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第三章 糖类

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第3章糖类化合物

第3章糖类化合物

4
3 糖类的元素组成
大多数糖类物质只由C、H和O所组成，其中H 和O原子数之比是2∶1，刚好与H2O相同。被认为是 C与H2O的化合物，故有“碳水化合物”之称。后来 发 现 有 些 糖 ， 如 鼠 李 糖 (C6H12O5) ， 脱 氧 核 糖 (C5H10O4)分子中H和O之比不是2∶1；有些非糖物 质如甲醛(CH2O)，乙酸(C2H4O2)，乳酸(C3H6O3)， 其分子中H和O之比正好是2∶1，所以“碳水化合物” 这一名称并不恰当。1927年国际化学名词重审委员 会建议用“糖族(glucide)”一词来代替carbohydrate。
8
二 单糖的结构和性质
在单糖的名称前面常常冠有符号D-或L-，α-或β-， “+”或“-”以及“吡喃”或“呋喃”等字样。例如： α-D (+)-吡喃葡萄糖，β-D(-)-呋喃果糖等。
这些符号和字样除“+”或“-”是代表旋光性之外， 其余的都代表单糖分子特定的结构。
D-或L-代表构型； α-或β-代表异头物； “呋喃”或“吡喃”则代表环状半缩醛的成环方 式。
5
4 糖类的化学本质及定义
糖从化学角度看，是多羟基的醛或多羟基 的酮。如我们所熟悉的葡萄糖、蔗糖、淀粉、 纤 维 素 等 都 属 于 糖 类 ， 像 N- 乙 醛 葡 糖 胺 、 果 糖-1,6-二磷酸这类糖的衍生物也属于糖类。
从化学本质给糖类下一个定义：糖类是多 羟基醛、多羟基酮或其衍生物，或水解时能产 生这些化合物的物质。
糖类物质是地球上数量最多的一类有机化合 物，地球的生物量干重的50%以上是由葡萄糖的 聚合物构成的。地球上糖类物质根本来源是绿色 细胞进行的光合作用。
2
2 糖类化合物的生物学功能 1)作为生物体结构物质
第三章糖类

第三章糖类

第三章糖类一、选择题（一）单项选择题1 水解麦芽糖将产生_______。

A 葡萄糖B 果糖+葡萄糖C 半乳糖+葡萄糖D 甘露糖+葡萄糖2 葡萄糖和果糖结合形成的二糖为_______A 麦芽糖B 蔗糖C 乳糖D 棉籽糖3 关于碳水化合物的叙述错误的是_______A 葡萄糖是生物界最丰富的碳水化合物B 甘油醛是最简单的碳水化合物C 脑内储有大量糖原D 世界上许多地区的成人不能耐受饮食中大量的乳糖4 乳糖到达_______才能被消化。

A 口腔B 胃C 小肠D 大肠5 在食品生产中，一般使用_______浓度的胶即能产生极大的粘度甚至形成凝胶。

A <0.25%B 0.25～0.5%C >0.5%6 工业上称为液化酶的是_______A β-淀粉酶B 纤维酶C α-淀粉酶D 葡萄糖淀粉酶7 已知胶类中增稠效果最好的是_______A琼脂 B明胶 C卡拉胶 D瓜尔豆胶8 下列增稠剂中，形成凝胶强度最高的是_______A明胶 B琼脂 C卡拉胶 D果胶9 下列双糖中属于非还原糖的是_______A麦芽糖 B纤维二糖 C乳糖 D蔗糖10 红色糊精的分子量比无色糊精的分子量_______A大 B小 C相等11 下列物质中既可以作增稠剂，又有营养价值的物质是_______A 明胶B CMC C琼脂 D果胶12 米面供给人体最多的是_______A 脂肪 B糖类 C蛋白质 D无机盐13 动物宰杀后，糖降解产物_______，使肉的pH值下降。

A 氨基酸B 肌苷酸C 乳酸14 以下哪种不属于单糖 _______A 葡萄糖B 麦芽糖C 果糖D 核糖15糖原遇碘显_______A 红色B 蓝色C 紫色D 无色16自然界中最甜的糖是_______A 蔗糖B 果糖C 葡萄糖D 乳糖17以下不属于低聚糖共性的是A 可溶于水B 有甜味C 发生水解D 还原性18构成直链淀粉的化学键是_______A α-1，6-糖苷键B α-1，4-糖苷键C β-1，4-糖苷键D β-1，6-糖苷键19下列碳水化合物中能够发生美拉德反应的是_______。

