第一章 碳水化合物(单糖的结构和化学性质)
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1 糖类
Psicose,allulose D(+)-阿洛酮糖
fructose D(-)-果糖
sorbose D(+)-山梨糖
tagalose D(-)-塔格酮糖
差向异构体（epimer)
• 含有多个手性碳原子的两种化合物彼此之间的差别只 在于单一不对称碳原子的构型，也叫表异构体。
D(+)甘露糖
D(+)葡萄糖
• 因此糖实际上应当称之为多羟基半缩醛和半缩 酮。
Haworth投影式
异头碳羟基与末端羟甲基是反式的为α异头物，顺式为β异头物
吡喃糖和呋喃糖
• 开链的单糖形成环状半缩醛时，最容易出现五元环(呋喃） 和六元环（吡喃）。
• D-葡萄糖C5上的羟基与C1的醛基加成生成 六元环的为 吡喃（型）葡萄糖（glucopyranose）。
1893年Fisher提出环状结构说。
半缩醛羟基
异头碳
• 半缩醛羟基与决定构型的羟基（C5上的羟基） 在同一侧的为α-型，不在同一侧的为β-型。
• 单糖由直链结构变成环状结构后，羰基碳原子 成为新的手性中心，导致C1差向异构化，产生 两个非对映异构体（α-D-葡萄糖，β-D-葡萄 糖），由于差向的位置是第一位C，因此也叫 异头体（物）（anomer）。
旋现转象化糖
150
半乳糖
30
蔗糖
100
1.1单糖的结构和性质
- 构型的区分以离羰基C最远的C*为依据
- 具有n个C*的分子有2n个立体异构体
(Van’t Hoff’s law)
MIRROR
D构型-OH朝右 L构型-OH朝左
7
Series of D-aldoses
甘油醛
赤藓糖
= 甘油醛的碳链 加长物( –CHOH)
(cf. Fig. 6-4)
苏糖
核糖
阿拉伯糖
与强酸共热时，戊糖可脱水生成糠醛(呋喃醛)； 己糖则分解成甲酸、CO2、乙酰丙酸及少量羟甲基糠醛
- 酯化作用(糖代谢活性形式，cf. 单糖的磷酸化)
多元醇可与酸作用生成酯，例如糖代谢中的多种中间物 都是糖的磷酸酯
- 弱碱作用(ie. 异构化)
自由羰基在弱碱中可通过烯二醇中间物使单糖互变异构， 例如Glc、Fru和Man可通过1,2-烯二醇-Glc相互转化
实验观察发现：
醛
半缩醛
新形成的C*
酮
半缩酮
缩醛百度文库
O
的 羰 基
来 自 醛 或
酮
O
缩酮
• 环式D-葡萄糖的形成
(=分子内环化成半缩醛)
在Haworth式中，无论是 D-型还是L-型，凡异头C 的-OH与末端-CH2OH呈 反式的均为 异头物，呈 顺式的则为 异头物
Emil Fischer 1852-1919
第一章 糖类化学
15
葡萄糖在溶液中形成的平衡体系:
环式结构
开链结构
环式结构
16
Biblioteka Baidu
(4)葡萄糖的Haworth透视式:
吡喃糖
吡喃
糖环横写并省略成环碳原子，粗线表示偏向我们 ，将Fischer投影式中碳链左边的原子或基团写 在环的上面，右边的原子或基团写在环的下面。
17
2、果糖和半乳糖
（1）果糖：一种己酮糖。 游离型果糖在溶液中大多数以吡喃糖形式存在； 结合型果糖的环式骨架类似于呋喃，称为呋喃糖。
2
第一节 单糖
单糖是最简单的糖类，只含有一个多羟基醛 或多羟基酮单位． 根据分子内所含碳原子的数目：
甘油醛
单 糖
丙糖 丁糖 戊糖 己糖
核糖、脱氧核 糖 葡萄糖
3
根据分子内所含羰基的特点：
醛基
葡萄糖
酮基
单 糖
醛糖 酮糖
果糖
4
一、单糖的结构
１、葡萄糖（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６） 葡萄糖是具有开链结构的五羟基己醛，具有 旋光性。
20
二、单糖的化学性质
单糖是多羟基醛和多羟基酮,既能发生醇的反应,也 能发生醛和酮的反应。 1、成苷反应 2、成酯反应 3、氧化反应 4、还原反应 5、异构反应
21
第01章糖化学-2015
45
一、麦芽糖maltose
2分子葡萄糖组成。 1分子α-D-G的半缩醛羟基与1分子D—G上
C-4的羟基缩去1分子水通过α-1，4-糖苷键结合而成
46
一、麦芽糖maltose
麦芽糖具有哪些性质?
