第十四章碳水化合物

1、ohohch2ohhhohohhhoch2ohhhhoohhhoh2co内容提要内容提要内容提要内容提要 碳水化合物又称作糖，是自然界存在的碳水化合物又称作糖，是自然界存在的一大类有机化合物，由绿色植物经光合作用一大类有机化合物，由绿色植物经光合作用合成。糖不仅为生物有机体提供建筑材料合成。糖不仅为生物有机体提供建筑材料（如纤维素）和能量来源，而且还是高密度（如纤维素）和能量来源，而且还是高密度的信息载体，起到了重要的细胞识别功能。的信息载体，起到了重要的细胞识别功能。一起，被称为涉及一起，被称为涉及生命活动本质的重要生物分子，是维持生命生命活动本质的重要生物分子，是维持生命机器正常运转的最根

2、本的物质基础。机器正常运转的最根本的物质基础。 与其它三类生物分子相比，糖分子结构与其它三类生物分子相比，糖分子结构上的多样性和复杂性固然增加了糖化学研究上的多样性和复杂性固然增加了糖化学研究的难度，但单位质量的糖远比核酸和蛋白质的难度，但单位质量的糖远比核酸和蛋白质所携带的信息多。如果说单糖是生物学专一所携带的信息多。如果说单糖是生物学专一性词汇中的字母，由糖分子的变化、连接方性词汇中的字母，由糖分子的变化、连接方式以及是否含有支链结构可以拼写出意思不式以及是否含有支链结构可以拼写出意思不同的生物学语言。同的生物学语言。 最初发现的这一类化合物都是由最初发现的这一类化合物都是由c、h、o三种

3、元素组成，分子中三种元素组成，分子中ho = 211，且可用通，且可用通式式cn(h2o)m表示，所以将这一类化合物称为碳表示，所以将这一类化合物称为碳水化合物（水化合物（carbohydrates）。如：葡萄糖分子）。如：葡萄糖分子式为式为c6h12o6 。但后来发现有些化合物具有上述。但后来发现有些化合物具有上述这些化合物的性质，但其分子式并不符合此通这些化合物的性质，但其分子式并不符合此通式，例如：鼠李糖，式，例如：鼠李糖，c6h12o5；某些符合此通式；某些符合此通式的化合物，如乳酸，的化合物，如乳酸，c3h6o3，在性质上与这类，在性质上与这类化合物没有共同之处。所以，改称作糖类化合

4、化合物没有共同之处。所以，改称作糖类化合物更为恰当。物更为恰当。 根据糖类能否水解和水解后生成物的不同，根据糖类能否水解和水解后生成物的不同，可将其分为三大类。可将其分为三大类。糖糖类类单单 糖（糖（monosaccharides）低聚糖（低聚糖（oligosaccharides）多多 糖（糖（polysaccharides）按官能团按官能团分类分类醛糖醛糖酮糖酮糖按碳原子个数按碳原子个数分类分类最简单的单糖是：最简单的单糖是：ch2 ch cho ohoh甘油醛甘油醛ch2 c ch2 ohooh甘油酮甘油酮 丙醛糖丙醛糖 1 2 丁醛糖丁醛糖 2 4 戊醛糖戊醛糖 3 8 己醛糖己醛糖 4

5、 16 丁酮糖丁酮糖 1 2 戊酮糖戊酮糖 2 4 己酮糖己酮糖 3 8hhhochochoch2ohch2ohoh( ( )-)-甘油醛甘油醛d(+)-(+)-甘油醛甘油醛 （d/l标记法，标记法，） hchoch2ohohd(+)-(+)-甘油醛甘油醛hcnhhch2ohohohcnhocnohch2ohhhchoohohch2ohhhd( ( )-)-赤藓糖赤藓糖hhch2ohohchohod( (+ +)-)-苏阿糖苏阿糖水解水解,成内酯成内酯,还原还原 用同样的方法，可以派生出用同样的方法，可以派生出d-系列中的系列中的4个戊醛糖和个戊醛糖和8个己醛糖（个己醛糖（） 。 l-系列中的

6、系列中的2个丁醛糖、个丁醛糖、4个戊醛糖和个戊醛糖和8个个己醛糖，也可按上述方法从己醛糖，也可按上述方法从l-甘油醛派生出甘油醛派生出来。来。 同样，同样，d-系列和系列和l-系列的酮糖可由系列的酮糖可由d-甘甘油醛和油醛和l-甘油醛生成的赤藓酮糖派生。甘油醛生成的赤藓酮糖派生。 以下两个符号分别代表以下两个符号分别代表d- -甘油醛和甘油醛和l- -甘甘油醛。以油醛。以d-系列醛糖为例，说明单糖的构型：系列醛糖为例，说明单糖的构型：- - - - d(+)- -甘油醛甘油醛( ( )-)-赤藓糖赤藓糖( ( )-)-苏阿糖苏阿糖d( ( )-)-赤藓糖赤藓糖d( ( )-)-阿拉伯糖阿拉伯糖

