3.1 糖的分類及化學反應ppt課件

1、.,糖類（又稱碳水化合物 Cn(H2O)m ） 多羥基醛/酮以及水解產(chǎn)生能產(chǎn)生多 羥基醛/酮的物質(zhì)。 綠色植物光合作用的產(chǎn)物，是動植物所需能量的重要來源。,糖的分類及化學反應,.,葡萄糖 (果糖) 蔗糖 麥芽糖 淀粉 纖維素,氧化反應 （與銀氨溶液或斐林試劑）,水解反應,.,糖都有甜味嗎？ 有甜味的都是糖嗎？ 你都吃過哪種糖？,.,常用的甜味劑,.,大米80,馬鈴薯20,高粱,面粉70,富含淀粉的糧食,玉米70,主要存在于植物的種子和塊根里。,.,棉花樹,棉花花苞,棉花,亞麻,麻,麻絲,桉樹,桉樹木材,竹子,9295,纖維素,存在于一切植物中。是構成植物細胞壁的基礎物質(zhì)。,50,80,.,多糖

2、 多糖是由許多單糖分子通過苷鍵連接而成的高分子化合物。由于連接的方式不同，可以形成直鏈多糖，支鏈多糖，有時也能形成環(huán)狀的多糖。,.,苷鍵類型：-1,4苷鍵、-1,4苷鍵和 -1,6苷鍵等。,物理性質(zhì)：多糖無固定熔點、無甜味、大多難溶于水，也難溶于有機溶劑，多糖的長鏈末端雖然仍有苷羥基，但一般無變旋光現(xiàn)象，也不顯還原性。 。,勻多糖（水解后只生成一種單糖，如淀粉、糖元、纖維素等）； 雜多糖（水解產(chǎn)物是兩種以上的單糖或單糖衍生物如阿拉伯膠、粘多糖等）。,多糖的分類：,.,一、低聚糖 常見種類、結(jié)構及苷鍵類型 -1,4-糖苷鍵：, -1,4-糖苷鍵：,.,-1,6-糖苷鍵：,., -1,6-糖苷鍵：

3、,., -1,2-糖苷鍵：,混合鍵型低聚糖：,-1,6- ,-1,2,.,-1,4- ,-1,2,.,食品中低聚糖的性質(zhì) 一、水解反應 低聚糖的水解反應指低聚糖在酶、酸或堿作用下，苷鍵斷裂、糖鏈分解的過程；低聚糖一般的水解產(chǎn)物為單糖；如：,.,酶催化的低聚糖的水解是食品或食品原料中經(jīng)常進行的反應，如蜂蜜大量存在的轉(zhuǎn)化糖、乳糖酶催化乳糖水解為葡萄糖和半乳糖等。 化學法水解低聚糖常以酸作為催化劑，在酸性條件下，除低聚糖中的1,6-苷鍵較難水解外，其它苷鍵均可分解。 二、褐變反應 低聚糖也能發(fā)生Mailard等類型的褐變反應，但其反應速度比單糖要慢一些。,.,三、抗氧化作用 低聚糖及單糖的水溶液具有

4、抗氧化性。其原因有三：a.溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度；如在60%的蔗糖溶液中，氧的溶解度約為純水的1/6。b.可以阻斷其它成分與空氣氧的接觸；c.具有還原性，可以首先與氧發(fā)生反應。 四、提高滲透壓 隨著糖溶液濃度的提高，其滲透壓也提高。當控制合適的糖溶液濃度時，會因較高的滲透壓而抑制微生物的生長。,.,環(huán)糊精 環(huán)糊精是一種低聚糖，淀粉經(jīng)用環(huán)糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶處理，就可生成環(huán)糊精的混合物。從結(jié)構上看，環(huán)糊精是由68個或更多個葡萄糖單位通過a-1,4苷鍵連接而成的環(huán)狀化合物，它們分別稱為a、b或 g 環(huán)糊精。,.,(二) 淀粉(starch),以不同含量存在于植物的莖、塊和種子中，如大米中