第三章糖类

第三章糖类

❖ 低聚糖构象的稳定主要靠氢键维持。
环状糊精 Cyclodextrin（ＣＤ）
又名沙丁格糊精（Schardinger Dextrin），由环状α－Ｄ－吡喃葡萄糖 苷构成。聚合度为６、７、８，分别成 为α、β、γ－环状糊精。
α－环状糊精
β－环状糊精
β－环状糊精
γ－环状糊精
（1）物理性质
❖ 自然界中的低聚糖的聚合度一般不超过6个糖单位，其中 主要是双糖和三糖。
❖ 低聚糖的糖基组成可以是同种的（均低聚糖：麦芽糖，异 麦芽糖，纤维二糖，海藻二糖），也可以是不同种的（杂 低聚糖：蔗糖、乳糖、乳酮糖和蜜二糖）。
❖ 低聚糖的糖基单位几乎全部都是己糖，除果糖为呋喃环结 构外，葡萄糖、甘露糖和半乳糖等均是吡喃环结构。
➢β-CD可提高不溶性药品的水溶性；β-CD可使异羟 洋地黄毒苷溶解度提高200倍，服后便于体内吸收， 提高生物利用率。
➢β-CD可降低冬眠灵，苯二氨杂草等药物副作用， 除去药物中的苦涩味。
➢β-CD可起免疫诱导剂的作用，抑制艾滋病毒的增 殖。
②农业
❖ β-CD可以调节植物激素，提高生物效应，能使果实 早熟，提高糖份，增加色素，产量成倍增长。 β-CD可提高对光和热易分解、易挥发农药的稳定性， 提高药用效果，减少农药对周围大气环境的污染。
❖ 生氰糖甙能够产生氢氰酸（HCN），植物中极少存在游离 的氢氰酸，只有在细胞破坏时，才会在有关酶的作用下产生 氢氰酸。
❖ 已报道75种，常见的由亚麻苦苷（linamarin），蜀黍苷 （dhurrin），百脉根苷（lotaustralin），巢菜苷 （vicianin，野豌豆苷、毒蚕豆苷），苦杏仁苷 （amygdalin）等。
❖ 醛类羰基非常活泼，容易受羟基氧原子亲核 进攻生成半缩醛。酮羰基也具有类似的反应。
天然药物化学第三章糖和苷类

天然药物化学第三章糖和苷类


最简单的糖，不能再被水解成更小的分子。
按苷类在植物体内存在的形式：原生苷、次生苷。
氰苷：是指具有α-羟基腈的苷。经酶水解生成的苷 （四）碳苷：是一类不通过苷键原子，苷元直接以碳原子与糖的端基碳连接而成的苷类。
酯苷：是苷元的羧基和糖的端基羟基脱水缩合而成。
酯苷：是苷元元的羧不基和糖稳的端定基羟，基脱立水缩即合而分成。解为醛（酮）和氢氰酸。
天然药物化学第三章糖和苷类
第一节 糖 类
概念：糖是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物 、聚合物的总称。
结构：碳水化合物 分布：糖类在自然界分布极为广泛 生物活性：香菇多糖、灵芝多糖具有抗肿瘤
活性，黄芪多糖具有增强免疫功能的作用。
糖的分类
糖
单糖 低聚糖 高聚糖
由最2简-9单个由的单10糖糖个，分以不子上能脱的再单被糖 水水解缩成分合更子而小脱成的水。分缩子合。而
醇苷
氧苷
酚苷
氰苷
酯苷
吲哚苷
醇苷：是由苷元醇羟基与糖端基羟基脱水缩合而
成。
红景天苷
脱水缩合过程
酚苷：是由苷元酚羟基与糖端基羟基脱水缩合而
成。
HOH 2C
OH
OO
HO
OH OH
天麻苷
脱水缩合过程
（四）碳苷：是一类不通过苷键原子，苷元直接以碳原子与糖的端基碳连接而成的苷类。
生物活性：香菇多糖、灵芝多糖具有抗肿瘤活性，黄芪多糖具有增强免疫功能的作用。
(一)单糖
L-阿拉伯糖
HO
O
CH3 H,O H
OH OH
D-葡萄糖
O HO HO
OH
L-鼠李糖
(OH)CH2OH
D-果糖
(二)低聚糖(寡糖)
第三章 糖类和苷类

第三章 糖类和苷类

糠醛衍生物和许多芳胺、酚类可缩合成有色物质，可 用于糖苷类的检测。如Molisch试剂是浓硫酸和α-萘酚， 现象为：两相液层交界面呈紫红色环。
三、苷键的裂解
＊酸催化水解 ＊碱催化水解
＊酶催化水解
＊氧化开裂反应
（一）酸催化水解 端基碳为缩醛结构对酸不稳定易裂解 试剂：稀酸(盐酸、硫酸、乙酸等) 溶剂：水或稀醇 产物：苷元和糖
3、凝胶色谱 根据分子大小不同而分离。 吸附剂：葡聚糖凝胶（LH20 ） 4、聚酰胺色谱 以氢键缔合产生吸附作用 “双重色谱”性能 5、多种色谱的配合 HPLC,离心薄层色谱,柱色谱等
The End
中 药 EtOH EtOH 提取物 减压回收 EtOH 浓缩物 石油醚提取 石油醚部分 （多为油脂） 残留物 Et2 O 或 CHCl3 提取
3. 系 统 溶 剂 提 取 法
Et2 O 或 CHCl3 提取物（苷元）
残留物 EtOAc 提取
EtOAc 提取液 （含单糖苷或含糖较少的苷）
残留物
n-BuOH 提取 n-BuOH 提取液（含糖较多的苷）
肝糖原（glycogan）：与淀粉相似，分枝更甚， 遇碘不呈蓝色而呈红褐色。 甲壳素（chitin）：似纤维素。 肝素：具有强抗凝血作用，用于防治血栓形成
透明质酸（hyaluronic acid）：是一种酸性粘
多糖，为动物皮肤中的天然成分，近年多用于护
肤霜基质。
本 章 内 容
第一节 糖类
一、单糖立体化学 二、糖的分类
O O
O
蔗糖 （非还原糖）
3. 多聚糖(polysaccharides, 多糖) 是由10个以上的单糖基通过苷键连接而成。
聚合度：100以上至几千 性质：与单糖和寡糖不同，无甜味，非还原性
糖类