7、d( ( )-)-阿拉伯糖阿拉伯糖d( ( )-)-阿洛糖阿洛糖d( ( )-)-阿卓糖阿卓糖d( ( )-)-葡萄糖葡萄糖d( ( )-)-甘露糖甘露糖d( ( )-)-苏阿糖苏阿糖d( ( )-)-莱苏糖莱苏糖d( ( )-)-莱苏糖莱苏糖d( ( )-)-古罗糖古罗糖d( ( )-)-艾杜糖艾杜糖d( ( )-)-半乳糖半乳糖d( (+ +)-)-塔罗糖塔罗糖 与羰基相距最远的与羰基相距最远的c*上所连的上所连的。 d-系列的系列的2个丁醛个丁醛糖、糖、4个戊醛糖、个戊醛糖、8个己醛糖各自互为非对映个己醛糖各自互为非对映异构体，它们的对映体均属于异构体，它们的对映体均属于l-系列，是由系

8、列，是由l(-)-甘油醛派生出来的。例如：甘油醛派生出来的。例如： d( )- -甘油醛甘油醛d( ( )-)-赤藓糖赤藓糖 d( ( )-)-苏阿糖苏阿糖 ( ( )-)-苏阿糖苏阿糖 ( ( )-)-赤藓糖赤藓糖( ( )-)-甘油醛甘油醛一对对映体一对对映体 绝大多数的丙糖和丁糖都是合成的化合绝大多数的丙糖和丁糖都是合成的化合物，自然界存在很少。物，自然界存在很少。 天然的戊醛糖有：天然的戊醛糖有：l( ( )-)- 阿拉伯糖（存阿拉伯糖（存在于阿拉伯胶及樱桃树胶内），在于阿拉伯胶及樱桃树胶内），d( ( )-)-木糖木糖（存在于木胶及半纤维素中），（存在于木胶及半纤维素中）， d( (

9、+ +)-)-阿拉阿拉伯糖（存在于某些配糖体内），伯糖（存在于某些配糖体内），d( ( )-)-核糖核糖（存在于核酸内）。而戊酮糖则不存在于自（存在于核酸内）。而戊酮糖则不存在于自然界中。然界中。 己醛糖的己醛糖的16个异构体都是已知的，但只有个异构体都是已知的，但只有d( ( )-)-葡萄糖，葡萄糖，d( ( )-)-甘露糖和甘露糖和d( ( )-)-半乳糖是半乳糖是天然的己醛糖。天然的己醛糖。这这16个异构体中有个异构体中有12个构型是个构型是化学家化学家fischer及学生确定的。及学生确定的。 1885年，年，fischer首先从葡萄糖着手，耗时首先从葡萄糖着手，耗时3年，确定了年，确

10、定了葡萄糖的构型，并于葡萄糖的构型，并于1902年年。hhohhohhohohch2ohchoch2ohcho或或d-( ( ) )葡萄糖的葡萄糖的fischer投影式投影式ch2ohch2ohohohhhhhooch2ohch2oho或或 d-(-( ) )果糖的果糖的fischer投影式投影式（） 深入一步探讨单糖的性质时，发现有些实深入一步探讨单糖的性质时，发现有些实验现象无法用单糖的链状结构加以解释：验现象无法用单糖的链状结构加以解释： d( ( )-)-葡萄糖葡萄糖 + 饱和饱和nahso3 + 品红试剂品红试剂 葡萄糖在无水氯化氢的催化下，只能葡萄糖在无水氯化氢的催化下，只能与一分

11、子甲醇反应，生成含一个甲基的化合与一分子甲醇反应，生成含一个甲基的化合物。物。 从乙醇水溶液在常温下结晶从乙醇水溶液在常温下结晶葡萄糖（葡萄糖（m.p.=146）溶于水，溶于水，从从+112.2 +52.7在较高温度下从吡啶中结晶在较高温度下从吡啶中结晶葡萄糖（葡萄糖（m.p.=150）溶于水，溶于水，从从+18.7 +52.7 这种旋光度不断改变最后达到平衡值的现这种旋光度不断改变最后达到平衡值的现象在糖化学上称为象在糖化学上称为(mutarotation)。平衡混合物平衡混合物= = +52.78hhohhohhoho h ch2ohcho*c och2ohoohhohhhhohhhhho

12、hhohhohoch2ohc h*oh- -m.p.=150=+18.7 63% 0.1%-m.p.=146=+112.237% 试验现象的解释：试验现象的解释： (1)葡萄糖分子中的醛基（葡萄糖分子中的醛基（hc1o）与）与c5上的醇羟基加成，生成稳定的六元环半缩醛。上的醇羟基加成，生成稳定的六元环半缩醛。在加成过程中：在加成过程中：sp2 c1 sp3 c* 产生葡萄糖的两种环状旋光产生葡萄糖的两种环状旋光异构体异构体 c*上新生成的上新生成的 与决定构型的与决定构型的在同侧在同侧 - 型型与决定构型的与决定构型的在异侧在异侧 - 型型葡萄糖的开链式和葡萄糖的开链式和 -、-两种环状结构是

