《煙草化學(xué)》配套教學(xué)課件

煙草化學(xué)

第一章緒論一、教學(xué)目的:1.了解煙草化學(xué)學(xué)科的形成概況，煙草化學(xué)研究的主要內(nèi)容。2.了解煙草化學(xué)的發(fā)展方向和掌握學(xué)習(xí)的目的意義。二、教學(xué)內(nèi)容1.概述。2.煙草化學(xué)成分是決定煙草品質(zhì)的中心因素。3.煙草化學(xué)的形成和發(fā)展。4.煙草化學(xué)的研究內(nèi)容。5.學(xué)習(xí)煙草化學(xué)的目的意義。三、教學(xué)重點(diǎn):1.煙草質(zhì)量的概念和具體內(nèi)容。

2.煙草化學(xué)的發(fā)展方向。四、教學(xué)難點(diǎn):

煙草化學(xué)的發(fā)展方向。五、學(xué)時(shí)分配:2學(xué)時(shí)。

煙草是重要的經(jīng)濟(jì)作物，是消費(fèi)品和稅收的重要來源。2009年煙草工商利稅超5000億元

2009年煙草行業(yè)實(shí)現(xiàn)工商稅利首次超過5000億元，達(dá)5131.1億元，同比增長12.2%。

2009年全國共種植烤煙1685.2萬畝，同比減少44.5萬畝；戶均種煙收入24400元，同比增加7300元。

中國煙草居世界的八個(gè)第一:

烤煙的種植面積世界第一

烤煙的種植增加面積世界第一

煙民的總數(shù)世界第一

煙民的總數(shù)每年遞增速度世界第一

煙草的創(chuàng)利稅世界第一

青少年煙民人數(shù)世界第一

香煙的生產(chǎn)總量世界第一

因吸煙致病、死亡的人數(shù)世界第一

煙草的化學(xué)成分是決定煙草品質(zhì)的內(nèi)在因素。

在很大程度上，品質(zhì)因素決定煙草的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。煙草的化學(xué)成分與煙草類型、品種、栽培、調(diào)制、加工等有相當(dāng)密切的關(guān)系。

煙草化學(xué)是從化學(xué)角度研究煙草的新學(xué)科，用科學(xué)的方法揭示煙草及其制品的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其相關(guān)的化學(xué)變化規(guī)律。第一章緒論

研究煙草化學(xué)的目的：運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)理論和測(cè)試技術(shù)闡明煙草生長、調(diào)制、加工等過程以及煙草做為消費(fèi)品使用的化學(xué)本質(zhì)，系統(tǒng)地總結(jié)和推廣先進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科研成果，指導(dǎo)煙草的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，使科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，提高卷煙經(jīng)濟(jì)效益，改進(jìn)煙草吸食品質(zhì)，滿足不斷變化的消費(fèi)需求，提高吸煙的安全性。無數(shù)事實(shí)已經(jīng)證明，煙草化學(xué)已經(jīng)成為指導(dǎo)煙草工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要理論學(xué)科，對(duì)于煙草行業(yè)的發(fā)展和減少對(duì)消費(fèi)者健康的危害已經(jīng)發(fā)揮并將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。一、煙草化學(xué)成分與質(zhì)量的關(guān)系

煙草及其制品的要求：飽滿的吃味適當(dāng)?shù)膭蓬^焦油量和煙堿含量低烤煙原料的要求：高濃度高香味高煙堿低焦油

煙草及其制品的質(zhì)量是由許多因素構(gòu)成的，而且因時(shí)、因地、因消費(fèi)者而變化。概括起來，包括五個(gè)方面：外觀質(zhì)量內(nèi)在質(zhì)量物理特性化學(xué)成分安全性外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量、物理特性和安全性都與化學(xué)成分有密切的關(guān)系。

二、煙草化學(xué)組成

主要研究調(diào)制后的煙葉的化學(xué)成分。根據(jù)化學(xué)元素的組成，煙葉中的化學(xué)成分可以概況分為三大類：

含有碳、氫、氧三種元素的化合物；除含有碳、氫、氧外，還含有氮元素的化合物；礦物質(zhì)。

進(jìn)一步分類：煙草的化學(xué)組成無機(jī)成分水

礦物質(zhì)有機(jī)成分糖類

含氮化合物

煙草生物堿類

有機(jī)酸類

酚類化合物

色素

揮發(fā)油、樹脂、油、脂、蠟等

醇類、酯類、醛類、酮類等三、煙草化學(xué)學(xué)科的形成和發(fā)展

煙草化學(xué)的形成：概括地說，煙草化學(xué)就是運(yùn)用化學(xué)的理論和方法對(duì)煙草和煙氣的化學(xué)組成、理化特性、變化機(jī)理、不同成分對(duì)煙質(zhì)的影響進(jìn)行研究的一門新興的學(xué)科。它的形成可以追溯到20世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)即對(duì)煙草的化學(xué)組成和大類的劃分有了基本的了解。到了20世紀(jì)30年代，許多研究工作者企圖從煙草化學(xué)成分含量及其相互之間的關(guān)系得能夠評(píng)定煙質(zhì)的客觀指標(biāo)。1936年布魯克納根據(jù)煙草中各種成分對(duì)煙質(zhì)的影響，將它們分為四類：①與煙氣強(qiáng)度有關(guān)的成分，如含氮化合物，包括總氮量、蛋白質(zhì)和煙堿等。②影響香氣的成分，如單寧（多酚）和樹脂等。③影響煙氣醇和性和芳香性的成分，如糖分、淀粉、草酸等。④與刺激性有關(guān)的成分，如細(xì)胞壁物質(zhì)（果膠、聚戊糖、纖維素和木質(zhì)素）、灰分（總灰分、鉀和硝酸鹽）、檸檬酸等。

還認(rèn)為煙葉的pH值表示堿性含氮化合物的強(qiáng)度和堿性礦物質(zhì)的刺激性，間接影響到香氣，列入不良因素之一。布魯克納品質(zhì)指數(shù)

=提高品質(zhì)的成分減低品質(zhì)的成分×400=糖分+淀粉+草酸+單寧+樹脂細(xì)胞壁物質(zhì)+灰分+檸檬酸+含氮化合物+pH值×4001948年培瑞基簡化布魯克納的計(jì)算公式:培瑞基品質(zhì)指數(shù)=總還原糖+樹脂+蠟灰分+煙堿+蛋白質(zhì)+氨氮量+其他含氮化合物×4001953年的施木克提出以水溶性糖類和蛋白質(zhì)含量之比來衡量香料煙和烤煙的質(zhì)量，即施木克值。但是這些經(jīng)驗(yàn)式只能相對(duì)地表示煙葉吃味的好壞，而對(duì)內(nèi)在質(zhì)量的其他方面則無從說明，且對(duì)于不同類的煙草有很大的局限性。

煙草化學(xué)的發(fā)展：

煙氣分析始于20世紀(jì)30年代，限于當(dāng)時(shí)的分析技術(shù)，分析數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性和可比性差，研究進(jìn)展緩慢。20世紀(jì)50年代提出了“吸煙與健康”問題以后，煙氣分析在需要與可能的條件下得到迅速發(fā)展，煙草化學(xué)的研究脫離了經(jīng)典分析的范疇，進(jìn)入了一個(gè)較高水平的階段。①

卷煙煙氣成分的研究;②

煙草香味（是質(zhì)量因素中的中心因素）成分的研究;③

卷煙煙氣有害成分的研究;④提高卷煙安全性的研究。四、煙草化學(xué)的研究內(nèi)容①農(nóng)業(yè)方面的氣候、土壤、肥料、水分和栽培技術(shù)對(duì)煙草質(zhì)量和產(chǎn)量的影響，特別是對(duì)煙草化學(xué)成分和吸食特點(diǎn)的影響；②煙草的主要化學(xué)成分及其與煙草品質(zhì)的關(guān)系；③煙葉在加工過程中(如調(diào)制、發(fā)酵、陳化、制絲等)的化學(xué)成分變化及其與加工條件的關(guān)系；④燃吸過程中煙草化學(xué)成分的變化及其與煙支規(guī)格、加工質(zhì)量的關(guān)系；⑤煙草化學(xué)成分與香氣、吃味等內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)系和煙草制品加香加料問題；⑥吸煙與健康問題，包括有害物質(zhì)的去除和創(chuàng)造安全性卷煙等。五、學(xué)習(xí)煙草化學(xué)的目的意義

指導(dǎo)煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高煙葉質(zhì)量的基礎(chǔ)。指導(dǎo)卷煙工業(yè)生產(chǎn)，提高卷煙質(zhì)量。指導(dǎo)卷煙降焦減害，提高卷煙安全性。指導(dǎo)煙草分析和質(zhì)量檢測(cè)。綜上所述，學(xué)習(xí)和研究煙草化學(xué)的目的就是為了促進(jìn)煙草行業(yè)的科技進(jìn)步，提高煙草原料和卷煙產(chǎn)品的安全性，既滿足消費(fèi)者的需求，又對(duì)消費(fèi)者的健康負(fù)責(zé)。煙草化學(xué)

第二章煙草水分一、教學(xué)目的：

1.掌握煙葉水分的存在形態(tài)和變化規(guī)律；

2.掌握煙葉的吸濕特性和平衡含水率的概念，影響因素，調(diào)控方法。

3.了解煙葉水分對(duì)加工質(zhì)量的影響。二、學(xué)內(nèi)容：

1.水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。

2.煙葉水分的存在形態(tài)。

3.煙葉的吸濕特性和平衡含水率。

4.煙葉水分對(duì)加工質(zhì)量的影響。三、教學(xué)重點(diǎn)：影響煙葉吸濕特性和平衡含水率的因素及其變化規(guī)律、調(diào)控方法。四、教學(xué)難點(diǎn)：煙葉水分不同存在形態(tài)的作用力和增減機(jī)理。五、學(xué)時(shí)分配：2學(xué)時(shí)

煙草水分概念：煙葉水分又稱“煙葉含水量”或“煙葉含水率”，加工過程也常稱“含濕量”。它是煙草及其制品的重要組分之一。煙葉水分影響煙葉的彈性、韌性等力學(xué)性質(zhì)，它又是煙葉的物理特性之一。在工藝加工過程中要嚴(yán)格控制煙葉水分，因此它也是重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。

煙草水分的重要性：

水分在煙草生產(chǎn)和加工工程中都起著重要的作用。煙草在生長發(fā)育過程中水分是體內(nèi)的化學(xué)作用的介質(zhì)，也參與很多生物化學(xué)反應(yīng)。在煙葉初加工、卷煙制似加工和煙葉及其制品貯存保管等一系列環(huán)節(jié)中，煙葉需要有不同的含水量與之相適應(yīng)，才能達(dá)到加工的目的，保證加工質(zhì)量。一、水的重要性質(zhì)

