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第十三章 糖类

第十三章 糖类. 重点： 1 、单糖的性质 2 、糖的还原性和非还原性判断. 第一节 糖类概述 第二节 单糖 第三节 低聚糖 第四节 多糖. 第一节 糖类概述. 一、糖类在自然界中的存在. 糖类是食品的重要成分 。它广泛存在于植物体中，是绿色植物经过光合作用的产物，占植物体干重的 50 ％～ 80 ％。 动物体内不能制造糖类，而是以食用的植物的糖类为能源。 因此糖类主要是由植物性食品供给。. 二、糖类的生理功能. 1 、糖类是人和动物体主要的供能物质。 2 、糖类可与脂类形成糖脂，是构成神经组织与细胞膜的成分；

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第十三章 糖类

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  1. 第十三章 糖类

  2. 重点：1、单糖的性质2、糖的还原性和非还原性判断重点：1、单糖的性质2、糖的还原性和非还原性判断 • 第一节 糖类概述 • 第二节 单糖 • 第三节 低聚糖 • 第四节 多糖

  3. 第一节 糖类概述

  4. 一、糖类在自然界中的存在 • 糖类是食品的重要成分。它广泛存在于植物体中，是绿色植物经过光合作用的产物，占植物体干重的50％～80％。 • 动物体内不能制造糖类，而是以食用的植物的糖类为能源。 • 因此糖类主要是由植物性食品供给。

  5. 二、糖类的生理功能 • 1、糖类是人和动物体主要的供能物质。 • 2、糖类可与脂类形成糖脂，是构成神经组织与细胞膜的成分； • 3、糖类还可与蛋白质结合成糖蛋白及粘蛋白，它们都是具有重要生理功能的物质。

  6. 三、糖类与食品加工的关系 • 1、还原糖能使食品变褐 • 2、保持食品的粘弹性（淀粉与果胶等） • 3、赋予食品甜味（单糖、二糖）

  7. 四、糖类的结构 • 1、组成：糖类由碳、氢、氧三种元素组成。 • 2、通式：Cn(H20)m，故称为碳水化合物。 • 例外： • 不符合通式但属于糖类： • 脱氧核糖(C5H1004) 鼠李糖(C6H1205) • 符合通式但不是糖类： • 甲醛(CH20) 醋酸(C2H402) 乳酸(C3H603) 苯三酚(C6H603)

  8. 四、糖类的结构 • 3、结构特点： • 从化学结构特点来说，糖类是多羟基醛或多羟基酮及它们的缩聚物和衍生物。

  9. 五、糖类的分类 • 糖类根据结构和性质分为： • 单糖 • 低聚糖 • 多糖

  10. 丙糖（三碳糖） 丁糖（四碳糖） 根据碳原子数分类 戊糖（五碳糖） 己糖（六碳糖） 在自然界分布最广 醛糖 根据羰基分类 酮糖 1、单糖 • （1）定义：单糖是糖类的基本单位，即单独存在不能再被水解的多羟基醛或多羟基酮。 • （2）分类：

  11. 2、低聚糖 • （1）定义： • 也叫寡糖，系由2～10个单糖分子脱水缩合而成的糖。 • 完全水解后得到相应分子数的单糖。 • （2）分类： • 根据聚合度分类－－二糖、三糖、四糖等等。 • 二糖的分布最广，也最为重要。又称双糖。

  12. 3、多聚糖 • （1）定义：多聚糖（简称多糖）是少则几十个，多则几千、几万个单糖分子的脱水缩聚产物。 • 它们都是高分子化合物。完全水解后产生相应数目的单糖分子。 • （2）分类： 均一多糖— 由一种单糖构成。 如淀粉、纤维素、糖原等 根据单体的种类 杂多糖— 由两种以上单糖构成。 如半纤维素、果胶等。

  13. 第二节 单糖

  14. 一、单糖的分子结构(一)醛（单）糖 • 最简单的成员应是羟基乙醛[CH2(OH)CHO]

  15. 当羟基乙醛分子中插入一个-CHOH-基团形成其高一级成员甘油醛(应称为醛糖)时，就产生了一个手性碳原子，从而有一对对映异构体。当羟基乙醛分子中插入一个-CHOH-基团形成其高一级成员甘油醛(应称为醛糖)时，就产生了一个手性碳原子，从而有一对对映异构体。 D(+)-甘油醛 L(-)-甘油醛

  16. 甘油醛是被选作确定分子相对构型的基准物质----D型L型甘油醛是被选作确定分子相对构型的基准物质----D型L型 • 如果继续在甘油醛分子中增加-CHOH-基团，则会产生两个系列的高级成员。 • 为了简便起见，我们在这里只列出D系列的成员(到己糖为止)。

  17. CH2 — C — CH2 OH O OH （二）酮（单）糖 • 酮单糖的最简单成员是甘油酮 当甘油酮分子中插入一个-CHOH-基团形成其高一级成员时，就产生了一个手性碳原子，从而有一对对映异构体。

  18. D(-)－果糖（自然界中唯一存在的己酮糖）

  19. （三）单糖的环状结构 • 半缩醛（酮）反应

  20. 葡萄糖的半缩醛反应

  21. 很明显，原来开链式的醛基碳原子是非手性碳原子。现在成环以后，由于醛基氧原子变成了半缩醛羟基，于是新产生一个手性碳原子，从而使得环式比开链式的对映异构体增加了一倍，即环式中以波纹线标示的羟基，因其在碳链的右侧或左侧而形成一对对映体。很明显，原来开链式的醛基碳原子是非手性碳原子。现在成环以后，由于醛基氧原子变成了半缩醛羟基，于是新产生一个手性碳原子，从而使得环式比开链式的对映异构体增加了一倍，即环式中以波纹线标示的羟基，因其在碳链的右侧或左侧而形成一对对映体。

