生化糖类的学习资料

生化糖类的学习资料第1页/共51页食品物料成分食品中可用化学方法进行分析的各种物质第2页/共51页糖类化学1.糖的定义及分类2.单糖单糖的结构（葡萄糖、果糖为例）单糖的性质3.寡糖以蔗糖、乳糖等为例说明其结构、性质和功能4.多糖多糖的构成（淀粉、纤维素、果胶等）多糖的特性食品中重要的功能性多糖5.食品中糖类的功能第3页/共51页1.1糖的定义糖：多羟基醛、多羟基酮或其衍生物，或水解时产生这些化合物的物质大部分可用通式Cn(H2O)m,通称为碳水化合物还含有氮、硫、磷等其他成分糖是光合作用的直接产物，自然界中的生物，糖类约占3/4甜的即是糖？糖即是甜的？第4页/共51页1.2糖的分类第5页/共51页1.3食品中的糖类化合物谷物、可食块根、块茎，主要含淀粉（多糖）植物的茎（秸秆）富含纤维蔬菜、水果，主要是蔗糖（寡糖）、葡萄糖和果糖（单糖）、纤维素（多糖）动物产品，主要是乳汁中含乳糖日常零食，添加蔗糖第6页/共51页2单糖不能再水解成更小分子的糖多羟基醛（醛糖）、多羟基酮（酮糖）3-6个碳原子五碳糖（核糖）、六碳糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）第7页/共51页2.1单糖的结构（1）葡萄糖第8页/共51页复习：D、L构型手性：不对称性，碳原子连接的四个基团各不相同D-型：离羰基最远的手性碳原子上，所连的羟基在主链右侧L-型：羟基在主链左侧+右旋光性-左旋光性第9页/共51页复习：吡喃、呋喃吡喃:含有一个氧原子的六元杂环化合物糖的5位羟基与1位醛基缩合即生成一个六元环的半缩醛，称为吡喃糖呋喃：含有一个氧原子的五元杂环化合物糖的4位羟基与1位的醛基缩合即生成一个五元环的半缩醛，称为呋喃糖。第10页/共51页半缩醛羟基C-1上醛基和C-5上的羟基作用生成环状半缩醛结构。环状结构上新生成的C-1上的羟基成为半缩醛羟基第11页/共51页（2）果糖酮糖，与葡萄糖同分异构，能形成半缩酮结构第12页/共51页2.2单糖的化学性质（1）差向异构在冷的稀碱溶液中，D—葡萄糖与D—甘露糖,可以互相变换差向异构体：仅一个手性碳原子的构型不同的非对映异构体第13页/共51页

应用：葡萄糖差向异构制甘露醇新工艺的研究科技成果登记号20001207完成单位：南宁市化工研究设计院甘露醇是一种优良脱水利尿药我国传统甘露醇生产是从海带中提取，原料来源限制了其发展以葡萄糖为原料经化学异构得到甘露糖，进而制取甘露醇，转化率达到31%

第14页/共51页（2）氧化还原反应半缩醛（酮）基被碱性溶液中的重金属离子（如Cu2+,Ag+)氧化成羧基，产物称为醛糖酸费林试剂（0.1g/ml的NaOH和0.05g/ml的CuSO4）班式试剂（CuSO4溶液、柠檬酸钠和碳酸溶液）生成砖红色沉淀糖尿病的化学检测原理第15页/共51页托伦试剂——银镜还原糖，即指可被以上3种碱性弱氧化剂氧化，具有还原银、铜等金属离子的能力所有的单糖都是还原糖寡糖和多糖，只有含游离的半缩醛基，才是还原糖醛糖与酮糖区别——溴水（酸性氧化剂）第16页/共51页（3）成苷反应半缩醛（半缩酮）与羟基化合物（醇、酚）脱水，生成缩醛（缩酮），称为糖苷第17页/共51页糖苷糖苷相对稳定，在酸性条件下水解生成原来的糖药物、食物中的重要活性物质水杨苷、洋地黄苷；强心苷、皂角苷；熊果苷生氰糖苷，降解产生氢氰酸（剧毒物质）少量氢氰酸能在体内被转化，如果一次大量摄取，会引起中毒（竹笋、苦杏仁、木薯）苦杏仁苷在体内被苦杏仁酶水解，产生微量的氢氰酸与苯甲醛，对呼吸中枢有抑制作用，达到镇咳、平喘作用。

