生物化学 话题 06：糖类
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1 糖类的分类
- 单糖 monosaccharide
- 寡糖 oligosaccharide
- 多糖 polysaccharide
- 同多糖：由同一种单糖单元组成
- 杂多糖：由不同单糖单元组成
2 单糖的物理性质
- 手性：除丙酮糖（二羟丙酮）外，所有单糖都有手性
- 构象：椅式、船式
- 甜度：规定 10% 蔗糖水在 20˚C 时的甜度为 1.0
- 20 ˚C 甜度比较：果糖 > 蔗糖 > 葡萄糖
- 溶解性：单糖有多个羟基，因此易溶于水
- 吸湿性与保湿性
- 抗氧化性：糖溶液才有
[!TIP] 70% 的低聚糖可抑制微生物生长（渗透压）
3 单糖的化学性质
- 糖苷的生成：半缩醛羟基 + 羟基 / 氨基 / 亚氨基 $\rightarrow$ 糖苷键
- 烯醇化和差向异构化（分子内重排）：（高温 + 碱溶液）环境中
- 美拉德反应：属于非酶褐变、羰氨反应
- 焦糖化反应：糖类在没有含氨基化合物存在的条件下，加热到其熔点以上时，会生成黑褐色物质
4 美拉德反应
4.1 美拉德反应的化学过程
- 化学本质：羰基与氨基经缩合、聚合生成可溶性和不可溶高聚物的反应
- 原料：氨基酸 + 还原糖 + 水
- 标志物：羟甲基糠醛、二羰基化合物
反应过程
- 初期阶段：羰氨缩合 + 分子重排（醛糖：阿姆德瑞分子重排；酮糖：海因斯分子重排）
- 中期阶段：生成羟甲基糠醛 HMF 或还原酮
- 末期阶段：羟醛缩合（两分子醛自相缩合，并进一步脱水生成不饱和醛）；生成类黑精物质的缩合反应
4.2 影响美拉德反应的因素
4.2.1 底物（羰基化合物）种类
反应速率比较：
- 5C > 6C
- 醛 > 酮
- 酸性氨基酸 > 碱性氨基酸
- 伯 > 仲 > 叔
4.2.2 pH
- pH > 3 时：pH 越高，反应速率越快
- pH < 3 时：美拉德反应被有效抑制
4.2.3 水分
- 水分在 10% ~ 15% 时容易发生美拉德反应
- 干燥条件下，美拉德反应被有效抑制
4.2.4 温度
- 温度相差 10˚C，反应速度相差 5~10 倍
4.2.5 金属离子
- Fe、Cu 加快反应
- Ca、Mn、Sn 抑制反应
4.2.6 脂肪
- 水分 > 5% 时，脂肪氧化加快，美拉德反应加快
5 寡糖的性质
寡糖：2~10 个单糖单位组成
- 水解反应
- 褐变反应（速率比单糖慢）
- 寡糖水溶液有抗氧化作用
- 可提高溶液渗透压
环糊精的作用
- 保持食品香味的稳定
- 保持天然色素的稳定
- 食品保鲜
- 除异味
- 提高溶解度
[!NOTE]
- 所有单糖均为还原糖（酮式单糖在稀碱溶液中可以发生无敌的差向异构，完成酮式与烯醇式的互变，因此也具有还原性）
- 二糖除 α-海藻糖、蔗糖外均为还原糖