第三章 糖类

CHO H H OH OH CH2 OH
CH2OH O
H OH OH CH2OH HO
CHO H
CHO
H
H
H OH HO
H
OH H
OH CH2 OH
OH CH2OH
D- 葡萄糖
CHO CHO
甘露糖
D- 半乳糖
CHO
D- 果糖
CHO H HO HO H OH H H OH
D- 阿拉伯糖
CHO H HO H H OH H OH OH
第四节
多糖（高聚糖）
定义和分类： 超过20个单糖的聚合物称多糖 来源---植物多糖、动物多糖、微生物多糖 构成---同多糖 杂多糖 （均匀多糖） （非均匀多糖） 生理功能--• 结构物质 • 贮存物质 • 废弃物
一、淀粉（Starch）
在所有多糖中，唯一以分离的小包形式（颗粒）存 在，是大多数植物的主要贮备物，也是其他异养生物的 主要营养物质之一。 1、淀粉的结构
白色粉末状，形状和大小不同的透明小颗粒，圆形、 卵形、多角形，大小为2-100μm。形状和大小依植物种 类而异。
淀粉 马铃薯淀粉 小麦淀粉 甘薯淀粉 玉米淀粉 稻米淀粉 颗粒最大平均值（微米） 65 20 15 16 5
在显微镜下观察，有些淀粉颗粒有若干细纹，称为 轮纹。
淀粉粒在偏振光下可以看出有疏密相间的层次，这 种现象是淀粉形成过程中的昼夜交替造成的。用偏振光 显微镜观察淀粉粒有双折射现象，表明淀粉是结晶结构。 晶状结构在淀粉粒中占60%，其余是非晶质。因此，淀 粉颗粒内有结晶区和无定形区之分，淀粉分子在结晶区 内排列有序，在无定形区呈无序排列。 由于淀粉分子中的羟基和水分子相互作用生成氢键， 因此淀粉的含水量比较高，在一般情况下含水量约为 12%。但由于淀粉分子中羟基自行结合和与水分子结合 的程度不同，因此不同来源的淀粉的水分含量也不同。
氧化反应
单糖是含有游离羰基（即醛基或酮基）的多 元醇，在不同条件下可生成不同的氧化产物。所以 单糖具有还原性，被称为还原糖。在溴水中醛糖的 醛基被氧化成羧基而生成糖酸，糖酸加热易失水而 得到γ-和δ-内酯。醛糖用浓硝酸氧化时，它的醛 基和伯醇基都被氧化，生成具有相同碳数的二元酸 （糖二酸）。 葡萄糖在氧化酶的作用下，可以保持醛基不被 氧化，仅第六个碳原子上的伯醇基被氧化成羧基而 形成葡萄糖醛酸。该物质可和人体中的某些有毒物 质结合形成苷类排出体外，从而起到解毒的作用。
D- 木糖
CH2 OH
H H
H
OH OH
OH CH2OH
H H
H
H OH
OH CH2OH
HO H
H H
H
OH
OH OH
H H HO
H
OH OH
H
OH
D-核糖
D-脱氧核糖
CH3 COOH CH2OH COOH D- 鼠李糖 D- 半乳糖醛酸 D- 葡萄糖醛酸 D- 山梨糖醇
含有醛基的多元醇，顶端为醛 基（1位），底部第一羟基（6 位）。2、3、4、5为四个手性 碳原子。最高碳ຫໍສະໝຸດ Baidu手性碳原子 上的羟基位于右边，称为D-糖， 位于左边的称为L-糖。
当一个结晶的还原糖溶解于水时,产生重排而达到 平衡状态,原先的旋光值也要变化达到最后一个常数值， 这种现象称为变旋作用。
甜度
甜味的强弱用甜度来区分，不同的甜味物质其甜度 大小不同。甜度是一个相对值，一般以10%或15%的蔗糖 水溶液在20℃时的甜度为100来确定其它甜味物质的甜 度，因此又把甜度称为比甜度。 不同的糖其甜度不同，这种差别与分子量及构型有 关；一般的讲，分子量越大，在水中的溶解度越小，甜 度越小；环状结构的构型不同，甜度亦有差别，如葡萄 糖的α-构型甜度较大，而果糖的β-构型甜度较大。
水解反应
低聚糖的水解反应指低聚糖在酶、酸或碱作用下， 苷键断裂、糖链分解的过程；低聚糖一般的水解产物为 单糖；酶催化的低聚糖的水解是食品或食品原料中经常 进行的反应。化学法水解低聚糖常以酸作为催化剂，在 酸性条件下，除低聚糖中的1,6-苷键较难水解外，其它 苷键均可分解。
CH2OH O OH HO OH HOH2C O
可作为糖果包衣。木糖醇甜度是蔗糖的70%，风味清凉爽口，不
会造成龋齿。山梨醇和木糖醇可用作糖尿病人的食糖代用品。
卤代反应
蔗糖的卤代反应，得到高甜度的四氯代蔗糖。
