08 Carbohydrate.ppt

第1页：碳水化合物的定义与功能

碳水化合物

多羟基醛、酮及其衍生物。

功能

作为结构物质，并作为碳源与能量的贮藏物质。

第2页：异构体的概念

异构体：两个或多个含有相同数目与种类原子、分子量相同的不同化合物。

投影式：用空间排布表示三维结构的书写方式。

第3页：D-型与 L-型构型

D-甘油醛

最高编号不对称碳原子上的羟基写在右侧。

L-甘油醛

最高编号不对称碳原子上的羟基写在左侧。

D-赤藓糖与 L-赤藓糖互为镜像。

第4页：单糖的模型化合物

以甘油醛作为单糖的模型化合物，本页列出 D-甘油醛、L-甘油醛、D-赤藓糖与L-苏阿糖的投影式。

第5页：旋光仪与旋光方向

右旋（Dextrorotatory）

使平面偏振光顺时针（向右）旋转。

左旋（Levorotatory）

使平面偏振光逆时针（向左）旋转。

第6页：费歇尔投影式与异头碳

异头碳（Anomeric Carbon）：参与半缩醛或缩醛形成的碳原子。

第7页：异头物

异头物（Anomers）：成环时形成的立体异构体（α、β）；α 型异头羟基与环上取代基处于同侧。

第8页：哈沃斯投影式：α-D-葡萄糖

本页给出糖的哈沃斯投影式（Haworth Projection）写法，示例为 α-D-吡喃葡萄糖（α-D-Glucopyranose）。

第9页：葡萄糖的环状构型与比例

说明：源文件该页构型名称与数值连排，表中占比按原文所列数值还原；平衡状态下通常以 α 型约 35%、β 型约 65% 描述（见「葡萄糖的变旋现象」一页）。

第10页：单糖：己糖与葡萄糖

葡萄糖（Glucose，dextrose 右旋糖）：可使偏振光向右旋转。

第11页：葡萄糖的变旋现象

葡萄糖是最常见的单糖，商业上由淀粉制得，存在于谷物根、豆类、动物组织与肝脏中。

变旋（Mutarotation）：葡萄糖水溶液的旋光度变化至恒定值的现象：α 型 [α]²⁰_D = +113°，平衡时 [α]²⁰_D = +52°，β 型 [α]²⁰_D = +19°；平衡时 α 型约占 35%，β 型约占 65%。

第12页：半乳糖

半乳糖（Galactose）：乳糖（乳糖）的组成成分，本页给出 α-D-吡喃半乳糖的结构。

第13页：果糖

果糖（Fructose，levulose）：在旋光仪中呈左旋，本页给出 D-果糖、β-D-果糖与 α-D-果糖的结构。

第14页：呋喃果糖的结构

本页给出 β-D-呋喃果糖与 α-D-呋喃果糖的环状结构，其中 β-D-呋喃果糖为自然界中游离存在的形式。

第15页：双糖：麦芽糖

双糖是两个单糖的酐。

麦芽糖（Maltose）：4-O-α-D-吡喃葡萄糖基（1→4）α-D-吡喃葡萄糖。

第16页：纤维二糖

纤维二糖（Cellobiose）：4-O-β-D-吡喃葡萄糖基（1→4）-β-D-吡喃葡萄糖，是纤维素的水解重复单元。

第17页：蔗糖与转化糖

蔗糖（Sucrose）：2-O-α-D-吡喃葡萄糖基 β-D-呋喃果糖苷。

转化糖（Invert Sugar）：蔗糖溶液水解为葡萄糖与果糖后，旋光度由右旋（+66.5）变为左旋（−19.8），故蔗糖被称为转化糖。

第18页：乳糖

乳糖（Lactose）是乳中的主要糖：

• 4-O-β-D-吡喃半乳糖基（1→4）-α-D-吡喃葡萄糖。
• 4-O-β-D-吡喃半乳糖基（1→4）-β-D-吡喃葡萄糖。

第19页：不同糖的相对甜度

第20页：低聚糖：棉子糖

棉子糖（Raffinose）：半乳糖 + 葡萄糖 + 果糖组成的三糖，结构为 6-O-α-D-吡喃半乳糖基（1→6）-2-O-α-D-吡喃葡萄糖基（1→2）-β-D-呋喃果糖苷。

第21页：低聚糖：水苏糖

水苏糖（Stachyose）：半乳糖 + 半乳糖 + 葡萄糖 + 果糖组成的四糖，结构为 6-O-α-D-吡喃半乳糖基（1→6）-6-O-α-D-吡喃半乳糖基（1→6）-2-O-α-D-吡喃葡萄糖基-β-D-呋喃果糖苷，俗称「胀气因子」（Flatulence Factor）。

