第1章 糖类.docx
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第1章糖类
第1章糖类
一、糖的概念
(一)分布
(二)糖的生物学作用
(三)糖的化学概念
糖类是多羟醛或多羟酮及其缩聚物及某些衍生物的总称。
单糖是不能水解的最简单糖类,是多羟醇的醛或酮的衍生物,如葡萄糖、果糖等。
下列的第一式为多羟醇,第二式为第一式的醛衍生物,称醛糖,第三式为第一式的酮衍生物,称酮糖。
二糖,亦称双糖,是由两个单糖分子通过糖苷键连接而成,如蔗糖、麦芽糖等。
多糖是由多个单糖分子或其衍生物所组成。
如淀粉、糖原、糖胺聚糖等。
绝大多数糖类的实验分子式可用Cn(H2O)n式子来表示。
因而有旧称碳水化合物。
但符合Cn(H2O)n式的化合物不一定都是糖,如乙酸(CH3COOH→C2H4O2);相反,有的糖的分子式并不符合Cn(H2O)n式,如鼠李糖(C6H12O5)。
所以称碳水化合物并不恰当,但因沿用已久,至今人们还习惯用碳水化合物这个名称。
还有一些多糖是同非糖物质,如肽、脂质或硫酸相连接的;也有一些多糖的组成单位不是单纯的单糖,而是单糖的衍生物如乙酰糖胺、硫酸糖胺或糖醛酸。
(四)糖的分类
糖类可分为单糖、寡糖和多糖三大类;
1、单糖根据所含碳原子数目又分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖等。
每种单糖都有醛糖(含醛基)和酮糖(含酮基)。
2、寡糖由2—10分子的单糖结合而成,水解后产生单糖。
二糖:
由2分子单糖结合而成,如蔗糖、麦芽糖和乳糖等。
三糖:
由3分子单糖所组成,如棉子糖。
3、多糖由多分子单糖或其衍生物所组成,水解后产生原来的单糖或其衍生物。
分同多糖和杂多糖。
前者为相同单糖或单糖衍生物所组成,又分戊聚糖(C5H8O4)n,如阿拉伯胶,己聚糖(C6H10O5)n,如淀粉、纤维素、糖原等;后者为一种以上的单糖或其衍生物所组成,如半纤维素、糖胺聚糖等。
糖类还可和非糖物质结合组成复合糖(结合糖),如糖脂和糖蛋白等。
二、单糖
(一)单糖的结构
1、链状结构
单糖是多羟醛或多羟酮,又因葡萄糖被钠汞齐(钠和汞的合金)和HI还原后生成正己烷,被浓HNO3氧化产生糖二酸(二羧酸),而多羟醛、多羟酮、正己烷和糖二酸等都是开链化合物,所以单糖的结构也必然是链状的,可用下列通式表示醛糖和酮糖:
以D一葡萄糖和D一果糖作代表,它们的结构可表示如下式:
上述结构式可分别简化为:
开链醛糖和开链酮糖都含有羟基和不对称碳原子,所不同者是D一果糖比D一葡萄糖分子少一个不对称碳原子,D一果糖第2碳位为酮基(亦称羰基),而D一葡萄糖分子的第1碳位为醛基。
单糖的D一及L一型:
单糖有D一及L一两种异构体,判断其D一型还是L一型是将单糖分子中离羰基最远的不对称碳原子上一OH的空间排布与甘油醛比较,若与D一甘油醛相同,即—OH在不对称碳原子右边的为D一型。
若与L一甘油醛相同,即一OH在不对称碳原子左边的为L一型。
凡在理论上可由D一甘油醛(D一甘油醛糖)衍生出来的单糖皆为D一型糖,由L一型甘油醛衍生出来的单糖为L一型糖,所以D一及L一符号仅表示各有关单糖在构型上与D一甘油醛或L一甘油醛的构型关系,与其旋光性无关。
如果要表示旋光性,则在D后加(+)号,表示右旋,加(—)号表示左旋;例如D