水的沸點(diǎn)較高水的比熱較大水的介電常數(shù)較高水的溶解能力強(qiáng)二、煙葉水分的存在形態(tài)

煙葉水分的來源：鮮煙葉的水分主要來自土壤和空氣。干煙葉水分的來源包括兩個(gè)方面。

煙葉水分的存在形態(tài)：

煙葉水分是以結(jié)合態(tài)和自由態(tài)兩種形態(tài)存在。結(jié)合水是指膠體顆粒或其他親水性物質(zhì)牢牢吸附著的水，不易自由移動(dòng)，不易喪失，在零下溫度不易結(jié)冰，也不能做溶劑。自由水是指存在于細(xì)胞原生質(zhì)內(nèi)和細(xì)胞間隙內(nèi)，能夠自由移動(dòng)的水，容易從煙葉中散失，在零下溫度容易結(jié)冰，能夠作溶劑。

當(dāng)煙葉干固之后，葉組織仍然保持一定量的水分，并且有從周圍環(huán)境中吸收水分的能力。葉組織的持水方式是：簡單地表面吸附；葉組織結(jié)構(gòu)中毛細(xì)管引力；晶體物質(zhì)的潮解結(jié)合；膠體物質(zhì)的束縛結(jié)合。

水之所以能以各種形態(tài)存在于煙葉組織中，主要是被兩種作用力即氫鍵結(jié)合力和毛細(xì)管力聯(lián)系著。由氫鍵結(jié)合力聯(lián)系著的水一般稱為結(jié)合水(或束縛水)。以毛細(xì)管力聯(lián)系著的水稱為自由水(或游離水)。但是結(jié)合水和自由水之間的界限很難定量地作截然區(qū)分，只能根據(jù)物理、化學(xué)性質(zhì)作定性區(qū)分。

自由水以毛細(xì)管凝結(jié)狀態(tài)存在于煙葉組織的細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間隙中，可用簡單加熱的辦法從煙葉中分離出來，這部分水與一般的水沒有什么不同，在煙葉中會(huì)因蒸發(fā)而散失，也會(huì)因吸潮而增加，容易發(fā)生增減變化。結(jié)合水是在煙葉中與蛋白質(zhì)、纖維素、果膠質(zhì)等成分通過氫鍵而結(jié)合著的，與有機(jī)大分子有固定比例關(guān)系。結(jié)合水的蒸氣壓比自由水低得多，沸點(diǎn)高于一般水，而冰點(diǎn)卻低于一般水。三、煙草的吸濕性和平衡水分

煙葉的吸濕性

煙葉能依空氣溫濕度的變化從空氣中吸收水分或向空氣中散發(fā)水分，這種性能稱為吸濕性。煙葉之所以具有吸濕性，是因?yàn)闊熑~屬于膠體毛細(xì)管多孔物質(zhì)，其組織結(jié)構(gòu)是具有毛細(xì)管的多孔體，而內(nèi)含成分有膠體物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、纖維素、果膠質(zhì)等)和晶體物質(zhì)(如水溶性糖類、有機(jī)酸、無機(jī)鹽等)。

煙葉吸濕性的四個(gè)作用機(jī)制：（1）表面吸附和擴(kuò)散作用

吸附：空氣中的水蒸氣凝結(jié)在某種物體表面的現(xiàn)象。擴(kuò)散：一種物質(zhì)自發(fā)地進(jìn)入另一種物質(zhì)之中，彼此相互摻和的作用。（2）毛細(xì)管的凝結(jié)作用（3）膠體的滲透作用（4）晶體的潮解作用

煙葉的平衡水分煙葉的吸濕性，使它在任一空氣溫濕度條件下含水量相應(yīng)地保持在一定的水平上，這種含水量與周圍空氣溫濕度保持著一定的平衡關(guān)系，即煙葉表面水蒸氣壓力與周圍空氣中水蒸氣分壓力相平衡，因此稱為平衡水分，或平衡含水率。

煙葉吸濕性和平衡水分的影響因素（1）煙葉的平衡水分與空氣相對(duì)濕度有直接的關(guān)系，相對(duì)濕度越高，煙葉吸濕性和平衡水分越大，反之，則越小。相對(duì)濕度在70%以下時(shí),煙葉的平衡水分隨相對(duì)濕度變化而變化的幅度不大；相對(duì)濕度在70%以上時(shí)，煙葉的平衡水分隨相對(duì)濕度變化而變化的幅度較大。（2）空氣溫度對(duì)煙葉吸濕性和平衡水分也有明顯影響，在相對(duì)濕度相同情況下，溫度越高，煙葉吸濕性和平衡水分越大，反之，則越小。（3）平衡水分隨煙葉或卷煙等級(jí)的變化而變化。等級(jí)越高，平衡水分越大；反之則越小。

閆克玉等（1992年）對(duì)河南烤煙（40級(jí)）煙葉和煙梗的平衡水分進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，溫度25℃，相對(duì)濕度分別為45%、65%、85%。規(guī)律是：在相同溫度下，同等級(jí)煙葉和煙梗的平衡水分隨相對(duì)濕度增加而增加，且煙梗的平衡水分略高于煙葉。在相同溫濕度條件下，中部煙葉的平衡水分最高，上部次之，下部最低；同部位煙葉的平衡水分以橘黃色最高，檸檬黃色稍低，隨著煙葉含青度的增加，平衡水分明顯降低；同部位煙葉的平衡水分隨等級(jí)的提高而增加，隨成熟度的增加而增加，隨松緊程度的增加而增加，厚薄適中的煙葉平衡水分較高，身份變薄或變厚，平衡水分都降低，但變化幅度不大。

煙草水分的表示方法

通常有兩種表示方法：絕對(duì)含水率（干基含水率）和相對(duì)含水率（濕基含水率）。絕對(duì)含水率即用全干煙草的重量作為計(jì)算基礎(chǔ)的含水率。它是指煙草中水分重量與全干煙草重量之比的百分比，其計(jì)算公式是：W絕=G濕–G干式中：

W絕為絕對(duì)含水率；

G濕為濕煙草重量；

G干為干煙草重量?！?00%G干

相對(duì)含水率是用濕煙草重量作為計(jì)算基礎(chǔ)的含水率。便于計(jì)算，在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，相對(duì)含水率通常簡稱含水率。它是指煙草中水分重量與濕煙草重量之比的百分比，其計(jì)算公式是：W相=G濕–G干式中：

W相為相對(duì)含水率；

G濕為濕煙草重量；

G干為全干煙草重量?！?00%G濕

絕對(duì)含水率與相對(duì)含水率之間的關(guān)系是：W絕=W相

煙草含水率的測(cè)定方法很多，在煙草質(zhì)量檢測(cè)和加工中常用的有烘箱法、電測(cè)法和紅外水分儀法?！?00%或1-W相

W相=W絕×100%1＋W絕四、煙草水分對(duì)加工質(zhì)量的影響

水分作為煙葉及其制品的重要組分之一，其含量高低，對(duì)煙葉的貯存、運(yùn)輸、加工性能及其制品的質(zhì)量，都有重要的影響。水分過高，會(huì)使煙葉顏色變深，光澤變暗，在打包堆垛時(shí)，壓力增大則出油粘結(jié)成塊，經(jīng)氧化變黑，內(nèi)部化學(xué)成分相互作用而消耗，質(zhì)量降低，甚至霉?fàn)€變質(zhì)，失去使用價(jià)值。水分過低，煙葉韌性和彈性降低，脆性增加，在貯存、運(yùn)輸和加工過程中容易產(chǎn)生造碎，損失較大。因此，在煙草生產(chǎn)和加工過程中，都必須十分注意水分含量。對(duì)水分含量控制的好壞，不僅直接關(guān)系到加工質(zhì)量的優(yōu)劣，而且關(guān)系到煙葉原料損耗的大小。

煙葉具有吸濕性，對(duì)于煙葉水分的調(diào)整和控制既有有利的一方面，又有不利的一面。

有利的一面是，在煙葉加工的各個(gè)環(huán)節(jié)中，為了改善它的加工性能和提高制品質(zhì)量，對(duì)水分含量有不同的要求，加工過程中不斷地改變著煙葉水分，煙葉具有吸濕性，可以通過回潮或干燥等措施人為地調(diào)整和控制煙葉水分，達(dá)到工藝要求。

不利的一面是，由于煙葉的吸濕特性，使它對(duì)外界環(huán)境條件十分敏感，空氣溫濕度始終影響著煙葉的含水量，給人為地調(diào)整和控制煙葉水分保持在適宜的范圍帶來了一定困難，特別是在儲(chǔ)存和運(yùn)輸環(huán)節(jié)中水分不易控制，使煙葉完整性受到影響。

第一，在煙葉分級(jí)扎把、收購、運(yùn)輸、貯存過程中，如果煙葉水分過低，分級(jí)和收購時(shí)不能將葉片展開，各種外觀質(zhì)量因素不能充分展現(xiàn)，影響客觀地評(píng)定煙葉等級(jí)，同時(shí)在成包、調(diào)運(yùn)過程中造碎較大。如果水分過高，則煙葉顏色變深，光澤變暗，降低品質(zhì)，同時(shí)貯存期間不安全，包溫自然升高，甚至霉?fàn)€變質(zhì)。

第二，原煙的含水量要求16%～18%，這種含水量較大且不均勻，不宜長期貯存。因此原煙要進(jìn)行復(fù)烤，去除多余的水分，才能保證貯存大安全性。通過復(fù)烤將煙葉水分控制在一定范圍內(nèi)，一般要求11%～13%，以促使煙葉的理化特性朝著有利的方面變化，提高煙葉品質(zhì)，利于貯存保管，適應(yīng)卷煙工業(yè)的需要。

第三，煙葉人工發(fā)酵的適宜水分為13%～15%。煙葉人工發(fā)酵的效果與煙葉水分關(guān)系密切，一般規(guī)律是煙葉水分大，發(fā)酵作用較猛烈，煙葉色澤較差，干物質(zhì)分解消耗多，發(fā)酵速度快，容易發(fā)酵過度而降低使用價(jià)值，煙葉的聞香氣息和評(píng)吸香氣會(huì)被破壞；煙葉水分小，發(fā)酵進(jìn)展慢，或達(dá)不到人工發(fā)酵的目的。

第四，在卷煙制絲過程中，為了提高煙葉的加工性能和產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)不同的要求，不斷地改變煙葉及煙絲的水分。