四、食品中具有特殊功能的低聚糖
低聚果糖
又称寡果三糖或蔗果三糖族低聚糖，属于果糖与葡萄糖 构成的直链杂低聚糖。具有卓越的生理功能：作为双歧杆菌 的增殖因子；属于人体难消化的低热值甜味剂；水溶性的膳 食纤维；可促进肠胃功能；抗龋齿。
吸湿性、保温性
吸湿性是指糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的 性质。保湿性是指糖在空气湿度较低条件下保持水分的 性质。这两种性质对于保持食品的柔软性、弹性、贮存 及加工都有重要的意义。不同的糖吸湿性不一样，以果 糖、转化糖的吸湿性最强，葡萄糖、麦芽糖次之，蔗糖 吸湿性最小。
渗透压
糖溶液的渗透压随着浓度增高而增大。在相同浓度 下，溶液的相对分子质量越小，分子数目越多，渗透压 就越大。因为单糖分子数目等于双糖的两倍，所以单糖 的渗透压约为双糖的两倍。葡萄糖和果糖都是单糖，比 蔗糖具有较高的渗透压力。渗透压力越高的糖对食品的 保存效果越好。
食品中单糖存在的形式
半缩醛式或酮 1.呋喃糖(Furanoses)：5元环半缩醛结构 2.吡喃糖(Pyranoses)：6元环半缩醛结构 比呋喃糖稳定
食品中的主要单糖
D-葡萄糖 D-果糖 D-甘露糖及D-半乳糖 L-山梨糖 D-核糖
2、糖苷 Glycosides
单糖分子中的半缩醛羟基与醇或 其它分子的羟基结合,脱去一分子水生 成糖苷，一般以呋喃糖苷或吡喃糖苷 的形式存在。 糖苷中的糖部分称为糖基，非糖 部分称为配基。连接糖基与配基的键 称为糖苷键。 糖苷有重要生理功能。
HO
CH2OH O OH HOH2C O HO OH OH HO CH2OH
OH O CH2OH HO
OH
+
蔗糖
葡萄糖 转化糖
果糖
与碱的作用
（1）烯醇化作用和异构化作用
稀碱溶液处理单糖，能形成某些差向异构体的 平衡体系。
（2）分解反应 在浓碱的作用下，糖分解成较小分子的糖、酸、 醇和醛等化合物。此分解反应因有无氧气或其它氧 化剂的存在而各不相同。
第三章
糖类 （Carbohydrates）
第一节
概述
糖类的存在: 生物界三大基础物质之一，是自然界中最丰富的 一类天然有机物质。是生物体维持生命活动所 需能量的主要来源,是合成其它化合物的基本原 料,也是生物体的主要结构成分。 分类:多聚物聚合度大小 1.单糖:Monosaccharides 2.双糖:Disaccharides 3.低聚糖:Oilgosaccharides n: 2-20 寡糖 4.多糖:Polysaccharides
第二节 单糖和低聚糖
一、概述
1、单糖的结构：
单糖是糖类的最小组成单位,不能进一步水解, 是多羟基醛、酮及其衍生物。
根据单糖所含官能团的性质，可分为：
醛糖(Aldose) 酮糖(Ketose)
单糖及其衍生物
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH HO HO H H CHO H HO HO H OH H H OH CH2OH HO H H
低聚木糖
低聚木糖是由2~7个木糖以β-（1→4）糖苷键连接而成 的低聚糖，其最大的特点是稳定性好，具有独特的耐酸、耐 热及不分解性，有显著的双歧杆菌增殖作用，对肠道菌群有 明显的改善作用，可促进机体对钙的吸收，有抗龋齿作用， 在体内它的代谢不依赖胰岛素。
甲壳低聚糖
是一类低聚合度水溶性氨基葡聚糖。由于分子中有游离 氨基在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质。随着游离氨基含 量的增加，其氨基特性愈显著，这是甲壳低聚糖的独特性质。 它能降低肝脏和血清中的胆固醇；提高机体的免疫功能，增 强机体的抗病和抗感染能力；具有强的抗肿瘤作用；可增殖 肠道内有益菌；亦可使乳糖分解酶活性升高以及防治胃溃疡， 治疗消化性溃疡和胃酸过多症。
还原反应
与醛、酮相似，单糖分子中的醛基或酮基也能被 还原剂还原为醇。在食品工业中，糖醇具有重要的意 义，是重要的甜味剂和湿润剂。
山梨醇甜度是蔗糖的50%，可作为保湿剂，也是生产Vc的原