(一)果糖即表示果糖的构型与D一甘油醛相同.而旅光性是左旋。
甘油醛的D一或L一型最初是随意规定的。
在一个不对称碳原子上的H和OH基有两种可能排列法,即OH(或H)可在不对称碳原子的左边,也可在不对称碳原子的右边,因而可形成两种对映体。
OH在甘油醛的不对称碳原子右边者,即在与一CH2OH基邻近的不对称碳原子(有*号的右边)曾主观地被称为D-型,在左边者称L一型,例如:
若将甘油醛分子做成立体模型,则D一及L一甘油醛两个对映体的结构可表示如图1-1。
根据这种方法,从D一甘油醛可能衍生出2个D一丁糖,4个D一戊糖,8个D一已糖;从L一甘油醛亦可能衍生出同样数目的L一型单糖。
D一与L一型单糖互为对映体。
由D-甘油醛衍生的C4一C5单糖可表示如下:
由D一酮糖衍生的单糖如下图所示:
同样,L一甘油醛糖和L一甘油酮糖亦可衍生出相应的四碳、五碳和六碳单糖。
自然界中存在的醛糖有D一甘油醛糖、L一阿拉伯糖、D一木糖、D一核糖、D—2一脱氧核糖、D-葡萄糖、D一甘露糖和D一及L一半乳糖等几种。
酮糖只有甘油酮糖(即二羟丙酮CH2OH一CO一CH2OH)、L-木酮糖、D一果糖、L-山梨糖和景天庚酮糖存在于自然界。
D一葡萄糖、D一果糖与人类关系较密切。
人体的血糖几乎全是D一葡萄糖,医疗上注射用的糖也是葡萄糖。
D一果糖存在于水果中,比葡萄糖甜。
2、环状结构
如果链状结构是单糖的唯一结构,则单糖中的醛糖本身就属于醛类,它的性质应与一般醛类相同。
但事实上,单糖的性质常与一般醛类有出入,不能用开链结构来解释单糖的这些性质。
例如:
①葡萄糖的醛基不如一般醛类的醛基活泼,也不如一般醛类能与NaHSO3和Schiff试剂(品红—亚硫酸)起加合作用。
②1分子葡萄糖只能与1分子甲醇结合成甲基葡萄糖,不能如一般醛类分子能与2分子甲醇作用形成缩醛。
③一般醛类在水溶液中只有一个比旋光度,但新配制的葡萄糖水溶液的比旋光度随时间而改变。
因此,D一葡萄糖和D一果糖的结构式又可写如下式:
单糖的链状结构和环状结构,实际上是同分异构体。
环状结构最重要,以葡萄糖为例,在晶体状态或在水溶液中,绝大都分是环状结构,在水溶液中链状结构和环状结构是可以互变的,糖的水溶液总含有少量的自由醛基(指链状糖),故呈醛的性质。
(1)单糖的α-型和β-型
凡糖分子的半缩醛羟基(即C—1上的OH)和分子末端一CH2OH邻近不对称碳原子的OH基在碳链同侧的称α一型,在异侧的称β-型。
C-1称异头碳原子,所以α一和β-两种不同形式的异构体称异头物。
在水溶液中,单糖的α一和β-通过直链可互变而达到平衡。
上面的葡萄糖环状结构式为1—5氧桥型(氧桥是第1和第5碳原子连接),除1—5氧桥型外,葡萄糖的环状结构还可以有1—4氧桥型。
1一4氧桥型葡萄糖极活泼,又称活性葡萄糖。
1一5氧桥型葡萄糖的环状结构与吡喃的结构相似,而1一4氧桥型葡萄糖的环状结构与呋喃的结构相似,因此称1—5氧桥的环形糖为吡喃糖,1—4氧桥的环形糖为呋喃糖。
(2)单糖环状结构式的另一形式(Haworth式)
W.N.Haworth提出书写糖类环状结构式的另一方法,即建议将吡喃糖式写成六元环,将呋喃糖式写成五元环,并现定:
①Fischer式中环内碳链左边的各基团写在环的平面上,将右边的各基团写在环平面下。