第五，在葉片干燥過程中的要求。

第六，在烘似過程中的要求。

第七，貯葉和貯絲過程中的水分控制。

第八，煙絲水分對(duì)于煙支的卷制質(zhì)量極為重要。

第九，成品煙的水分含量是影響內(nèi)在質(zhì)量的重要指標(biāo)。各加工環(huán)節(jié)煙草水分的適宜范圍加工環(huán)節(jié)水分（%）加工環(huán)節(jié)水分（%）原煙16～18打葉去梗18～20復(fù)烤煙11～13切絲18～21自然陳化11～13烘絲12～14人工發(fā)酵13～15卷制11.5～12.5真空回潮15～17成品煙11.5～12.5煙草化學(xué)

第三章煙草糖類

TheCarbohydrateContentinTobacco一、教學(xué)目的：

1.了解煙草中主要的碳水化合物。

2.理解單糖的直鏈結(jié)構(gòu)、立體結(jié)構(gòu)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

3.掌握單糖的主要性質(zhì)。

4.掌握碳水化合物積累和變化規(guī)律,各種碳水化合物對(duì)煙質(zhì)的影響。

二、教學(xué)內(nèi)容：

1.單糖。

2.低聚糖。

3.多糖。

4.碳水化合物對(duì)煙質(zhì)的影響。

三、教學(xué)重點(diǎn)：

1.單糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

2.碳水化合物對(duì)煙質(zhì)的影響。

四、教學(xué)難點(diǎn)：

1.單糖的變旋現(xiàn)象和環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

2.碳水化合物積累和變化規(guī)律。

五、學(xué)時(shí)分配：10學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：第一節(jié)單糖第二節(jié)低聚糖第三節(jié)多糖第四節(jié)煙草中糖類物質(zhì)的變化第五節(jié)煙草中糖類物質(zhì)的分布第六節(jié)糖類物質(zhì)對(duì)煙質(zhì)的影響煙草糖類的重要性：糖類在新鮮煙葉中具有重要的生理作用

煙草主要組成成分之一，占煙葉干重的25%～50%；各種有機(jī)物質(zhì)碳架的提供者，如蛋白質(zhì)、脂類、核酸等；與蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等結(jié)合形成糖-蛋白、糖酯，發(fā)揮重要的生理功能；作為煙草生長發(fā)育的能量提供者；作為煙草細(xì)胞、組織、器官的骨架物質(zhì)。糖類對(duì)煙葉和煙制品質(zhì)量的影響水溶性糖含量高的煙葉色澤鮮亮，油分足，彈性好；水溶性糖含量高的煙葉吃味醇和，香氣優(yōu)美；淀粉含量高的煙葉成熟度不夠，燃燒性變差，燃燒產(chǎn)生糊焦氣味，使煙草香味變壞；細(xì)胞壁物質(zhì)含量高的煙葉組織粗糙，容易破碎，燃燒后產(chǎn)生灼熱粗糙的煙氣，產(chǎn)生嗆咳的氣味；糖類化合物含量高，煙氣焦油釋放量大。糖類的基本結(jié)構(gòu)和分類

從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，糖類化合物是一大類多羥基醛或多羥酮以及水解后能夠產(chǎn)生多羥基醛或多羥基酮的有機(jī)物。糖類化合物按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為四類：

單糖(monosaccharides)：單糖是多羥基醛或多羥酮，不能水解為更小的分子。它們是結(jié)晶固體，能溶于水，大多數(shù)具有甜味。如葡萄糖、果糖、阿拉伯糖等；

低聚糖(oligosaccharides)：由20個(gè)以下單糖分子失水縮合而成，又能水解為單糖。如蔗糖、麥芽糖、乳糖等；

多糖(polysaccharides)：由很多單糖失水聚合而成的高分子化合物，可水解產(chǎn)生許多個(gè)單糖分子。如淀粉、纖維素等；多糖沒有甜味。淀粉在口中經(jīng)過一段時(shí)間后有一點(diǎn)甜味，這是因?yàn)樵诿缸饔孟拢糠炙獬傻途厶呛推咸烟恰?/p>

糖的衍生物：如多元醇、糖酸、糖酯、糖苷、氨基糖等。第一節(jié)單糖一、單糖的結(jié)構(gòu)和分類按照分子中所含羰基的不同，分為醛糖(aldoses)和酮糖(ketoses)

。單糖的衍生物有糖醇、醛糖酸、糖醛酸、糖酸、氨基糖等。此外，特殊的單糖有無水糖、脫氧糖、硫糖等。

2.按照分子中碳原子的數(shù)目，分為丙糖(三碳糖)、丁糖(四碳糖)、戊糖(五碳糖)、己糖(六碳糖)、庚糖(七碳糖)。

3.單糖的這兩種分類法常結(jié)合使用，例含五個(gè)碳原子的醛糖稱戊醛糖，含六個(gè)碳原子的酮糖稱己酮糖，核糖屬戊醛糖，果糖屬己酮糖。例如：寫糖的結(jié)構(gòu)時(shí)，一般將羰基寫在上端，碳鏈的編號(hào)叢靠近醛基或酮基的一端開始。

自然界存在的比較重要的單糖二、單糖的立體結(jié)構(gòu)和旋光性

碳原子上連接四個(gè)不同的原子或基團(tuán)，叫做不對(duì)稱碳原子。含有不對(duì)稱碳原子的有機(jī)化合物叫做不對(duì)稱化合物。不對(duì)稱化合物有立體異構(gòu)體。甘油醛2位羥基寫在右邊的定義為D-型，寫在左邊的為L-型，D-型和L-型因互為鏡像稱為“對(duì)映體”。構(gòu)型旋光方向手性、對(duì)映關(guān)系及對(duì)映體※手性（英文名為chirality,源自希臘文cheir，手或handedness）是用來表達(dá)化合物分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的術(shù)語。※人的手是不對(duì)稱的，左手和右手相互不能疊合，彼此是實(shí)物和鏡像的關(guān)系。這種關(guān)系在化學(xué)中稱為“對(duì)映關(guān)系”，具有對(duì)映關(guān)系的兩個(gè)物體互為“對(duì)映體”。手性與其空間結(jié)構(gòu)有關(guān)※化合物的手性與其空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)榛衔锓肿又械呐帕惺侨S的。有時(shí)候，寫在紙面上看起來相同的分子結(jié)構(gòu)實(shí)際上并不相同。例如下圖表示乳酸分子的結(jié)構(gòu)式1a和1b，雖然連接在中心碳原子上的4個(gè)基團(tuán)即H、COOH、OH和CH3都一樣，但它們卻是不同的化合物。它們之間的關(guān)系如同右手和左手之間的關(guān)系一樣，互為對(duì)映體。因此，用“手性”這一術(shù)語來表達(dá)化合物分子間的這種關(guān)系顯得既科學(xué)又形象。手性識(shí)別

※手性的兩個(gè)對(duì)映體分子與生物大分子的選擇性作用可以比較形象地用手與手套的關(guān)系：左手能套進(jìn)左手套，而右手與左手套就不匹配，該現(xiàn)象可稱為手性識(shí)別?！中赃@個(gè)命題對(duì)于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)的理論和實(shí)踐都有重大的意義。自然界的一種現(xiàn)象—手性優(yōu)擇（chiralpreference）

※在自然界，特別是在生物體中，手性化合物的兩個(gè)對(duì)映體的存在量是不同的，有的僅是以單一的對(duì)映體存在。例如，構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸都是L-氨基酸，而組成多糖和核酸的單糖則是D-單糖。許多其他天然存在的手性小分子也主要以對(duì)映體中的一種存在。這種現(xiàn)象，稱為手性優(yōu)擇（chiralpreference）。

手性優(yōu)擇產(chǎn)生的原因

※手性優(yōu)擇是一種自然界的屬性，但產(chǎn)生這種屬性的確切機(jī)理、起源和過程仍是個(gè)未解之謎，是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題之一。很有可能，在地球的漫長演化歷史中，由于某些不對(duì)稱的物理和化學(xué)因素的影響，在產(chǎn)生手性有機(jī)化合物分子的兩個(gè)對(duì)映體中，一個(gè)對(duì)映體多于另一個(gè)；或是僅一個(gè)對(duì)映體存在，另一個(gè)對(duì)映體則不存在。手性優(yōu)擇的結(jié)果

※手性優(yōu)擇使得作為生命活動(dòng)重要基礎(chǔ)物質(zhì)的生物大分子或其組成單元如核酸、蛋白質(zhì)、酶、多糖等以及分子機(jī)器如受體、離子通道等具有不對(duì)稱的性質(zhì)，也使得酶只催化特定手性的底物的反映，受體僅與特定手性的小分子化合物結(jié)合等。手性藥物※由自然界的手性聯(lián)系到化合物的手性，也就產(chǎn)生了藥物的手性問題。手性藥物是指藥物的分子結(jié)構(gòu)中存在手性因素，而且由具有藥理活性的手性化合物組成的藥物，其中只含有效對(duì)映體或者以有效的對(duì)映體為主。※藥物的藥理作用是通過與體內(nèi)的大分子之間嚴(yán)格的手性識(shí)別和匹配而實(shí)現(xiàn)的。在許多情況下，化合物的一對(duì)對(duì)映體在生物體內(nèi)的藥理活性、代謝過程、代謝速率及毒性等存在顯著的差異。另外在吸收、分布和排泄等方面也存在差異，還有對(duì)映體的的相互轉(zhuǎn)化等一系列復(fù)雜的問題。藥物的藥理作用按藥效方面的簡單劃分，可能存在四種不同的情況

①只有一種對(duì)映體具有所要求的藥理活性，而另外一種對(duì)映體沒有藥理作用；②一對(duì)對(duì)映體中的兩個(gè)化合物都有等同的或近乎等同的藥理活性；③兩種對(duì)映體具有不同的藥理活性；④各對(duì)映體藥理活性相同但不相等。只有一個(gè)有藥理活性的例子R=COOH,L-多巴；R=H,L-多巴胺※L-多巴（L-dopa）治療帕金森病的藥物，但真正有治療活性的化合物是L-多巴胺（L-dopamine）。由于多巴胺不能跨越血腦屏障進(jìn)入作用部位，須服用前藥（prodrug）多巴，再由體內(nèi)的酶將多巴催化脫羧而釋放出具有藥物活性的多巴胺。體內(nèi)的脫羧酶的作用是專一性的，僅對(duì)多巴的左旋對(duì)映體發(fā)生脫羧作用。因此必須服用對(duì)映體純的左旋體。如果服用消旋體的話，右旋體會(huì)聚積在體內(nèi)，不會(huì)被體內(nèi)的酶代謝，從而可能對(duì)人體的健康造成危害。毒副作用相差不大※如果手性藥物分子的兩個(gè)對(duì)映體的活性相當(dāng)或者它們的毒副作用相差不大時(shí)，就沒有必要使用其對(duì)映純的化合物。蓋替沙星（gatifloxacin）分子中，由于哌嗪中甲基的取代而成為手性分子（帶*號(hào)部分）。但其左旋體和右旋體活性差別不大。因此，目前臨床上用外消旋體的蓋替沙星。蓋替沙星，廣譜抗菌活性的喹喏酮類藥物定性上不同的藥理或生理活性的突出例子