5、約含7580%，小麥約含6065%，玉米約含65%，馬鈴薯約含20%。將這些原料干燥磨碎，使細胞破裂，然后用水沖洗，淀粉在水中混懸下沉，過濾后干燥即得。 淀粉為白色、無臭、無味粉狀物質(zhì)，它是由a-D-葡萄糖單位組成的多聚體，是植物中D-葡萄糖的主要儲存形式。淀粉是由直鏈淀粉(amylose)和支鏈淀粉(amylopectin)所組成的混合物，前者的含量為1030%，后者的含量為7090%。,.,淀粉的結(jié)構,.,1、直鏈淀粉,由-D-(+)-葡萄糖以-1,4-苷鍵 結(jié)合而成的鏈狀高聚物。,.,直鏈淀粉不易溶于冷水，能溶于熱水。直鏈淀粉分子卷曲成螺旋狀，每一圈螺旋有六個D-葡萄糖結(jié)構單位。,.,直

6、鏈淀粉的結(jié)構,.,淀粉溶液與碘產(chǎn)生紫蘭色反應，目前認為是直鏈淀粉螺旋狀結(jié)構中的空穴恰好適合碘分子的進入，依靠分子間引力使碘形成 紫蘭色 的包結(jié)物。,.,支鏈淀粉也稱膠淀粉，存在于淀粉的外層，組成淀粉的皮質(zhì)，它不溶于冷水或熱水，但可在水中膨脹成糊狀。 支鏈淀粉的主鏈也是由a-D-吡喃葡萄糖通過 -1,4-苷鍵 連接而成，此外它還含有 -1,6-苷鍵 連接的支鏈。,2、支鏈淀粉,.,每個支鏈大約20個葡萄糖單位,.,支鏈淀粉與碘生成紫紅色 的包合物。,.,直鏈和支鏈淀粉均可在酸催化下加熱水解。,(C6H10O5)n (C6H10O5)n-x C12H22O11 C6H12O6 淀粉 紫糊精 紅糊精

7、 無色糊精 麥芽糖 D-葡萄糖 碘液： 紫蘭色 紫蘭色 紅色 無色 無色 無色,根據(jù)淀粉的水解產(chǎn)物與碘液呈現(xiàn)的顏色，可判斷淀粉水解的程度。,.,糖原,糖原為動物體內(nèi)貯存的主要多糖，此多糖相當于植物體內(nèi)貯存的淀粉，所以糖原也稱為動物淀粉；高等動物的肝臟和肌肉組織中含有較多的糖原。 人類肝臟中的糖原含量可達肝臟干重的百分之十左右。軟體動物也含有糖原，甚至于在玉米和一些細菌中也曾發(fā)現(xiàn)能合成類似糖原的多糖成分。,.,糖原的結(jié)構,借助于甲基化作用已證明糖原的主鏈骨架由1-4糖苷鍵聯(lián)接的 -D吡喃葡萄糖殘基構成，由甲基化作用也同時發(fā)現(xiàn)糖原的甲基化產(chǎn)物中含有較多的1，4，6三甲基化的-D-吡喃葡萄糖。 因此

8、糖原分子具有較多的分支結(jié)構。支鏈淀粉的分支結(jié)構是以24個葡萄糖殘基為其分支的長度，但糖原的分支結(jié)構則是平均以12個葡萄糖殘基為其分支的長度 。,.,糖原,.,.,(三) 纖維素,纖維素是由許多葡萄糖結(jié)構單位以-1,4-苷鍵 互相連接而成的。,人的消化道中沒有水解-1,4葡萄糖苷鍵的纖維素的酶，所以人不能消化纖維素，但人對纖維素又是必不可少的，因為纖維素可幫助腸胃蠕動，以提高消化和排泄能力。,.,由 b-1,4-苷鍵 連接的纖維素趨向形成直鏈，每100200條彼此平行的分子長鏈通過氫鍵聚集在一起排列成纖維素索。,.,植物中纖維素的存在形態(tài),.,纖維素不顯還原性，在酸中加熱加壓長時間水解，可最終水