可以继续成苷。 氧化反应：含有游离半缩醛羟基，在溶液中 可以形成醛基，可以被氧化，因此，麦芽糖 是还原糖，能被班氏试剂氧化。
CH2OH C O CH2OH
二、糖的分类
单糖 （最小单位）
糖 类
寡糖 （2~10个单糖） 多糖
（10个以上单糖）
甘油醛
二羟丙酮
按水解程度分
3
定义中需要明确问题
碳水化合物这一名称并不准确，这是因为
最初研究这类化合物时，发现它们主要由C、H、O三种元
素组成，而且大多数糖分子中氢、氧元素的原子个数之比
糖中什么基团发生氧化？ 醛基、羟基和羟甲基
氧化条件不同，氧化产物也就不同
31
1、碱性弱氧化剂：含有金属离子的碱性溶液
选择活泼的半缩醛羟基进行氧化。
（1）托伦试剂（银氨溶液）：银镜反应
32
（2）班氏试剂（Benedict ）： Cu2+ 蓝色
醛糖、酮糖均能被碱性氧化剂氧化。
凡能被碱性弱氧化剂氧化的糖统称为还原糖（reducing
为2：1，与水一致，所以糖类又称碳水化合物,其分子式 常用Cn(H2O)m来表示 。
第一章碳水化合物(单糖的结构和化学性质)
3. 多糖（polysaccharide）：多糖可以看作是十个 以上甚至几百、几千个单糖失水而成的糖类。如淀粉 水解，得到几百或几千个葡萄糖分子。
三、糖类的生物学意义
1、分布：糖原、葡萄糖、含糖生物分子 2、功能：构成细胞结构和储藏物质
1）作为能源物质：提供的能量占总能量的65 %， 分为快速释放型和缓慢释放型
二、糖的分类（Classifications）
1. 单糖（monosaccharide）及其衍生物：所谓单 糖，即不能再被简单地水解成为更小的糖分子的糖。
2. 寡糖（oligosaccharide） 也称低聚糖，一般可 看作是由两个到十个左右的单糖失水而成的糖类。如 蔗糖是一个寡糖（双糖），水解后，得到一分子果糖 和一分子葡萄糖。
用糖的环状结构可以解释上述事实。
环状结构的形成
CHO
OH HO
4 OH 5 OH
顺转90
HHOOHH2C2C5
HO
4
OHOH H H
C
OOHHOHO HOHOO
碳
链
卷
曲
5 CH2OH
4
OH OH
H
O
OH OH
CH2OH D-(+)-glucose
Fischer projection
C4-C5旋 转 120
在葡萄糖的变旋现象中，为什么最终得到的平 衡产物中，β-构型为主要成分呢？
三、糖类的生物学意义
1、分布：糖原、葡萄糖、含糖生物分子 2、功能：构成细胞结构和储藏物质
1）作为能源物质：提供的能量占总能量的65 %， 分为快速释放型和缓慢释放型
二、糖的分类（Classifications）
1. 单糖（monosaccharide）及其衍生物：所谓单 糖，即不能再被简单地水解成为更小的糖分子的糖。
2. 寡糖（oligosaccharide） 也称低聚糖，一般可 看作是由两个到十个左右的单糖失水而成的糖类。如 蔗糖是一个寡糖（双糖），水解后，得到一分子果糖 和一分子葡萄糖。
用糖的环状结构可以解释上述事实。
环状结构的形成
CHO
OH HO
4 OH 5 OH
顺转90
HHOOHH2C2C5
HO
4
OHOH H H
C
OOHHOHO HOHOO
碳
链
卷
曲
5 CH2OH
4
OH OH
H
O
OH OH
CH2OH D-(+)-glucose
Fischer projection
C4-C5旋 转 120
在葡萄糖的变旋现象中，为什么最终得到的平 衡产物中，β-构型为主要成分呢？
碳水化合物的分类与结构
碳水化合物的分类与结构
碳水化合物（carbohydrates）是生物体内最常见的有机化合物之一，也是人们日常饮食中的主要能量来源。它们以碳、氢和氧的化学元素
组成，一般的化学式为（CH2O）n，其中n表示重复单元的个数。碳
水化合物按照分子大小和结构可以分为单糖、双糖和多糖，下面将对
它们的分类和结构进行详细介绍。
一、单糖（Monosaccharides）
单糖是碳水化合物中最简单的一类，并且不能被水解为更简单的糖类。常见的单糖有三种，分别是葡萄糖、果糖和半乳糖。
1. 葡萄糖（Glucose）是人体内能量代谢的重要物质之一，它是一种六碳糖，化学式为C6H12O6，是人体细胞内呼吸的主要能源。
2. 果糖（Fructose）是水果、蜂蜜中富含的一种单糖，化学式同样
为C6H12O6。与葡萄糖相比，果糖甜度更高，但是人体对果糖的吸收
利用需要经过肝脏的转化。
3. 半乳糖（Galactose）在天然状态下很少存在，通常以乳糖的形式
存在于乳制品中。它也是一种六碳糖，化学式同样为C6H12O6。
二、双糖（Disaccharides）
双糖由两个单糖分子通过缩合反应而成，常见的双糖有三种，分别
是蔗糖、乳糖和麦芽糖。
1. 蔗糖（Sucrose）是甘蔗和甜菜的主要成分，也是我们日常饮食中
常见的糖分。它由一个葡萄糖分子和一个果糖分子组成，化学式为