13、互两种环状结构是互变异构，在水溶液中变异构，在水溶液中 -、-两种环状结构通两种环状结构通过开链式相互转化过开链式相互转化- 型向型向- 型转变，比旋光度型转变，比旋光度- 型向型向 - 型转变，比旋光度型转变，比旋光度达到动态平衡后，比旋光度值恒定。达到动态平衡后，比旋光度值恒定。 是糖中普遍存在的现象是糖中普遍存在的现象也就是也就是说，大多数单糖在水溶液中都存在这种环状结说，大多数单糖在水溶液中都存在这种环状结构与开链式的互变平衡。构与开链式的互变平衡。开链式开链式葡萄糖葡萄糖- -d( ( )-)-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖 - -d( ( )-)-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖 +h2noh，还原剂，

14、氧化剂还原剂，氧化剂 不可逆反应，使平衡移动不可逆反应，使平衡移动环状结构环状结构反应能进行到底反应能进行到底 葡萄糖的半缩醛是氧环式结构，这种葡萄糖的半缩醛是氧环式结构，这种5个碳个碳原子和原子和1个氧原子形成的六元环，其骨架相当于个氧原子形成的六元环，其骨架相当于含氧的六元杂环化合物吡喃。所以把糖的含氧的六元杂环化合物吡喃。所以把糖的。 (2) 严格地讲，葡萄糖是吡喃糖、呋喃糖和开严格地讲，葡萄糖是吡喃糖、呋喃糖和开链式的互变平衡，只是达到平衡后，呋喃糖含链式的互变平衡，只是达到平衡后，呋喃糖含量量1%，且没有得到结晶；开链式的含量，且没有得到结晶；开链式的含量0.0026%，很难用仪器测

15、到。，很难用仪器测到。 同样，果糖水溶液中也存在着环式、开链同样，果糖水溶液中也存在着环式、开链式的互变平衡：式的互变平衡：ch2ohch2ohohohhhhhoo - -d- -吡喃果糖吡喃果糖 - -d- -吡喃果糖吡喃果糖 - -d- -呋喃果糖呋喃果糖 - -d- -呋喃果糖呋喃果糖ohohoh2cchohhhohch2ohhoch2ohohhhhhococh2ohohohch2ohhhhochoh2cohhoch2ohchohhohch2ohho微量微量18%37%11%34%= = 133= = 21变旋平衡：变旋平衡： 顺时针顺时针旋转旋转90 choohohhohhhhohho

16、h2c弯曲成弯曲成环状形式环状形式choch2ohohohhohhhhoh123456ch2ohohohohhohhhhcho123456d( ( )-)-葡萄糖葡萄糖ch2ohohohohhohhhhch o123456hoh654321hhhhhoohohch2ohohoh654321hhhhhoohohch2oho- -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖- -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖ch2ohohohohhohhhhcho123456旋转旋转c4c5键键 单糖单糖haworth式举例：式举例： ohohhhohohch2ohch2oh- -d- -呋喃果糖呋喃果糖- -

17、d- -呋喃果糖呋喃果糖ohhhohhhhhoch2ohohohohhhhhhoohch2ohohohoh2chhhhoohohch2ohooch2ohohohhohhhhoh2c- -d- -吡喃果糖吡喃果糖- -d- -吡喃果糖吡喃果糖choch2ohhohhhohhohohhhhhhoohohohhoohohhohhhhohh - - - -choch2ohohhohhhhohhohohhhhhhoohohch2ohooch2ohohohhohhhhohh- -d- - -d- -och2ohohohhohhhhhohhohhohhohhohch2ohchohhohhhhhoohohch

18、2oho hoh654321hhhhhoohohch2ohooch2ohhohoohoh- -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖 hoh654321hhhhhoohohch2oho och2ohhohoohoh 用构象式也可以表示酮糖和其它醛糖的用构象式也可以表示酮糖和其它醛糖的环状结构，而环状结构，而其它其它d- -己醛糖也存在类似于己醛糖也存在类似于d- -吡喃葡萄糖的构象式，但唯独吡喃葡萄糖的构象式，但唯独 - -d( (+ +)-)-吡喃吡喃葡萄糖的大基团全部处于葡萄糖的大基团全部处于e键，这可能就是自键，这可能就是自然界中然界中 - -d( (+ +)-)-吡喃吡喃葡萄糖存在最多