沙利度胺※在20世紀(jì)60年代，鎮(zhèn)靜藥沙利度胺（thalidomide,又名“反應(yīng)?！保┦且詢蓚€(gè)對(duì)映體的混合物（消旋體）用作緩解妊娠反應(yīng)藥物的。后來發(fā)現(xiàn)，在歐洲服用過此藥的孕婦中有不少產(chǎn)下海豚狀畸形兒，成為震驚國際藥界的悲慘事件。隨后的研究表明：沙利度胺的兩個(gè)對(duì)映體中只有（R）-對(duì)映體具有緩解妊娠反應(yīng)作用，而（S）-對(duì)映體是一種強(qiáng)力致畸劑，在妊娠第1-2個(gè)月內(nèi)服用會(huì)導(dǎo)致胎兒畸形。海豚其它例子

（S）-普奈洛爾※

（S）-普奈洛爾（propranolol）在化療中用作β-受體阻斷劑，它比其（R）-異構(gòu)體的活性高98倍。（S）-奈普生

非甾體抗炎藥奈普生（naproxen）的（S）-構(gòu)型對(duì)映體的活性比其對(duì)映體的活性強(qiáng)35倍。

不對(duì)稱化合物具有旋光性。在旋光儀中測(cè)定，起偏振鏡和檢偏振鏡先調(diào)至正交，不對(duì)稱化合物溶液插入后視場(chǎng)變亮。如檢偏振鏡以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)使視場(chǎng)復(fù)原變暗者為右旋化合物，反之以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)復(fù)原者為左旋化合物。不對(duì)稱化合物具有旋光性是其物理性質(zhì)。是右旋還是左旋也是其物理性質(zhì)，是不變的。

D-甘油醛是右旋的，用“+”或“d”符號(hào)表示，L-甘油醛是左旋的，用“-”或“l(fā)”符號(hào)表示。

單糖分子是不對(duì)稱化合物，具有立體結(jié)構(gòu)和旋光性。分子中含1個(gè)不對(duì)稱碳原子，有2種立體異構(gòu)體；

…………2個(gè)……………...，…4種……………；

………....3個(gè)……………...，…8種……………；

…………4個(gè)……………...，…16種…………..；

…………n個(gè)……………...,…2n種…………..。單糖分子的D、L-型，是由離羰基最遠(yuǎn)的不對(duì)稱碳原子（即倒數(shù)第二個(gè)碳原子）上的羥基方向來確定的。以甘油醛的構(gòu)型為標(biāo)準(zhǔn)，與D-型甘油醛一致的為D-型，與L-型甘油醛一致的為L-型。單糖的旋光性有右旋的，也有左旋的，以測(cè)定結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)。自然界中存在的葡萄糖和果糖都是D型單糖。構(gòu)型的表示方法單糖的構(gòu)型可以用投影式表示。例如：葡萄糖(2R，3S，4R，5R-2，3，4，5，6-五羥基己醛)的構(gòu)型可以表示作：

為書寫簡便起見，不對(duì)稱碳原子省去不寫，直線和橫線交叉的地方就是不對(duì)稱碳原子(2)，不對(duì)稱碳原子上的氫也可以省去(3)，甚至羥基也省去，只用一短橫表示(4)。投影式不能離開紙平面翻轉(zhuǎn)。例如，(4)式翻轉(zhuǎn)后得到(5)式，它是葡萄糖的對(duì)映體。羰基規(guī)定寫在投影式的上端。例如，(6)不是葡萄糖而是另一種單糖——古羅糖。另外—種表示方法是用楔形線表示在紙平面前的原子團(tuán)，用虛線表示在紙平面后的原子團(tuán)：

應(yīng)當(dāng)注意的是：碳鏈上的幾個(gè)碳原子并不在一條直線上，這可從分子模型看出。把結(jié)構(gòu)式橫寫更容易看出分子中各原子團(tuán)之間的立體關(guān)系(8)。在(7)式中強(qiáng)調(diào)了H，OH，CHO，CH2OH等原子團(tuán)的前后關(guān)系。

投影式清楚地表示出各種糖之間和糖與其反應(yīng)產(chǎn)物之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，但并不代表分子的真實(shí)形象，投影式是重疊式的投影，而實(shí)際存在的卻是交叉式。例如：D-核糖還原成核糖醇，從投影式容易看出：核糖醇分子中有一個(gè)對(duì)稱面，它沒有手性：

但核糖醇在晶體中的構(gòu)象為：三、單糖的變旋現(xiàn)象和環(huán)狀結(jié)構(gòu)

1、變旋現(xiàn)象：α-葡萄糖配成的溶液，最初的比旋光度為+113.4°，逐漸降低到+52.5°；β-葡萄糖配成的溶液最初的比旋光度為+19.7°，逐漸升高到+52.5°。這種現(xiàn)象稱為變旋。

這是因?yàn)槠咸烟堑拈_鏈結(jié)構(gòu)式含醛基和醇羥基，在分子內(nèi)可以發(fā)生醇醛縮合作用，產(chǎn)生新的立體異構(gòu)體，其旋光性不同。實(shí)驗(yàn)已證明，葡萄糖的醛基和5位碳上的羥基在分子內(nèi)形成了半縮醛。葡萄糖從開鏈結(jié)構(gòu)變成半縮醛結(jié)構(gòu)時(shí)，1位碳變成了不對(duì)稱碳原子，1位碳上的新形成的羥基稱為半縮醛羥基。有兩種安排，因此就產(chǎn)生兩個(gè)立體異構(gòu)體。一個(gè)稱為α-D-(+)-葡萄糖，另一個(gè)稱為β-D-(+)-葡萄糖。葡萄糖的這種異構(gòu)體和開鏈結(jié)構(gòu)間能互相轉(zhuǎn)變，并建立起一個(gè)平衡。

新配置的己糖溶液在放置時(shí)，其比旋光度都會(huì)逐漸變化，最后達(dá)到一個(gè)恒定數(shù)值。2.環(huán)狀結(jié)構(gòu)(霍沃思式,Haworth)

從葡萄糖的半縮醛式的結(jié)構(gòu)可以看出它是一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即由氧原子連接1位碳與5位碳組成含氧六元環(huán)，由于這種環(huán)與吡喃結(jié)構(gòu)相似，稱為吡喃型單糖。它的結(jié)構(gòu)式如下:環(huán)狀單糖也有五元環(huán)的

環(huán)的生成使羰基碳原子成為不對(duì)稱碳原子。因此，同一單糖有兩種環(huán)狀的非對(duì)映異構(gòu)體，它們的差別在于鏈端一個(gè)不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型不同，這兩種非對(duì)映異構(gòu)體互稱為正位異構(gòu)體(anomers)，分別用α和β表示。例如：D-葡萄糖的兩種正位異構(gòu)體分別為α-D-(+)-葡萄糖和β-D-(+)-葡萄糖。

在己醛糖的霍沃思式中，C(1)上的-OH與C(5)上的-CH2OH在環(huán)的同一邊時(shí)為β-正位異構(gòu)體。有時(shí)不需要指明化合物是哪一種正位異構(gòu)體，就把羥基寫在環(huán)平面上。手性碳原子上的H也可以省去：

開鏈結(jié)構(gòu)式可以用下面的方法改寫成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

六元環(huán)比七元環(huán)更容易形成，是C(5)上的羥基與羰基作用生成半縮醛，因此，必須以C(4)-C(5)鍵為軸，旋轉(zhuǎn)120°，使C(5)上的羥基與醛基接近，然后成環(huán)變成(9)和(10)。這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)式稱為霍沃思式。四、單糖的衍生物1、單糖的磷酸脂：3-磷酸甘油醛、磷酸二羥丙酮、葡萄糖-6-磷酸、葡萄糖-1-磷酸、果糖-1，6-二磷酸、核糖-5-磷酸2、脫氧單糖：2-脫氧核糖、L-鼠李糖3、氨基糖：2-氨基葡萄糖、2-氨基葡萄糖、氮代葡萄糖基胺、單果糖胺、雙果糖胺。4、糖酸：葡糖酸、葡糖醛酸、葡糖二酸、半乳糖醛酸。5、糖醇和肌醇：D-山梨醇、D-甘露醇、D-木糖醇、肌-肌醇。6、糖苷：O-糖苷、N-糖苷、α-糖苷、β-糖苷。

單糖分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有半縮醛羥基，可與其他含有羥基的化合物脫水形成縮醛型化合物，叫做糖苷(或叫糖甙，舊名叫配糖體)。在糖苷分子中，糖的部分稱為糖基，非糖部分稱為配基，糖和配基之間的鍵(-C–O–C-)叫做糖苷鍵。在生物體內(nèi)，單糖是很活躍的，主要以結(jié)合的方式存在，除形成多糖外，還與非糖物質(zhì)結(jié)合成糖苷后被保留下來。

自然界中糖苷有兩種類型：O–糖苷和N–糖苷，配基以氧原子與糖基連接為O–糖苷，如多糖中的葡萄糖苷；配基以氮原子與糖基連接的為N–糖苷，主要有核酸中的核糖的糖苷。配基在糖苷分子中與半縮醛羥基位置相應(yīng)，有α-型和β-型兩種異構(gòu)體。糖苷具有縮醛結(jié)構(gòu)，不存在半縮醛羥基，糖苷的構(gòu)型是穩(wěn)定的，沒有還原性，異構(gòu)體在水中不發(fā)生變旋現(xiàn)象。（一）物理性質(zhì)單糖是無色的晶體，有吸濕性，易溶于水，可溶于乙醇，難溶于乙醚、丙酮、苯等有機(jī)溶劑。單糖都有旋光性和變旋現(xiàn)象。煙草制品中使用加料加香技術(shù)，已有悠久歷史，尤其是現(xiàn)代卷煙生產(chǎn)中，加料加香被認(rèn)為是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，能有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量。煙草加料物質(zhì)種類很多，不同的物質(zhì)起不同的作用。其中調(diào)味物質(zhì)能調(diào)和煙氣吃味強(qiáng)度，減輕刺激性、辛辣味和改善余味。五、單糖的性質(zhì)