第22页：多糖：纤维素

纤维素（Cellulose）：由 β-D-葡萄糖经（1→4）键连接而成的聚合物，重复单元为纤维二糖；多糖是单糖通过醚键连接形成的酐。

第23页：淀粉与直链淀粉

淀粉（STARCH）

植物的贮藏性碳水化合物，以颗粒形式存在于细胞中，由直链淀粉与支链淀粉组成。

直链淀粉（Amylose）

由 α-D-葡萄糖经（1→4）键连接而成的直链聚合物。

第24页：支链淀粉

支链淀粉（Amylopectin）：除 α-D-葡萄糖（1→4）键外，还含有 α-D-葡萄糖（1→6）键；其线性片段长度仅约 25 个葡萄糖单位，即每 25 个 α-（1→4）键出现一个 α-（1→6）分支点。

第25页：糖原

糖原（GLYCOGEN）又称动物淀粉，含有 α-（1→4）键与 α-（1→6）键，两者比例约为 12:1，分支程度高于支链淀粉。

第26页：果胶

果胶（PECTIN）：由 4-O-α-D-半乳糖醛酸与半乳糖醛酸甲酯经（1→4）键连接而成的聚合物。

第27页：果胶的酯化度

酯化度（Degree of Methylation，DM）越高，形成凝胶所需温度越高。形成凝胶至少需要 50% 的羧基被甲酯化。

• 果酱用果胶：DM 约 74。
• 果冻用果胶：DM 约 60。

第28页：多糖（胶）的功能性质

1. 黏度控制。
2. 质构控制。
3. 乳化作用。
4. 持水能力。
5. 稳定作用。

第29页：玉米糖浆与 DE 值

玉米糖浆：一般情况下 DE（葡萄糖当量）越高，糖浆中的葡萄糖含量越高。

第30页：高果糖浆的组成

第31页：玉米糖浆的干基组成

本页为玉米糖浆各组分占干物质的百分组成，涉及的糖组分包括葡萄糖、麦芽糖、三糖、四糖与五糖，并按高麦芽糖浆、低 DE 与高 DE 三类糖浆分别列出。

说明：源文件该页糖类名称与多列百分比数字连排，无法安全判定各列对应关系，故未还原为数据表，具体数值建议对照原课件图片核对。

第32页：变性淀粉

1. 预糊化淀粉：简单预蒸煮后滚筒干燥，产品可在冷水中迅速分散。
2. 薄沸淀粉或酸改性淀粉：将颗粒淀粉悬浮于很稀的酸中，在略低于其糊化温度的条件下处理（条件温和）。
3. 氧化淀粉：用碱性次氯酸盐氧化淀粉，使 C6 上生成 —COO⁻。

第33页：碳水化合物的测定方法

单糖与低聚糖

酶法：葡萄糖氧化酶法、己糖激酶法；色谱法：纸色谱或薄层色谱、气相色谱、液相柱色谱。

多糖

通常先经化学或酶水解，再分析所得单体。

第34页：葡萄糖氧化酶法

葡萄糖氧化酶系统：

• 葡萄糖氧化酶：D-葡萄糖 + O₂ → 葡萄糖酸 + H₂O₂。
• 过氧化物酶：H₂O₂ + 邻联茴香胺（无色）→ 2H₂O + 氧化态邻联茴香胺（棕色）。

第35页：己糖激酶法

己糖激酶系统（辅酶为 NADP⁺，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）：

• 己糖激酶：葡萄糖 + ATP → G-6-P + ADP。
• G-6-P 脱氢酶：G-6-P + NADP⁺ → 6-磷酸葡萄糖酸 + NADPH + H⁺。

生成的 NADPH 与葡萄糖的量成化学计量关系，在 334 nm 处测定其吸收。

第36页：碳水化合物的定性分析

薄层色谱：以硅胶（厚度 250 μm）为固定相；可用光密度计定量，展开时间随溶剂而变，一般需过夜。

第37页：糖的气相色谱分析

气液色谱要求被测化合物具有挥发性，因此糖需先形成三甲基硅醚（醚键），衍生试剂为三甲基氯硅烷。

第38页：糖的液相色谱分析

液相色谱碳水化合物分析（Waters Assocs. 840380 固定相），流动相为 H₂O/CH₃CN（水/乙腈）。

第39页：多糖的测定：淀粉

多糖的定量通常依赖化学或酶水解后再测定单体。淀粉测定：

1. 直链淀粉 + I⁻ → 蓝色络合物，可用分光光度计按显色读数测定。
2. 支链淀粉 + I⁻ → 红紫色。