C12H22O11。
2. 乳糖（Lactose）存在于乳制品中，由一个葡萄糖分子和一个半乳
糖分子组成，化学式同样为C12H22O11。
3. 麦芽糖（Maltose）是麦芽中的主要成分，由两个葡萄糖分子组成，化学式同样为C12H22O11。
生物化学糖类(第一章)
• 差向异构体（表异构体）（epimer）：两种旋光异 构体在构型上只有一个不对称碳原子的差异。如： D-葡萄糖与D-半乳糖、D-甘露糖、D-阿洛糖。
HO-
-OH
HO-
• 2、环状结构： • 实验证明葡萄糖的性质与一般醛类有不同，链状 结构不是唯一结构，还具有环状结构。 • 醛或酮与醇可进行亲核加成而形成半缩醛（半缩 酮），若羟基和羰基处于同一分子内则可发生分 子内亲核加成，形成环状半缩醛（半缩酮）。
在左边的为L-型。自然界中D-型单糖占优势。
• 构型是人为规定的，与异构体的旋光性无对应关 系，包括旋光方向、旋光度。 • 书写时常用Fischer投影式表示。
由D-甘油醛衍生的 C4-C6单糖：
由D-酮糖衍 生的单糖：
• 单糖分子中存在n个不对称（手性）碳原子，则形 成2n个异构体。例如： 碳原子数 不对称碳原子数n（异构体数2n） 醛糖 酮糖 三碳糖 甘油醛1（2） 二羟丙酮0（0） 四碳糖 赤藓糖2（4） 赤藓酮糖1（2） 五碳糖 核糖3（8） 核酮糖2（4） 六碳糖 葡萄糖4（16） 果糖3（8） • 对映体（对称异构体）（antipode）：两种不能重叠 而互为镜像的异构体.对映体之间只有旋光方向的不 同，其他理化性质没有差异。 • 单糖分子的D-型和L-型互为对映体，含n个C*的化合 物，组成2n/2对对映体。
2、化学性质：
• （1）异构化：弱碱或稀强碱可引起单糖的分子重排，通过烯 醇化中间体转变。体内通过异构酶催化。
生物化学 第一章 糖的结构和功能
三、单糖的结构
1、单糖的链状结构
经分子量和组分测定，确定葡萄糖分子式为（CH2O)6 。另外葡 萄糖与乙酸酐共热，形成结晶的五乙酸酯，说明葡萄糖含有5 个羟基。其次与无水氢氰酸加成、水解、HI加成生成正庚酸。 确定葡萄糖的结构。
CHO
HCOH HOCH HCOH H CN HCOH CH2OH 葡萄糖
HCOH HOCH HCOH HCOH CH2OH
D（－）－葡萄糖
3、单糖的环状结构
（1）变旋现象 生旋光度的改变。 （2）环状半缩醛
O CH3OH R C H
H+
许多单糖，新配制的溶液会发
O C H3 R CH O C H3
+
H2 O
无水甲醇与简单醛类生成二甲缩醛的化合物，而与 葡萄糖生成单甲基的半缩醛。 醇与醛或酮可以发生快速、可逆的亲核加成，形成 半缩醛，如果它们同在分子内部，则导致环状半缩 OH 醛的形成。 H
2、旋光异构
当平面偏振光通过旋光物质的溶液时，则光的偏振 面会向右（顺时针，+）或向左（反时针，－）旋转。 具有这种能力的物质称为旋光物质。
在一定条件下旋光度与待测 溶液的浓度和偏振光通过溶 液的路径的乘积成正比。
αλ t [α] λ= ————— c×L
t
3、D、L构型 理论上可由D-甘油醛衍生出来的单糖皆为D-型糖。
糖化学和糖代谢(共149张PPT)
葡萄糖+2H3PO4+2ADP→2乳酸+2ATP+2H2O
肾上腺素、肾上腺皮质激素、生长素与甲状腺素。
Arabinose
2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H++6H2O
高糖血的糖 消值化：吸空收腹及血代临糖谢浓概床度况≥ 用于冠心病和动脉粥样硬化治疗。
杂多糖：由一种以上的单糖、糖衍生物
能使氧化剂还原的糖称为还原糖,所有的醛糖都是还原糖,能异构化为醛糖的酮糖如:果糖,也是还原糖。
有色体 白色体 液体 晶体
56
一、 糖的无氧分解——糖酵解（glycolysis）
糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生
成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的
途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途 径，简称ＥＭＰ途径。
57
EMP的化学历程
葡萄糖的磷酸化
磷酸己糖的裂解
消化道 胰液
肠（主要） α-糊精酶（水解α-1，4和α-1，6糖苷键），
麦芽糖酶，蔗糖酶， 乳糖酶 单糖
肠粘膜细胞吸收
50
（三）糖的吸收
吸收形式：单糖
吸收方式：主动吸收、单纯扩散
吸收过程：
主动吸收：G-载体蛋白-Na+
Galactose
有机化学课件- 碳水化合物
OCOCH3
D-葡萄糖
五乙酸-D-葡萄糖酯
§18.2.5 单糖的反应 （5） 糖苷的形成
糖苷:
环状糖的半缩醛羟基能与另一分子化合物中的-OH、-NH2 或-SH等失水生成的产物