19、的原因葡萄糖存在最多的原因之一。之一。 （） 单糖具有高沸点、高熔点，易溶于水，有单糖具有高沸点、高熔点，易溶于水，有旋光活性和变旋性。旋光活性和变旋性。 单糖的开链式属于多羟基醛和酮，不但具单糖的开链式属于多羟基醛和酮，不但具有醇羟基和醛酮的化学性质，而且存在二者相有醇羟基和醛酮的化学性质，而且存在二者相互影响所形成的特性，同时也表现出环状结构互影响所形成的特性，同时也表现出环状结构的性质。的性质。 choch2ohohohhhhhohhohc oh ch2oh ohohhc oh hhhoch2ohch2ohohohhohhhod- -葡萄糖葡萄糖1,2- -烯醇式烯醇式d- -甘露糖甘露

20、糖d- -果糖果糖ch och2ohohohhohhhhohd- -葡萄糖葡萄糖d- -甘露糖甘露糖 含多个含多个c*的旋光异构体，彼此间只有一个的旋光异构体，彼此间只有一个手性碳原子的构型相反，其它手性碳原子的构手性碳原子的构型相反，其它手性碳原子的构型完全相同型完全相同。choch2ohohohhohhhhohhohhohhhohohch2ohcho2- -差向异构体差向异构体hohhohhohhohch2ohchohhohhohhohohch2ohcho4-差向异构体差向异构体hoh654321hhhhhoohohch2ohohoh654321hhhhhoohohch2oho端基差向异构

21、体端基差向异构体( (异头物异头物) ) ()ch3coohhhohhohhohohch2ohch nnhc6h5 c6h5nhnh2hhohhohhohohch2ohchonnhc6h5ch2ohohohhhhhoch nnhc6h5 2c6h5nhnh2654321ch2ohhhohohc6h5c6h5hhonnhnnnnhc6h5ch2ohohohhhhhoch nnhc6h5 苯肼只与糖的苯肼只与糖的c1、c2反应成反应成脎，由于分子脎，由于分子内氢键，糖脎形成较为稳定的六元螯合环，其内氢键，糖脎形成较为稳定的六元螯合环，其它碳原子不再进一步发生上述反应。它碳原子不再进一步发生上述反应

22、。 所以，如果碳原子数相同的不同单糖，其所以，如果碳原子数相同的不同单糖，其差别仅在差别仅在c1和和c2的羰基或构型，那么与苯肼反的羰基或构型，那么与苯肼反应后得到相同的脎。例如：应后得到相同的脎。例如：choch2ohohohhohhhhohhohhohhhohohch2ohchoch2ohch2ohohohhohhhod- -葡萄糖葡萄糖d- -甘露糖甘露糖d- -果糖果糖 roh的性质的性质() - -d- -核糖核糖5- -磷酸磷酸- - - -d- -核糖核糖h3po4ohhhhhohohhoh2coohooho p oh2coh ohhhhhoh 5(ch3co)2oohohhoh

23、och2ohooocch3oocch3ch3cooch3cooh2coch3coo - -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖葡萄糖五乙酸五乙酸- - - -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖酯葡萄糖酯 () 醛糖：醛糖： cho tollenfehlingbenedictcoo- - + ag 酮糖酮糖 oh- -异构化异构化 cho 酮糖：酮糖：试剂试剂 + +小分子醛小分子醛8ch cohochoch2ohohohhohhhhohbr2/h2oph=5-6coohch2ohohohhohhhhohd( ( )-)-葡萄糖酸葡萄糖酸酮糖不被溴水氧化酮糖不被溴水氧化d( ( )-)-葡萄糖二酸葡萄

24、糖二酸hno3hhohhohhohohcoohcoohhhohhohhohohch2ohcho ()酮糖发生碳链断裂，酮糖发生碳链断裂，生成二元酸生成二元酸d-葡萄糖醇葡萄糖醇（l- -山梨糖醇）山梨糖醇）d-甘露糖醇甘露糖醇ohohhhohohch2ohch2ohnabh4nabh4hhohhhohohch2ohch2ohhhohhohhohohch2ohchoohchoch2ohohohhhhhohhonabh4hhohhhohohch2ohch2ohho ()()ch3oh无水无水hcl甲基甲基- - -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖苷葡萄糖苷配糖基配糖基hohhhhhhoohohch

25、2ohooch2ohohohhohhhho ch3 h- -半缩醛羟基半缩醛羟基（- -苷羟基）苷羟基）ch3oh无水无水hcl甲基甲基- - - -d(+)-(+)-吡喃吡喃葡萄糖苷葡萄糖苷och2ohohohhohhhhohhhoch3hhhhhoohohch2oho - -半缩醛羟基半缩醛羟基（ - -苷羟基）苷羟基） 无变旋现象，不能发生氧化还无变旋现象，不能发生氧化还原、成脎等反应。原、成脎等反应。hoch3hhhhhoohohch2ohohohhhhhhoohohch2ohooch2och3och3och3h3cohhhhoch3h甲基甲基- -2,3,4,6- -四四- -o-