使用比較普遍的是甜糖類物質(zhì)，如葡萄糖、蔗糖、飴糖、木糖、麥芽糖、蜂蜜等。這些甜糖類物質(zhì)可使煙氣強(qiáng)度有一定降低，刺激性和苦味減輕。同時(shí)還有一定程度的保潤作用，用量適宜時(shí)，對(duì)卷煙香氣的發(fā)揮起到良好作用。特別適用于糖分含量低，氮化物和煙堿含量高，煙氣pH值偏高的煙草。深人研究這些甜糖類物質(zhì)的理化特性，有利于掌握煙草加料的適宜性、均勻性，提高加料效果和作用。（一）物理性質(zhì)1、甜度單糖都有甜味，甜味大小，稱為甜度。各種糖甜度大小不一，以10％蔗糖溶液在20oC的甜度作為標(biāo)準(zhǔn)，來規(guī)定各種糖的相對(duì)甜度。注：引自黃梅麗等.《食品化學(xué)》.中國人民大學(xué)出版社，1991.2、溶解性各種單糖都能溶于水，因?yàn)樘穷惙肿雍卸嗔u基，可以和水形成氫鍵。溶解度：果糖>蔗糖>葡萄糖>乳糖掌握不同糖類的溶解性，可以提高加料的均勻性3、結(jié)晶性

單糖和低聚糖易結(jié)晶，多糖一般不易結(jié)晶，果糖和轉(zhuǎn)化糖較難結(jié)晶；葡萄糖易結(jié)晶，但晶體細(xì)?。徽崽且捉Y(jié)晶，且晶體粗大；糖的結(jié)晶性不同，加料效果也不同，易結(jié)晶的糖加料不均勻，糖停留在煙葉表面不易被吸收，濕度大時(shí)，結(jié)晶溶解污染卷煙紙出現(xiàn)黃斑，影響煙支的外觀質(zhì)量。煙草加料宜使用果糖、轉(zhuǎn)化糖或葡萄糖，不宜直接使用蔗糖。淀粉糖漿雖不易結(jié)晶，但會(huì)給煙氣質(zhì)量帶來不良影響，也不宜使用。4、吸濕性和保濕型

吸濕性：糖在空氣濕度高時(shí)吸收水分的性質(zhì)。保濕性：糖在空氣濕度低時(shí)保持水分的性質(zhì)。各種糖的吸濕性不相同：山梨醇、木糖醇＞果糖≥轉(zhuǎn)化糖＞麥芽糖＞葡萄糖＞蔗糖＞無水乳糖。煙草制品易受空氣相對(duì)濕度的影響而吸收或散失水分，需要施加保潤劑。吸濕性強(qiáng)的糖除了有加料效果外，兼有保潤作用。果糖葡萄糖蔗糖轉(zhuǎn)化糖甜度173.474.3100127.4溶解度大小中隨G增多而降低結(jié)晶性不易結(jié)晶易結(jié)晶小顆粒易結(jié)晶大顆粒不易結(jié)晶吸濕保濕性強(qiáng)中弱強(qiáng)表幾種糖的物理性質(zhì)的比較（二）化學(xué)性質(zhì)：1、氧化和還原（氧化性）1）氧化（還原性）單糖在堿性溶液中極易被氧化，因此在堿性溶液中，單糖是一種強(qiáng)還原劑。例如單糖很容易被弱氧化劑菲林試劑(硫酸銅與酒石酸鉀鈉加氫氧化鈉溶液)和多倫試劑(硝酸銀的氨溶液)氧化。菲林試劑的作用與本尼迪特試劑（由硫酸銅、檸檬酸和碳酸鈉配制成的藍(lán)色溶液）相同。這種性質(zhì)叫還原性。具有還原性的糖叫還原糖。

2Cu(OH)2+葡萄糖→Cu2O+葡糖酸（溶液的藍(lán)色消失，生成氧化亞銅的磚紅色沉淀）

Ag(NH3)2OH+葡萄糖→Ag+NH4OH+葡糖酸

單糖的醛基有還原性。酮糖含有活潑的α–

羥基酮的結(jié)構(gòu)(與酮基相鄰的碳上有羥基)，而且酮糖又能在堿性溶液中轉(zhuǎn)變?yōu)槿┨?，也具有還原性。環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的半縮醛羥基，在還原性上是與醛、酮等同的，因此，含有游離的半縮醛羥基的單糖或低聚糖也稱為還原糖。

溴水

在pH=5.0時(shí)，溴水使己醛糖直接氧化成醛糖酸的內(nèi)酯，反應(yīng)機(jī)理尚不清楚。

β-D-葡萄糖氧化的速度為α-D-葡萄糖的250倍，說明反應(yīng)是由試劑進(jìn)攻l-位上的OH基開始進(jìn)行的，在平伏鍵位置的OH基比在直立鍵位置的更容易起反應(yīng)。生成的1，5-內(nèi)酯慢慢水解成醛糖酸，后者的水溶液在蒸發(fā)時(shí)容易生成l，4-內(nèi)酯。β-D-葡萄糖苷用臭氧氧化生成葡萄糖酸酯，α-異構(gòu)體不活潑，不易氧化。

硝酸

稀硝酸的氧化作用比溴水強(qiáng)，能使醛糖氧化成糖二酸。例如：D-葡糖二酸是旋光的。醛糖氧化生成的糖二酸是否旋光可用于糖的構(gòu)型測(cè)定。糖二酸也容易生成內(nèi)酯。

高碘酸糖類用高碘酸氧化時(shí)，碳鏈發(fā)生斷裂：

相鄰兩個(gè)碳原子上都帶有羥基，或一個(gè)帶有羥基，另一個(gè)帶有羰基，碳-碳鍵都發(fā)生斷裂。反應(yīng)常是定量的，每一個(gè)碳-碳鍵消耗１mol高碘酸。D-葡萄糖氧化時(shí)，消耗5mol高碘酸，生成5mol甲酸和1mol甲醛：2）還原（氧化性）醛糖還原生成多元醇。D-葡萄糖還原生成山梨醇，L-古洛糖還原也生成山梨醇：D-甘露糖還原生成甘露醇，D-果糖還原生成甘露醇和山梨醇的混合物：

在實(shí)驗(yàn)室中常用氫硼化鈉將糖還原成相應(yīng)的多元醇。在工業(yè)上則用鎳作催化劑，在沸騰的乙醇溶液中加氫。山梨醇、甘露醇等多元醇存于植物中，山梨醇無毒，有輕微的甜味和吸濕性，用于化妝品和藥物中。2、苯肼反應(yīng)（脎的生成）單糖與苯肼反應(yīng)生成沉淀。常溫時(shí)，糖與一分子苯肼縮合成糖的苯腙；給過量的苯肼試劑加熱，糖與二分子苯肼縮合生成糖脎。糖脎都是不溶于水的黃色晶體，不同的糖脎晶形不同，在反應(yīng)中生成的速度也不相同。因此，可以根據(jù)糖脎的晶形及生成所需要的時(shí)間來鑒定糖。

醛糖生成脎后C(2)不再是不對(duì)稱碳原子，而其余的不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型則保持不變。

D-(+)-葡萄糖與D-(+)-甘露糖都是己醛糖，它們生成同樣的脎，說明它們分子中C(3)，C(4)，C(5)，的構(gòu)型相同，只有C(2)的構(gòu)型不同，只有一個(gè)碳原子構(gòu)型不同的非對(duì)映異構(gòu)體稱差向異構(gòu)體（epimers）。3、強(qiáng)酸作用

單糖在稀酸溶液中是穩(wěn)定的，在稀酸溶液中加熱或強(qiáng)酸作用下發(fā)生復(fù)合反應(yīng)生成低聚糖，發(fā)生脫水反應(yīng)生成非糖物質(zhì)。復(fù)合反應(yīng)：受酸和熱作用，一個(gè)單糖分子的半縮醛羥基與另一個(gè)單糖分子的醇羥基失水縮合形成雙糖，若復(fù)合反應(yīng)程度高，還可以生成三糖和其他低聚糖。反應(yīng)是可逆的。脫水反應(yīng)：糖受熱和酸作用，易發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)，生成環(huán)狀結(jié)構(gòu)或雙鍵化合物。4.堿溶液作用（1）濃堿溶液中單糖很不穩(wěn)定，發(fā)生裂解、聚合、異構(gòu)化。如小分子的糖、酸、醇和醛等可達(dá)百種以上。（2）在冷的稀堿溶液中與羰基相鄰的不對(duì)稱碳原子的構(gòu)型發(fā)生互變異構(gòu)現(xiàn)象（差向異構(gòu)化，epimerization），同時(shí)發(fā)生醛糖與酮糖間的相互轉(zhuǎn)化。反應(yīng)可能是通過烯二醇進(jìn)行的：例如：D-葡萄糖在濃度為8×10-3mol/L氫氧化鈉溶液中，35℃下4晝夜后生成D-果糖(28%)，D-甘露糖(3%)和D-葡萄糖的混合物。

單糖在氨水中作用和在稀堿溶液中相比，會(huì)發(fā)生差向異構(gòu)化。在37℃時(shí)，葡萄糖在氨水中可以分離出果糖、山梨糖、甘露糖和D-阿拉伯糖。延長反應(yīng)時(shí)間還可以產(chǎn)生氨基糖以及吡嗪、咪唑雜環(huán)等50多種化合物。5、生成醚和酯

單糖的羥基除苷羥基外，都是醇羥基，與適當(dāng)?shù)脑噭┳饔茫梢缘玫絾翁堑拿鸦蝓?。例如，D-葡萄糖與硫酸二甲酯在堿的存在下作用，或者與碘甲烷和氧化銀作用，氧環(huán)結(jié)構(gòu)中的所有羥基都能變成甲氧基，得到五甲基葡萄糖。D-葡萄糖與乙酸或乙酸酐作用，則發(fā)生酯化反應(yīng)，生成五乙酸葡萄糖酯。

6、醛糖的遞升和遞降（碳鏈的增長和縮短）將一個(gè)醛糖變?yōu)楦咭患?jí)的醛糖的過程叫做遞升。變?yōu)榈鸵患?jí)的醛糖的過程則叫做遞降。將醛糖與氫氰酸作用所得氰醇水解，生成的多羥基酸失水而成內(nèi)酯，內(nèi)酯用鈉汞齊和水還原后，即得到高一級(jí)的醛糖。由于在反應(yīng)過程中增加了一個(gè)不對(duì)稱碳原子，所以得到兩種異構(gòu)體，其差別在于C(2)的構(gòu)型不同。例如，由D-(-)-阿拉伯糖遞升，得到D-(+)-葡萄糖和D-(+)-甘露糖。