9、解為D-葡萄糖，若小心水解可生成纖維二糖。 人體中沒有水解纖維素的酶，因此人類不能以纖維素作食物，但反芻動物如牛等可利用它們胃中能產(chǎn)生纖維素酶的微生物，將纖維素分解成葡萄糖，因而可利用纖維素作為食物。,纖維素在水、稀酸和稀堿及一般有機溶劑中不溶，但能溶于濃硫酸及濃的氯化鋅溶液中，并同時斷鏈，最好的溶劑是氫氧化銅的氨溶液。,.,(1). 制造纖維素硝酸酯（硝酸纖維）。根據(jù)含N 量分為火棉（含N量較高，用于制造無煙火藥）、膠棉（含N量較低，用于制賽璐珞和噴漆）,(2). 制造纖維素乙酸酯（醋酸纖維），不易著火，用于制膠片,(3). 制造黏膠纖維（NaOH、CS2處理后所得，其中的長纖維稱人造絲，短

10、纖維稱人造棉）,纖維素的用途,.,純棉上衣,麻布,法國棉麻,(4). 棉麻纖維大量用于紡織工業(yè),(5). 木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙,(6). 食物中的纖維素有利于人的消化。,.,半纖維素,大量存在于植物木質(zhì)化部分，包括很多高分子的多糖。 用稀酸水解則產(chǎn)生己糖和戊糖，所以它是多聚戊糖(如多聚阿拉伯糖、多聚木糖)和多聚己糖(如多聚半乳糠和多聚甘露糖)的混合物。,.,多糖的性質(zhì) 一、多糖的溶解性 多糖類物質(zhì)由于其分子中含有大量的極性基團，因此對于水分子具有較大的親合力；但是一般多糖的分子量相當大，其疏水性也隨之增大；因此分子量較小、分支程度低的多糖類在水中有一定的溶解度，加熱情況下更容易溶解

11、；而分子量大、分支程度高的多糖類在水中溶解度低。,.,正是由于多糖類物質(zhì)對于水的親合性，導致多糖類化合物在食品中具有限制水分流動的能力；而又由于其分子量較大，又不會顯著降低水的冰點。,.,二、多糖溶液的黏度與穩(wěn)定性 正是由于多糖在溶解性能上的特殊性，導致了多糖類化合物的水溶液具有比較大的黏度甚至形成凝膠。 多糖溶液具有黏度的本質(zhì)原因是：多糖分子在溶液中以無規(guī)線團的形式存在，其緊密程度與單糖的組成和連接形式有關；當這樣的分子在溶液中旋轉(zhuǎn)時需要占有大量的空間，這時分子間彼此碰撞的幾率提高，分子間的摩擦力增大，因此具有很高的黏度。甚至濃度很低時也有很高的黏度。,.,當多糖分子的結(jié)構情況有差別時，其水

12、溶液的黏度也有明顯的不同。高度支鏈的多糖分子比具有相同分子量的直鏈多糖分子占有的空間體積小得多，因而相互碰撞的幾率也要低得多，溶液的黏度也較低；帶電荷的多糖分子由于同種電荷之間的靜電斥力，導致鏈伸展、鏈長增加，溶液的黏度大大增加； 大多數(shù)親水膠體溶液的黏度隨著溫度的提高而降低，這是因為溫度提高導致水的流動行增加；而黃原膠是一個例外，其在0100內(nèi)黏度保持基本不變。,.,多糖形成的膠狀溶液其穩(wěn)定性與分子結(jié)構有較大的關系。不帶電荷的直鏈多糖由于形成膠體溶液后分子間可以通過氫鍵而相互結(jié)合，隨著時間的延長，締合程度越來越大，因此在重力的作用下就可以沉淀或形成分子結(jié)晶。支鏈多糖膠體溶液也會因分子凝聚而變得不穩(wěn)定，但速度較慢；帶電荷的多糖由于分子間相同電荷的斥力，其膠狀溶液具有相當高的穩(wěn)定性。食品中常用的海藻酸鈉、黃原膠及卡拉膠等即屬于這樣的多糖類化合物。,.,三、多糖的水解 多糖的水解指在一定條件下，糖苷鍵斷裂，多糖轉(zhuǎn)化為低聚糖或單糖的反應過程。 多糖水解的條件主要包括酶促水解和酸堿催化水解；調(diào)節(jié)或控制多糖水解是食品加工過程中的重要環(huán)節(jié)。,.,a.酶促水解,.,b.酸堿催化水解 (1) 酸催化 *機理：,.,影響因素： 多糖類型：對中性多糖起作用，其它糖不一定 溫度：溫度提高，酸催化速度大大提高 苷鍵類型： 苷鍵比