26、-甲基甲基- - - -d(+)-(+)-葡萄糖苷葡萄糖苷ch3oso2och3naohhohhhhhh3cooch3och3ch2och3o+ ch3oh稀稀hcl或或- -d( ( )-)-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶2,3,4,6- -四四- -o- -甲基甲基- - - -d(+)-(+)-葡萄糖葡萄糖 ()ocho戊醛糖戊醛糖hchoho ch ch ohh chohc oh浓浓hcl choohoh2c己醛糖己醛糖hchoho ch ch ohh cohc o hhoh2c浓浓hcl 己酮糖己酮糖稀稀hcl choohoh2c- -羟甲基糠醛羟甲基糠醛 从反应的条件可以看出，己酮糖最容易发

27、从反应的条件可以看出，己酮糖最容易发生脱水反应。反应产物与酚缩合可得颜色产物，生脱水反应。反应产物与酚缩合可得颜色产物，常用于鉴别糖类化合物。常用于鉴别糖类化合物。 糖类（包括可溶性多糖）糖类（包括可溶性多糖）+ +- -萘酚萘酚/ /浓浓h2so4 醛糖醛糖酮糖酮糖+ + 间苯二酚间苯二酚/ /浓浓hcl 2min内不变色内不变色 糖类（包括可溶性多糖）糖类（包括可溶性多糖）+ +蒽酮蒽酮/ /浓浓h2so4 在一定浓度范围内，糖含量与颜色对光的在一定浓度范围内，糖含量与颜色对光的吸收呈线性关系，可用于糖的的定量测定。吸收呈线性关系，可用于糖的的定量测定。 （） -ohhhoohhhhoh2

28、coh213455544331221hhhohohohch2ohchohohoh2chhohhohoh ohhhohhhhoh2coh213455544331221hhhhohohch2ohchohohoh2chhhhohoh hohhnhcch3hhohch2ohohhooohohch2ohhhohnh2hohhd-2-乙酰氨基乙酰氨基-2-脱氧葡萄糖脱氧葡萄糖d-2-氨基氨基-2-脱氧葡萄糖脱氧葡萄糖 d-2-乙酰氨基乙酰氨基-2-脱氧葡萄糖是组成天然高脱氧葡萄糖是组成天然高分子化合物分子化合物的基本结构单元。甲壳素部的基本结构单元。甲壳素部分脱乙酰化后，可得到分脱乙酰化后，可得到。组成壳

29、聚糖的。组成壳聚糖的基本结构单元是基本结构单元是d-2-氨基氨基-2-脱氧葡萄糖和脱氧葡萄糖和d-2-乙酰氨基乙酰氨基-2-脱氧葡萄糖。脱氧葡萄糖。 甲壳素和壳聚糖在纺织工业、轻工业和污甲壳素和壳聚糖在纺织工业、轻工业和污水处理中有着广泛用途，用于木材染色前处理水处理中有着广泛用途，用于木材染色前处理和木材保护，前景看好。和木材保护，前景看好。 分类分类 单糖的个数单糖的个数单糖苷单糖苷二糖苷二糖苷苷键原子的不同苷键原子的不同o-苷苷n-苷苷s -苷苷c-苷苷ohohhhohohhohohohch2hhohohhohch3oohohooh芸香糖芸香糖槲皮素槲皮素ohohch2ohhhohohh

30、ohohohch2hhohohhohchcnh+， 或苦杏仁酶或苦杏仁酶ohohch2ohhhohohhohhcnhc+ hocho + hcn （） 分子中保留苷羟基，有还原性，能成脎，有分子中保留苷羟基，有还原性，能成脎，有变旋现象。变旋现象。 (maltose)ohohch2ohhhohohhohohohch2ohhhohhohh葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖ohhohoch2ohohohohhooch2oho构象式构象式hohohch2ohhhohohhohohohch2ohhhohhcho - -麦芽糖麦芽糖= = +112 - -麦芽糖麦芽糖= = +168ohhohhhch2ohohh

31、ohohohhhohch2ohohhohhohohch2ohhhohohhohohohch2ohhhohhoh开链式开链式麦芽糖麦芽糖变旋平衡：变旋平衡： (cellobiose)ohohch2ohhhohohhohohohch2ohhhohhohh葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖构象式构象式hohohohoch2ohohooch2ohhoho (lactose)ohohch2ohhhohohhohohohch2ohhhohhohh半乳糖半乳糖葡萄糖葡萄糖hohoch2ohohooch2ohoohohhoh (rutinose)ch3hohhohhhohch2ohhohohohhhohohho鼠李糖鼠

32、李糖葡萄糖葡萄糖 （） 分子中不存在苷羟基，无还原性，不能成分子中不存在苷羟基，无还原性，不能成脎，没有变旋现象。脎，没有变旋现象。 (sucrose) 蔗糖的结构是由蔗糖的结构是由( ( )-)-蔗糖的合成和蔗糖的合成和x x射线衍射线衍射仪测定得到证实，而合成工作是由加拿大射仪测定得到证实，而合成工作是由加拿大saskatoon草原地区实验室的草原地区实验室的lemieux完成，被完成，被人们称为人们称为“有机化学的珠穆朗玛峰有机化学的珠穆朗玛峰”。ohohch2ohhhohohhhoch2ohhhhoohhhoh2co葡萄糖葡萄糖果糖果糖蔗糖蔗糖h+或或转化酶转化酶水解前：水解前： =