②醛糖环外的链上如有1或1以上的碳原子(例如吡喃已糖的第6位碳),则将D一型糖环外的碳原子及其所带基团写在环平面上,L—型糖环外的碳原子及其所带基团写在环平面下。
③α一酮糖的第1位碳及其基团写在环平面上,β-酮糖的第1位碳及其基团写在环平面下。
除第1位碳外,酮糖环外的碳原子和它所带基团的位置,则照醛糖环外的碳原子办理,即D一型写在环平面上,L-型写在环平面下。
上述D-吡喃葡萄糖式的C—5及D-呋喃葡萄糖的C—4左侧的H,照假定,似乎都应当写在Haworth式的平面上,但实际上是写在平面下,这是因为下述理由:
当链形葡萄糖的C—5上的羟基和C一l上的醛基连成1—5型氧桥时,碳原子C—4和C一5(1—4型五元环结构为C-3和C一4,其他环状结构类推)之间的使必须旋转一个角度(约109°),使C—5上的羟基达到一个合适位置(使羟基的O与C-1至C—5同在一平面上)而和C一1上的羰基(CO基)成环。
因此,在Haworth建议的结构式中,l—5型D一葡萄糖C-5(在1—4型为C一4)左边的H即移到平面的下面了。
如下图所示:
上面链式D—葡萄糖式中的箭头符号表示C—4和C—5间键的旋转方向。
单糖的链状结构和环状结构以及吡喃式和呋喃式彼此并非孤立存在,而是可以相互转变的。
在游离单糖(例如己糖)中性水溶液中,链式与环式,吡喃型和呋喃型同时存在,成一平衡,但以吡喃型为主。
α-与β一型的互变是通过醛式或水化醛式来完成的。
(3)椅式和船式构象
构由于糖分子中各碳原子之间都是以单键相连,C—C单键可以自由旋转,这就产生了构象问题。
对直链的单糖分子来讲可有各种构象,但对环状单糖来讲,由于成环后单键的旋转受到一定的牵制,构象体就少一些。
根据X射线衍射,旋光性和红外光谱等方法研究已糖糖及其衍生物的构象,己糖的C—C键都保持正常四面体价健的方向,不是在一个平面上,而是折叠成椅式和船式两种构象。
椅式构象又有C1和1C之分,下图是β-D-吡喃葡萄糖的两种椅式构象。
在C1构象中所有体积大的取代基(-OH,CH2OH)都在平伏键(e键)的位置,而1C构象恰好相反.所有体积大的取代基(-OH,CH2OH)都在垂直键(a键)的位置。
通常平伏键位置上的取代基处于低能状态,这是因为它们与其他取代基间发生空间障碍的可能性较少。
因此C1构象是葡萄糖最稳定的构象,也是大多数单糖最稳定的构象。
β-D-吡喃葡萄糖椅式构象(体积大的取代基全部为平伏键)较α一D-吡喃葡萄糖葡萄糖的椅式构象(半缩醛羟基为垂直键)更加稳定;故在溶液中β-异构体占优势。
(二)单糖的性质
1、物理性质
单糖的重要物理性质有旋光性、变旋性、甜度和溶解度等。
旋光性一切单糖都含有不对称碳原子,所以都有旋光的能力,能使偏振光的平面向左或向右旋转。
使偏振光平面向左转的称左旋糖,使偏振光平面向右转的称右旋糖。
变旋性一个旋光体溶液放置后,其比旋光度改变的现象称变旋。
变旋的原因是糖从一种结构α-型变到另一种结构β-型,或相反地从β-型变为α-型。
变旋作用是可逆的。
当α-与β-型互变达到平衡时,比旋光度即不再改变。
α-及β一D-葡萄糖平衡时其比旋光度为+52.5°。
加微量碱液可促进糖的变旋平衡。
甜度单糖有甜味,但甜度大小不同,如以蔗糖糖为标准定为100度,其他糖类的相对甜度如表1—2
从表1—2可看出果糖最甜,乳糖最不甜,各备糖的甜度大小次序如下:
果糖>转化糖>蔗糖>葡萄糖>木糖>鼠李糖>麦芽糖>半乳糖>棉子糖>乳糖
转化糖(水解后的蔗糖,含自由葡萄糖和果糖)及蜂蜜糖一般较甜,是因为含有一部分果糖的关系。
蜂蜜含83%的转化糖。
糖的甜度无疑是与其化学结构有关,必然由于糖分子中的某些原子基团对舌尖味觉神经所起的刺激而引起。
多糖无甜味,是因其分子太大,不能透入舌尖的味觉乳头细胞。
溶解度——
2、化学性质
单糖的化学性质是与其分子中的功能基团醛基或酮基和醇基密切相关的。
由于单糖为多羟醛或多羟酮,所以凡醛基、酮基和醇基所能产生的化学反应,醛糖或酮糖一般也能产生。
(1)由醛、酮基产生的性质
单糖的醛基、酮基可被氧化、还原和起成脎作用。
①单糖的氧化(即单糖的还原性)
单糖含有自由醛基或酮基,在碱性溶液中,醛基、酮基即变成非常活泼的烯二醇,具还原性,能还原金属离子,如Cu2+、Ag+、Hg2+、Bi3+等离子,同时糖本身被氧化成糖酸及其他产物,其反应可表示如下:
在此反应中Cu(OH)2首先按下列反应释放出氧1/2O2
Cu2+被烯醇式糖还原成Cu+,同时烯醇式糖接受由Cu(OH)2释放出的氧,氧化成糖酸,Cu+再与OH结合成黄色的CuOH,加热后,CuOH即变成氧化亚铜(黄红色)。
糖类在碱性溶液中的还原作用常被利用来作为还原糖的定性依据。
常用的试剂为含Cu2+的碱性溶液。
硫酸铜溶液与KOH(或NaOH)和酒石酸钾钠(或柠檬酸钠)配成的试剂称Fehling试剂。
如用无水Na2CO3代替KOH(或NaOH)所成的试剂,则称Benedict试剂。
洒石酸钾钠或柠酸钠的作用是防止产生的氢氧化铜或碳酸铜沉淀,使之变为可溶性的而又略能离解的复合物,从而保证继续供给Cu2+以氧化糖。
碱的作用为使糖起烯醇化变为强还原剂,同时使硫酸铜变为Cu(OH)2。
酮糖有还原性而普通酮类无还原性,因酮糖在碱性溶液中经烯醇化作用可变成烯二醇的关系。
醛糖如果被氧化性无机酸或其他无机氧化剂氧化,则不仅醛基被氧化,其末端的一级醇基亦可被氧化。
氧化程序和产物随不同氧化剂而异。
如用溴水氧化醛糖(不能氧化酮糖),则只有醛基被氧化成羧基而产生糖酸,如果用强氧化性的浓硝酸,则醛糖分子的醛基和末端的一级醇基同时被氧化而得糖二酸。
在生物机体中还可能只氧化一级醇基而保留其醛基,产生糖醛酸。
现以醛糖为例表示如下:
D一葡萄糖酸能与苯甲酸和酚类等结合,由尿排出,对机体有解毒作用。
葡萄糖酸与钙结合而成的葡萄糖酸钙是供给钙的药物。
酮糖较不稳定,遇较强氧化即起分解,产生两个低分子酸类。
例如果糖氧化则产生乙醇酸和三羟基丁酸。
②单糖的还原
醛基与酮基的另一化学特性是能被氢还原成醇。
如葡萄糖经过还原可得葡萄糖醇(亦称山梨醇);果糖还原后可得葡萄糖醇与甘露醇的混合物,因为糖被还原时,其第2碳原子上的H和OH基有两种可能的排列方式。
③单糖的成脎作用
单糖的醛基或酮基可与许多物质如苯肼、羟胺和(NH2OH)等起加合作用。
单糖的第1、2碳与苯肼结合后,成晶体糖脎,称成脎作用,其反应可以葡萄糖为例表示如下:
酮糖与苯肼加合的反应步骤是先由第2碳原子的酮基与苯肼加合,然后第1碳原子的醇基被苯肼氧化成醛基,再与另一分子苯肼加合成脎。
糖苯腙的物理性质随糖的结构而异。
D一葡萄糖苯腙溶于水,但D一甘露糖苯腙不溶于水。
这是由于它们的第2碳原子的H和OH位置排列不同所致。