將D-(+)-葡萄糖用電解法氧化，變成葡糖酸鈣以后，再用過氧化氫及亞鐵鹽處理，可以去掉一個(gè)碳原子，變成低一級(jí)的戊醛糖—-D-(-)-阿拉伯糖。課堂練習(xí)：一、寫出D-葡萄糖（開鏈?zhǔn)剑┡c下列試劑反應(yīng)的主要產(chǎn)物。1.NH2OH2.HCN3.Br2,H2O4.PhNHNH25.NaBH46.5molHIO47.稀HNO3二、有三個(gè)單糖和過量的苯肼作用后，得到同樣晶型的脎，其中一個(gè)投影式是，寫出其他兩個(gè)異構(gòu)體的投影式。課堂練習(xí)：三、一個(gè)戊醛糖A，氧化后生成具有光學(xué)活性的二酸B，A降解生成了丁醛糖C，C氧化得到非光學(xué)活性的二酸D，假定A具有D構(gòu)型，推測(cè)A、B、C、D的結(jié)構(gòu)。課堂練習(xí)：A為D-阿拉伯糖。

一、低聚糖的結(jié)構(gòu)

一個(gè)低聚糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需要從三個(gè)方面來說明：

①由哪一個(gè)或哪幾個(gè)單糖組成的；

②指出是α–糖苷還是β–糖苷；

③糖苷鍵連接在糖的哪個(gè)位置上。β-半乳糖（1→4）α-葡萄糖，1→4表示糖苷鍵連接的位置

第二節(jié)低聚糖二、低聚糖的性質(zhì)1.物理性質(zhì)：與單糖類似，有甜味，可溶于水，能結(jié)晶，有吸濕保濕性。2.化學(xué)性質(zhì)：具有半縮醛羥基的低聚糖：如麥芽糖、乳糖等，有變旋現(xiàn)象，有還原性，可與苯肼成脎；不具有半縮醛羥基的低聚糖：蔗糖、海藻二糖等，無變旋現(xiàn)象，也沒有還原性。但水解后可以產(chǎn)生單糖，又具有單糖的性質(zhì)。

三、常見的二糖麥芽糖:α-葡萄糖(1→4)葡萄糖.

異麥芽糖:α-葡萄糖(1→6)葡萄糖.

纖維二糖:β-葡萄糖(1→4)葡萄糖.

龍膽二糖:β-葡萄糖(1→6)葡萄糖.

蔗糖:α-葡萄糖(1?2)β-果糖乳糖:β-半乳糖(1→4)葡萄糖.

蕓香糖:β-鼠李糖(1→6)葡萄糖.

棉籽糖:α-半乳糖(1→6)α-葡萄糖(1?2)β-果糖.

海藻二糖:α-葡萄糖(1?1)α-葡萄糖1.蔗糖：蔗糖是煙草中主要的非還原糖，純凈蔗糖為無色透明的單斜晶體，相對(duì)密度1.588，熔點(diǎn)160℃，味甜，易溶于水，難溶于乙醇、氯仿、醚等有機(jī)溶劑。加熱到熔點(diǎn)，便形成玻璃狀晶體，加熱到200℃以上形成棕褐色的焦糖。

α-D-葡萄糖（1?2）-β-D-果糖

蔗糖α-葡萄糖(1?2)果糖的糖苷鍵用(1?2)表示，前后兩個(gè)糖基彼此以半縮醛和半縮酮的羥基結(jié)合成糖苷鍵，因此兩個(gè)糖基也可以看成是彼此的配基。蔗糖分子中不存在半縮醛羥基，因此它沒有還原性和變旋現(xiàn)象。蔗糖本身是非還原糖，但是當(dāng)蔗糖水解為D–葡萄糖和D–果糖后，由于糖苷轉(zhuǎn)變?yōu)榘肟s醛結(jié)構(gòu)，故又顯示單糖的還原性。轉(zhuǎn)化反應(yīng):

蔗糖在蔗糖酶或酸溶液中可以發(fā)生水解反應(yīng)，形成等量的葡萄糖和果糖的混合物。水解過程中溶液的旋光性由右旋變?yōu)樽笮?。因此把蔗糖的水解稱為轉(zhuǎn)化反應(yīng)，所生成的等量葡萄糖與果糖的混合物稱為轉(zhuǎn)化糖。蜂蜜的主要組分即為轉(zhuǎn)化糖。蔗糖是煙草植物體內(nèi)糖類運(yùn)輸?shù)闹饕问焦夂献饔卯a(chǎn)生的葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)檎崽呛笤傧蚋鞑课贿\(yùn)輸，到達(dá)各部位后又迅速轉(zhuǎn)變成葡萄糖供呼吸作用或轉(zhuǎn)變成淀粉貯藏起來。在煙草加料中使用蔗糖用檸檬酸使其水解轉(zhuǎn)化，但檸檬酸的用量不宜太大，否則影響煙氣質(zhì)量，產(chǎn)生酸味和澀味，應(yīng)通過試驗(yàn)求出最佳用量。蜜蜂分泌的轉(zhuǎn)化酶使植物花蜜中蔗糖大部分轉(zhuǎn)化，蜂蜜中含有大量轉(zhuǎn)化酶，因此，蜂蜜可直接用于煙草加料。

2.麥芽糖：α-D-葡萄糖（1→4）α-D-葡萄糖-麥芽糖

麥芽糖是無色片狀結(jié)晶，具有還原性，易溶于水，是飴糖的主要成分?？梢员畸溠刻敲富蛩崴?，產(chǎn)生2分子α-D-葡萄糖。

(+)-麥芽糖是淀粉在淀粉糖化酶作用下的部分水解產(chǎn)物。植物組織(如麥芽)中所含的麥芽糖也是淀粉水解的中間產(chǎn)物。麥芽中含有淀粉糖化酶，常常用它來使淀粉水解成麥芽糖，麥芽糖的名稱就是這樣來的。3.纖維二糖：

β-D-葡萄糖（1，4）-β-D-葡萄糖

纖維二糖為無色結(jié)晶，其分子結(jié)構(gòu)中還保留一個(gè)半縮醛羥基，屬于還原糖，有α、β兩種異構(gòu)體，變旋達(dá)到平衡時(shí)的〔α〕=+34.6°纖維二糖是纖維素水解的中間產(chǎn)物，在酸或苦杏仁酶作用下水解成2分子葡萄糖。-纖維二糖4.(+)-乳糖

(+)-乳糖存于人及哺乳動(dòng)物的乳中，人乳中含乳糖6％～7%，牛、羊乳中含乳糖4％～5％，在工業(yè)上乳糖是由牛乳制干酪時(shí)所得的副產(chǎn)品。乳糖不能被酵母發(fā)酵，但在乳酸桿菌作用下可以氧化成乳酸，牛乳變酸就是由于其中所含的乳糖變成了乳酸。乳糖為還原糖，能生成脎，有α和β兩種形式，在溶液中有變旋作用。用酸或β-半乳糖苷酶使它水解時(shí)，生成一分子葡萄糖和一分子半乳糖。它是一種β-糖苷。

乳糖用溴水氧化生成乳糖酸，乳糖酸水解生成半乳糖與葡萄糖酸。這說明乳糖的還原性是由其中的葡萄糖部分所產(chǎn)生的。因此，乳糖是一種β-半乳糖苷。用甲基化及水解的方法證明：在乳糖分子中葡萄糖部分是以C(4)上的羥基參加糖苷的生成，并且葡萄糖部分和半乳糖部分都具有吡喃型環(huán)。因此乳糖是4-O-(β-D-吡喃半乳糖基)-D-吡喃葡糖。第三節(jié)多糖

多糖是由許多(二十個(gè)到上萬個(gè))相同的或不同的單糖分子脫水以苷鍵連接而成的。是一類復(fù)雜的天然高分子化合物。按其水解情況可將多糖分為兩大類：①水解產(chǎn)物是一種單糖者稱為均多糖，如淀粉和纖維素等；②水解產(chǎn)物多于一種單糖稱為雜多糖，如果膠和粘多糖。

在自然界，構(gòu)成多糖的單糖可以是己糖、戊糖、醛糖和酮糖，也可以是單糖的衍生物如糖醛酸和氨基糖等。一個(gè)多糖分子可以由幾百個(gè)甚至幾萬個(gè)單糖分子結(jié)合而成。因此同一種多糖的分子量也不是均一的。多糖一般為非晶形固體，不溶于水，有的能在水中形成膠體溶液。多糖沒有甜味，不顯示還原性。

多糖在自然界分布甚廣，按其生物功能大致可分為兩類。一類是作為貯藏物質(zhì)，如煙草植物體中的淀粉，當(dāng)分解代謝需要時(shí)，淀粉水解為葡萄糖，當(dāng)游離葡萄糖過剩時(shí)，合成代謝產(chǎn)生的葡萄糖聚合成淀粉貯藏起來，反映了機(jī)體對(duì)糖的利用調(diào)節(jié)有很精巧的安排。另一類是構(gòu)成煙草植物體的結(jié)構(gòu)支持物質(zhì)，如纖維素、半纖維素和果膠質(zhì)等。

煙草莖桿和其他植物的莖桿一樣，木質(zhì)部中纖維素含量有40％～60％，煙葉中含量10％～15％，木質(zhì)部分纖維素常與半纖維素、果膠質(zhì)和木質(zhì)素等結(jié)合在一起。半纖維素是由幾種戊糖和糖醛酸組成的雜多糖。果膠質(zhì)是多聚半乳糖醛酸，充塞在細(xì)胞壁和細(xì)胞間層，起黏合作用并使細(xì)胞壁對(duì)離子有通透作用。木質(zhì)素不是糖類，是一些結(jié)構(gòu)不一的酚類化合物，它與纖維素結(jié)合得很緊密。隨著煙草等植物衰老程度增加木質(zhì)素含量也增加，它作為填充物使組織的機(jī)械強(qiáng)度提高。一、淀粉1.淀粉的結(jié)構(gòu)淀粉是由許多個(gè)D-葡萄糖通過苷鍵結(jié)合而成的多糖，可以用通式(C6H10O5)x表示。淀粉由兩種成分組成：一種是直鏈淀粉，約占20%；另一種是支鏈淀粉，約占80%。這兩種淀粉的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)都有差別。直鏈淀粉遇碘顯紫色，支鏈淀粉則呈紅色。將淀粉懸浮在水中，加入一種極性有機(jī)化合物，如百里酚(2-異丙基-5-甲基苯酚)，直鏈淀粉與其生成絡(luò)合物而沉淀出來，可以同支鏈淀粉分開。

直鏈淀粉是D-葡萄糖通過α–1,4苷鍵連接而成的。括號(hào)中的二糖基是一個(gè)相當(dāng)于麥芽糖的基本結(jié)構(gòu)單位，直鏈淀粉不過是這個(gè)基本結(jié)構(gòu)單位的延伸。基本結(jié)構(gòu)單位表達(dá)了淀粉分子中的葡萄糖是按α–1,4苷鍵連接的。支鏈淀粉：D-葡萄糖除通過α-1，4苷鍵連接成直鏈外，直鏈和支鏈間是通過α-1，6苷鍵連接的。支鏈和直鏈淀粉都只有一個(gè)還原尾端淀粉的性質(zhì)：

