中国农业大学食品化学课件6

+ ROH
H+ OH OH
O OR OH
+
H 2O
D-葡萄糖
烷基D-吡喃葡萄糖苷
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糖苷通常包含一个呋喃糖环或吡喃糖环，新形成 的手性中心是α 或β 两种。因此，D-吡喃葡 萄糖应看成是α -D和β -D异头体的混合物， 形成的糖苷也是α -D和β -D吡喃葡萄糖苷的 混合物。（胡）
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分类
低聚糖（Oilgosaccharides）： 2～10个单位组成 多糖（Polysaccharides）：超过以上数值的大量 糖组合体； 同聚糖：相同的单糖基组成 杂聚多糖：不相同的单糖基组成
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闭环的形式通常还有无元和六元环之分，分别称为 呋喃环和吡喃环。例如葡萄糖和果糖的闭环式 结构分别都有4种（图2.2-2copy）。 α - D-吡喃葡萄/果糖, β - D-吡喃葡萄/果糖 α - D-呋喃葡萄/果糖, β - D-呋喃葡萄/果糖
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反应：
半缩醛或半缩酮形式的糖+醇→缩醛/缩酮→糖苷 组成： 溶剂醇、糖本身的醇基 糖苷中的糖部分称为糖基，非糖部分称为配基。
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见图（胡，P36）。
CH2OH O OH OH OH OH CH2OH
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呋喃糖（furanoses）：5元环半缩醛结构 吡喃糖（pyranoses）：6元环半缩醛结构 吡喃糖比呋喃糖稳定。（胡P35～36）。
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表达式 开环投影式：显示出开环结构和构型 闭环透视简式：显示出环状结构和构型 闭环透视构象式：表示环状结构的构型和构象， 例如葡萄糖的3种结构表示式（刘P23，2。 2-1）。
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D—葡萄糖的分子结构
构象式—结构、 构型、构象
HO HO
CH 2OH O OH OH
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分子结构
化学组成——分子式
分子结构——结构式
单质结构——晶格 几何异构——几何异构体 光学异构——手征性结构、光学异构体。 构象——构象式
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根据糖分类：葡萄糖苷、果糖苷、阿拉伯 糖苷、半乳糖苷和芸香糖苷等； 按不同的糖苷配基分类：醇糖苷、酚糖苷、 N-糖苷、芥子油糖苷和氰酸糖苷等。
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性质： 无还原性 通常易溶于水 能被无机酸和糖苷酶水解 氧苷键连接的O-糖苷在中性和碱性pH下稳定，而 在酸性条件下易水解。 食品中（除酸性较强的食品外）大多数糖苷都是 稳定的。
化学性质
与食品有关的化学反应
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单糖与pH变化
单糖在pH=3-7时 比较稳定
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异构化
中性条件下的异构
a—D—呋喃葡萄糖 a—D—吡喃葡萄糖
开环—D—葡萄糖 b—D—呋喃葡萄糖 旋光变化 b—D—吡喃葡萄糖 平衡
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可逆性：在酸催化下生成糖苷的反应是可逆的 主要产物：吡喃糖 糖苷水解产物：糖和糖苷配基 氮糖苷键连接的N-糖苷不如氧糖苷稳定，在水中 易水解。某些N-糖苷却十分稳定例如N-葡糖 基胺（引起美拉德褐变的原因）。
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根据官能团的特点： 醛糖（Aldose） 酮糖（Ketose）. 自然界中以含4、5、6个碳原子的单糖最普遍。
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食品中常见的单糖包括：葡萄糖、果糖、甘露糖、 半乳糖、鼠李糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖 醛酸、葡萄糖醛酸、葡萄糖酸和山梨糖醇等。 醛糖由D-甘油醛衍生，酮糖由二羟基丙酮 （丙糖之一）衍生。
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单糖分子内形成半缩醛或半缩酮→闭环结构→ 羰 基C产生了手征性→ 同一种开环单糖因此而形 成2种端基差向异构体：例如D-呋喃葡萄糖有 α 、β 两种端基差向异构体（图2.2-2） α - D-吡喃葡萄糖, β - D-吡喃葡萄糖 α - D-呋喃葡萄糖, β - D-呋喃葡萄糖
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氧化
糖酸、内酯的形成（温和条件） 二羧酸的形成（强烈条件）
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生物氧化
为生命提供能量 三磷酸腺苷（ATP）的形成—生命的能源库
C6H12O6+38ADP+38H3PO4——6H2O+6CO2+38ATP
溶液中的D—葡萄糖分子
构象
船式构象 椅式构象
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溶液中的D—葡萄糖分子
分子的稳定性—分子的能级
椅式—b—D—吡喃葡萄糖
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物理性质
甜度 溶解性 吸湿性 结晶性 粘性
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溶液中的D—葡萄糖分子
半缩醛、办缩酮—环状结构
五元环—呋喃环 六元环—吡喃环
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溶液中的D—葡萄糖分子
手征性碳原子 差向异构—a异构体、b异构体 旋光性
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单糖
不能水解 多羟基醛、酮衍生物 经验式：Cn(H2O)n
Fra Baidu bibliotek构件分子
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单糖
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2．1 单糖的种类和结构
