糖的分類及化學反應

關(guān)于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）糖類的概念和分類單糖二糖多糖還原性糖非還原性糖水解反應第2頁,共49頁，2024年2月25日，星期天糖都有甜味嗎？有甜味的都是糖嗎？你都吃過哪種糖？第3頁,共49頁，2024年2月25日，星期天糖精阿斯巴甜糖漿糖醇甘草苷甜菊糖糖及其衍生物非糖天然甜味劑天然物衍生物合成甜味劑常用的甜味劑第4頁,共49頁，2024年2月25日，星期天大米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。第5頁,共49頁，2024年2月25日，星期天棉花樹棉花花苞棉花亞麻麻麻絲桉樹桉樹木材竹子92~95％纖維素存在于一切植物中。是構(gòu)成植物細胞壁的基礎物質(zhì)。50％80％第6頁,共49頁，2024年2月25日，星期天多糖

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。第7頁,共49頁，2024年2月25日，星期天苷鍵類型：α-1,4苷鍵、β-1,4苷鍵和α-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：第8頁,共49頁，2024年2月25日，星期天一、低聚糖常見種類、結(jié)構(gòu)及苷鍵類型α-1,4-糖苷鍵：

β-1,4-糖苷鍵：第9頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

α-1,6-糖苷鍵：第10頁,共49頁，2024年2月25日，星期天β-1,6-糖苷鍵：第11頁,共49頁，2024年2月25日，星期天α,β-1,2-糖苷鍵：混合鍵型低聚糖：α-1,6-α,β-1,2第12頁,共49頁，2024年2月25日，星期天β-1,4-α,β-1,2第13頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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：第14頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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?；瘜W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。第15頁,共49頁，2024年2月25日，星期天三、抗氧化作用低聚糖及單糖的水溶液具有抗氧化性。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。第16頁,共49頁，2024年2月25日，星期天環(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(gòu)上看，環(huán)糊精是由6~8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。環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)象一個去掉把手，打掉桶底的提桶，桶邊是由6個吡喃葡萄糖分子(a環(huán)糊精)的C—C鍵和C—O鍵組成，桶的深度相當于吡喃糖環(huán)的寬度，上面較大的桶邊緣外面伸展著C2-OH和C3-OH。下面稍小的桶底邊緣伸展著C5-CH2OH,因此在環(huán)糊精上、下兩端開口處都連有許多親水性的-OH，桶的里邊則由疏水性的C—H鍵和O苷鍵構(gòu)成。這種內(nèi)腔疏水、上下兩端開口處親水的結(jié)構(gòu)使環(huán)糊精具有許多特殊的性質(zhì)，許多非極性有機分子或有機分子的非極性一端，可進入環(huán)糊精的內(nèi)腔，形成包結(jié)物。包結(jié)物形成后能改變被包結(jié)物的物理和化學性質(zhì)，如揮發(fā)性、溶解度、氣味、顏色等。如VitA及抗癌藥氟脲嘧啶等分別與環(huán)糊精做成包結(jié)物后，可增加穩(wěn)定性，減小其毒副作用。第17頁,共49頁，2024年2月25日，星期天(二)淀粉(starch)

以不同含量存在于植物的莖、塊和種子中，如大米中約含75~80%，小麥約含60~65%，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10~30%，后者的含量為70~90%。第18頁,共49頁，2024年2月25日，星期天淀粉的結(jié)構(gòu)第19頁,共49頁，2024年2月25日，星期天1、直鏈淀粉由α-D-(+)-葡萄糖以α-1,4-苷鍵結(jié)合而成的鏈狀高聚物。

第20頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

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(gòu)單位。第21頁,共49頁，2024年2月25日，星期天直鏈淀粉的結(jié)構(gòu)第22頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

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(gòu)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。I-3I-3I-3第23頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

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、支鏈淀粉第24頁,共49頁，2024年2月25日，星期天每個支鏈大約20個葡萄糖單位第25頁,共49頁，2024年2月25日，星期天支鏈淀粉與碘生成紫紅色

的包合物。第26頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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。第27頁,共49頁，2024年2月25日，星期天糖原

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。第28頁,共49頁，2024年2月25日，星期天糖原的結(jié)構(gòu)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(gòu)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。因此糖原分子具有較多的分支結(jié)構(gòu)。支鏈淀粉的分支結(jié)構(gòu)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(gòu)則是平均以12個葡萄糖殘基為其分支的長度。第29頁,共49頁，2024年2月25日，星期天糖原第30頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共49頁，2024年2月25日，星期天(三)纖維素

纖維素是由許多葡萄糖結(jié)構(gòu)單位以β-1,4-苷鍵互相連接而成的。

人的消化道中沒有水解β-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。

第32頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

由b-1,4-苷鍵連接的纖維素趨向形成直鏈，每100~200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。第33頁,共49頁，2024年2月25日，星期天植物中纖維素的存在形態(tài)第34頁,共49頁，2024年2月25日，星期天

纖維素不顯還原性，在酸中加熱加壓長時間水解，可最終水解為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。第35頁,共49頁，2024年2月25日，星期天(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，短纖維稱人造棉）纖維素的用途第36頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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。第37頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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。

第38頁,共49頁，2024年2月25日，星期天多糖的性質(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；而分子量大、分支程度高的多糖類在水中溶解度低。第39頁,共49頁，2024年2月25日，星期天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。第40頁,共49頁，2024年2月25日，星期天二、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(guān)；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。第41頁,共49頁，2024年2月25日，星期天當多糖分子的結(jié)構(gòu)情況有差別時，其水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0～100℃內(nèi)黏度保持基本不變。第42頁,共49頁，2024年2月25日，星期天多糖形成的膠狀溶液其穩(wěn)定性與分子結(jié)構(gòu)有較大的關(guān)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。第43頁,共49頁，2024年2月25日，星期天三、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)。第44頁,共49頁，2024年2月25日，星期天待處理對象所用酶得到產(chǎn)物應用條件應用意義淀粉淀粉酶(來自大麥芽或微生物)生產(chǎn)糖漿和改善食品感官性質(zhì)纖維素纖維素酶(包括內(nèi)切酶、外切酶及葡糖苷酶)短的纖維素鏈、纖維二糖及葡萄糖