五、重要的单糖和单糖衍生物课件.ppt
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- 重要 单糖 衍生物 课件
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1、10 August 20221五、重要的单糖和单糖衍生物五、重要的单糖和单糖衍生物 1 1)三)三碳糖碳糖(一一)单糖单糖三碳糖甘油醛甘油醛二羟丙酮二羟丙酮10 August 20222赤藓糖赤藓糖苏糖苏糖2 2)四)四碳糖碳糖10 August 20223核糖核糖阿拉伯糖阿拉伯糖木糖木糖来苏糖来苏糖3 3)五碳糖)五碳糖10 August 20224阿洛糖阿洛糖阿卓糖阿卓糖葡萄糖葡萄糖甘露糖甘露糖古洛糖古洛糖艾杜糖艾杜糖半乳糖半乳糖塔罗糖塔罗糖10 August 20225三、四、五、三、四、五、六碳糖(酮糖)六碳糖(酮糖)赤藓酮糖赤藓酮糖核酮糖核酮糖木酮糖木酮糖阿洛酮糖阿洛酮糖塔格酮糖塔格
2、酮糖果糖果糖山梨糖山梨糖10 August 20226三碳酮糖(二羟丙酮)三碳酮糖(二羟丙酮)四碳酮糖(赤藓酮糖)四碳酮糖(赤藓酮糖)10 August 20227木酮糖木酮糖核酮糖核酮糖10 August 20228阿洛酮糖阿洛酮糖果糖果糖山梨糖山梨糖塔格糖塔格糖10 August 202294 4)四种重要的己糖四种重要的己糖葡萄糖葡萄糖 甘露糖甘露糖 半乳糖半乳糖 果糖果糖 10 August 202210D-葡萄糖 是自然界分布最广、也最重要的单糖,葡萄糖在工业上以淀粉为原料用无机酸或酶水解的方法大量获得,是食品及制药工业上的重要原料。D-甘露糖及D-半乳糖 它们是一对C2及C4位差向
3、异构体。在植物中主要以缩合物形态存在于甘露聚糖及半乳聚糖等多糖中。D-半乳糖与D-葡萄糖结合成乳糖(双糖),存在于动物乳汁中。D-甘露糖可被酵母发酵;D-半乳糖可被乳糖酵母发酵。D-果糖 近年来用异构化酶成功的在常温常压下使葡萄糖转化为果糖。10 August 202211(二)单糖的重要衍生物1、脱氧单糖 DNA中的D-2-脱氧核糖。分布最广的L-鼠李糖、L-岩藻糖都是6-脱氧己糖。2、糖胺 又称氨基糖,糖分子中一个羟基为氨基所代替。自然界存在的都是己糖胺。常见的是D-葡萄糖胺,存在于几丁质和黏液酸中。10 August 2022123、糖酸类:分为糖酸、糖醛酸。醛基被氧化的成为糖酸,有糖一
4、酸和糖二酸。另一端的羟甲基被氧化成为糖醛酸。所有3类糖酸都是强酸。1)葡糖酸:能与钙、铁等离子形成可溶性盐类,易被吸收。葡萄糖酸钙用于消除过敏、补充钙质。此外,葡萄糖酸还可作为大都蛋白凝聚剂用于制豆腐,俗称石膏点豆腐。2)抗坏血酸:也称维生素C。主要以葡萄糖为原料通过发酵与化学法的半合成工艺生产。3)葡萄糖醛酸:最常见的一种糖醛酸,是肝脏内的一种解毒剂。半乳糖醛酸存在于果胶中。10 August 202213六、寡糖六、寡糖 寡糖是由寡糖是由2-102-10个单糖分子缩合而成的糖类物质。个单糖分子缩合而成的糖类物质。自然界最重要的是双糖。自然界最重要的是双糖。(一)双糖(一)双糖 又称二糖,由
5、又称二糖,由2 2分子单糖失去分子单糖失去1 1分子水以糖苷键连接而成,因分子水以糖苷键连接而成,因此水解后产生此水解后产生2 2分子单糖。分子单糖。1 1、双糖的结构和来源、双糖的结构和来源 P18P1810 August 202214-型-型-型-型麦芽糖(葡萄糖-1,4-葡萄糖苷)乳糖(葡萄糖-1,4-半乳糖苷)OOHHHHOHHOHHOCH2OHOHHHOHOHOHHHCH2OHOHOHHCH2OHHHOOOHHOHHCH2OHHOHHHHOHOH61234511122233344455566610 August 202215OHHHHOHCH2OHHOOCH2OHCH2OHHOHHO
6、HHO-型-型-型-型蔗 糖 -葡 萄 糖-(1,2)-果 糖 苷 纤 维 二 糖 -葡 萄 糖-(1,4)-葡 萄 糖 苷 HOHOHHOHHOHHOHHOCH2OHOHHHOHHOHHOHCH2OH61234512345610 August 202216(二二)常见的二糖常见的二糖乳糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二乳糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、海藻糖、龙胆二糖等。糖、海藻糖、龙胆二糖等。10 August 2022171.1.蔗糖蔗糖:常用食糖,甜度大,易结晶,易溶于水,甘蔗、甜菜中丰常用食糖,甜度大,易结晶,易溶于水,甘蔗、甜菜中丰富,分子式富,分子式C C1212H H2222O O1111,