  22. 结论：1、单糖结构形式—开链和环状2、存在对映异构现象结论：1、单糖结构形式—开链和环状2、存在对映异构现象 • 对于半缩醛羟基来说，它的空间位置有两种选择，于是规定： • 凡是半缩醛羟基与其定位的碳原子(即C5)上的羟基在链的同一侧的叫α型； • 在不同一侧的叫β型。 问题： 1、如何表示单糖结构？ 2、如何标记单糖构型？ Fischer投影式 和 Haworth哈沃斯式(吡喃、呋喃） D/L标记和α/ β标记

  23. 一、单糖的结构---了解 （一）、单糖的构造式

  24. （二）、单糖的构型 1．相对构型的确定 D/L标记 以D-(+)甘油醛和L-(-)甘油醛作为标准 D(+)-甘油醛 L(-)-甘油醛

  25. （三）、单糖的环状结构 • α构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在同一侧。 • β构型——生成的半缩醛羟基与决定单糖构型的羟基在不同的两侧。 • 两种构型可通过开链式相互转化而达到平衡。这就是糖具有变旋光现象的原因。 环状结构的哈沃斯式（Haworth）透视式 α-D-(+)-吡喃葡萄糖 β-D-(+)-吡喃葡萄糖

  26. H O H H O H O H O H H O H H CH OH 2 吡喃葡萄糖 α -D-(+)- CH OH 2 O H H H O H H H O O H H O H • Fischer投影式 和 Haworth哈沃斯式如何转换 H O C H O H H O H H O H H O H CH OH 2 D-(+)- 葡萄糖 半缩醛羟 基为α位

  27. 变旋光现象

  28. 果糖的半缩酮反应

  29. 果糖的两种呋喃环式

  30. 二、单糖的物理性质（一）旋光性 • 一切单糖分子都具有旋光性。 • 旋光性是鉴定糖的一个重要指标。 表4-2 单糖的旋光度

  31. （二）溶解度 • 纯净的单糖，为白色结晶，具有较强的吸湿性。 • 单糖分子中有多个羟基，增加了它的水溶性，所以极易溶于水，尤其在热水中的溶解度极大。

  32. 表4-3 几种糖在水中的溶解度(g／lOOg水)

  33. （三）甜度 • 单糖均有甜味。 • 糖甜味的高低称为糖的甜度。 • 单糖甜度顺序:果糖＞葡萄糖＞半乳糖 • 同一单糖的甜度受结构影响: • 果糖 β:α=3:1 • 葡萄糖 α:β=3:2

  34. 三、单糖的化学性质（一）脱水反应 • 单糖与强酸(如12％以上的浓盐酸)共同加热时，会发生脱水反应，生成糠醛或其衍生物。

  35. 戊糖脱水生成糠醛（α－呋喃甲醛）

  36. 己糖脱水生成糠醛衍生物

  37. 应用 • 糠醛及其衍生物能与α-萘酚反应显紫色，故常用于糖的定性和定量分析。 • 注意：糖在浓酸的作用下脱水形成糠醛及其衍生物与α-萘酚作用形成紫红色复合物，在糖液和浓酸的液面间形成紫环，因此又称紫环反应。-莫立许反应（Molisch） • 自由存在和结合存在的糖均呈阳性反应。此外，各种糠醛衍生物、葡萄糖醛酸以及丙酮、甲酸和乳酸均呈颜色近似的阳性反应。 • 因此，阴性反应证明没有糖类物质的存在；而阳性反应，则说明有糖存在的可能性，需要进一步通过其他糖的定性试验才能确定有糖的存在。

  38. (二)酯化反应 单糖中的醇羟基，在一定条件下，与酸作用则生成酯。 α-D-葡萄糖 +磷酸→α-D-6-磷酸葡萄糖

  39. 该反应在生物体中相当重要。 • 这种反应在生物体外是相当难进行的，但在生物体内，由于有三磷酸腺苷(ATP)提供能量，从而促进了这个反应的进行。

  40. (三)氧化反应 • 无论是醛糖或酮糖，都能和银氨试剂反应生成银镜，跟费林试剂反应生成Cu20红色沉淀。 • 和银氨试剂反应被用来镀制镜子，跟费林试剂的反应可用来检验糖尿病人的糖分检验。

  41. 醛糖的银镜反应

  42. 醛糖与氢氧化铜的反应

  43. 酮糖的氧化

  44. (四)成脎反应 • 这是单糖分子中羰基所起的反应。 • 无论是醛糖和酮糖，都能和苯肼作用生成糖脎。

  45. 糖脎的结构 一分子糖和三分子苯肼反应，在糖的1,2-位形成二苯腙（称为脎）的反应称为成脎反应。 除第一和第二个碳原子构型不同外，其它碳原子构型完全相同的糖，生成相同的糖脎。

  46. 成脎反应用于糖的鉴定 • 各种糖的糖脎均为有一定结晶特征的黄色晶体，不仅有特殊的形状,而且有明显的熔点，故可以用于糖的鉴定。 • 可以利用成脎反应鉴别葡萄糖、甘露糖和果糖吗？

  47. 糖脎的晶型：1一葡萄糖脎 2一麦芽糖脎 3一乳糖脎

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