《化学与生活糖.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学与生活糖.ppt(50页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第一章 糖类的化学 糖类的概念和分类 单糖的构型、结构、构象 自然界存在的重要单糖及其衍生物 寡糖 多糖 多糖代表物 糖复合物 一、糖类的结构与功能 最初,糖类化合物用Cn(H2O)m表示,统称碳水化合物。 鼠李糖及岩藻糖(C6H12O5)、脱氧核糖(C5H10O4) 定义 : 糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些 衍生物的总称。 糖类的生物学意义:1.是一切生物体维持生命活动所需能 量的主要来源;2.是生物体合成其它化合物的基本原料; 2.充当结构性物质;4.糖链是高密度的信息载体,是参与 神经活动的基本物质;5.糖类是细胞膜上受体分子的重要 组成成分,是细胞识别和信息传递等功能的参与
2、者。 糖的分类: 糖类化合物 单糖 寡糖 多糖 :不能水解的最简单糖类,是多羟基的 醛或酮的衍生物(醛糖或酮糖)。如: 核糖、脱氧核糖,葡萄糖、果糖。 :有210个分子单糖缩合而成,水解 后产生单糖。如:蔗糖、麦芽糖和乳 糖 。 :由多分子单糖或其衍生物所组成,水 解后产生原来的单糖或其衍生物。如: 淀粉、糖原、纤维素、琼脂、果胶。 同多糖 杂多糖 糖缀合物 二、单糖的构型、结构、构象 单糖有D-及L-两种异构体。凡在理论上可由D-甘油醛衍 生出来的单糖皆为D-型糖。 单糖具有旋光性: D= 100 t Dt cL 葡萄糖的结构 多羟基 醛的开 环形式 CHO HCOH HOCH HCOH H
3、COH CH2OH 半缩醛 吡喃糖 O CH2OH OH OH OH OH 1 5 呋喃糖 O CH2OH HO-CH OH OH OH 14 O CH2OH OH OH OH 1 5 OH O CH2OH HO-CH OH OH 14 OH 葡萄糖的构象 船式 椅式 O CH2OH HO HO OH OH O CH2OH HO HO OH OH O CH2OH OH OHOH OH 三、自然界存在的重要单糖及其 衍生物 单糖的重要衍生物: 糖醇:较稳定,有甜味。甘露醇、山梨醇 糖醛酸:由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸 氨基糖:糖中的羟基为氨基所取代。D-氨基葡萄糖 糖苷:单糖的
4、半缩醛上羟基与非糖物质(醇、酚等)的羟基 形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷 糖的相对甜度( 100%) 蔗糖:100 D-果糖:115-175 -D-果糖:60 -D-果糖:180 D-葡萄糖:64-74 -D-葡萄糖:74 -D-葡萄糖:48 -D-半乳糖:32 -D-半乳糖:21 L-鼠李糖:32 -L-鼠李糖:40 -L-鼠李糖:100 -D-甘露糖:32 -D-甘露糖:苦味 -D-麦芽糖:30 -D-乳糖:10 -D-乳糖:32 蜜三糖:23 D-木糖:40 葡萄糖在食品工业中的 应用 葡萄糖的甜度仅次于果糖和蔗糖,是重要的甜味剂 之一; 无水一D一葡萄糖晶体具有较强的吸湿性,可以作 为吸
5、水剂用于香料工业; 葡萄糖的水溶液有较高的渗透压,能抑制微生物的 生长,可作食品防腐剂。 在食品工业中还可以利用葡萄糖受热分解后产生有 色物质这一特性来制备食品着色剂焦糖。焦糖不仅 有颜色,而且有特殊风味,常用在烘烤面包、糕点 等。 葡萄糖还常用于临床,如作为能源直接注入人体, 以补充病人所需的能量。 最近的实验表明,葡萄糖的水溶液对新生儿还有镇 痛作用。 四、寡糖 寡糖是少数单糖(210个) 缩合的聚合物。 自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、蔗糖、乳糖、 纤维二糖 麦芽糖 1存在:各种谷物发芽的种子中含有麦芽 糖,淀粉水解后大多也得到麦芽糖。 2结构:麦芽糖为两分子葡萄糖失水缩合 而成的,
