文档介绍：单糖的结构
第二节单糖
1、单糖的链式结构
葡萄糖的分子式为C6H12O6,具有一个醛基和5个羟基,我们用费歇尔投影式表示它的链式结构:教材P21
以上结构可以简化:教材P21
2、葡萄糖的构型
葡萄糖分子中含有4个手性碳原子,根据规定,单糖的D、L构型由碳链最下端手性碳的构型决定。人体中的糖绝大多数是D-糖。
3、葡萄糖的环式结构
葡萄糖在水溶液中,只有极小部分(<1%)以链式结构存在,大部分以稳定的环式结构存在。环式结构的发现是因为葡萄糖的某些性质不能用链式结构来解释。如:葡萄糖不能发生醛的NaHSO3加成反应;葡萄糖不能和醛一样与两分子醇形成缩醛,只能与一分子醇反应;葡萄糖溶液有变旋现象,当新制的葡萄糖溶解于水时,最初的比旋是+112度,放置后变为+,并不再改变。溶液蒸干后,仍得到+112度的葡萄糖。把葡萄糖浓溶液在110度结晶,得到比旋为+19度的另一种葡萄糖。这两种葡萄糖溶液放置一定时间后,比旋都变为+。我们把+112度的叫做α-D(+)-葡萄糖,+19度的叫做β-D(+)-葡萄糖。
这些现象都是由葡萄糖的环式结构引起的。葡萄糖分子中的醛基可以和C5上的羟基缩合形成六元环的半缩醛。这样原来羰基的C1就变成不对
称碳原子,并形成一对非对映旋光异构体。一般规定半缩醛碳原子上的羟基(称为半缩醛羟基)与决定单糖构型的碳原子(C5)上的羟基在同一侧的称为α-葡萄糖,不在同一侧的称为β-葡萄糖。半缩醛羟基比其它羟基活泼,糖的还原性一般指半缩醛羟基。
葡萄糖的醛基除了可以与C5上的羟基缩合形成六元环外,还可与C4上的羟基缩合形成五元环。五元环化合物不甚稳定,天然糖多以六元环的形式存在。五元环化合物可以看成是呋喃的衍生物,叫呋喃糖;六元环化合物可以看成是吡喃的衍生物,叫吡喃糖。因此,葡萄糖的全名应为α-D(+)-或β-D(+)-吡喃葡萄糖。
α-和β-糖互为端基异构体,也叫异头物。D-葡萄糖在水介质中达到平衡时,β-%,α-%,以链式结构存在者
极少。
为了更好地表示糖的环式结构,哈沃斯(Haworth,1926)设计了单糖的***结构式。规定:碳原子按顺时针方向编号,氧位于环的后方;环平面与纸面垂直,粗线部分在前,细线在后;将费歇尔式中左右取向的原子或集团改为上下取向,原来在左边的写在上方,右边的在下方;D-型糖的末端羟***在环上方,L-型糖在下方;半缩醛羟基与末端羟***同侧的为β-异构体,异侧的为α-异构体.
4、葡萄糖的构象
葡萄糖六元环上的碳原子不在一个平面上,因此有船式和椅式两种构象。椅式构象比船式稳定,椅式构象中β-羟基为平键,比α-构象稳定,所以吡喃葡萄糖主要以β-型椅式构象C1存在。
二、单糖的分类
单糖根据碳原子数分为丙糖至庚糖,根据结构分为醛糖和***糖。最简单的糖是丙糖,甘油醛是丙醛糖,二羟***是***糖。二羟***是唯一一个没有手性碳原子的糖。醛糖和***糖还可分为D-型和L-型两类。
三、单糖的理化性质
(一)物理性质
除二羟***外,所有的糖都有旋光性。旋光性是鉴定糖的重要指标。一般用比旋光度(或称旋光率)来衡量物质的旋光性。公式为
[α]tD=αtD*100/(L*C)
式中[α]tD是比旋光度,αtD是在钠光灯(D线,λ:)为光源,温度为t,旋光管长度为L(dm),浓度为C(g/100mL)时所测得的旋光度。在比旋光度数值前面加"+"号表示右旋,加"-"表示左旋。
各种糖的甜度不同,常以蔗糖的甜度为标准进行比较,一般以10﹪或15﹪的蔗糖水溶液在20℃时的甜度为100。,,乳糖为16。
注:糖甜度的高低与糖的分子结构、相对分子质量、分子存在状态及外界因素有关。如相对分子质量越小,溶解度越小,则甜度也小。
单糖分子中有多个羟基,增加了它的水溶性,尤其在热水中溶解度极大。但不溶于***、***等有机溶剂。
、保湿性和结晶性
吸湿性:在空气湿度较高的情况下吸收水分的性质。
保湿性:在空气湿度较低的情况下保持水分的性质。
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意义。葡萄糖易结晶,但晶体细小,果糖和转化糖较难结晶。
单糖的黏度很低,比蔗糖低。通常糖的黏度是随着温度的上升而下降的,但葡萄糖的黏度则随着温度的升高而增大。在食品生产中,可借助调节糖的黏度来改善食品的稠度和适口性。
(二)化学性质
单糖是多羟基醛或***,因此具有醇羟基和羰基的性质,如具有醇羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应,又具