第18页/共51页氢氰酸与苯甲醛对肿瘤细胞有选择性杀伤作用，自20世纪50年代开始苦杏仁苷在美国、墨西哥等国家广泛流传用来治疗肿瘤，商品名为维生素B17或laetrile第19页/共51页（4）成酯反应

——单糖的羟基与酸脱水，生成酯——1-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖，为代谢中间产物第20页/共51页2.3食品中重要的单糖D—葡萄糖广泛分布于自然界，是人体所需能量的主要来源D—果糖存在于水果，蜂蜜中，是天然糖类中最甜的糖D—核糖，脱氧核糖，核酸重要组成部分第21页/共51页3寡糖（低聚糖）2—20个糖单位以糖苷键连接杂低聚糖、均低聚糖自然界中多为双糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖）和三糖第22页/共51页3.1双糖双糖由两个单糖失去一分子水缩合而成同聚双糖：由同一单糖构成的双糖麦芽糖、异麦芽糖、海藻糖、纤维二糖、龙胆二糖，均由两个D-葡萄糖缩合而成除海藻糖外，其他均为还原糖杂聚双糖：由两个不同单糖构成的双糖蔗糖、乳糖、乳酮糖、蜜二糖除蔗糖外，其他均为还原性双糖第23页/共51页第24页/共51页第25页/共51页（1）蔗糖蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖脱水形成，易溶于水较难溶于乙醇，甜味仅次于果糖。第26页/共51页人类基本的食品添加剂之一，已有几千年的历史是光合作用的主要产物，广泛分布于植物体内，特别是甜菜、甘蔗和水果中含量极高以蔗糖为主要成分的食糖，根据纯度的由高到低又分为：冰糖、白砂糖、棉白糖和赤砂糖（也称红糖或黑糖）第27页/共51页（2）乳糖乳糖：由半乳糖通过α-1,4-糖苷键连接葡萄糖而形成的乳糖在自然界中只有哺乳类动物的奶中含有第28页/共51页为什么有人喝牛奶会拉肚子？乳糖被微生物发酵产生乳酸乳糖在人体小肠内，乳糖酶的作用下水解成D-葡萄糖与D-果糖而被吸收乳糖酶缺乏个体，乳糖无法被正常消化，则会在大肠内，由厌氧菌群发酵生成乳酸、醋酸，这些产物累积引起腹泻——乳糖不耐受不要空腹喝牛奶，可与肉或含脂肪食物同时食用选择酸奶、羊奶等乳品第29页/共51页3.2三糖第30页/共51页3.3低聚果糖即指1～4个果糖基以β-2，1键连接在蔗糖的D-果糖基上，而形成的蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）、蔗果五糖（GF4）和蔗果六糖（GF5）的混合物（1）低热能值，由于低聚果糖不能被人体直接消化吸收，只能被肠道细菌吸收利用，故其热值低，不会导致肥胖，间接也有减肥作用。对糖尿病患者来说也是一种良好的甜味剂。（2）由于其不能被口腔细菌(突变链球菌)利用，因而具有防龋齿作用。第31页/共51页（3）对肠道益菌的增殖作用。低聚果糖对肠道中有益菌群如双岐杆菌、乳酸杆菌等有选择性增殖作用，使有益菌群在肠道中占有优势，抑制有害菌的生长，减少有毒物质(如内毒素、氨类等)的形成，对肠粘膜细胞和肝具有保护作用，从而防止病变肠癌的发生，增强机体免疫力。（4）可降低血清中胆固醇和甘油三酯的含量。（5）促进营养的吸收，尤其是钙的吸收。（6）防治腹泄和便秘。第32页/共51页4多糖由10个以上的单糖以糖苷键连接形成D-葡萄糖直链葡聚糖（直链淀粉）α-（1-4）支链葡聚糖（支链淀粉）α-（1-4）α-（1-6）纤维素β-（1-4）糖原α-（1-4）α-（1-6）