糖类


C12H22O11
C6H12O6
淀粉
糊精
麦芽糖
葡萄糖
实验：淀粉的水解
（C6H10O5）n + n H2O
淀粉
催化剂 ∆
nC6H12O6
葡萄糖
纤维素的存在
纤维素存在于一切植 物中。棉花含纤维素高达 90%以上，木材含纤维 素为50%左右。 纤维素是白色、没有气味和味 道的纤维状结构的物质，是一 种多糖。水解的最终产物是葡 萄糖。
蔗糖和麦芽糖
蔗糖（分子式为C12H22O11）是一种白色 晶体，溶于水，是重要的甜味食品，主要存在于 甘蔗、甜菜等植物中。蔗糖很甜，容易溶于水， 并且很容易从水溶液中结晶。
蔗糖易于发酵，可产生溶解牙齿珐琅质和矿物 质的物质，与牙垢中的某些细菌和酵母作用后， 在牙齿上形成一层粘着力很强的不溶性葡聚糖， 同时产生酸，引起龋齿。
• 4. 保护肝脏 • 糖类还和机体的解毒作用有关，当肝糖原 储备充足时，肝脏对四氯化碳、酒精、砷 等这些化学毒物就有较多的解毒能力，对 各种细菌感染所引起的毒血症也有较强的 解毒作用。如果肝糖原不足时，肝脏的解 毒作用就明显下降，当人患肝炎时就需要 多吃一点糖。 5、增强肠道功能，促进消化 • 多糖类的纤维素和果胶，人体虽然不能消 化吸收，但却能增进消化液的分泌和胃肠 蠕动而促进消化。
表1-1 含糖食物与含糖量
大米、面粉、 苹果、桃、葡 玉米等 萄等 含糖量 100% 85%~95% 70%~80% 9%~12% 食物 蔗糖 粉丝等
三、糖的分类： 单糖：不能水解成更简单的糖 糖 的 分 类 例如：葡萄糖、果糖、核糖、鼠李 糖等 二糖：1mol糖能水解成2mol单糖 例如：蔗糖、麦芽糖、乳糖等 多糖：1mol糖能水解成n mol单糖 例如：淀粉、纤维素等
第三章__糖类的结构与功能

第三章__糖类的结构与功能

2. 多不溶于水； 3. 属非还原糖（因很大的分子只有一个还原末端）,不呈
变旋现象，无甜味，一般不能结晶； 根据生物来源不同：有植物多糖、动物多糖、微生物多
糖； 重要多糖：淀粉、糖原、纤维素、氨基葡聚糖等；
六、多糖代表物
（一） 淀粉
P73
1.由D-葡萄糖组成； 2.几乎存在于所有绿色植物的多数组织中； 3.在酸和淀粉酶作用下被降解：
吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖的Haworth式
单糖的环状结构
P69
D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤
Fischer式中C*的右向羟基在Haworth式中处于含氧环面的下方, 左向羟基在Haworthh式中处于环面的上方,形成1-5型氧桥时,绕 C4-C5之间的键将旋转约109o,结果C5上的羟甲基旋至环面上 方,C5氢转到环面下方,当决定构型的C*羟基参与成环时,在标准 定位(即含氧环上的碳原子按序数顺时针排列) Haworth式中羟甲基在环平面上方的为D型糖,在环平面下方的为L 型糖；不论是D型糖还是L型糖,异头碳羟基与末端羟甲基是反式 的为α异头物,顺式的为β-异头物；
Hale Waihona Puke 1. 葡萄糖不具有典型醛类特性（阅读）
（1）缺少Schiff(品红-亚硫酸)化反应（不能使被亚硫酸漂 白了的品红呈现红色）；
（2）难与亚硫酸氢钠发生加成反应，而醛类能； （3）在无水甲醇中以氯化氢作催化剂时，得到的是只含
一个甲基的化合物α-甲基葡糖苷，不像简单醛类那样 得到二甲缩醛，这就意味着半缩醛基的存在：
待续；
葡萄糖是由6个碳原子构成的直链状多羟基化合物 证明（阅读） 2-2
（3）葡萄糖能与乙酸酐结合，并产生具有5个乙酰基的衍 生物，证明葡萄糖分子含有5个羟基；
第三章糖类及糖代谢