6、其连接方式是:一分子葡萄糖 半缩醛羟基与另一个葡萄糖C4位上的羟 基发生缩合,生成1,4糖苷键。 麦芽糖的结构 半缩醛羟基 1,4糖苷键 葡萄糖葡萄糖 3.麦芽糖的性质: 麦芽糖分子中存在一个半缩醛羟基,可 转变成自由羟基(醛式麦芽糖),因此 有还原性,也能与苯阱作用成脎。麦芽 糖有旋光性和变旋性,D20=136。 如果两个葡萄糖分子以1,4糖苷键 连接,所生成的二糖称为纤维二糖,它 是纤维素的水解产物。 还原性 单糖含有游离醛基,因此具有还原性。 1单糖能够在OH-溶液中使两价的Cu2+ 还原成Cu+而沉淀,这是定性定量测定糖 的基础之一(费林氏定糖法)。 2在H+条件下,醛基、羟基都能被氧
7、化, 但氧化的条件不同,氧化产物不同。氧化 可以从醛基开始,也可以从羟基开始,醛 基和羟基还可以同时被氧化,最后产物都 是酸。如果用弱氧化剂(如溴水),则醛 基被氧化成糖酸;如果用强氧化剂(如浓 硝酸),则糖分子的醛基与另一端的醇羟 基同时被氧化,生成糖二酸;有时只有伯 醇基被氧化,生成糖醛酸。 加合性 醛基和酮基都能与苯阱起加合作用,最 后得到结晶的糖脎。够型不同的糖类所 产生的糖脎的晶型与熔点都不相同,利 用此反应作为糖的种类的鉴别反应。 葡萄糖 苯阱 葡萄糖苯腙 苯阱 葡萄糖酮苯腙 苯阱 葡萄糖脎 蔗糖 1存在:蔗糖广泛地存在于植物体内, 尤以甘蔗和甜菜中含量最高。 2结构:蔗糖由一分子
8、葡萄糖和一分子 果糖脱水缩合而成,即葡萄糖(吡喃 型)C1上的羟基与果糖(呋喃型) C2上的羟基相互作用(称为1,2糖苷 键)形成的。 蔗糖的结构 () 1,2糖苷键() 葡萄糖 果糖 3蔗糖的性质 蔗糖具右旋性,比旋光度为+66.5; 蔗糖受稀酸或转化酶作用时,可以水解成等量的葡 萄糖及果糖的混合物;果糖的 左旋性(比旋光度- 92.4)比葡萄糖的右旋性(比旋光度+52.5)强, 因此蔗糖水解后所得的等量的葡萄糖和果糖的混合 物具有左旋光性。 在水解过程中蔗糖这种由右旋变为左旋的过程,称 为转化,转化作用所生成的等量葡萄糖和果糖的混 合物叫转化糖。 葡萄糖与果糖结合成蔗糖后其醛基与酮基都完全
9、丧 失,因此蔗糖没有还原性,不能生成糖脎,也没有 变旋性。 乳糖 1存在:主要存在于各种动物的乳汁中。人 乳含乳糖6-7%,牛乳、羊乳含4-5%。 2结构:乳糖是一分子葡萄糖与一分子半乳 糖缩合而成的。其连接方式为半乳糖C1上的半 缩醛羟基与葡萄糖C4上的羟基以方式连接。 3性质:不易溶于水,不太甜。从结构上看 ,乳糖分子中葡萄糖残基的半缩醛羟基仍存在 ,因此具有还原性,能生成糖脎;水解后产生 葡萄糖与半乳糖。乳糖有旋光及变旋作用, D20=+55.4。 乳糖的结构 1,4糖苷键 葡萄糖半乳糖 半缩醛羟基 纤维二糖 五、多糖 多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。 多糖没有还原性和变旋
10、现象,无甜味,大多不溶于水。 多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排 列顺序3个基本结构因素。 多糖的功能: 1.贮藏和结构支持物质。 2.抗原性(荚膜多糖)。 3.抗凝血作用(肝素)。 4.为细胞间粘合剂(透明质酸)。 5.携带生物信息(糖链)。 六、多糖代表物 (一)淀粉与糖原 天然淀粉由直链淀粉(以-(1,4)糖苷键连接)与支链淀粉( 分支点为-(1,6)糖苷键)组成。 淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关: 链长小于6个葡萄糖基,不能呈色。 链长为20个葡萄糖基,呈红色。 链长大于60个葡萄糖基,呈蓝色。 糖原又称动物淀粉,与支链淀粉相似,与碘反应呈红紫色。 支链淀粉 某
11、些食物中淀粉的含量( ) 葛粉:94;薯蓣:31;马铃薯:20.3; 木薯粉:25;大麦、紫草:84; 粗燕麦片:73;稻子:87;豌豆:66; 玉米:63;车前草:27;小麦:63; 红蚕豆:42;大豆粉:12;小扁豆:51 ; 甜马铃薯:12。 淀粉的消 化 哺乳动物有两种-淀粉酶,即唾液淀粉酶和 胰淀粉酶,使淀粉分解成葡萄糖、麦芽糖、 异麦芽糖及麦芽寡糖等,小肠粘膜内的多种 糖酶分别作用于不同的二糖和寡糖,使它们 彻底水解成单糖。 唾液-淀粉酶能被氯离子激活,在最适pH为6.9时, 对-(14)-糖苷键具有专一性,能将淀粉分解成 糊精,由于食物在口腔中停留的时间较短,淀粉不 能被完全分解