苷元：形成苷的非糖物质
苷键：失水时形成的键（比一般的醚键易形成，也易水解。）
糖苷的特点
糖苷没有变旋光现象
没有还原糖的反应 ——区别单糖与多糖的特征反应
6 5 4 3 2
CHO
1
绕成环
HO
4
CH 2OH H OH
3
6
O
1 2
H
C3-C4键旋转
HO
5
H OH OH
3 2
O
1
H
5
OH
OH
4
H
CH 2OH
6
H
6
6
OH
-D-呋喃葡萄糖
HO HOຫໍສະໝຸດ Baidu
CH 2OH
5
6 CH 2OH
5
H H
4 4
OH OH
3 3
O O
OH OH
11 22
6 CH OH 2 CH 2OH HO 5 H HO H 5
§18.2.5 单糖的反应
（1） 单糖的氧化反应
d. 用高碘酸氧化
CH=O H HO H H OH H OH OH CH2OH
糖类化学1
第一章单糖类
碳水化合物是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物，其中氢和氧的比例与水分子中氢和氧的比例相同，因而被称为碳水化合物，又称糖类。一百多年前在不知道其详细结构的情况下所提出的碳水化合物这个名词并不准确，原以为可以用通式Cn(H2O)m来表示，例如葡萄糖的分子式C6H12O6可以写成C6(H2O)6，蔗糖的分子式C12H22O11可以写成C12(H2O)11。但后来发现，碳水化合物分子中的氢和氧并非以水分子的形式存在，并且有些碳水化合物的分子式不符合通式Cn(H2O)m，如鼠李糖分子式为C6H12O5，脱氧核糖分子式为C5H10O4，其氢和氧的比例就不是2：1。此外，一些符合通式Cn(H2O)m的化合物，从结构和性质上看都不属于碳水化合物，如醋酸的分子式为C2H4O2，但它是个羧酸。因此，碳水化合物这一名词，已失去原有的涵义，因沿用已久，迄今仍然采用。
从化学结构上看，碳水化合物是多羟基醛或多羟基酮，以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的一类化合物。根据其能否水解及水解后生成物质可以分为三类：单糖是最简单的碳水化合物，不能再水解成更小单位。易溶于水，可直接被人体吸收利用。最常见的单糖有葡萄糖、果糖和半乳糖。葡萄糖主要存在于植物性食物中，人血液中的糖是葡萄糖。果糖存在于水果中，蜂蜜中含量最高。果糖是甜度最高的一种糖，它的甜度是蔗糖的1.75倍。半乳糖是乳糖的分解产物，吸收后在体内可转变为葡萄糖。
低聚糖指聚合度小于或等于10 的糖类，按水解后所生成的单糖分子的数目，低聚糖分为二糖、三糖、四糖、五糖等，其中以二糖最为重要。双糖是由两分子单糖脱去一分子水缩合而成的糖，易溶于水。它需要分解成单糖才能被身体吸收。最常见的双糖是蔗糖、麦芽糖和乳糖。蔗糖是一分子葡萄糖和一分子果糖缩合而成，是我们日常生活中最常食用的糖。白糖、红糖、砂糖都是蔗糖。麦芽糖是两分子葡萄糖缩合而成，谷类种子发芽时含量较高，麦芽中含量尤其高。乳糖是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合而成，存在于人和动物的乳汁中，其甜度只有蔗糖的六分之一。乳糖不易溶于水，因而在肠道中吸收较慢，有助于乳酸菌的生长繁殖，对预防婴幼儿肠道疾病有益。
碳水化合物
依此类推，即可逐个确定。
在这方面的研究，德国化学家Fischer最为突出，为 此曾获1902年Nobel化学奖。经研究确定，葡萄糖具有下 面的构型：
1
CHO OH H OH OH
H HO H H
6
简写成
CH
2 OH
F isc h e r 投 影 式 2 R , 3 S ,4 R , 5 R - 2 ,3 ,4 ,5 - 五 羟 基 己 醛
OH
CH 2 OH
H OH H
H OH
CH 2 OH C HO α β H H γ
H
α
D
(
)
呋喃果糖
β
D
(
)
呋喃果糖
=O
H OH OH
H H H HO OH H O H HO OH CH 2 OH
δ CH OH 2
H H H HO OH H O H HO CH 2 OH OH
α
D
(
)
吡喃果糖
β
D
(
)
既然葡萄糖的开链式结构不能解释这一现象，说明它 不是葡萄糖的唯一结构形式。 葡萄糖分子中存在的－CHO 和 －OH两个基团，对 结构的研究起了重要作用，它使人们联想到了羟醛缩合反 H H 应：
RCHO
R 'O H 干 HCl
R 'O H
生物化学第一章糖的化学
2020/4/19
H
OH
H
OH
H
OH
OH
2020/4/19
果糖(fructose) （已酮糖）
OH
O
O
HO
H HOH2C
CH2OH
H
OH
Leabharlann BaiduH H
OH OH
H
OH
OH H
OH
半乳糖(galactose) （已醛糖）
O
H
OH
CH 2 OH
HO HO
H H