第三章糖类及糖代谢

淀粉
水解
蓝糊精
水解
红糊精
水解
无色糊精
水解
麦芽糖
水解
葡萄糖
（二）糖原
糖原是动物体内储存的多糖，又有“动物淀粉”之称， 主要存在于肝脏和肌肉中，因此有肝糖原和肌糖原之 分。 糖原的结构和支链淀粉的结构相似，但支链更多更短 （每个分支平均约8～12个葡萄糖残基），分子质量更 大。
（三）纤维素 纤维素是自然界分布最广的多糖，是构成植物细胞壁 的主要成分，是植物的支撑物质，在木材中约含50%， 亚麻中约含80%，棉花中约含93%。
磷酸己糖异构酶
H
O HO H
CH2OH
H OH
OH
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
3、1，6-二磷酸果糖（FBP)的形成 6-磷酸果糖在磷 酸果糖激酶的催化下，消耗ATP,生成1，6-二磷酸果 糖。反应不可逆，这是糖酵解过程第二个限速反应步 骤。
H2O3POCH2
H O
CH2OH HO
H
H2O3POCH2
第二阶段：1，6-二磷酸果糖裂解为磷酸丙糖 （1moL1，6-二磷酸果糖→2moL3-磷酸甘油醛）， 包括两步反应。 4、1，6-二磷酸果糖的裂解 在醛缩酶的催化下，1， 6-二磷酸果糖裂解为3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮。 反应是可逆的。
H2O3POCH2
H O
CH2OPO3H2 HO
H OH
CH2OPO3H2 醛缩酶
直链淀粉是由α-D-葡萄糖通过α-1，4-糖苷键连接成 的没有分支的葡萄糖长链。支链淀粉中的α-D-葡萄糖 以α-1，4-糖苷键连接，但在分支处是以α-1，6-糖苷 键连接。
直链淀粉可溶于热水，遇碘显蓝色；支链淀粉易溶 于水，形成稳定的胶体，遇碘显紫红色。 淀粉在酸和淀粉酶的作用下先水解生成分子质量比 淀粉小得多的多糖片段，称为糊精，遇碘显红色的称 为红糊精；红糊精再水解为分子质量更小的、遇碘不 变色的无色糊精；无色糊精具有还原性，进一步水解 生成麦芽糖；麦芽糖在酸和麦芽糖酶的催化下水解生 成葡萄糖。
第三章 糖类的结构与功能1

第三章 糖类的结构与功能1


• 直链淀粉的结构
要点：α-D-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接 约300-400个葡萄糖残基构成 空间构象是卷曲螺旋形。
• 支链淀粉的结构
要点：α-D-葡萄糖通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖 苷键 分支为24-30个葡萄糖残基，主链为1112个残基产生支点 空间构象是卷曲螺旋形。
（二） 淀粉的性质
• 1、淀粉的糊化和凝沉（回生） • （1）淀粉的糊化作用 • 所谓淀粉的糊化，指淀粉在水溶液中加热 吸水溶胀，当温度升高到一定限度，体积膨胀 几十倍时，淀粉粒解体，分子内和分子间的氢 键断裂，分子由原来沉积于淀粉粒中的晶形或 非晶形有序状态变成无序状态，分散在热水中， 形成胶体溶液。 • 使淀粉发生糊化的温度称为糊化温度，糊化温 度受淀粉粒大小、淀粉来源等因素影响。因此， 糊化温度是一个范围，一般在60—80℃间。
蔗糖的水解产物含D-葡萄糖和D-果糖。前者 [〆]D20为+52.2°，后者为－92.4°。两相抵消， 水解液表现为正旋，与原来的蔗糖不同，故称其为 “转化糖”。 蔗糖易结晶、易溶于水，难溶于乙醇，熔点 186℃，加热至200℃,则是褐色焦糖。
2.乳糖（Lactose） 1分子〆-D-葡萄糖和1 分子β-D-半乳糖缩 合而成。不易溶于水，甜度低，是还原糖，能 成脎，酵母不能发酵乳糖。 乳糖是乳汁中的主要糖分，牛奶含4%左右， 人奶含5%——7%。
（4）Ｇ分子的哈沃斯（Ｈaworth）式 Fisher投影式环状结构的氧桥过长，不尽合理。 1926年Haworth提出了用透视式表达葡萄糖的结构， 称为哈沃斯（Haworth)式或透视式。
H HO HO H OH H α-D-呋喃葡萄糖 H HO HO H H β-D-呋喃葡萄糖 OH O HO H H OH O HO H OH H
食品化学 ：第三章 糖类

食品化学 ：第三章 糖类

第三章 糖类
1
一、概述
1、单糖：不能再水解的最简单的多羟基醛或 多羟基酮及其衍生物。
2、低聚糖：聚合度小于或等于10的糖类， 可分为均低聚糖和杂低聚糖。
3、多糖：聚合度大于10的糖类，可分为均 多糖和杂多糖，也可分为植构：开链式和环式结构
H OH
11
12
• 羰氨缩合反应是可逆的，在碱性条件 下有利进行。
RNH2
H+
RNH3+
13
14
15
亚硫酸根可以与醛形成加成化合物， 其能和R-NH2缩合，但是缩合产物不 能进一步生成Schiff碱和N-葡基胺， 所以可以抑制羰氨褐变。
16
初期阶段— Amadori 重排
17
18
19
初期阶段— Heyenes 重排
效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。
• 降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。 • 降低温度：低温贮藏。 • 除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。 • 加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐 • 钙可抑制褐变。
42
②利用
控制原材料：核糖 + 半胱氨酸 ：烤猪肉香味
核糖 + 谷胱甘肽 ：烤牛肉香味
6
• 吸湿性：指糖在空气湿度较高的情况 下吸收水分的性质。
• 保湿性：指糖在空气湿度较低条件下 保持水分的性质。
• 结晶性
7
（二）单糖的化学性质
1. Maillard 反应
• 麦拉德反应——又称为羰氨反应、麦 拉德褐变，指羰基化合物与氨基化合 物经缩合、聚合反应生成类黑色素的 反应。
• 利用或防止该反应
若起始糖为酮糖，则：
果糖 R-NH2
果糖基胺
Heyenes重排
第三章糖类的化学