33、= 66.5水解开始：水解开始： = = 112.2 = = 133 -d( ( )-)-葡萄糖葡萄糖 + -d( ( )-)-果糖果糖： = = 52.7 = = 92 = = 10.4= = 19.7： 66.5 10.4 19.7，方，方向：右旋向：右旋 左旋左旋 ，蔗糖的水解产物称为，蔗糖的水解产物称为转化糖（蜂蜜的主要成分）。转化糖（蜂蜜的主要成分）。 (cyclodextrins) ohoh2choohohohhoh2cooohohhoh2coohohoch2oh ooohhohohoch2ohoooooch2oh 环六糊精环六糊精 环糊精是一组具有最高相对分子质量的环糊精是一组具

34、有最高相对分子质量的低聚糖，用一种特殊的环糊精葡萄糖基转移低聚糖，用一种特殊的环糊精葡萄糖基转移酶处理淀粉，使其发生水解和环化，可生成酶处理淀粉，使其发生水解和环化，可生成环糊精的混合物。从结构上看环糊精的混合物。从结构上看,环糊精是由环糊精是由68个或更多个葡萄糖单元通过个或更多个葡萄糖单元通过 -1,4-苷键连苷键连接起来的环状化合物，它们分别接起来的环状化合物，它们分别称为环六糊称为环六糊精（精（ 环糊精环糊精）、环七糊精（）、环七糊精（ 环糊精环糊精）和环）和环八糊精（八糊精（ 环糊精环糊精）。）。 环糊精分子彼此叠加起来，形成二聚体或环糊精分子彼此叠加起来，形成二聚体或多聚体，呈圆筒

35、形，中间有一空穴。分子的上多聚体，呈圆筒形，中间有一空穴。分子的上端边缘向外伸展着吡喃葡萄糖端边缘向外伸展着吡喃葡萄糖c2和和c3上的上的 oh，下端边缘向外伸展着吡喃葡萄糖，下端边缘向外伸展着吡喃葡萄糖c5上的上的ch2oh，内侧则由，内侧则由ch键和构成糖苷的氧原键和构成糖苷的氧原子组成。因而其外侧是亲水性，内侧则是疏水子组成。因而其外侧是亲水性，内侧则是疏水性。性。 环糊精在热的碱性水溶液中十分稳定，环糊精在热的碱性水溶液中十分稳定，对对 -淀粉酶有很大的阻抗性，在酸性溶液中缓淀粉酶有很大的阻抗性，在酸性溶液中缓慢水解。慢水解。 环糊精内腔疏水，上、下两端开口处亲环糊精内腔疏水，上、下两

36、端开口处亲水的结构，使许多与环糊精空穴大小相当的非水的结构，使许多与环糊精空穴大小相当的非极性有机分子或有机分子的非极性一端能进入极性有机分子或有机分子的非极性一端能进入环糊精的内腔，通过分子间作用力，形成包结环糊精的内腔，通过分子间作用力，形成包结物，从而改变这些有机物的理化性质。所以环物，从而改变这些有机物的理化性质。所以环糊精可作为稳定剂、乳化剂、抗氧剂、增大材糊精可作为稳定剂、乳化剂、抗氧剂、增大材料在水等极性溶剂中的溶解性等，在食品、医料在水等极性溶剂中的溶解性等，在食品、医药、农业化工及轻工业等领域有着广泛的用途。药、农业化工及轻工业等领域有着广泛的用途。利用形成的包结物，可催化某

37、些有机反应。利用形成的包结物，可催化某些有机反应。 可使某些旋光异构体发生选择性沉淀，可使某些旋光异构体发生选择性沉淀，用于分离对映体。用于分离对映体。 （） 在生物有机体内多糖分子具有广泛的生物在生物有机体内多糖分子具有广泛的生物功能。比较常见的生物功能有：能量储存形式功能。比较常见的生物功能有：能量储存形式( (淀粉是植物储存的养料，糖元是动物储存的淀粉是植物储存的养料，糖元是动物储存的养料养料) )；植物、动物骨架的原料；复杂的生物；植物、动物骨架的原料；复杂的生物功能功能( (如细胞表面的相互作用、调节和识别等如细胞表面的相互作用、调节和识别等) ) 多糖在自然界分布很广，组成多糖的单