糖脎为黄色晶体,不溶于水。
D一葡萄糖、D一果糖及D一甘露糖生成同一种糖脎,因为这3种单糖彼此间的区别仅第1、2两个碳原子的构型不同,经过加合作用后,第一与第2碳原子皆与苯肼结合,原有差异随之消失,因此它们的糖脎完全相同。
成脎作用可用来鉴别某些单糖,因为除D一葡萄糖、D一甘露糖和D一果糖外,凡从第3碳原子起构型不同的单糖皆产生不同的糖脎,故可从糖脎的晶形、熔点鉴别糖的种类。
如用甲基苯肼代替苯肼以制糖脎,则酮糖的成脎作用较醛糖为快。
④单糖的异构化作用
弱碱或稀强碱可引起单糖的分子重排,例如D一葡萄糖、D一果糖或D一甘露糖的任何一种在Ba(OH)2溶液中即起分子重排,通过1—2烯醇体为中间产物互相转变,产生葡萄糖、果糖和甘露糖的混合液。
强碱则使单糖分裂产生多种产物。
(2)由羟基(半缩醛羟基和醇性羟基)产生的性质
醛糖和酮糖皆为多羟醇的衍生物,故具有多羟醇的特性。
最典型的如成酯、成苷、脱水、脱氧和氨基化等。
单糖的各个醇基的活泼性并不一致,C一1上的OH基最活泼,其次是碳链末端一级醇基(CH2OH)的-OH基,其他二级醇基的-OH基的活泼性一般较低而且不相等。
①成酯作用
单糖的一切-OH基皆可与酸结合成酯,例如,无机磷酸和生物体内的腺苷三磷酸分子中的磷酸和醋酸苷等都可同单糖作用成酯。
在体外无机磷酸与单糖成酯的作用较困难,因为无机磷酸离子与单糖作用的反应平衡偏向于糖和磷酸离子一边,而不利于酯的形成。
如由腺苷三磷酸供给磷酸根,则因腺苷三磷酸放出磷酸时产生化学能以克服这种不利于酯形成的平衡情况,从而促进磷酸糖酯的形成。
生物机体中的磷酸糖酯除葡糖一6一磷酸外,尚有葡糖一1一磷酸、果糖一6一磷酸、果糖一1,6一二磷酸、甘油醛一3-磷酸和二羟丙酮磷酸等。
它们都是糖代谢的中间产物。
②成苷作用
环状单糖半缩醛基上的羟基在有干燥HCl气催化情况可与醇化合,羟基的H被甲基取代而形成糖苷。
由于单糖有α-及β-两型,故糖苷有α-及β-糖苷。
其半醛基上OH基H亦可被非甲基的其他原子基团取代,可用下面的通式表示。
式中R称配基或配糖体,如所用单糖为D一葡萄糖,则得D一葡萄糖苷,如R为甲基则为
D一甲基葡萄糖苷。
两分子单糖结合成的,也可视为糖苷。
上述在干HCl气为催化剂的情况下,只有单糖的半缩醛基的OH基可起甲基化,如果将α-及β-甲基葡萄糖苷或将游离单糖在适当环境下与硫酸二甲酯起作用,则单糖的一切自由OH基皆可起甲基化。
自然界的糖苷,一些是对人类有用的,例如毛地黄苷有强心作用;皂角所含的皂角苷可代替肥皂去污。
根皮苷是导致人工糖尿的药剂。
人参苷有强壮作用。
③脱水作用
单糖与12%盐酸作用即脱水产生糠醛或糠醛衍生物,例如戊醛糖产生糠醛(呋喃醛)。
了说明戊醛糖如何脱水形成糠醛,可将链状式改写如下式。
己醛糖被强酸分解则产生羟甲基糠醛。
已酮糖与浓HCl作用也产生羟甲基糠醛,唯反应较快,量较已醛糖为多。
糠醛和甲基糠醛裂解后产生乙酰丙酸,后者为塑料、合成纤维和医药等的原料。
糠醛及羟甲基糠醛皆能与酚类化合物产生结构尚不明了的各种有色物质。
这类物质,常被利用来作为几种糖类检定试验的基础。
呋喃醛衍生物与α一萘酚构成紫色物,是鉴别糖的普通方法(Molisch试验);5一羟甲基呋喃醛与间苯二酚作用生成一种红色物质(Seliwanoff)为检查酮糖的方法;戊糖被浓HCl脱水产生的呋喃醛与间苯三酚作用生成樱桃红色物质(Tollen试验),或与甲基间苯二酚作用生成绿色溶液或绿色沉淀(Bial试验),皆为检定戊糖的方法。