D-果糖菊糖

D-半乳糖醛酸果胶

第33页/共51页4.1多糖的特性（1）溶解性大多数多糖具有水溶性多糖的糖单位上的羟基，和水分子形成氢键，具有持水能力塑化水：水与多糖的羟基形成氢键，使结构发生变化，因而自身的运动受到限制。具有增塑剂的作用第34页/共51页低温稳定剂：低温下可与非冻结水形成玻璃态，限制非冻结水的流动，抑制冰晶生长，阻止食品结构受到破坏纤维素不溶于水，使食品具有物理紧密性、松脆性，能很好地锁住水分亲水——增溶、控制食品中水的活性，或通过致密的组分，锁住水分第35页/共51页（2）黏度与稳定性增稠作用，保持半固体食品的形态（3）胶凝作用多糖可通过氢键、疏水作用、范德华力等作用，在分子间形成联接区，形成三维空间的网络结构——凝胶凝胶兼有固态和液态的特征第36页/共51页（4）水解性----单糖产品的生产在酸或酶的催化下，糖苷键发生水解，生成单糖果葡糖浆的生产（成本较低）玉米淀粉（淀粉酶或酸作用）水解，产生D-葡萄糖D-葡萄糖异构化，生成D-葡萄糖与D-果糖混合物，即为果葡糖浆，为甜味剂第37页/共51页4.2食品中的功能性多糖化合物4.2.1糖原D-葡萄糖以α-（1-4）α-（1-6）糖苷键链接而成，与支链淀粉相识，但结构比其更复杂又称动物淀粉，主要储存在动物的肌肉和肝脏组织中当动物血液中葡萄糖含量较高时，就会结合成糖原储存于肝脏中。当葡萄糖含量降低时，糖原就可分解成葡萄糖而供给机体能量。第38页/共51页4.2.2纤维素植物细胞壁的主要构成部分人体消化道内不存在纤维素酶，所以不能消化纤维素，只有食草动物才能消化利用蔬菜、水果、谷物中不可消化的糖类统称为膳食纤维不能提供能量，属于低热量食品，有促进肠道蠕动的功能添加到面包中，增大体积与蓬松度，维持水分第39页/共51页含纤维较多的食品麦麸：31%谷物：4-10%，从多到少为小麦粒、大麦、玉米、荞麦面麦片：8-9%马铃薯、白薯等薯类：约为3%。豆类：6-15%，从多到少排列为黄豆、青豆、蚕豆、芸豆、豌豆、黑豆、绿豆。蔬菜类：依次为笋类、辣椒、菠菜、南瓜、白菜、油菜坚果：10%以上的有：黑芝麻、松子、杏仁；3%-10%的有白芝麻、核桃、榛子、胡桃、葵瓜子、西瓜子、花生仁水果：依次为红果干，桑椹干、樱桃、酸枣、黑枣、大枣、小枣、石榴、苹果、鸭梨。第40页/共51页（1）羧甲基纤维素纤维素碱性条件下与氯乙酸反应聚合度(DP)：组成大分子的葡萄糖基环数目取代度(DM)：是指每个D－吡喃葡萄糖基中被取代基取代的平均羟基数。低取代度不溶于水，高取代度溶于水，具有增溶作用复合物，维持蛋白质的稳定性馅饼、布丁（增稠）、冰淇淋（阻止冰晶形成）、蛋糕（疏松持水）、碳酸饮料（组止CO2溢出）第41页/共51页（2）甲基纤维素、羟丙基纤维素纤维素与三氯甲烷反应；与氯甲烷、环氧丙烷反应增强持水性，抑制脱水收缩油炸食品不过度吸收油脂增稠、稳定第42页/共51页4.2.3半纤维素半纤维素：植物细胞壁中与纤维素紧密结合的几种不同类型多糖混合物。包括木聚糖、木葡聚糖和半乳葡萄甘露聚糖等。亲水性和持水功能降低血液中胆固醇的含量预防结肠癌第43页/共51页4.2.4果胶由D-半乳糖醛酸聚合而成，存在于细胞胞间不同的蔬菜，水果口感有区别，主要是由它们含有的果胶含量以及果胶分子的差异决定的。柑橘、柠檬、柚子等果皮中约含30％果胶，是果胶的最丰富来源。商业生产果胶是以橘子皮和苹果渣为原料在食品上作胶凝剂，增稠剂，稳定剂，悬浮剂，乳化剂，增香增效剂，并可用于化妆品，对保护皮肤，防止紫外线辐射，冶疗创口，美容养颜都存一定的作用。第44页/共51页4.2.5琼脂属于海藻胶，是从海藻中提取的多糖混合物，可分离为琼脂糖（Agarose）和琼脂胶（Agaropectin）两部分微生物培养基用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂、保鲜剂和稳定剂。广泛用于制造果粒橙、果冻、冰淇淋、糕点、软糖、罐头、肉制品、八宝粥、银耳燕窝、羹类食品、凉拌食品等等适合肥胖病人、高血压、高血脂人群食用第45页/共51页5食品中糖类的功能（1）甜味（低分子量的糖类化合物）果糖、蔗糖、葡萄糖、甘露糖、