38、糖多糖在自然界分布很广，组成多糖的单糖大部分是戊、己醛、酮糖或单糖的衍生物。多大部分是戊、己醛、酮糖或单糖的衍生物。多糖与单糖和低聚糖在性质上有较大的区别，糖与单糖和低聚糖在性质上有较大的区别，。 而具有复杂生物功能的则是糖复合而具有复杂生物功能的则是糖复合体：糖蛋白和糖脂。体：糖蛋白和糖脂。 (starch) 淀粉是混合物，可分为淀粉是混合物，可分为（可溶性淀（可溶性淀粉）和粉）和，二者在淀粉中的含量因来源不，二者在淀粉中的含量因来源不同各有所异，其平均相对分子质量在不同品种之同各有所异，其平均相对分子质量在不同品种之间的差异相当大，提取和分离方法也直接影响其间的差异相当大，提取和分离方法也

39、直接影响其数值。普通种类淀粉中含数值。普通种类淀粉中含1727%的直链淀粉，的直链淀粉，其余为支链淀粉，例如普通玉米中含其余为支链淀粉，例如普通玉米中含2227%的的直链淀粉。但粘玉米中不含直链淀粉，而高直链直链淀粉。但粘玉米中不含直链淀粉，而高直链玉米中直链淀粉的含量高达玉米中直链淀粉的含量高达70 80%。 (amylose) 直链淀粉是由直链淀粉是由d-葡萄糖分子以葡萄糖分子以 -1,4-糖苷糖苷键结合而成的线型天然高分子化合物（键结合而成的线型天然高分子化合物（），其分子链上含有），其分子链上含有100 6000个（一般个（一般为为250 300个）葡萄糖单元。直链淀粉能溶个）葡萄糖单

40、元。直链淀粉能溶于热水，可被淀粉酶催化水解生成麦芽糖，于热水，可被淀粉酶催化水解生成麦芽糖，进而变为葡萄糖被人体吸收。进而变为葡萄糖被人体吸收。hohhhch2ohohhohohohhhohch2ohohhohohhohhhch2ohohhohohohhohch2ohohhohnnohohhooch2ohoohhooch2ohoohhohoch2ohoohhooch2oho淀粉中直链淀粉部分的螺旋型淀粉中直链淀粉部分的螺旋型排列方式及碘的配合物的形成排列方式及碘的配合物的形成 -1,4-糖苷键的结合方式及通过羟基形成糖苷键的结合方式及通过羟基形成的分子内氢键，使直链淀粉的线型分子链卷曲的分子内

41、氢键，使直链淀粉的线型分子链卷曲成螺旋状，每成螺旋状，每6个葡萄糖单元为一周。直链淀粉个葡萄糖单元为一周。直链淀粉的这种螺旋结构也称为的这种螺旋结构也称为，在此基础上，在此基础上螺旋长链还可以再弯折成一定形状的螺旋长链还可以再弯折成一定形状的。 如果数条多糖链之间、或多糖链与其它类如果数条多糖链之间、或多糖链与其它类型的高分子链之间通过分子间作用力或其它弱型的高分子链之间通过分子间作用力或其它弱作用力相互结合，就会形成作用力相互结合，就会形成。这种高。这种高级结构对于生物体内的高度专一性生物化学反级结构对于生物体内的高度专一性生物化学反应起着决定性作用应起着决定性作用分子识别。分子识别。 直链

42、淀粉的螺旋状结构形成一定尺寸的孔直链淀粉的螺旋状结构形成一定尺寸的孔穴，与环糊精类似，能与许多大小与其相匹配穴，与环糊精类似，能与许多大小与其相匹配的小分子化合物形成包结物，例如碘分子，遇的小分子化合物形成包结物，例如碘分子，遇淀粉显蓝色。该颜色反应与分子链的长度有关：淀粉显蓝色。该颜色反应与分子链的长度有关：葡萄糖单元：葡萄糖单元：6个，不能形成包结物；个，不能形成包结物； 8 12个，遇碘显个，遇碘显； 30 35个以上，遇碘显个以上，遇碘显。 (amylopectin) 支链淀粉分子是高度支化的支链淀粉分子是高度支化的d-葡萄糖聚合葡萄糖聚合物，其相对分子质量大于直链淀粉，其分子链物，其

43、相对分子质量大于直链淀粉，其分子链上含有上含有1000 3 000 000个（一般都在个（一般都在6 000个左个左右）葡萄糖单元。支链淀粉不溶于水，在热水右）葡萄糖单元。支链淀粉不溶于水，在热水中会不断膨胀，形成糊状体。中会不断膨胀，形成糊状体。 支链淀粉的主链也是由支链淀粉的主链也是由d-葡萄糖分子以葡萄糖分子以 -1,4-糖苷键结合而成，但在主链上大约每隔糖苷键结合而成，但在主链上大约每隔20 30个葡萄糖单元就会出现支链，在支链上还会出个葡萄糖单元就会出现支链，在支链上还会出现分支，呈树枝状分枝结构。在分支点上，两现分支，呈树枝状分枝结构。在分支点上，两个葡萄糖单元之间以个葡萄糖单元之