HO H
OH
OH H
H
OH
H
OH
H
OH
OH
2020/4/19
核糖(ribose) （戊醛糖）
2020/4/19
（二）多糖按其在生物体内的生理功能的分类
1．贮存多糖 是细胞在一定生理发展阶段形成的材料，主 要以固定形式存在，较少是溶解的或高度水化的胶体状态 。贮存多糖是作为碳源的底物贮存的一类多糖，在需要时 可通过生物体内酶系统的作用分解而释放能量，故又称为 贮能多糖。淀粉和糖原分别是植物和动物的最主要贮存多 糖。
O
H
OH
H
OH
H
OH
OH
HOH 2C
O OH
H H
HH
HO
OH
寡糖 能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间
H
OH
H
OH
H
OH
OH
2020/4/19
果糖(fructose) （已酮糖）
OH
O
O
HO
H HOH2C
CH2OH
H
OH
Leabharlann BaiduH H
OH OH
H
OH
OH H
OH
半乳糖(galactose) （已醛糖）
O
H
OH
CH 2 OH
HO HO
H H
HO H
OH
OH H
H
OH
H
OH
H
OH
OH
2020/4/19
核糖(ribose) （戊醛糖）
2020/4/19
（二）多糖按其在生物体内的生理功能的分类
1．贮存多糖 是细胞在一定生理发展阶段形成的材料，主 要以固定形式存在，较少是溶解的或高度水化的胶体状态 。贮存多糖是作为碳源的底物贮存的一类多糖，在需要时 可通过生物体内酶系统的作用分解而释放能量，故又称为 贮能多糖。淀粉和糖原分别是植物和动物的最主要贮存多 糖。
O
H
OH
H
OH
H
OH
OH
HOH 2C
O OH
H H
HH
HO
OH
寡糖 能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间
-食品化学碳水化合物1ppt课件
各种常用糖的比甜度比较：
果糖>蔗糖=转化糖>葡萄糖>乳糖
表：一些碳水化合物的甜度
糖类 相对甜度 糖类 相对甜度
糖类
相对甜度
蔗糖
1.0
麦芽糖醇 0.7-0.9 果葡糖浆(42%) 0.9-1.0
果糖 1.2-1.7 山梨糖醇 0.5-0.7 果葡糖浆(55%) 1.0-1.1
葡萄糖 0.7-0.8 半乳糖醇
C 小分子糖的化学性质
此外，还有一些和食品性质相关的重要反应
美拉德反应 焦糖化反应
这里重点讲和食品有关的反应。
美拉德反应(羰胺褐变)
美拉德反应也称羰氨反应，或非酶褐变反应
美拉德反应在食品中的意义 美拉德反应的机理 美拉德反应的影响因素
食品中的Maillard reaction
丙糖 甘油醛； 丁糖 赤藓糖； 戊糖 阿拉伯糖，木糖，核糖 己糖 葡萄糖，果糖，半乳糖，甘露糖 庚糖 景天庚酮糖。
低聚糖 2~20个糖基组成
双糖 蔗糖，乳糖，麦芽糖 棉子糖，水苏糖 低聚果糖，低聚异麦芽糖，低聚半乳糖，低聚木糖等
单糖均可消化吸收，而低聚糖有的可以消化， 有的则是膳食纤维
结晶性
在浓度高或温度低时析出结晶的性质。 结晶性与保湿性基本上顺序相反。 葡萄糖晶体细小，蔗糖晶体较大。乳糖易结
晶，果糖和转化糖难以结晶。
果糖>蔗糖=转化糖>葡萄糖>乳糖
表：一些碳水化合物的甜度
糖类 相对甜度 糖类 相对甜度
糖类
相对甜度
蔗糖
1.0
麦芽糖醇 0.7-0.9 果葡糖浆(42%) 0.9-1.0
果糖 1.2-1.7 山梨糖醇 0.5-0.7 果葡糖浆(55%) 1.0-1.1
葡萄糖 0.7-0.8 半乳糖醇
C 小分子糖的化学性质
此外，还有一些和食品性质相关的重要反应
美拉德反应 焦糖化反应
这里重点讲和食品有关的反应。
美拉德反应(羰胺褐变)
美拉德反应也称羰氨反应，或非酶褐变反应
美拉德反应在食品中的意义 美拉德反应的机理 美拉德反应的影响因素
食品中的Maillard reaction
丙糖 甘油醛； 丁糖 赤藓糖； 戊糖 阿拉伯糖，木糖，核糖 己糖 葡萄糖，果糖，半乳糖，甘露糖 庚糖 景天庚酮糖。
低聚糖 2~20个糖基组成
双糖 蔗糖，乳糖，麦芽糖 棉子糖，水苏糖 低聚果糖，低聚异麦芽糖，低聚半乳糖，低聚木糖等
单糖均可消化吸收，而低聚糖有的可以消化， 有的则是膳食纤维
结晶性
在浓度高或温度低时析出结晶的性质。 结晶性与保湿性基本上顺序相反。 葡萄糖晶体细小，蔗糖晶体较大。乳糖易结
晶，果糖和转化糖难以结晶。
第一章 糖类化学
O H
OH H
OH H H
OH H H <1%
OH
OH
α—D—呋喃葡萄糖
β—D— 吡喃葡萄糖
甜度： 以蔗糖的甜度为标准为100。 名称 甜度
乳糖
木糖醇 果糖
16
125 175
邻苯甲酰璜酰亚胺
天冬苯丙二肽
50，000
15，000
蛇菊苷 应乐果甜蛋白
30，000 20，000
溶解度：
易溶于水。 难溶于乙醚、丙酮等有机溶剂
三、重要的单糖