7、不能还原不能还原TollensTollens或或FehlingFehling试剂(无还原性),不能试剂(无还原性),不能成脎(无异头物形式),不变旋,成脎(无异头物形式),不变旋,由一分子由一分子-D-Glc-D-Glc和一分子和一分子-D-Fru-D-Fru组成,既是葡萄糖苷,又是果糖苷,组成,既是葡萄糖苷,又是果糖苷,结构为:结构为:-D-Glc-D-Glc-D-Fru-D-Fru-1-1,22,蔗糖水解反应中伴随有从蔗糖水解反应中伴随有从+到到-的旋光符号的变化,这种水解称为(的旋光符号的变化,这种水解称为(+)蔗糖的转化。蔗糖的转化。10 August 2022182.2.乳糖:乳糖:
8、存在于人乳(存在于人乳(5-7%5-7%)和牛乳()和牛乳(4%4%)中,分子式)中,分子式C C1212H H2222O O1111,还还原糖,能成糖脎,糖脎水解产物是原糖,能成糖脎,糖脎水解产物是D(+)-GalD(+)-Gal和和D-D-葡萄糖脎,可变旋(有葡萄糖脎,可变旋(有、形式),酸或酶(苦杏仁酶,只水解形式),酸或酶(苦杏仁酶,只水解 连接糖苷键)水解得到连接糖苷键)水解得到D(+)-GlcD(+)-Glc及及GalGal,结构为,结构为4-O-4-O-(-D-D-吡喃半乳糖基)吡喃半乳糖基)D-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -1-1,44。乳糖酶缺乏,小肠乳糖升高引起渗透性腹泻,肠
9、道细菌使乳糖发酵产乳糖酶缺乏,小肠乳糖升高引起渗透性腹泻,肠道细菌使乳糖发酵产生大量气体。生大量气体。10 August 202219乳糖结构模型乳糖结构模型10 August 2022203.3.麦芽糖麦芽糖:又称饴糖,分子式:又称饴糖,分子式:C C1212H H2222O O1111,可变旋(存在,可变旋(存在、形式),形式),能还原能还原TollensTollens和和FehlingFehling试剂(具还原性),与苯肼成脎试剂(具还原性),与苯肼成脎C C1212H H2020O O9 9C=NNH(CC=NNH(C6 6H H5 5)2 2(一个半缩醛羟基),被溴水氧化为一元羧酸(
10、一个半(一个半缩醛羟基),被溴水氧化为一元羧酸(一个半缩醛羟基),稀酸、麦芽糖酶水解,产物为缩醛羟基),稀酸、麦芽糖酶水解,产物为D-(+)-GlcD-(+)-Glc,结构为,结构为4-O-(4-O-(-D-D-吡吡喃葡萄糖基喃葡萄糖基)-D-)-D-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -1-1,4 4。麦芽糖是两分子的葡萄糖以麦芽糖是两分子的葡萄糖以-1,4 糖苷键缩合失水而成。糖苷键缩合失水而成。10 August 202221麦芽糖的生成与水解麦芽糖的生成与水解10 August 20222210 August 202223 蔗糖蔗糖 麦芽糖麦芽糖 乳糖乳糖 组成(均为组成(均为D D型)型)苷键苷键
11、 旋光旋光 变旋变旋 还原性还原性 成脎成脎 1Glc,1Fru,-1,2+-2Glc-1,4+1Glc,1Gal-1,4+二糖总结二糖总结10 August 202224棉子糖棉子糖(raffinose):(raffinose):分子式分子式C C1818H H3232O O1616,许多植物中存在,棉籽与,许多植物中存在,棉籽与桉树分泌物中尤多。由各桉树分泌物中尤多。由各1 1分子的半乳糖、葡萄糖和果糖组成。分子的半乳糖、葡萄糖和果糖组成。t t=105.2=105.2,不能还原,不能还原FehlingFehling试剂,与酸共热水解生成试剂,与酸共热水解生成GlcGlc、FruFru及及
12、GalGal,结构为:结构为:(三三)其他简单寡糖其他简单寡糖10 August 202225(四四)环糊精环糊精环糊精由环糊精由6 6、7 7或或8 8个葡萄糖单位通过个葡萄糖单位通过-1-1,4 4糖苷键连糖苷键连接成环状,分别称接成环状,分别称-,-,r-r-环糊精。环糊精形环糊精。环糊精形成轮胎状结构,内侧疏水,外侧亲水,可以使疏水物成轮胎状结构,内侧疏水,外侧亲水,可以使疏水物质形成水溶性的包含络合物,增加被包含物质的稳定质形成水溶性的包含络合物,增加被包含物质的稳定性。因此在医药、食品、化工等领域被用作稳定剂、性。因此在医药、食品、化工等领域被用作稳定剂、抗氧化剂、抗光解剂、乳化剂
