
實際攝取常< 15 g/day（亞洲精製食品）

🦠 益生元 (Prebiotics)

選擇性促進腸道有益菌生長的不可消化碳水
主要益生元：
→ Inulin（菊苣根、洋蔥、香蕉）
→ FOS（fructo-oligosaccharides）
→ GOS（galacto-oligosaccharides，乳製品）
→ Resistant starch（抗性澱粉，老化米飯）
大腸發酵產 SCFA（acetate, propionate, butyrate）
Butyrate 是結腸細胞主要能源

⭐ 益生元 ≠ 益生菌：前者是「食物」，後者是「菌」。一起用稱為 synbiotic。

章節結語 · 360 分鐘走完

從單糖立體化學，
走到一塊麵包的命運

學會了什麼

• 單糖 D/L、α/β、變旋光
• Maillard 三階段、五大變因
• Caramel 四類、Acrylamide 安全議題
• 蔗糖 invert sugar、環糊精包合
• Amylose vs Amylopectin
• 糊化 → 老化（staling 本質）
• Xanthan、Pectin、Carrageenan

下一步應用

• 烘焙：糖、澱粉、改性、Maillard
• 飲料：增稠、乳化、甜味系統
• 奶製品：carrageenan、LBG、xanthan
• 糖果：結晶控制、invert sugar
• 低卡：纖維、糖醇、益生元
• 安全：acrylamide 控制

延伸學習

• Ch.2 水與冰（糊化的塑化）
• Ch.4 脂質（amylose-lipid complex）
• Ch.5 蛋白質（Maillard 的 Lys）
• Ch.7 酵素（amylases, lactase）

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碳水化合物Carbohydrates