雖然淀粉分子末端的葡萄糖單位上還保留一個(gè)游離的半縮醛羥基，但在分子中所占的比例極小，因此淀粉不顯示還原性。

淀粉在酸和熱的作用下，水解生成葡萄糖。副反應(yīng)：部分葡萄糖發(fā)生復(fù)合反應(yīng)和分解反應(yīng)催化劑：鹽酸和硫酸。溫度高，水解快。淀粉→藍(lán)糊精→紅糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖酶水解：淀粉酶：能作用于淀粉水解的酶總稱為淀粉酶。淀粉酶麥芽糖酶淀粉→藍(lán)糊精→紅糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖按作用的方式和水解的糖苷鍵的不同可將淀粉酶分為：α-淀粉酶β-淀粉酶葡萄糖淀粉酶異淀粉酶（α-1，6糊精酶）四種淀粉酶作用方式比較酶類型水解鍵水解產(chǎn)物α-淀粉酶內(nèi)酶α-1，4苷鍵可以越過α-1，6苷鍵糊精、α-麥芽糖、α-葡萄糖β-淀粉酶外酶α-1，4苷鍵不能越過α-1，6苷鍵β-麥芽糖核心糊精葡萄糖淀粉酶外酶α-1，6苷鍵α-1，4苷鍵葡萄糖異淀粉酶內(nèi)酶α-1，6苷鍵直鏈糊精2.纖維素

①纖維素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)纖維素是由1000~10000個(gè)β-葡萄糖通過β-1,4苷鍵連接的沒有分支的長鏈。其基本結(jié)構(gòu)單位是“纖維二糖”基。日本烤煙煙葉纖維素酸解：一個(gè)集分僅產(chǎn)生葡萄糖，另一集分主要產(chǎn)生半乳糖日本烤煙煙梗纖維素酸解：

主要產(chǎn)生阿拉伯糖和葡萄糖

纖維素在150℃以下是穩(wěn)定的，超過這個(gè)溫度時(shí)由于脫水而逐漸焦化。纖維素是白色纖維狀固體，不溶于水，與冷水和沸水不起作用，僅能吸水膨脹。也不溶于稀酸、稀堿和一般有機(jī)溶劑，其性質(zhì)比較穩(wěn)定。纖維素也可以水解，但比淀粉困難。穩(wěn)定性：白色纖維狀固體，不溶于水，也不溶于稀酸、稀堿和一般有機(jī)溶劑。焦糖化：150℃以上時(shí)由于脫水而逐漸焦化。水解：在濃酸作用下生成葡萄糖，與濃堿起作用而生成纖維素堿，與強(qiáng)氧化劑作用而生成氧化纖維素。聚合度（DP）：來源不同，DP不同。

按照與酸、堿作用的不同可分為甲種(即α-)、乙種(即β-)和丙種(即γ-)纖維素。在20℃將纖維素浸于17.5％-18％的NaOH溶液中，經(jīng)45min后，不溶解的部分稱為甲種纖維素，溶解的部分加酸能沉淀分離出來的部分稱為乙種纖維素，不沉淀的部分稱為丙種纖維素。丙種纖維素實(shí)際上已不是纖維素，而是由木糖、甘露糖、葡萄糖等組成的其他天然多糖類化合物。改性纖維

纖維素經(jīng)過適當(dāng)處理，改變其原有性質(zhì)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有特殊用處的纖維素。1、羧甲基纖維2、醋酸纖維3、甲殼素和甲殼胺1.羧甲基纖維（CMC，化學(xué)糨糊粉）無味、無臭、無害在紡織、印染等工業(yè)中可代替淀粉用作糨糊食品工業(yè)作增稠劑在煙草工業(yè)中：煙草薄片添加劑、卷煙包裝的常用黏合劑2.醋酸纖維工業(yè)上一般使用的是二醋酸酯，制造人造絲、膠片、塑料。煙草工業(yè)中用醋酸纖維制造卷煙濾嘴。甲殼胺主要作煙草薄片黏合劑3.甲殼素和甲殼胺

甲殼素又稱為甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)、殼蛋白、明角質(zhì)?；瘜W(xué)名稱為2-乙酰胺基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，是N-乙?；?D-葡胺糖通過β-l，4糖苷鍵連接的直鏈狀多糖，相對(duì)分子質(zhì)量幾十萬至幾百萬。當(dāng)甲殼素脫除乙?；蠹礊榧讱ぐ?。又稱之為殼聚糖、可溶性甲殼質(zhì)，其化學(xué)名稱為2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖。甲殼胺作煙草薄片黏合劑的優(yōu)點(diǎn)：

粘合、防水、防霉、保潤、保香及吸附焦油、改善吸味等特性用甲殼胺為主要原料制備的黏合劑生產(chǎn)出的煙草薄片，色澤好、拉伸強(qiáng)度高、防水性能好，防霉、保香性好。在吸附焦油的同時(shí)，通過燃燒熱解生成哌嗪類物質(zhì)（優(yōu)良的調(diào)味劑），大大改善卷煙吸味。三、半纖維素

是所有植物細(xì)胞壁中發(fā)現(xiàn)的一類與木質(zhì)素結(jié)合的雜多糖。成分十分復(fù)雜：日本烤煙半纖維素水解產(chǎn)物有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和少量木糖。組成纖維素的糖會(huì)隨生長和成熟而變化，并受栽培和環(huán)境因素影響。四、果膠質(zhì)（一）果膠質(zhì)的結(jié)構(gòu)和總類

果膠質(zhì)是一類成分比較復(fù)雜的多糖，分子結(jié)構(gòu)尚未完全清楚，主要由D-半乳糖醛酸和D-半乳糖醛酸甲酯以α-1，4苷鍵連成的直鏈。多聚半乳糖醛酸骨架內(nèi)常會(huì)分布一些中性糖，如L-阿拉伯糖、D-半乳糖、L-鼠李糖、D-木糖、D-葡萄糖等。1.果膠酸：多聚半乳糖醛酸，α-1，4苷鍵

2.果膠酯酸：多聚半乳糖醛酸甲酯，α-1，4苷鍵3.果膠質(zhì)：果膠酸和果膠酯酸都具有水溶性，總稱果膠質(zhì)。

4.原果膠：可溶性果膠酸與纖維素和半纖維素聯(lián)合而成的高分子化合物，不溶于水。（二）果膠質(zhì)的性質(zhì)1.水解：果膠質(zhì)在酸性或堿性條件下能發(fā)生水解，可使酯鍵和苷鍵斷裂，產(chǎn)生甲醇，但比淀粉水解困難得多。2.脫羧：在高溫和強(qiáng)酸下，糖醛酸殘基發(fā)生脫羧作用。3.溶解度：果膠酯酸和果膠酸可溶于水，在水中溶解度隨聚合度增加而減少，隨酯化度增加而增加：果膠酯酸>果膠酸>原果膠4.酰胺化：果膠質(zhì)中的羧基除和甲醇發(fā)生酯化外，也可以發(fā)生酰胺化，調(diào)制時(shí)與煙葉中氨反應(yīng)產(chǎn)生

不同煙草類型可溶性果膠甲基化和酰胺化程度

煙草類型甲氧化(%)酰胺化(%)烤煙2024白肋煙434香料煙1216Lauterbach和Moldoveanu(1991)用熱解GC/MS法測(cè)定各商業(yè)等級(jí)調(diào)制煙果膠在煙草薄片生產(chǎn)中的應(yīng)用：果膠溶解果膠溶解氨揮發(fā)果膠固化加入的氨參與吡嗪形成，提高燃吸品質(zhì)五、細(xì)胞壁物質(zhì)

細(xì)胞壁物質(zhì)包括纖維素，半纖維素，木質(zhì)素和果膠質(zhì)，在烤煙葉內(nèi)約占26-35％。細(xì)胞壁物質(zhì)是糖類中對(duì)煙草內(nèi)在品質(zhì)和吸食風(fēng)味影響不利的因素．原因是：細(xì)胞壁物質(zhì)熱解會(huì)產(chǎn)生低級(jí)醛類，刺激性增大。木質(zhì)素?zé)峤鈺?huì)產(chǎn)生兒茶酚和烷基兒茶酚，澀味、促癌作用。果膠質(zhì)分解產(chǎn)生甲醇等有害物質(zhì)。一、糖類的積累光合作用的最初產(chǎn)物是葡萄糖，在其他物質(zhì)參與下，葡萄糖在體內(nèi)經(jīng)過一系列的代謝轉(zhuǎn)化，生成各種有機(jī)物質(zhì)，以滿足生理過程的需要。同時(shí)，葡萄糖還作為呼吸底物而用于呼吸消耗，產(chǎn)生能量維持生命活動(dòng)和生長發(fā)育。煙草在生長發(fā)育過程的前期，合成的糖類只是作為構(gòu)成煙草植物體的形式積累，如原生質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)物質(zhì)乃至組織和器官的生長和發(fā)育，而不是作為貯藏營養(yǎng)物質(zhì)而積累。體內(nèi)所含簡單糖類只是用來維持正常的生理活動(dòng)。第四節(jié)糖類對(duì)煙質(zhì)的影響

在生長發(fā)育過程的后期，糖類積累的方式則相反。無論煙草植株或葉片其骨架都已達(dá)到了與品種特性和環(huán)境條件相適應(yīng)的最大量，光合作用仍繼續(xù)進(jìn)行，光合產(chǎn)物就以各種貯藏營養(yǎng)物質(zhì)的形式而逐漸積累。

煙葉由旺長期進(jìn)入成熟期，細(xì)胞體積和葉面積停止增大。光合作用合成的有機(jī)物質(zhì)逐漸積累，充實(shí)葉片細(xì)胞和組織。當(dāng)干物質(zhì)達(dá)到最高峰時(shí)，稱為生理成熟期。

之后，葉片中的淀粉向糖轉(zhuǎn)化，少量的糖分解，整個(gè)碳水化合物有一個(gè)下降的幅度。同時(shí)煙葉中的游離氨基酸大大減少，總氨水平下降。煙堿、樹脂呈上升趨勢(shì)。此時(shí)煙葉中化學(xué)成分處在最適宜狀態(tài)，含水量下降，葉片結(jié)構(gòu)由緊密變?yōu)槭栝_狀，達(dá)到最大體積的細(xì)胞有所縮小，細(xì)胞間隙擴(kuò)大，采收調(diào)制后葉片的物理性狀如組織、彈性、容濕性等也是理想的。這個(gè)時(shí)期稱為工藝成熟期。