13、和增溶剂。抗氧化剂、抗光解剂、乳化剂和增溶剂。10 August 202226七七.多糖(多糖(PolysaccharidesPolysaccharides)由许多单糖或单糖衍生物聚合而成,缩合时单糖分子以糖由许多单糖或单糖衍生物聚合而成,缩合时单糖分子以糖苷键相连,一般无甜味、无还原性、酸或酶的作用下可水解为苷键相连,一般无甜味、无还原性、酸或酶的作用下可水解为双糖、寡糖或多糖,重要的有双糖、寡糖或多糖,重要的有淀粉、糖元、纤维素、几丁质、淀粉、糖元、纤维素、几丁质、粘多糖粘多糖等。可分为同多糖和杂多糖。等。可分为同多糖和杂多糖。10 August 202227(一一)同多糖:同多糖:由一种
14、单糖缩合而成的多糖。由一种单糖缩合而成的多糖。掌握各种同多糖的基本结构在生产和科研中的意义掌握各种同多糖的基本结构在生产和科研中的意义,注意注意掌握淀粉(掌握淀粉(starchstarch)、糖原)、糖原(glycogen)(glycogen)、右旋糖苷、右旋糖苷(dextran)(dextran)、纤维素纤维素(cellulose)(cellulose)、壳多糖、壳多糖(chitin)(chitin)的结构特点和开发意义。的结构特点和开发意义。1.1.淀粉(淀粉(StarchStarch)(1 1)结构)结构 直链淀粉直链淀粉平均平均250-300250-300个个-D-Glc-D-Glc通
15、过通过-1-1,4 4糖苷键相连,糖苷键相连,旋转卷曲成螺旋状,每旋转卷曲成螺旋状,每6 6个个GlcGlc残基盘旋一圈,与残基盘旋一圈,与KI-IKI-I2 2呈(深)呈(深)兰色。水解的唯一双糖为麦芽糖、唯一单糖为葡萄糖。兰色。水解的唯一双糖为麦芽糖、唯一单糖为葡萄糖。支链淀粉支链淀粉由由2000-220002000-22000个个GlcGlc残基组成,大约每残基组成,大约每24-3024-30个个GlcGlc就有一个就有一个-1-1,6 6糖苷键的分支,与糖苷键的分支,与KI-IKI-I2 2呈紫(红)色。水呈紫(红)色。水解时只生成一种双糖(解时只生成一种双糖(+)麦芽糖。)麦芽糖。1
16、0 August 202228OCH2OHOCH2OHOOOCH2OHOHn141414直链淀粉的直链淀粉的-1.4-1.4-糖苷键糖苷键10 August 202229直链淀粉的空间结构直链淀粉的空间结构10 August 202230支链淀粉支链淀粉结构式结构式10 August 202231支支链淀粉的空间结构链淀粉的空间结构10 August 202232(2)性质性质淀粉显色淀粉显色10 August 20223310 August 2022342.2.糖原(糖原(GlycogenGlycogen)动物淀粉,细菌细胞中动物淀粉,细菌细胞中也有存在,动物组织内主要也有存在,动物组织内主
17、要的贮藏多糖。肝脏、肌肉中的贮藏多糖。肝脏、肌肉中含量多,分别称为肝糖元、含量多,分别称为肝糖元、肌糖元。结构与支链淀粉相肌糖元。结构与支链淀粉相似,但分支长度较短,一般似,但分支长度较短,一般由由8-128-12个个GlcGlc残基组成,分支残基组成,分支多,分子量高达多,分子量高达10106 6-10-108 8。与。与KI-IKI-I2 2呈红褐色或棕红色。水呈红褐色或棕红色。水解终产物是葡萄糖。解终产物是葡萄糖。糖原示意图糖原示意图10 August 202235与支链淀粉的不同在于与支链淀粉的不同在于糖原分子分支多、链短、结构紧密糖原分子分支多、链短、结构紧密。糖原(糖原(glyco
18、gen)10 August 2022363.3.纤维素(纤维素(CelluloseCellulose)自然界中分布最广的糖,由葡萄糖构成,葡萄糖分子间以自然界中分布最广的糖,由葡萄糖构成,葡萄糖分子间以-1-1,4 4糖苷糖苷键连接,纤维状、僵硬、不溶于水的分子,分子不分支,约由键连接,纤维状、僵硬、不溶于水的分子,分子不分支,约由10000-1500010000-15000个个-D-Glc-D-Glc残基组成。水解需高温、高压和酸,人体消化酶不能水解纤维素,残基组成。水解需高温、高压和酸,人体消化酶不能水解纤维素,食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶(食草动物利用肠道寄生菌分泌的纤维素酶(c
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