44、间以 -1,6-糖苷键结合。由于糖苷键结合。由于直链部分较短，所以支链淀粉与碘显紫红色。直链部分较短，所以支链淀粉与碘显紫红色。 无论是直链淀粉还是支链淀粉，在酸性条无论是直链淀粉还是支链淀粉，在酸性条件下都能水解，生成一系列产物：件下都能水解，生成一系列产物： 淀粉淀粉无色糊精无色糊精麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖 hohhhch2ohohhooohhohhhch2ohohhohohohhohch2ohhohohohhhch2ohohhohohohhohch2ohohhoh淀粉中支链淀粉部分淀粉中支链淀粉部分的枝状结构的枝状结构 (cellulose) 纤维素是植物细胞壁的主要组分之一，在纤维素是

45、植物细胞壁的主要组分之一，在植物中起骨架支柱作用，也是自然界分布最广植物中起骨架支柱作用，也是自然界分布最广的多糖。例如：棉花含的多糖。例如：棉花含98%的纤维素，亚麻中的纤维素，亚麻中含含80%，木材中含，木材中含50%。 纤维素是由多个纤维素是由多个d-葡萄糖分子以葡萄糖分子以 -1,4-糖糖苷键结合而成的线型天然高分子化合物，其分苷键结合而成的线型天然高分子化合物，其分子链上有子链上有5 000 10 000个葡萄糖单元（用物理个葡萄糖单元（用物理方法测定）。在较弱的条件下水解纤维素，可方法测定）。在较弱的条件下水解纤维素，可得到纤维二糖。得到纤维二糖。hohohhhch2ohohhoh

46、ohohhhohch2ohohhohohhohhhch2ohohhohohohhhch2ohohhonohohohoch2ohohooch2ohohohohoch2ohohooch2ohoohohn 在线型的纤维素分子链中，由于连接葡在线型的纤维素分子链中，由于连接葡萄糖单元的是萄糖单元的是 -1,4-糖苷键，所以不能形成直糖苷键，所以不能形成直链淀粉的螺旋状结构，从而使纤维素分子链链淀粉的螺旋状结构，从而使纤维素分子链之间借分子间氢键构成平行的微晶束，约之间借分子间氢键构成平行的微晶束，约30 60个分子为一束，有规律地扭在一起，多个个分子为一束，有规律地扭在一起，多个微晶束靠分子间氢键绞在

47、一起又形成微纤丝微晶束靠分子间氢键绞在一起又形成微纤丝（每个微纤丝含有（每个微纤丝含有280 800个纤维素分子个纤维素分子链），微纤丝排列起来便形成肉眼可见的纤链），微纤丝排列起来便形成肉眼可见的纤维。这种立体的空间结构，使得纤维素具有维。这种立体的空间结构，使得纤维素具有良好的机械强度和化学稳定性。良好的机械强度和化学稳定性。 纤维素纤维素oh + cs2 + naoh纤维素纤维素ocs- -na+ sh+，小孔，小孔h+，狭缝，狭缝人造纤维人造纤维玻璃纸玻璃纸（纤维素（纤维素oh） 酯酯oohhoch2ohonnoch2ono2o2noono2ohno3 oohhoch2ohonnoch

48、2ooch3h3cooooch3o(ch3co)2och3cooh cellulose ohnaohcellulose o-na+ clch2coonacellulose o ch2coo-na+ + h2o 羧甲基纤维素钠（羧甲基纤维素钠（cmc） 半纤维素是植物中与纤维素共生的细胞半纤维素是植物中与纤维素共生的细胞壁高聚糖。陆生植物所含的大多数半纤维素壁高聚糖。陆生植物所含的大多数半纤维素都不是一种单糖组成的均一高聚糖，通常是都不是一种单糖组成的均一高聚糖，通常是由两种或两种以上单糖（包括中性、脱氧和由两种或两种以上单糖（包括中性、脱氧和酸性单糖）脱水形成的非均一高聚糖，并常酸性单糖）脱水形成的非均一高聚糖，并常含有乙酰基和具有侧链或支链。主要有以下含有乙酰基和具有侧链或支链。主要有以下四组：四组： d-葡萄糖，葡萄糖，d-甘露糖，甘露糖，d-半乳半乳糖；糖； d-木糖，木糖，l-阿拉伯糖；阿拉伯糖； d-葡萄糖醛酸，葡萄糖醛酸，4-o-甲基甲基-d-葡萄糖醛酸，葡萄糖醛酸，d-半乳糖醛酸；半乳糖醛酸； l-鼠李糖，鼠李糖，l-岩藻糖。岩藻糖。 在稻草、麦糠、玉米秆、花生壳中含有大在稻草、麦糠、玉米秆、花生壳中含有大量木聚糖量木聚糖均一高聚糖，由吡喃木糖以均一高聚糖，由吡喃木糖以 -1,4-糖苷键连接而成。是制备糠醛的原