若工藝成熟期不采收調(diào)制，葉片就逐漸衰老變黃，進(jìn)入過熟期。過熟的葉片干物質(zhì)減少，組織變松，重量減輕，品質(zhì)下降，隨著過熟程度的加深，煙葉的使用價(jià)值逐漸降低。相反，若煙葉未達(dá)到工藝成熟而采收調(diào)制，各種化學(xué)成分的比例不協(xié)調(diào)，香味物質(zhì)沒有充分形成，煙味辛辣，刺激性大，青雜氣重，顏色暗而無光澤，組織粗糙，彈性差，成熟度越差使用價(jià)值越低，煙葉進(jìn)入成熟期，內(nèi)部化學(xué)成分的變化與外部生長特征是相聯(lián)系的。

如果把正在生長發(fā)育和成熟期間煙株的固定葉層內(nèi)糖類(單糖、麥芽糖、蔗糖、淀粉、糊精)總含量的變化與干物質(zhì)的變化加以分析比較，并折算成每平方米葉面積所含的重量，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們具有共同的趨勢(shì)?？梢钥闯觯ㄒ娊滩?-3和表3-4）煙葉內(nèi)糖類的含量與干物質(zhì)含量一樣，到煙株始花期以前都在不斷地增長。在正常煙株開花之后，葉內(nèi)糖類和干物質(zhì)均略有下降。但是打頂煙株的煙葉內(nèi)干物質(zhì)和糖類卻仍在增加，直到煙葉開始落黃時(shí)仍未停止。二、糖類在調(diào)制過程中的變化

煙草在生長發(fā)育過程中為了構(gòu)成新的機(jī)體和維持機(jī)體內(nèi)部生理生化過程的能量消耗，需要進(jìn)行呼吸作用而消耗了大量的有機(jī)物質(zhì)。同樣，在調(diào)制過程中，煙葉仍需要在一定時(shí)間內(nèi)(主要是變黃期)保持生命狀態(tài)，進(jìn)行一系列的生物化學(xué)變化(主要是呼吸作用)，還要消耗大量的有機(jī)物質(zhì)來維持這段時(shí)間內(nèi)所需要的能量，并轉(zhuǎn)化為新的物質(zhì)。但是這段時(shí)間煙葉內(nèi)部物質(zhì)的消耗不再可能得到補(bǔ)充，所以叫做饑餓代謝。

烤煙的調(diào)制是利用人工加熱，控制溫濕度進(jìn)行的，煙葉不僅進(jìn)行著脫水、變黃、干燥，同時(shí)葉內(nèi)還進(jìn)行著復(fù)雜的生理生化變化，形成烤煙特有的顏色、吃味、香氣?？緹熣{(diào)制分為變黃期、定色期和干筋期

美國烘烤工藝(1986年Chaplin介紹)，其技術(shù)要點(diǎn)是變黃期溫度為32～45℃時(shí)，需50～60h，其中主要變黃溫度為37～39℃，濕球溫度為35.5～36.5℃，其時(shí)間需30h。煙葉變黃要求全黃時(shí)方可進(jìn)入定色期；定色期溫度為46～55℃，濕球溫度為38～39℃，時(shí)間需30h左右；干筋期溫度為56～7l℃，濕球溫度不超過43℃，時(shí)間需20h左右。整個(gè)烘烤時(shí)間約需110h左右。

變黃期煙葉充分凋萎后進(jìn)行升溫是很重要的，有利于水解酶的活性，包括淀粉水解酶和蛋白質(zhì)水解酶。如果煙葉在高水分狀態(tài)下變黃，或者限制煙葉脫水，則降低蛋白質(zhì)水解酶和淀粉水解酶的活性；如果變黃溫度過低或40～43℃條件下歷時(shí)短，直接影響致香物質(zhì)合成原料—糖和氨基酸的生成量。

當(dāng)溫度升至50℃，煙葉才出現(xiàn)烤煙特有的香氣，而糖和氨基酸縮合物恰好是在50～55℃溫度下大量合成。所以煙葉變黃期脫水程度及40～43℃或50～55℃溫度下歷時(shí)長短，對(duì)烤后煙葉香吃味有極大影響。50℃以后葉片基本干片時(shí)產(chǎn)生煙香味，但有青雜味；溫度升至60℃時(shí)，青雜味消失，香味變濃；到67℃時(shí)，香味變淡，出現(xiàn)辛辣味，且隨著時(shí)間的推移，尤其超過15h以后，香味明顯降低，辛辣味刺激性增強(qiáng)。

但也有人研究認(rèn)為，干筋期溫度超過71℃時(shí)，引起糖的焦化，煙葉變紅，但不會(huì)過于影響香吃味，干筋期最高溫度應(yīng)以煙葉素質(zhì)而定。一般認(rèn)為，棕色化反應(yīng)是烘烤過程中葉內(nèi)多酚類物質(zhì)在多酚氧化酶作用下，氧化為醌類物質(zhì)，致使煙葉變褐的過程。

在調(diào)制過程中，煙葉中各種類型的有機(jī)物質(zhì)作為呼吸基質(zhì)的消耗是不均等的。有些物質(zhì)比較穩(wěn)定，不易變化或變化較少，如組成煙葉骨架的細(xì)胞壁物質(zhì)纖維素、聚戊糖、果膠質(zhì)等。樹脂、脂肪酸、單寧以及含氮化合物的變化也是有限的。有些物質(zhì)如單糖、淀粉、糊精則發(fā)生大幅度的變化，有機(jī)酸中的蘋果酸和檸檬酸也將發(fā)生大量的變化。

果膠質(zhì)有一定量的水解消失，粗纖維和聚戊糖在調(diào)制過程中不但沒有減少，而且烘烤結(jié)束后百分含量反而有所增加，這是因?yàn)楹婵竞罂偟母晌镔|(zhì)量減少，使其相對(duì)地增加。葡萄糖和果糖等還原糖增加明顯，蔗糖緩慢上升，至烘烤結(jié)束達(dá)最高點(diǎn)。

調(diào)制后的煙葉水溶性總糖大量增加，是由于淀粉大量轉(zhuǎn)化的結(jié)果。水溶性糖雖然作為主要的呼吸基質(zhì)而消耗，但是比起淀粉轉(zhuǎn)化的量要少得多，結(jié)果是消耗的少，保留下來的多，這對(duì)烤煙的品質(zhì)是有利的，這種烤煙的調(diào)制方法是人工加熱縮短了調(diào)制時(shí)間，干物質(zhì)消耗少的緣故。三、糖類對(duì)煙質(zhì)的影響

煙葉中的糖類有許多種，對(duì)煙質(zhì)影響比較大的是水溶性糖、淀粉、纖維素、聚戊糖和果膠質(zhì)等。

因?yàn)樗鼈冊(cè)跓峤?、蒸餾和燃燒的條件下，能分解生成許許多多的新生化合物，從而影響煙草的吸食品質(zhì)。

(一)水溶性糖的影響水溶性糖，特別是其中的還原性糖，在煙支燃吸時(shí)一方面能產(chǎn)生酸性反應(yīng)，抑制煙氣中堿性物質(zhì)的堿性，使煙氣的酸堿平衡適度，降低刺激性，產(chǎn)生令人滿意的吃味；

另一方面煙葉在加熱及煙支燃吸過程中，糖類是形成香氣物質(zhì)的重要前提，當(dāng)溫度在300℃以上時(shí)，可單獨(dú)熱解形成多種香氣物質(zhì)，其中最重要的有呋喃衍生物、簡單的酮類和醛類等羰基化合物。糖類與氨基酸經(jīng)過美拉德反應(yīng)能形成多種香氣物質(zhì)，產(chǎn)生令人愉快的香氣，掩蓋其他物質(zhì)產(chǎn)生的雜氣。

此外，水溶性糖含量高的煙葉比較柔軟，富有彈性，色澤鮮亮，耐壓而不易破碎。根據(jù)化學(xué)分析表明，隨著煙葉商品等級(jí)的提高，其含糖量是增加的。

因此，水溶性總糖和還原糖的含量被認(rèn)為是體現(xiàn)煙草優(yōu)良品質(zhì)的指標(biāo)，是煙草化學(xué)分析的重要項(xiàng)目之一。

美拉德反應(yīng)是指食品中的氨基與羰基經(jīng)縮合、聚合生成黑色素的反應(yīng)，稱為羰氨反應(yīng)。這一反應(yīng)的最初發(fā)現(xiàn)者是法國化學(xué)家美拉德（L.C.Maillard），并因1912年第一次獲得報(bào)道而得名。幾乎所有的食物中都含有羰基化合物和氨基化合物，所以，羰氨反應(yīng)在食品加熱過程中很普遍，羰氨反應(yīng)能使食品生色增香。

美拉德反應(yīng)（MaillardReaction）是非酶促褐變反應(yīng)之一。研究證明：美拉德反應(yīng)的程度和溫度、時(shí)間、系統(tǒng)中的組分、水的活度以及pH有關(guān)。

不同種類的糖在美拉德反應(yīng)中，褐變程度也有差別。在單糖中，果糖對(duì)褐變的反應(yīng)最強(qiáng)烈，葡萄糖次之。在雙糖中，乳糖和蜜二糖的褐變反應(yīng)也很強(qiáng)，麥芽糖和棉籽糖次之，蔗糖（非還原性）不起褐變反應(yīng)，制作白皮面點(diǎn)時(shí)，可選用白砂糖。小麥面粉中的阿拉伯糖、木糖等戊糖，能引起很強(qiáng)的褐變反應(yīng)。不同種類的蛋白質(zhì)、氨基酸，對(duì)褐變反應(yīng)的程度也不同。雞蛋卵蛋白引起的褐變，其顏色鮮艷，特別是加入轉(zhuǎn)化糖和葡萄糖時(shí)，其顏色更鮮艷、光澤好。賴氨酸的褐變反應(yīng)最強(qiáng)烈，脯氨酸和谷氨酸的褐變反應(yīng)最弱。美拉德反應(yīng)和新型風(fēng)味劑

各種不同糖類和氨基酸化合物的美拉德反應(yīng)，能獲得各種不同的風(fēng)味。如以同樣一份葡萄糖，和另一份不同的氨基酸，在不同溫度下加熱，產(chǎn)生不同的香味如下：

氨基酸

100℃

180℃

甘氨酸焦糖味燒糊的糖

丙氨酸甜焦糖燒糊的糖

纈氨酸黑麥面包沁鼻巧克力

亮氨酸果香、甜巧克力

燒糊干酪

絲氨酸楓糖漿

蘇氨酸巧克力燒糊味

蛋氨酸馬鈴薯馬鈴薯

氨基酸

100℃

180℃苯丙氨酸紫羅蘭玫瑰香

紫羅蘭紫丁香

酪氨酸焦糖