④氨基化
单糖分子中的OH基(主要是C—2、C-3上的OH基)可被—NH2取代而产生氨基糖,也称糖胺。
天然存在的氨基糖2一氨基D一葡萄糖(又称D一葡糖胺),2一氨基D-甘露糖,二一氨基D一半乳糖和3一氨基D一核糖等。
自然界的氨基糖多以乙酰氨基糖的形式存在,其中较重要而须加以介绍的有下列几种:
N一乙酰D-葡糖胺(NAG)与N一乙酰胞壁酸(NAM):
NAG是乙酰基与葡糖胺的氨基结合而成的化合物,广布于自然界,为多种糖肽或糖蛋白的组分,细菌胞壁酸、甘油磷壁酸、肽聚糖和壳多糖等都含有乙酰葡糖胺。
前三者是构成细菌细胞壁和细菌夹膜的主要成分。
壳多糖是甲壳动物外壳和昆虫甲壳的组分。
N一乙酰胞壁酸(NAM)是胞壁酸与乙酰基结合的产物,它同NAG都是肽聚糖的成分。
N—乙酰神经酰氨(NAN):
是神经氨酸与乙酰基结合所成化合物,又称唾液酸。
神经氨酸是一种3一脱氧一5一氨基糖酸。
氨基糖除作为NAG、NAM和NAN的组成成分外.还有不少生物物质也含氨基糖。
例如乙酰一2一氨基半乳糖是软骨蛋白质的成分;3一氨基一D一核糖为碳霉素的成分。
据近年的研究,苦霉素、红霉素和糖胺聚糖分子中都含有氨基糖。
⑤脱氧
单糖的羟基之一失去氧即成脱氧糖。
最普通的是D—2-脱氧核糖、L一鼠李糖和L-岩藻糖。
D一脱氧核糖是脱氧核糖核酸(DNA)的成分,L一岩藻糖是藻类糖蛋白的成分,L一鼠李糖为植物细胞壁的成分。
上述单糖性质中提到的糖醛酸、磷酸糖酯、糖苷、糖醇、氨基糖和脱氧糖等都是生物体内存在的重要单糖衍生物。
它们的重要性将在有关各节中分别加以讨论。
为了便于掌握单糖的各种重要反应,现将上述各单糖的化学性质总列如表l一3
三、二糖
二糖(只称双糖)为2分子单糖以糖苷键连接而成,水解后产生2分子单糖。
有的有还原性,有的无,但皆有旋光性。
最重要的二糖为人类日常食用的蔗糖、麦芽糖和乳糖。
(一)蔗糖
来源蔗糖存在于某些植物浆中,特别是甘蔗、甜菜、栗子、糖枫、菠萝和水果等。
结构蔗糖水解后产生1分子葡萄糖和1分子果糖。
由于蔗糖无还原性,这显示葡萄糖第1碳原子的羟基是与果糖第2碳原子的羟基相结合。
蔗糖甲基化后可得八一甲基蔗糖。
八一甲基蔗糖水解后产生2,3,4,6一四一甲基吡喃葡萄糖及1,3,4,6一四一甲基呋喃果糖。
根据这些事实可判定蔗糖的分子结构如下式:
蔗糖结构式又可写成六元环如下式:
物理性质白色结晶,易溶于水,有甜味,有旋光作用,比旋光度为+66.5°,但无变旋作用(因α、β型)。
化学性质从结构上观察,蔗糖无还原作用,不能与苯肼作用产生糖脎,因结合成二糖时醛基与酮基的特性都已完全丧失。
蔗糖也不因弱碱的作用而起烯醇化;但可被强碱破坏。
稀酸或转化酶都能水解蔗糖,产生D一葡萄糖和D一果糖。
在水解过程中,由于逐渐释出D一果糖,旋光性逐渐由右旋变为左旋。
这一作用称蔗糖转化作用。
蔗糖水解产生的葡萄糖和果糖混合物,比蔗糖甜,通常称转化糖。
蔗糖可被酵母发酵.加热到200℃得棕黑色焦糖。
后者常被用作酱油的增色剂。
(二)麦芽糖
来源麦芽糖为淀粉的水解产物,俗称饴糖。
谷类种子发芽时及淀粉在消化道中被淀粉酶水解即产生麦芽糖、用酸水解淀粉的过程中也产生麦芽糖。