料。甘露醇可被许多微生物作为碳源物质，在医药上是降低头颅 内压的药物；甜度是蔗糖的65%，广泛用于糖果中，保湿性小，
抗氧化性
溶液中糖的存在可以大大降低氧的溶解度；可以 阻断其它成分与空气氧的接触；具有还原性，因此糖 溶液具有抗氧化性，有利于保持水果的风味、颜色和 维生素C，不致因氧化反应而发生变化。葡萄糖、果糖 和淀粉糖浆都具有相似的抗氧化性。应用这些糖溶液 可使维生素C的氧化反应降低10-90%。
三、单糖和低聚糖的化学性质
与酸的作用
酸对于糖的作用，因酸的种类、浓度和温度不同而不同。 很微弱的酸能促进α和β异构体的转化。 （1）复合反应 受酸和热的作用，一个单糖分子的半缩醛羟基与另一个 单糖分子的羟基缩合，失水生成双糖。若复合反应程度较高， 还能生成三糖和其它低聚糖，这种反应称为复合反应。 （2）脱水反应 在弱酸和热的作用下，单糖易发生分子内脱水反应，生 成糠醛。糖的脱水反应与pH有关，在pH3.0时，5-羟甲基糠 醛的生成量和有色物质的生成量都低，同时有色物质的生成 随时间和浓度的增加而增高。
• • • • 麦芽糖 乳糖 蔗糖 海藻糖
二、单糖和低聚糖的物理性质
溶解性
各种糖在水中的溶解度不同，随温度升高 而增大。果糖的溶解度在糖类中最高，葡萄糖 的溶解度较低。食品利用糖作为保存剂，需要 糖具有高溶解度，糖浓度只有在70%以上才能抑 制酵母、霉菌的生长。

旋光性
旋光性是一种物质使直线偏振光的振动平面向左 或向右发生旋转的特性，使偏振光平面向右旋转的称 右旋糖，表示符号为D-或（+），使偏振光平面向左旋 转的称左旋糖，表示符号为L-或（—）。除丙酮糖外， 单糖分子中都含有不对称碳原子，因此其溶液都具有 旋光性。测定一定条件下一定浓度糖液的旋光度，可 以用比旋光度表示。比旋光度是指1毫升含有1克糖的 溶液在其透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度。
常见糖的甜度
名称 甜度
蔗糖 果糖 葡萄糖 半乳糖 甘露糖 木糖 麦芽糖 乳糖 山梨醇 木糖醇
100 173 74 32 60 40 32 16 50 70
结晶性
蔗糖易结晶，晶体生长很大。葡萄糖也易结晶，但晶 体细小，果糖和转化糖较难结晶。淀粉糖浆是葡萄糖、 低聚糖和糊精的混合物，不能结晶，并能防止蔗糖结晶。 在生产糖果时，要根据糖结晶性质的差别，来合理选择 糖的种类。
淀粉是Ｄ－葡萄糖的聚合物，由直链淀粉（淀 粉颗粒）和支链淀粉（淀粉皮质）组成。在淀粉颗 粒中直链与支链淀粉分子呈径向有序排列。直链淀 粉与支链淀粉之比一般为10-20%比80-90%，视植 物种类与品种、生长时期的不同而异。
α-1,4-糖苷键：
β -1,4-糖苷键：
α-1,6-糖苷键：
β -1,6-糖苷键：
α,β -1,2-糖苷键：
混合键型低聚糖：
α-1,6-
α,β-1,2
β-1,4-
α,β-1,2
3、食品中重要的低聚糖
低聚糖是由2-20个糖单位以糖苷键结合而 构成的糖类，易溶于水，一般有甜味，分 为还原型和非还原型两类。
环状低聚糖
6-8单位环状α-D-吡喃葡萄糖基低聚物，中间具有疏水的 空穴，环的外侧是亲水的。中间的空洞内可以包入各种物质， 形成各种包合物。由于它的这种特性，可对油脂起乳化作用； 防止芳香物质挥发；保护易氧化和易光解物质；对食品的色、 香、味也具有保护作用；也可除去一些食品中的苦味和异味。 还可提高难溶于水的物质的溶解度，改善其物理化学性质。
黏度
葡萄糖和果糖的黏度较蔗糖低，淀粉糖浆的黏度较 高，淀粉糖浆的黏度随转化程度增高而降低。通常糖的 黏度是随着温度的升高而下降，但葡萄糖的黏度则随温 度的升高而增大。在食品生产中，可借助调节糖的黏度 来改善食品的稠度和可口性。
冰点降低
糖的水溶液与其它溶液一样，具有冰点降低的特 点。糖溶液冰点降低的程度取决于它的浓度和糖的分 子量大小。溶液浓度高，分子量小，冰点降低得多。 葡萄糖降低冰点的程度高于蔗糖，淀粉糖浆降低冰点 的程度因转化程度而不同，转化程度增高，冰点降低 得多。在冰淇淋的生产中，使用冰点降低小的糖类， 可促进冰晶颗粒细腻，黏稠度提高，甜味温和、可口。