12、。 唾液-淀粉酶在胃中继续起作用,直到食糜中渗进 盐酸使之失活为止。此时约有50-60%的淀粉已被分 解。 胰液中的-淀粉酶,催化淀粉的进一步水解,产生 寡糖和-极限糊精。 肠液中的另一种淀粉酶,水解-极限糊精分子的1, 6-糖苷键及1,4-糖苷键,把糊精分解成麦芽糖。麦 芽糖又被麦芽糖酶水解成葡萄糖,最后全部低聚糖 (包括双糖)都被水解成单糖。 食物中的淀粉和糖经过消化系统后,约98%被消化 。 (二)纤维素与半纤维素 纤维素是自然界最丰富的有机化合物,是一种线性的由D-吡 喃葡萄糖基借-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。微晶 束相当牢固。 半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类(果胶质与
13、淀粉除外) 。 (三)壳多糖(几丁质) 由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。比 较坚硬,为甲壳动物等的机构材料。 纤维素的结构特点 纤维素是由许多D葡萄糖分子脱水缩合 而成的,分子量约为5万至40万甚至更大。 葡萄糖分子借1,4糖苷键连接。 结构类似于直链淀粉,不分枝, 纤维素的分 子是一条螺旋状的长链,由100200条这样 的彼此平行的长链通过氢键结合成纤维束。 氢键是纤维素分子的羟基与纤维素所吸附的 水分子形成的。纤维素的化学稳定性和机械 性能取决于这种纤维束的结构。 纤维素的性质 在大部分普遍溶剂中极难溶解。 能与酸生成酯。如果将纤维素加入浓硝酸和 浓硫酸的消化
14、剂中,由于所用酸的浓度和消 化的时间不同,可以将其中的三个羟基逐步 酯化。 C6H7O2(OH)3n + n HNO3 C6H7O2(OH)2(O-NO2)n + n H2O 纤维素一硝酸酯 C6H7O2(OH)3n + 2 n HNO3 C6H7O2(OH)(O-NO2)2n + 2n H2O 纤维素二硝酸酯 C6H7O2(OH)3n + 3 n HNO3 C6H7O2(O-NO2)3n + 3n H2O 纤维素三硝酸酯 某些常见食物中纤维的含量 ( g/100g食物) 苹果浆:10.0;菜豆:31.9; 柑橘属果胶:93.5;韭菜:36; 马铃薯粉:17.6;菠萝:40.8; 覆盆子:55
15、.0;黑麦饼干:19.8,20.3; 大豆粉:11.1;黑麦面粉:24.7,23.4; 西红柿:31.0;麦麸:39.8 (四)葡聚糖 是D-葡萄糖以-(1,6)糖苷键缩合为主链骨架,以-(1,3)和 - (1,4)糖苷键构成支链,整个分子形成网状。其凝胶可用作 分子筛。 (五)糖胺聚糖 含有氨基己糖或乙酰氨基糖,也称为粘多糖。肝素、透明质 酸和硫酸软骨素。 七、糖复合物 是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合 的 产物。 (一)糖蛋白与蛋白多糖 两种不同类型苷键: N-糖苷键(肽链上的天冬酰胺Asn的氨 基与糖基上的半缩醛羟基形成);O-糖苷键(肽链上的丝氨 酸Ser或苏氨酸Thr的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成) 糖蛋白中寡糖链末端糖基组成的不同决定人体的血型。 O型:Fuc(岩藻糖) A型:Fuc和GNAc(乙酰氨基葡萄糖) B型:Fuc和Gal(半乳糖) 免疫抗原 红血球 (二)糖脂与脂多糖 脂类与糖(或低聚糖)结合的一类复合糖。 1.甘油醇糖脂:甘油二酯与己糖(半乳糖、甘露糖和脱氧葡 萄糖)结合而成。 2.N-酰基神经醇糖脂: ROCH2CHCHCH=CHC13H27 RNH OH (R为糖基或糖链基;R为脂肪酸链。) 糖蛋白 低聚糖 肽糖脂 N-乙酰胞壁酸基 N-乙酰-D-葡萄糖胺 五肽横链
链接地址:https://www.31doc.com/p-2982918.html