用麦芽(含淀粉酶)使淀粉水解成麦芽糖是民间常用的方法。
结构麦芽糖有还原性,可被麦芽糖酶(一种α一糖苷酶)水解,产生2分子葡萄糖。
这些事实证明麦芽糖分子中尚有一个自由醛基,而且是葡萄糖a一葡萄糖苷,其结构式为:
以六元环式表示则为:
麦芽糖有α-及β一两型,其区别仅在于右边D-葡萄糖基C一1上的H与OH基的位置。
C—1的OH在α位的为α型,在β位的称β型。
在六元环给构式中β型C一1上OH基在平面上。
通常的晶体麦芽糖为β-型。
如2分子α—D—葡萄糖按α(1→6)糖苷键型缩合、失水,则生成异麦芽糖,它存
在于支链淀粉和糖原中。
物理性质麦芽糖为白色晶体,易溶于水,甜度仅次于蔗糖,有旋光作用与变旋作用,比旋光
度为+136°。
化学性质从结构上观察,麦芽糖分子尚存一个半缩醛基,故有还原作用。
也能与苯肼作用产生糖脎,可被酵母发酵,水解后产生两分子葡萄糖。
(三)乳糖
来源乳糖为乳腺所产生,存在于人及动物乳汁内。
结构乳糖为一分子D一葡萄糖与一分子D一半乳糖缩合而成。
由干乳糖有还原性,而又可被β-糖苷酶水解。
甲基化乳糖被水解后产生2,3,6一三一甲基葡萄糖和2,3,4,6-四-甲基半乳糖,故知乳糖为α-葡萄糖β-半乳糖苷。
其结构式为:
以六元环结构表示则为:
乳糖亦有α-、β一两型,奶中的乳糖为α-及β-型的混合物(2:
3)。
一般晶形乳糖为α-型。
β-乳糖的葡萄糖基C-1上的OH在β位。
物理性质乳糖为白色晶体,溶于水,微甜,为右旋糖,其最终比旋光度为55.3°。
有变旋性,α-型比旋光度为+85°,β-型异构物的比旋光度为+34.9°。
化学性质乳糖有还原性,能与苯肼结合成脎,与HNO3同煮可产生粘酸。
乳糖被乳糖酶或稀盐酸水解后产生葡萄糖和半乳糖,不被酵母发酵。
上述3种二糖的存在、组成、物理和化学性质可总结如表1一4
(四)其他二糖
纤维二糖及海藻二糖等。
除上述3种二糖外,尚有纤维二糖、海藻二糖、蜜二糖、松二糖和龙胆二糖等。
其中纤维二糖(为纤维未完全水解的产物)及海藻二糖(存在于霉菌及海藻中)。
蜜二糖、松二糖及龙胆二糖的组分及结构如表1一5:
四三糖
寡糖主要指三糖,三糖分还原性和非还原性两类:
三糖中的棉子糖与人类关系较大,因为棉子可被用作饲料和油料。
棉子糖主要存在于棉子和甜菜中。
用蜜二糖酶可使棉子糖水解成蔗糖和半乳糖,也可提高用甜菜制蔗糖的产量。
(五)多糖
高分子多糖是指由多个单糖分子缩合而成的糖类,相对分子质量都很大,在水中不能成真溶液,只能成胶态糖液,纤维素根本不溶于水,皆无甜味,也无还原性。
按其组分的繁简,多糖可概括为同多糖和杂多糖两大类。
前者是由某一种单糖或其衍生物所组成,后者则为一种以上的单糖或其衍生物所组成,其中有的还含有非糖物质。
现将主要的同多糖和杂多糖列表(表1—6)以供参考:
(一)淀粉
淀粉是植物贮存的养料,是供给人类能量的主要营养素,存在于谷类、根、茎(如薯类、芋艿、慈菇、藕等)和某些植物种子(豌豆、蚕豆、绿豆、芡实等)中。
结构天然淀粉为颗粒状,外层为支链淀粉所组成,约占80%一90%,内层为直链淀粉,约占10%一20%。
淀粉为D-葡萄糖所组成。
直链淀粉与支链淀粉的结构各有差异。
直链
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- 第1章 糖类