丙糖：D-甘油醛 糖代谢的中间产物 丁糖：D-赤藓糖 D-赤藓酮糖。两者的磷酸酯 是糖代谢中间产物。 戊糖：D-核糖（RNA组分） D-脱氧核糖 （DNA组分）D-核酮糖、D-木酮糖也是糖代谢 中间产物。 己糖：Glc、Fru、半乳糖、甘露糖
四、重要的单糖衍生物
1、糖醇 2、糖醛酸 单糖的伯醇基被氧化成-COOH。动物体内有两 种很重要的糖醛酸： α-D-葡萄醛酸和差向异构 物β-L-艾杜糖醛酸，它们在结缔组织中含量很 高。 葡萄糖醛酸是肝脏内的一种解毒剂，它与类 固醇、一些药物、胆红素(血红蛋白的降解物) 结合增强其水溶性，使之更易排出体外。 3、氨基糖(糖胺，amino sugar, glycosamine) 单糖的一个羟基(通常是C2位)被氨基取代。 常见的氨基糖有D-葡萄糖胺和D-半乳糖胺。氨 基糖的氨基还经常被乙酰化形成N-乙酰糖胺。
第一章 糖类(共53张PPT)
H C OH
糖麦是芽多 糖羟是醛由或2分多子羟D酮-葡及萄其糖缩通聚过物α和-1某，些4糖衍苷生键物连的接总而称成。。
N麦-芽乙糖酰是- D由-葡2分糖子胺DH（-O葡N萄AG糖）C通过αH-1，4糖苷键连接而成。
HO
CH
O
+
HO C H
O
(单ga糖la的cto链s状e)结构有醛糖和酮糖之分
右四(di旋h-Dy纤型t-r果o维异a糖二s构e-糖t1体o，n((cde6e)e-l二xlotrb磷oioHr酸ostea)ryC)，或DOH型异构体。
糖是多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
糖类 saccharide
三 糖的分类
1．单糖（monosaccharide）：
多羟醛或多羟酮，不能被水解成更小分子的糖。
（1）碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。
（2）醛糖、酮糖：如葡萄糖、果糖。
2．寡糖（oligosaccharide）：
糖的衍生物聚合而成，如透明质酸等。
4. 复合糖（complex saccharide）
糖类还可和非糖物质如脂类、蛋白质等结合形成 复合糖。
第二节 单 糖
一 单糖的结构
1 单糖的链状结构
单糖的链状结构有醛糖和酮糖之分
CHO (CHOH)n CH 2 OH
醛糖
CH 2 OH CO
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糖类化合物——多羟基的醛或多羟基酮及 其缩聚物、衍生物的总称。
.
二、糖的分类（Classifications）
1. 单糖（monosaccharide）及其衍生物：所谓单 糖，即不能再被简单地水解成为更小的糖分子的糖。
2. 寡糖（oligosaccharide） 也称低聚糖，一般可 看作是由两个到十个左右的单糖失水而成的糖类。如 蔗糖是一个寡糖（双糖），水解后，得到一分子果糖 和一分子葡萄糖。
第一章
碳水化合物
Carbohydrates
.
本章主要内容
一、概述（定义、分类及功能） 二、单糖（重点讲述）
（一）结构（构型和构象） （二）化学性质 三、糖苷 四、二糖（简述） 五、多糖（简述）
.
一、糖的化学组成与定义
Cn(H2O)m —— 碳水化合物（Carbohydrates） 并非所有的糖的组成都符合上述通式
4 OH
OH
OH
OH
-D-(+)-glucopyranose
CH2OH
Haworth perspective
5 O OH
4 OH
OH
OH . -D-(+)-glucopyranose
Haworth 式的书写规律
标记碳号，C链按顺时针排列。 Fischer式中在垂直碳链右边的羟基，在Haworth式中则
3. 多糖（polysaccharide）：多糖可以看作是十个 以上甚至几百、几千个单糖失水而成的糖类。如淀粉 水解，得到几百或几千个葡萄糖分子。
.
三、糖类的生物学意义
1、分布：糖原、葡萄糖、含糖生物分子 2、功能：构成细胞结构和储藏物质
1）作为能源物质：提供的能量占总能量的65 %，分 为快速释放型和缓慢释放型
向下；Fischer 式中在垂直碳链左边的羟基，在 Haworth 式中则向上； 碳链卷曲，C5旋转120°
a - forms —— 半缩醛羟基与决定糖构型的碳原子（C5） 上的CH2OH处在碳链的异侧 b - forms —— 半缩醛羟基与决定糖构型的碳原子（C5） 上的CH2OH处在碳链的同侧。
C H 2O H O O H O H
O H
C H 2O H
-D -frucofuranose
D -Frucose
.
.
变旋现象 —— 一种构型的糖其旋光度在溶液中会 发生改变，最终达到一恒定值的现象。 其化学本质是 —— 一种环状结构可通过开链结构 转变为另一种环状结构。
.
六、单糖的结构
1. 单糖的开链结构
.