分子式：Cn（H2O）n， 定义：是碳水化合物的最小组成单位，是结构 最简单的糖，是不能再水解的糖单位。是不 能水解的多羟基醛、酮及其衍生物 存在形式：缩醛或缩酮 天然：半缩醛式。
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分类
化学结构特征，Disaccharides）； 单糖：是碳水化合物的最小组成单位，是结构最 简单的糖，是不能再水解的糖单位，原子的 数目：丙糖、丁糖、戊糖和己糖等； 官能团的特点：醛糖和酮糖。 寡糖：一般由2～10个分子单糖缩合而成，水解 后产生单糖。
可消化吸收的——提供能量——营养 不可消化吸收的——……——保健 有毒的——……——毒
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对食品品质的影响
色泽 风味 质地 营养价值 结构成份
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在储藏、加工中化学 变化
植物食品的采后熟化——淀粉、纤维素和果 胶的水解 淀粉老化
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稀无机酸中的单糖—水消除反应
缩合 单糖
葡萄糖
浓缩单糖时 产生糖蜜
双糖或低聚糖+水
异麦芽糖 龙胆二糖
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浓弱酸中的单糖—水消除反应
单糖
还原酮
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强碱中的单糖
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衍生单糖种类：
单糖上的一个羟基被其它官能团或原子取代：氨基糖、 脱氧糖、糖醇、糖酸和糖苷等； 2个以上其它官能团或原子取代，如图2.2-4copy
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原子的数目： 丙糖（三碳糖trioses）、 丁糖（四碳糖tetroses）、 戊糖（五碳糖pentoses）、 己糖（六碳糖hexoses） 庚糖（七碳糖heptoses）等；（是带有醛基或酮 基的多元醇）。。
（TCA cycle）
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碳循环
光合作用 生物氧化 物质代谢 能量代谢
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2.1.2
单糖的衍生物
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氨基糖 amino-sugars
单糖中一个或多个羟基被氨基取代而生成的化合 物。分子中氨基的位置由名称前面的数字来 表示。 重要氨基糖是:D-葡萄糖胺（2-氨基-2-脱氧-D葡萄糖）和D-半乳糖胺（2-氨基-2-脱氧-D半乳糖），存在于粘多糖、血型物质、软骨 和粘蛋白中。 存在形式：N-乙酰基，很少以N-磺酰基的衍生物 存在
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D—葡萄糖的分子结构
分子式：C6H12O6
结构式
闭环透视式— 结构、构型
CH 2OH O OH OH HO OH
开环投影式— 结构、构型
CHO H HO H H C OH C H C OH C OH CH 2OH
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来源
能量
CO2+H2O
碳水化合物
光合作用
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分类
不可水解——
单糖：葡萄糖、果糖……
可水解——
低聚糖：双糖（蔗糖、麦芽糖……）…… 多聚糖（大分子糖）：淀粉、纤维素、半纤维素、 果胶…… 糖苷
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生物学功能
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缩醛或半缩酮：糖分子的羰基可与糖分子本身的 一个醇基反应生成。分子内的半缩醛或半缩 酮，形成五员呋喃糖环或更稳定的六员吡喃 糖环。例如，葡萄糖分子内，C-2到C-6，有 5个醇性羟基， 其中当C-4或C-5上的羟基同 CHO反应，则分别生成5元环的半缩醛和6元 环的半缩醛。
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其结构见图2-3（韩P50）
C OH | H C NH2 | HO C H | H C OH | H C O | CH 2OH H
（壳糖氨）
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糖苷 glycosides
类似醚的化合物 结合 单糖的羰基+同一糖分子上的醇基→半缩醛/半缩酮 羟基和酮基的内酯化→ 在原来羰基(半缩醛羟基)位置形 成一个新的羟基，即手性中心。 羟基特别活泼 -H2O 半缩醛羟基+其它分子醇的羟基/酚羟基结合--→ 糖苷。D-葡萄糖苷（韩P51，图2-4）。
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单糖衍生物： 糖醇（sugar alcohols:羰基被还原） 醛糖酸（aldonic acids:醛基被氧化） 糖醛酸（uronic acid:羰基对侧末端的CH2OH变成酸） 氨基糖（amino-sugars:导入氨基） 脱氧糖（deoxy-sugars） 脱水糖（anhydro-sugars:分子内脱水）等
碳水化合物
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什么是碳水化合物？
“碳和水”？ 天然有机化合物
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糖类化合物的分子组成的通式： Cn（H2O）m，统称为碳水化合物 有些糖并不符合上述通式，如鼠李糖 C6H12O5和脱氧核糖C5H10O4 有些还含有N, S, P等成分
烯醇化—烯二醇—异构化—重排
Cu++
烯醇化
羧酸
p38-39
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强碱中的单糖
偏糖酸
葡萄糖
糖酸 异糖酸
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氧化—还原
醛基、酮基反应
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还原
糖醇的形成
木糖醇 山梨糖醇 甘露糖醇
糖苷的功能
香料和兴奋剂植物：绿茶中的香草醛-β -D-葡萄糖苷 生理效应：强心苷（毛地黄苷和毛地黄毒苷）、 皂角苷（三萜或甾类糖苷，为泡沫形成剂和稳定剂）、 类黄酮糖苷使食品产生苦味或其它风味及颜色， 某些N-葡糖基嘌呤和嘧啶，特别是次黄嘌呤核苷、黄嘌 呤核苷和鸟嘌呤核苷的5’-磷酸衍生物，是风味增强 剂。 醛糖或酮糖均可形成糖苷，例如D-甘露糖形成缩醛，D果糖（酮糖）可形成缩酮。