糖的概念和分類

第13章糖類

saccharides2021/10/10113.1糖的概念和分類一、糖的概念

糖類(saccharide)是多羥基醛(酮)及水解后能生成多羥基醛(酮)的一類化合物。二、糖的分類

單糖、寡糖和多糖（一）單糖1.醛糖和酮糖2021/10/1022.三碳糖、四碳糖、五碳糖和碳糖六

——丙糖、丁糖、戊糖和己糖2021/10/1033.氨基糖和脫氧糖（二）寡糖

水解后能生成2—10個單糖分子的糖類（三）多糖

水解后能生成10個以上分子單糖的糖類2021/10/10413.2單糖一、單糖的結構（一）單糖的開鏈式結構和構型

單糖的開鏈式結構：2021/10/105

單糖的構型：只需比較編號最大的手性碳原子的構型，編號最大的手性碳構型與D—甘油醛相同者為D—型糖，與L—甘油醛相同者為L—型糖自然界存在的單糖多為D—型糖2021/10/106

單糖的Fischer投影式書寫（二）單糖的單糖的環(huán)狀結構與變旋光現(xiàn)象1.葡萄糖的性質用其開鏈結構式不能解釋的問題

(1)葡萄糖分子若僅以鏈式結構存在，在無水HCl存在下其游離醛基應與兩分子甲醇作用生成縮醛，但實際上葡萄糖分子只與一分子甲醇結合成穩(wěn)定的化合物。

(2)在不同條件下得到了兩種不同的葡萄糖晶體，一種是從冷乙醇中結晶得到的熔點為146℃，比旋光度為+112°，后來被稱為α—型的晶體；另一種是從熱吡啶中結晶得到的熔點為150℃，比旋光度為+18.7°，后來被稱為β—型的晶體。2021/10/107

(3)新配制的純凈α—和β—型晶體水溶液的比旋光度會隨時間發(fā)生變化，并都在比旋光度達到+52.7°恒定不變。這種比旋光度隨時間自行變化直至達到恒定值的現(xiàn)象稱為變旋光現(xiàn)象

2.單糖的環(huán)狀結構2021/10/1083.解釋2021/10/109二、單糖的物理性質

單糖在常溫下大多為白色晶體，可溶于水，具吸濕性，難溶于醇等有機溶劑，水—醇混合溶劑常用于糖的重結晶。單糖都有甜味，但程度不同。除丙酮糖外，單糖都有旋光活性，具有環(huán)狀結構的單糖還有變旋光作用。三、單糖的化學性質

（一）互變異構2021/10/1010

差向異構化(epimerism):

差向異構體之間的互變（二）氧化反應1.與堿性弱氧化劑的作用2021/10/1011

●酮糖為什么也能被弱氧化劑氧化

●通常將能被堿性弱氧化劑氧化的糖稱為還原性糖(reducingsugar)，不被氧化的糖稱為非還原性糖(nonreducingsugar)。

●單糖都是還原性糖2.與酸性氧化劑的作用2021/10/10123．與高碘酸作用（三）磷酸化反應2021/10/1013

應用：體內單糖磷酸酯參與的反應2021/10/1014（四）成苷反應

單糖的環(huán)狀半縮醛羥基可與另一含有活潑氫(如一OH，一SH，一NH)的化合物進行分子間脫水，生成的產物稱為糖苷(glycoside)。這樣的反應稱為成苷反應。2021/10/1015◆各種苷鍵2021/10/1016◆糖苷的性質

物性：糖苷大多為白色、無臭、味苦的結晶性粉末，能溶于水與乙醇，難溶于乙醚，有的可溶于氯仿、乙酸乙酯。糖苷廣泛存在于自然界，尤其植物中更多，是中草藥的有效成分。化合物與糖結合成苷后，水溶性增大，揮發(fā)性降低，穩(wěn)定性增強，毒性降低或消失。

水解反應：

被高碘酸氧化反應：2021/10/101713.3寡糖一、二糖(disaccharide)

概念：二糖一般由二分子單糖縮合而成，可看作是由一分子單糖的苷羥基與另一分子單糖的某一羥基脫水生成。

分類：還原性二糖和非還原性二糖

（一）蔗糖(sucrose)

1.存在：主要存在于甘蔗和甜菜中，植物的果實中也含有。2.結構：(+)—蔗糖α—D—吡喃葡萄糖基—β—D—呋哺果糖苷(或β—D—呋喃果糖基—α—D—吡喃葡萄糖苷)2021/10/10183.性狀