单糖的结构
1. 在同一分子中含有羟基和羰基是糖的基本 结构特征，这是糖的物理性质以及化学性质 的结构基础 比如：糖可以发生氧化还原反应 亲核加成反应 成醚和酯化反应 等
2. 绝大多数具有一个或一个以上的手性中心 ，这也是糖的生命功能的重要结构基础
.
• 手性碳原子：人们将连有四个不同基团 的碳原子形象地称为手性碳原子。
.
环状结构的表示方法（例子）
C H O H
2O
6 OC H 2O H
OO H
C H 2O H O C H 2O H
H O
4 5
O H O H
5
H O2
O H
O H
O H
O H
5
O H
C H 2O H
O H
O H2
O H
O H
C H 2O H-D -frucopyranose -D -frucopyranose -D -frucofuranose
• 判定方法： • 1、手性碳原子一定是饱和碳原子； • 2、手性碳原子所连接的四个基团要是不
同的。
.
.
单糖的构型
构型：是指一个分子由于分子内各原子特有的固定空 间排列顺序，而是该分子具有的特定的立体化学形式 ，任何分子的构型发生改变，都必须通过共价键的断 裂和再形成而实现。
构型的划分：D型，L型
dihydroxyacetone
L-甘油醛
D-甘油醛
二羟基丙酮
Fischer projection formulas
糖一般使用俗名，采用D- 和 L- 表示构型异构。
.
糖常可用下列几种方法表示，
(i)为糖的 Fischer 投影式， (ii)将手性碳上的氢省略 (iii)将手性碳上的氢与羟基均省略
2）作为结构成分 3）参与构成活性物质 4）作为合成其他生物分子的碳源
.
四、食品原料中的碳水化合物
1、食品原料中的碳水化合物根据是否可溶于水，分为 水溶性和水不溶性的。一般来说，游离的单糖和寡糖 是水溶性的，而多糖水溶性较差，甚至不溶。 2、淀粉在水溶液中的溶解性很小，它对食品的甜味没 有贡献，只有水解成低聚糖或葡萄糖才对食品的甜味 有贡献。
.
复习：醛与醇、亚硫酸钠的加成
(无水) (无水)
不稳定 稳定
.
2. 糖的环状结构和变旋现象
实验事实：
（1）葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成反应； （2）葡萄糖不能和醛一样与两分子的醇形成缩醛， 只能与一分子的醇反应； （3）变旋现象
用糖的环状结构可以解释上述事实。
.
环状结构的形成
CHO
OH HO
.
糖 淀粉的转化
水果这种后熟现象和谷粒、块茎及根中的糖转 化成淀粉的过程正好相反。.
大多数植物源食物中只含有少量的游离糖， 通常食用的谷物也只含有少量的游离糖，大部分游 离糖输送至种子中并转变为淀粉。
.
五、碳水化合物和食品质量
1、碳水化合物是人类营养的基本物质之一。 2、具有游离的醛基或酮基的还原糖在热作用下可与食 品中的其他成分形成一定的色泽。 3、游离糖本身有甜度，对食品的口感有重要作用。 4、食品的黏弹性也与碳水化合物有很大关系 5、食品中含有膳食纤维 6、某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品 的主要活性成分
D —— 相距醛(酮)基最远的手性碳上的羟基处在右边 L —— 相距醛(酮)基最远的手性碳上的羟基处在左边
.
单糖的构型
.
常用Fischer投影式表示糖的结构：
mirror
1CHO HO 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH
CHO H OH
1CH2OH 2C O
3CH2OH
CH2OH
3CH2OH
L-glyceraldehyde D-glyceraldehyde
4 OH 5 OH
顺转90
HHOOHH2C2C5
HO
4
OHOH H H
C
OOHHOHO HOHOO
碳
链
卷
曲
5 CH2OH
4
OH OH
H
O
OH OH
CH2OH D-(+)-glucose
Fischer projection
C4-C5旋 转 120
HOH2C
AA
5 OH 4 OH B H O
OH
OH
B
CH2OH 5O
.
二、糖的分类（Classifications）
1. 单糖（monosaccharide）及其衍生物：所谓单 糖，即不能再被简单地水解成为更小的糖分子的糖。
2. 寡糖（oligosaccharide） 也称低聚糖，一般可 看作是由两个到十个左右的单糖失水而成的糖类。如 蔗糖是一个寡糖（双糖），水解后，得到一分子果糖 和一分子葡萄糖。
第一章
碳水化合物
Carbohydrates
.