第三章糖类的化学


多糖：
是由多个单糖分子(n>20)缩合而成的生物大分 子，是自然界中糖类化合物存在的主要形式。 其水解后可得到多分子的单糖。 同聚多糖或均一多糖——构成多糖的单糖分 子都相同，eg淀粉，糖原，纤维素等。 若由不同单糖缩合而成的多糖——杂多糖或 不均一多糖，eg粘多糖，果酸，透明质酸等。
复合糖
四、单糖的化学性质
1.单糖具有还原性：是还原剂
由于单糖具有醛基或酮基，因而具有还原性，能还 原许多弱氧化剂。
在碱性条件下利用该性质得到的“斐林（Fehling） 定糖法”可对糖进行定性及定量的测定
斐林试剂由甲液：CuSO4 aq.； 乙液：NaOH＋酒 石酸钾钠溶液
可将Cu 2+还原为Cu+，后者可形成砖红色的氧化亚 铜沉淀，可用于还原糖的定量测定，也用于测定血 糖和糖尿病患者的尿糖。
二、单糖衍生物
取代单糖—氨基糖
单糖分子中最常见的取代单糖是C2上的羟基被—NH2取 代，如2-脱氧氨基葡萄糖和2—脱氧氨基半乳糖。除此之 外C3、C4、C8位均有取代的氨基糖，目前已发现天然存 在60多种氨基糖。
氨基糖的氨基常发生乙酰化“—NHCOCH3”即N-乙酰氨 基糖。 eg 构成细菌细胞壁的乙酰胞壁酸；存在于动物 神经组织的唾液酸。
比旋光度也是一个物理常数，可用它对糖作定性定量的测定。
注意：
不同构型的物质对平面偏振光的影响不同，用旋光仪 测定偏振面左即具有左旋性，用“l”或 “-”表示； 偏右即具有右旋性，有“d”或“＋”表示。
旋光物质的构型和旋光性是两个不同的概念。 构型是人为规定的；旋光性是用旋光仪测定得到的。 D—型物质即可能具有右旋性，也可能具有左旋性。
应用：不同单糖在强酸作用下脱水生成的呋喃甲醛类化合物，可与不同 的酚试剂生成有色物质，利用该性质可对糖进行定性定量测定。 （P14—表2-1）了解

生物化学第三章 糖类的结构和功能


二、糖的生物化学功能
⒈主要能量来源：例如，生物氧化产生ATP ⒉生物合成的碳素骨架：例如，合成氨基酸的α—酮酸、合
成核酸的核糖等。 ⒊结构物质：例如纤维素和半纤维素，甲壳素等。
三、糖类研究的历史及现状
18世纪后叶至19世纪20年代是糖类研究的第一个繁荣时期 。一大批糖被分离、纯化和表征；糖的结构、立体构型与光 学关系的法则及环状结构被建立。
吡喃
α-D-葡萄糖
β-D-葡萄糖
当形异 头碳羟基，该-OH有α型和β型两种异构体。 C1上羟基在环上方为β；在下方为α。这两种 异构体并非对映体，只是在异头碳羟基方向 不同而已，称为异头物。α型和β型可以通过 直链式而相互转变。
七、生成糖脎
糖的游离羰基能 与3分子苯肼反 应生成脎
糖脎为黄色结晶 ，难溶于水，各 种糖脎的形状与 熔点都不同，用 于鉴定糖。
九、脱氧作用
• 生成脱氧糖如D-2-脱氧核糖，L-鼠李糖、L-岩藻糖。 • 糖的显色反应
反应名称
酚试剂
适勇用于糖开类始，才反能找应到颜成色
功的路
莫利希反应 塞里万若夫反应 托伦氏反应 拜尔式反应
单糖的重要衍生物有糖醇、糖醛酸、氨基糖、 糖苷及糖脂。
糖醇：是糖分子内的醛基、酮基还原后的产物 。较稳定，有甜味。广泛分布于植物界的有甘 露醇、山梨醇。
甘露醇
由甘露糖等经镍催化加氢制 得，做片剂填充剂，用于易 吸湿药物防潮及干燥；冻干
勇于开始，才能找到成
功针的剂路载体；咀嚼片矫味剂， 使片剂溶解时吸热，口腔产 生清凉舒适感
许多糖苷是中药的有效成分，例如苦杏仁苷
黑芥子硫苷酸钾，十字花科的很多植物中，结构式如下
在辣根和芥菜籽内的酶作用下，水解为葡萄糖和异硫 氰酸烯丙酯（CH2=CH-N=C=S），产生辛辣味。