蔗糖為無色晶體，熔點186℃，易結晶，易溶于水，比旋光度為+66．5°。

蔗糖無還原性和變旋光作用，為非還原性二糖

轉化反應轉化糖4.用途食糖矯味劑（二）麥芽糖(maltose)1.存在：由淀粉在α—淀粉酶催化下水解得到2.結構：2021/10/10193.性狀

麥芽糖有一定的甜味，易溶于水，比旋光度為+136°。

還原性二糖，固麥芽糖有還原性和變旋光作用。4.用途飴糖的主要成分；微生物的培養(yǎng)基（三）纖維二糖(cellobiose)1.存在：纖維素水解的中間產物2.結構：2021/10/10203.性狀

纖維二糖無味，能溶于水，旋光度為+34.6°。

還原性二糖，固麥芽糖有還原性和變旋光作用。

纖維二糖與麥芽糖雖只是苷鍵的構型不同，但在生理上卻有較大差別。如麥芽糖可在人體內分解消化，而纖維二糖卻不能被人體消化吸收(草食動物體內存在水解β—苷鍵的酶，人體內缺乏此酶。（四）乳糖（lactose）1.存在：存在與哺乳動物的乳汁中，人乳中約含5%－8%，牛乳中約含4%－5%。2.結構：2021/10/10213.性狀

甜度僅為蔗糖的70%，水解度小，沒有吸濕性。

還原性二糖，固麥芽糖有還原性和變旋光作用。4.用途

促進嬰幼兒末鞘神經的發(fā)育，所以提倡母乳喂養(yǎng)。

有的人喝牛奶后腹瀉、腹脹的原因

制藥賦形劑二、環(huán)糊精(cyclodextrin，CD)

由直鏈淀粉在芽孢桿菌產生的環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶作用下而生成的一類環(huán)狀低聚糖的總稱。環(huán)糊精一般是由6～8個或更多個D—吡喃葡萄糖殘基通過α—1，4—苷鍵連結而成，其中含有6～8個葡萄糖殘基的環(huán)糊精分別稱為α—、β—和γ—環(huán)糊精。環(huán)糊精的分子形狀如同一個無底的桶。桶的側面由葡萄糖分子的C--C鍵、C—O鍵及--H鍵組成，因而桶的內腔具有疏水性(冠醚的空腔具有親水性)；桶的上邊由六個葡萄糖分子的C2及C3羥基組成，下邊由羥甲基組成，上下邊具有親水性。（一）結構2021/10/1022

環(huán)糊精包結物(cyclodxtrininclusioncomplex)被廣泛用于食品、醫(yī)藥、農藥及化學分析等方面。（二）應用

構筑酶模型2021/10/102313.4多糖一、概述

結構：多糖(polysaccharide)是由10個以上單糖或單糖衍生物通過糖苷鍵聚合而成的高分子化合物

分類：均多糖(homosaccharide)和雜多糖(heterosaccharide)

通性：分子多糖大多為無定形粉末，無甜味，不溶于水，個別能與水形成膠體溶液。多糖沒有還原性。二、重要的多糖（一）淀粉1.存在：淀粉(starch)是植物體中儲藏的養(yǎng)分，多存在于種子和塊莖中。2.組成：由直鏈淀粉(又稱糖淀粉，amylose)和支鏈淀粉(又稱膠淀粉，amylopectin)兩部分組成

2021/10/10243.直鏈淀粉

（1）結構

（2）形狀2021/10/1025

（3）特性：直鏈淀粉溶液遇碘顯藍色

3.支鏈淀粉2021/10/10262021/10/10274.淀粉水解

淀粉→紅糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖（二）糖原

1.存在：糖原(glycogen)是動物體內儲藏的多糖，也稱為動物淀粉，主要存在于肝臟和肌肉中，所以有肝糖原和肌糖原之分，在肝臟中尤其豐富。2.結構：2021/10/10283.性狀：糖原是無定形粉末，易溶于水但不呈糊狀，其水溶液遇碘顯紅色。4.生理作用：糖原是動物機體能量的主要來源，調解血糖濃度。（三）纖維素1.存在：纖維素(cellulose)是自然界分布最廣、存在量最多的有機物，是植物細胞壁的主要組分。纖維素在棉花中的含量達98％，在木材中為50％。在實驗室，濾紙是最純的纖維素來源。

2.結構：2021/10/1029

3.生理作用：纖維素對食草動物是有營養(yǎng)價值的。對人可以幫助腸道蠕動，使排便通暢。研究認為，每日攝人一定量的纖維素能降低大腸疾病、心臟疾病、糖尿病及肥胖癥等疾病的發(fā)病率。19.5糖綴合物

在生物體內，糖類常以糖苷鍵與脂類或蛋白質的多肽鏈相結合，構成