本章主要内容
一、概述（定义、分类及功能） 二、单糖（重点讲述）
（一）结构（构型和构象） （二）化学性质 三、糖苷 四、二糖（简述） 五、多糖（简述）
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一、糖的化学组成与定义
Cn(H2O)m —— 碳水化合物（Carbohydrates） 并非所有的糖的组成都符合上述通式
4 OH
OH
OH
OH
-D-(+)-glucopyranose
CH2OH
Haworth perspective
5 O OH
4 OH
OH
OH . -D-(+)-glucopyranose
Haworth 式的书写规律
标记碳号，C链按顺时针排列。 Fischer式中在垂直碳链右边的羟基，在Haworth式中则
3. 多糖（polysaccharide）：多糖可以看作是十个 以上甚至几百、几千个单糖失水而成的糖类。如淀粉 水解，得到几百或几千个葡萄糖分子。
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三、糖类的生物学意义
1、分布：糖原、葡萄糖、含糖生物分子 2、功能：构成细胞结构和储藏物质
1）作为能源物质：提供的能量占总能量的65 %，分 为快速释放型和缓慢释放型
向下；Fischer 式中在垂直碳链左边的羟基，在 Haworth 式中则向上； 碳链卷曲，C5旋转120°
a - forms —— 半缩醛羟基与决定糖构型的碳原子（C5） 上的CH2OH处在碳链的异侧 b - forms —— 半缩醛羟基与决定糖构型的碳原子（C5） 上的CH2OH处在碳链的同侧。
C H 2O H O O H O H
O H
C H 2O H
-D -frucofuranose
D -Frucose
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变旋现象 —— 一种构型的糖其旋光度在溶液中会 发生改变，最终达到一恒定值的现象。 其化学本质是 —— 一种环状结构可通过开链结构 转变为另一种环状结构。
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六、单糖的结构
1. 单糖的开链结构
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单糖的结构
1. 在同一分子中含有羟基和羰基是糖的基本 结构特征，这是糖的物理性质以及化学性质 的结构基础 比如：糖可以发生氧化还原反应 亲核加成反应 成醚和酯化反应 等
2. 绝大多数具有一个或一个以上的手性中心 ，这也是糖的生命功能的重要结构基础
.
• 手性碳原子：人们将连有四个不同基团 的碳原子形象地称为手性碳原子。
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环状结构的表示方法（例子）
C H O H
2O
6 OC H 2O H
OO H
C H 2O H O C H 2O H
H O
4 5
O H O H
5
H O2
O H
O H
O H
O H
5
O H
C H 2O H
O H
O H2
O H
O H
C H 2O H-D -frucopyranose -D -frucopyranose -D -frucofuranose
• 判定方法： • 1、手性碳原子一定是饱和碳原子； • 2、手性碳原子所连接的四个基团要是不
同的。
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单糖的构型
构型：是指一个分子由于分子内各原子特有的固定空 间排列顺序，而是该分子具有的特定的立体化学形式 ，任何分子的构型发生改变，都必须通过共价键的断 裂和再形成而实现。
构型的划分：D型，L型
dihydroxyacetone
L-甘油醛
D-甘油醛
二羟基丙酮
Fischer projection formulas
糖一般使用俗名，采用D- 和 L- 表示构型异构。
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糖常可用下列几种方法表示，
(i)为糖的 Fischer 投影式， (ii)将手性碳上的氢省略 (iii)将手性碳上的氢与羟基均省略
2）作为结构成分 3）参与构成活性物质 4）作为合成其他生物分子的碳源
.
四、食品原料中的碳水化合物
1、食品原料中的碳水化合物根据是否可溶于水，分为 水溶性和水不溶性的。一般来说，游离的单糖和寡糖 是水溶性的，而多糖水溶性较差，甚至不溶。 2、淀粉在水溶液中的溶解性很小，它对食品的甜味没 有贡献，只有水解成低聚糖或葡萄糖才对食品的甜味 有贡献。
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复习：醛与醇、亚硫酸钠的加成
(无水) (无水)
不稳定 稳定
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2. 糖的环状结构和变旋现象
实验事实：
（1）葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成反应； （2）葡萄糖不能和醛一样与两分子的醇形成缩醛， 只能与一分子的醇反应； （3）变旋现象
用糖的环状结构可以解释上述事实。
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环状结构的形成
CHO
OH HO
.
糖 淀粉的转化
水果这种后熟现象和谷粒、块茎及根中的糖转 化成淀粉的过程正好相反。.
大多数植物源食物中只含有少量的游离糖， 通常食用的谷物也只含有少量的游离糖，大部分游 离糖输送至种子中并转变为淀粉。
.
五、碳水化合物和食品质量
1、碳水化合物是人类营养的基本物质之一。 2、具有游离的醛基或酮基的还原糖在热作用下可与食 品中的其他成分形成一定的色泽。 3、游离糖本身有甜度，对食品的口感有重要作用。 4、食品的黏弹性也与碳水化合物有很大关系 5、食品中含有膳食纤维 6、某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品 的主要活性成分
D —— 相距醛(酮)基最远的手性碳上的羟基处在右边 L —— 相距醛(酮)基最远的手性碳上的羟基处在左边
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单糖的构型
.
常用Fischer投影式表示糖的结构：
mirror
1CHO HO 2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH
CHO H OH
1CH2OH 2C O
3CH2OH
CH2OH
3CH2OH
L-glyceraldehyde D-glyceraldehyde
4 OH 5 OH
顺转90
HHOOHH2C2C5
HO
4
OHOH H H
C
OOHHOHO HOHOO
碳
链
卷
曲
5 CH2OH
4
OH OH
H
O
OH OH
CH2OH D-(+)-glucose
Fischer projection
C4-C5旋 转 120
HOH2C
AA
5 OH 4 OH B H O
OH
OH
B
CH2OH 5O