第三章糖类的结构与功能

第三章糖类的结构与功能
糖类是有机化合物中最重要的一类，也是最广泛的一类。

它们构成植物体、动物体和益生菌体的重要组分，具有特殊的结构和功能。

一、糖类的结构
糖类是以碳氢键为基础的有机化合物,其中至少含有一个羟基（OH）和一个醛基（C=O），它们可以分为无机糖类和有机糖类两大类。

1、无机糖类
无机糖类是碳、氢、氧等元素组成的无机化合物，一般是水溶性或微溶性的，这类物质的结构和稳定性很强，一般不会发生变化，它们可以作为抗菌剂，稳定糖质和赋予食物特殊的口感等等。

常见的无机糖类有：氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁等。

2、有机糖类
有机糖类是由碳、氢和氧原子构成的有机化合物，它们具有鲜明的有机特性，可以稳定蛋白质、脂质的结构，同时也是众多药物的重要组分，它们可以被人体吸收，并参与人体代谢的重要环节，从而起到改善人体健康的作用。

常见的有机糖类有：半乳糖、葡萄糖和果糖等。

二、糖类的功能
1、能量素
糖类可以被人体有效地吸收，随着氧气经消化腺体损耗，可以快速合成水解成二氧化碳和水，转化为人体代谢所需的能量素，满足人体的能量需求。

2、调节消化系统。

生物化学第三章糖类的结构和功能

生物化学第三章糖类的结构和功能
糖类是生物体内最重要的有机化合物之一，它们参与了生物体的能量
代谢、细胞信号传递以及细胞骨架的构建等多个生理功能。

糖类包括单糖、双糖和多糖，它们的结构与功能密不可分。

其次，双糖是由两个单糖分子通过糖苷键结合而成的。

葡萄糖与果糖
结合形成蔗糖，蔗糖是植物体内最常见的糖类。

蔗糖在植物中起着能量的
输送和储存的作用。

在人类体内，蔗糖作为甜味剂被广泛应用于食品工业中。

乳糖是由葡萄糖与半乳糖结合形成的双糖，是乳和乳制品中的主要糖分。

乳糖在人体内需要乳糖酶的作用才能被消化吸收。

若乳糖酶缺乏则会
导致乳糖不耐症。

总之，糖类的结构和功能对生物体的正常运作起着不可忽视的作用。

通过理解糖类的结构和功能，可以更好地理解生物体的能量代谢、细胞信
号传递以及细胞结构和稳定性的重要性。

此外，糖类还广泛应用于医药、
食品、能源等众多领域，对于人类社会的发展也具有重要的意义。

糖类的结构与功能

第三章 糖类的结构与功能一 糖的基本概念（一）概念：多羟基的醛或多羟基的酮及其缩聚物和衍生物的统称（旧时称为碳水化合物）。

醛糖Aldose ：甘油醛(glycerose) 核糖(ribose) D-葡萄糖(D-glucose)OH CHOCH 2OH HC H OH CHO C C C CH 2OH H OH H OH CHO C C C C CH 2OH H OH O H H H OH H OH酮糖Ketose ： 二羟丙酮(dihydroxyacetone) 核酮糖(ribulose) D-果糖(D-fructose)CH 2OH CH 2OH C=O CH 2OH C C C CH 2OH O H OH H OH CH 2OH C C C C CH 2OH O O H H H OH H OH（二） 糖的主要生理功能1、氧化生能功能1g 葡萄糖在体内完全氧化可释放16.7kJ 的能量。

糖类所供给的能量是机体生命活动主要的能量来源（正常情况下约占机体所需总能量的50～70%）。

2、构成组织细胞的基本成分核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分；糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白/蛋白聚糖（统称糖复合物）。

糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。

体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。

3、转变为体内的其它成分糖是合成脂类(脂肪酸、脂肪)的重要前体；糖在体内可转变成非必须氨基酸的碳骨架。

（三）分类：单糖、寡糖、多糖单糖：不能水解为更小单位的糖，根据碳原子数又分丙糖、丁糖、戊糖、己糖、庚糖；根据羰基的位置又分醛糖和酮糖。

寡糖：由2－10个单糖聚合而成的低聚糖，重要的有双糖、叁糖等；二 单糖的分类与结构（一）单糖的种类：根据所含碳原子的多少，分为：● 三碳糖（丙糖):甘油醛、二羟丙酮等● 四碳糖（丁糖）：赤藓糖等● 五碳糖（戊糖）：核糖、核酮糖、木酮糖等● 六碳糖（己糖）：葡萄糖、果糖、半乳糖等● 七碳糖（庚糖）：景天糖等多糖：由10个以上单糖聚合而成的多聚糖，根据单糖的组成又分为： 1 4 5●均一多糖：由相同单糖聚合而成，如淀粉、糖原、纤维素●混合多糖：由不同单糖聚合而成，如果胶物质、半纤维素（二）单糖的立体结构1、单糖的构型单糖分子除了二羟基丙酮外，其余都含不对称碳原子，有旋光异构体：如甘油醛（P195），不对称碳原子上羟基朝左称为L-型。

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黏度
葡萄糖和果糖的黏度较蔗糖低，淀粉糖浆的黏度较 高，淀粉糖浆的黏度随转化程度增高而降低。通常糖的 黏度是随着温度的升高而下降，但葡萄糖的黏度则随温 度的升高而增大。在食品生产中，可借助调节糖的黏度 来改善食品的稠度和可口性。
冰点降低
糖的水溶液与其它溶液一样，具有冰点降低的特 点。糖溶液冰点降低的程度取决于它的浓度和糖的分 子量大小。溶液浓度高，分子量小，冰点降低得多。 葡萄糖降低冰点的程度高于蔗糖，淀粉糖浆降低冰点 的程度因转化程度而不同，转化程度增高，冰点降低 得多。在冰淇淋的生产中，使用冰点降低小的糖类， 可促进冰晶颗粒细腻，黏稠度提高，甜味温和、可口。
环状低聚糖
6-8单位环状α-D-吡喃葡萄糖基低聚物，中间具有疏水的 空穴，环的外侧是亲水的。中间的空洞内可以包入各种物质， 形成各种包合物。由于它的这种特性，可对油脂起乳化作用； 防止芳香物质挥发；保护易氧化和易光解物质；对食品的色、 香、味也具有保护作用；也可除去一些食品中的苦味和异味。 还可提高难溶于水的物质的溶解度，改善其物理化学性质。
食品中单糖存在的形式
半缩醛式或酮 1.呋喃糖(Furanoses)：5元环半缩醛结构 2.吡喃糖(Pyranoses)：6元环半缩醛结构 比呋喃糖稳定
食品中的主要单糖
D-葡萄糖 D-果糖 D-甘露糖及D-半乳糖 L-山梨糖 D-核糖
2、糖苷 Glycosides
单糖分子中的半缩醛羟基与醇或 其它分子的羟基结合,脱去一分子水生 成糖苷，一般以呋喃糖苷或吡喃糖苷 的形式存在。 糖苷中的糖部分称为糖基，非糖 部分称为配基。连接糖基与配基的键 称为糖苷键。 糖苷有重要生理功能。
第三章
糖类 （Carbohydrates）
第一节
概述
糖类的存在: 生物界三大基础物质之一，是自然界中最丰富的 一类天然有机物质。是生物体维持生命活动所 需能量的主要来源,是合成其它化合物的基本原 料,也是生物体的主要结构成分。 分类:多聚物聚合度大小 1.单糖:Monosaccharides 2.双糖:Disaccharides 3.低聚糖:Oilgosaccharides n: 2-20 寡糖 4.多糖:Polysaccharides
CHO H H OH OH CH2 OH
CH2OH O
H OH OH CH2OH HO
CHO H
CHO
H
H
H OH HO
H
OH H
OH CH2 OH
OH CH2OH
D- 葡萄糖
CHO CHO
甘露糖
D- 半乳糖
CHO
D- 果糖
CHO H HO HO H OH H H OH
D- 阿
当一个结晶的还原糖溶解于水时,产生重排而达到 平衡状态,原先的旋光值也要变化达到最后一个常数值， 这种现象称为变旋作用。
甜度
甜味的强弱用甜度来区分，不同的甜味物质其甜度 大小不同。甜度是一个相对值，一般以10%或15%的蔗糖 水溶液在20℃时的甜度为100来确定其它甜味物质的甜 度，因此又把甜度称为比甜度。 不同的糖其甜度不同，这种差别与分子量及构型有 关；一般的讲，分子量越大，在水中的溶解度越小，甜 度越小；环状结构的构型不同，甜度亦有差别，如葡萄 糖的α-构型甜度较大，而果糖的β-构型甜度较大。
α-1,4-糖苷键：
β -1,4-糖苷键：
α-1,6-糖苷键：
β -1,6-糖苷键：
α,β -1,2-糖苷键：
混合键型低聚糖：
α-1,6-
α,β-1,2
β-1,4-
α,β-1,2
3、食品中重要的低聚糖
低聚糖是由2-20个糖单位以糖苷键结合而 构成的糖类，易溶于水，一般有甜味，分 为还原型和非还原型两类。
• • • • 麦芽糖 乳糖 蔗糖 海藻糖
二、单糖和低聚糖的物理性质
溶解性
各种糖在水中的溶解度不同，随温度升高 而增大。果糖的溶解度在糖类中最高，葡萄糖 的溶解度较低。食品利用糖作为保存剂，需要 糖具有高溶解度，糖浓度只有在70%以上才能抑 制酵母、霉菌的生长。

旋光性
旋光性是一种物质使直线偏振光的振动平面向左 或向右发生旋转的特性，使偏振光平面向右旋转的称 右旋糖，表示符号为D-或（+），使偏振光平面向左旋 转的称左旋糖，表示符号为L-或（—）。除丙酮糖外， 单糖分子中都含有不对称碳原子，因此其溶液都具有 旋光性。测定一定条件下一定浓度糖液的旋光度，可 以用比旋光度表示。比旋光度是指1毫升含有1克糖的 溶液在其透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度。
吸湿性、保温性
吸湿性是指糖在空气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 及加工都有重要的意义。不同的糖吸湿性不一样，以果 糖、转化糖的吸湿性最强，葡萄糖、麦芽糖次之，蔗糖 吸湿性最小。
渗透压
糖溶液的渗透压随着浓度增高而增大。在相同浓度 下，溶液的相对分子质量越小，分子数目越多，渗透压 就越大。因为单糖分子数目等于双糖的两倍，所以单糖 的渗透压约为双糖的两倍。葡萄糖和果糖都是单糖，比 蔗糖具有较高的渗透压力。渗透压力越高的糖对食品的 保存效果越好。
淀粉是Ｄ－葡萄糖的聚合物，由直链淀粉（淀 粉颗粒）和支链淀粉（淀粉皮质）组成。在淀粉颗 粒中直链与支链淀粉分子呈径向有序排列。直链淀 粉与支链淀粉之比一般为10-20%比80-90%，视植 物种类与品种、生长时期的不同而异。
白色粉末状，形状和大小不同的透明小颗粒，圆形、 卵形、多角形，大小为2-100μm。形状和大小依植物种 类而异。
淀粉 马铃薯淀粉 小麦淀粉 甘薯淀粉 玉米淀粉 稻米淀粉 颗粒最大平均值（微米） 65 20 15 16 5
在显微镜下观察，有些淀粉颗粒有若干细纹，称为 轮纹。
淀粉粒在偏振光下可以看出有疏密相间的层次，这 种现象是淀粉形成过程中的昼夜交替造成的。用偏振光 显微镜观察淀粉粒有双折射现象，表明淀粉是结晶结构。 晶状结构在淀粉粒中占60%，其余是非晶质。因此，淀 粉颗粒内有结晶区和无定形区之分，淀粉分子在结晶区 内排列有序，在无定形区呈无序排列。 由于淀粉分子中的羟基和水分子相互作用生成氢键， 因此淀粉的含水量比较高，在一般情况下含水量约为 12%。但由于淀粉分子中羟基自行结合和与水分子结合 的程度不同，因此不同来源的淀粉的水分含量也不同。
第四节
多糖（高聚糖）
定义和分类： 超过20个单糖的聚合物称多糖 来源---植物多糖、动物多糖、微生物多糖 构成---同多糖 杂多糖 （均匀多糖） （非均匀多糖） 生理功能--• 结构物质 • 贮存物质 • 废弃物
一、淀粉（Starch）
在所有多糖中，唯一以分离的小包形式（颗粒）存 在，是大多数植物的主要贮备物，也是其他异养生物的 主要营养物质之一。 1、淀粉的结构
与酸的作用
酸对于糖的作用，因酸的种类、浓度和温度不同而不同。 很微弱的酸能促进α和β异构体的转化。 （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。若复合反应程度较高， 还能生成三糖和其它低聚糖，这种反应称为复合反应。 （2）脱水反应 在弱酸和热的作用下，单糖易发生分子内脱水反应，生 成糠醛。糖的脱水反应与pH有关，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 随时间和浓度的增加而增高。
第二节 单糖和低聚糖
一、概述
1、单糖的结构：
单糖是糖类的最小组成单位,不能进一步水解, 是多羟基醛、酮及其衍生物。
根据单糖所含官能团的性质，可分为：
醛糖(Aldose) 酮糖(Ketose)
单糖及其衍生物
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH HO HO H H CHO H HO HO H OH H H OH CH2OH HO H H
HO
CH2OH O OH HOH2C O HO OH OH HO CH2OH
OH O CH2OH HO
OH
+
蔗糖
葡萄糖 转化糖
果糖
与碱的作用
（1）烯醇化作用和异构化作用
稀碱溶液处理单糖，能形成某些差向异构体的 平衡体系。
（2）分解反应 在浓碱的作用下，糖分解成较小分子的糖、酸、 醇和醛等化合物。此分解反应因有无氧气或其它氧 化剂的存在而各不相同。
抗氧化性
溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度；可以 阻断其它成分与空气氧的接触；具有还原性，因此糖 溶液具有抗氧化性，有利于保持水果的风味、颜色和 维生素C，不致因氧化反应而发生变化。葡萄糖、果糖 和淀粉糖浆都具有相似的抗氧化性。应用这些糖溶液 可使维生素C的氧化反应降低10-90%。
三、单糖和低聚糖的化学性质
水解反应
低聚糖的水解反应指低聚糖在酶、酸或碱作用下， 苷键断裂、糖链分解的过程；低聚糖一般的水解产物为 单糖；酶催化的低聚糖的水解是食品或食品原料中经常 进行的反应。化学法水解低聚糖常以酸作为催化剂，在 酸性条件下，除低聚糖中的1,6-苷键较难水解外，其它 苷键均可分解。
CH2OH O OH HO OH HOH2C O
可作为糖果包衣。木糖醇甜度是蔗糖的70%，风味清凉爽口，不
会造成龋齿。山梨醇和木糖醇可用作糖尿病人的食糖代用品。
卤代反应
蔗糖的卤代反应，得到高甜度的四氯代蔗糖。
四、食品中具有特殊功能的低聚糖
低聚果糖
又称寡果三糖或蔗果三糖族低聚糖，属于果糖与葡萄糖 构成的直链杂低聚糖。具有卓越的生理功能：作为双歧杆菌 的增殖因子；属于人体难消化的低热值甜味剂；水溶性的膳 食纤维；可促进肠胃功能；抗龋齿。
低聚木糖
低聚木糖是由2~7个木糖以β-（1→4）糖苷键连接而成 的低聚糖，其最大的特点是稳定性好，具有独特的耐酸、耐 热及不分解性，有显著的双歧杆菌增殖作用，对肠道菌群有 明显的改善作用，可促进机体对钙的吸收，有抗龋齿作用， 在体内它的代谢不依赖胰岛素。