第一章 糖
食品生物化学
主要内容
? 定义
? 分类
? 单糖
? 寡糖
? 多糖
定义,
糖类物质是含多羟基的醛类或酮类化
合物及缩聚物和某些衍生物的总称。
糖
(碳水化合物 )
单糖,不能被水解成更小分子的糖
如,核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖
寡糖,能水解成少数 (2~6个 )单糖分子的 糖
以双糖存在最为广泛，蔗糖、麦芽糖和乳糖是其重要代表。
多糖,能水解为多个单糖分子的糖
以淀粉、糖原、纤维素等最为重要
分类
单 糖
一、结构
可根据所含碳原子的数目分为戊糖（ 5个碳原子）和己
糖（ 6个碳原子），根据 C,O双键的位置分为醛糖（碳链
末端）和酮糖（碳链中间）
C H
2
O H
O
O H
O H
O H
C H
2
O H
C H O
H O H
H O H
C H 2 O H
H O H
C H O
H H
H O H
C H 2 O H
H O H
果糖 D-核糖 2-脱氧核糖
链状结构与化学组成,
纯净的葡萄糖，其成分是碳、氢和氧，相对分子质量
180，分子式为 C6H12O6。链状结构如下图,
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H
2
O H
葡 萄 糖 葡 萄 糖
（ 简 化 链 式 ）
甘 露 糖 半 乳 糖
环状结构,
葡萄糖不仅以直链结构存在，还以环状形式存在
证据,1)不能和亚硫酸氢钠作用；
2)有变旋光现象
3)只能和一分子的醇加成。
C H 2 O H
C H O
C H 2 O H
O
H O
C H 2 O H
O
H 3 C O
C H 3 O H
H
+
环的表示方法,
OC H O H
C H
2
O H
O H
H
H
O
O HH
HO H
C H O H
C H
2
O H
H
O H
H
吡 喃 型 吡 喃 型呋 喃 型 呋 喃 型
H
O H H
O H
α - D - 葡 萄 糖 β - D - 葡 萄 糖
O
O H
H
H
H
O H
H O H
H
C H
2
O H
H O
O
H
H
H
H
O H
H O H
O H
C H
2
O H
H O
构象：船式和椅式，后者为稳定构象 O
H
H O
H
H O
H
O H
O H
H
H
C H
2
O H
α - D - 吡 喃 葡 萄 糖 β - D - 吡 喃 葡 萄 糖
O
H
H O
H
H O
H
H
O H
H
O H
C H
2
O H
二、单糖的物理性质和化学性质
物理性质：旋光性、甜味、水溶性
化学性质,
1、酸的作用 （图）
戊糖与强酸共热，因脱水而生成糠醛。己糖与强酸共热
分解成甲酸,CO2、乙酰丙酸以及少量羟甲基糠醛。
糠醛与羟甲基糠醛能与某些酚类作用生成有色的缩合物。
利用这一性质可以鉴定糖。
2、酯化作用 （图）
醇糖与酸作用时生成脂，生物化学上较重要的糖酯是磷
酸酯。它们是糖代谢的中间产物。
3、碱的作用
弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者都可通过烯醇
化而相互转化。 （图）
强碱溶液中很不稳定，分解成各种不同的物质
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H
2
O H
C H O
O HH
HH O
HH O
浓 盐 酸
戊 糖 糠 醛
3 H
2
O
O
C H O +
己 糖 羟 甲 基 糠 醛
分 解
甲 酸
乙 酰 丙 酸
C O
2
,H
2
O
C H OH O H
2
C
浓 盐 酸
O
C H
2
O H
C H
2
O P O
3
H
2
O
H
2
O
3
P O H
2
C C H
2
O H
O HH
O H
H O H
H
6 1
2
34
5
6
1
2
3
5
4
O
H
2
O
3
P O H
2
C C H
2
O P O
3
H
2
O HH
H
O H
H
6 1
2
34
5
α - D - 葡 萄 糖 - 6 - 磷 酸 α - D - 葡 萄 糖 - 1 - 磷 酸
α - D - 果 糖 - 6 - 磷 酸 α - D - 果 糖 - 1,6 - 二 磷 酸
O H
O
H
H O
H
H O
H
O H
O H
H
H
6
1
2
3
5
4
O
H
H O
H
H O
H
O P O
3
H
2
O H
H
H
C H
2
O H
O HH
H
C
O
C
H
C
O H
O HC
HH O
H
C
O
C
OC
C H
2
O H
D - 果 糖
D - 葡 萄 糖
1,2 - 烯 醇 式 葡 萄 糖
D - 甘 露 糖
B a ( O H )
2
4、形成糖苷
单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚羟基反应，失水而形成
缩醛式衍生物，通称糖苷。
5、糖的氧化作用
与 费林试剂反应（图）
α - 甲 基 - D - 葡 萄 糖 苷 β - 甲 基 - D - 葡 萄 糖 苷
O
H
H O
H
H O
H
O C H 3
O H
H
H
C H 2 O H
O
H
H O
H
H O
H
O H
H
O C H 3
C H 2 O H
H
C u S O
4
2 N a O H C u ( O H ) 2+ +
H O C H C O O N a
H O C H C O O K
C u ( O H )
2
C u
O C H C O O N a
O C H C O O K
+ + 2 H
2
O
2 C u
O C H C O O N a
O C H C O O K
+ +++
C O O H
( C H O H )
4
C H
2
O H
H O C H C O O N a
H O C H C O O K
C H O
( C H O H )
4
C H
2
O H
葡 萄 糖 酸
酒 石 酸 钾 钠 可 溶 性 氧 化 铜 络 合 物
葡 萄 糖
2 H
2
O C u
2
O ↓
N a
2
S O
4
N a O H
2
在强氧化剂作用下,
酮糖将在羰基处断
裂，形成两个酸。
OC
C H
2
O H
D - 果 糖
C O O H
C O O H
C H
2
O H
乙 醇 酸 三 羟 基 丁 酸
+
[ O ]
6、还原作用
在钠汞齐及硼氢化钠类还原剂作用下，醛糖还原成糖醇，
酮糖还原成两个具有同分异构的羟基醇。
C H O C H
2
O H C H
2
O H C H
2
O H
O
N a - H g
H
2
N a - H g
H
2
D - 甘 露 醇D - 葡 萄 糖 D - 山 梨 醇 D - 果 糖
N a - H g
H
2
7、糖脎的生成
C
( C H O H ) 4
C H 2 O H
D - 葡 萄 糖
H O C
( C H O H ) 4
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
H 2 N N H C 6 H 5
苯 肼 葡 萄 糖 苯 腙
＋ ＋ H 2 O
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
H 2 N N H C 6 H 5＋ ＋ C 6 H 5 N H 2
C O HH
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
C O
＋ N H 3
葡 萄 糖 酮 苯 腙
葡 萄 糖 脎
H 2 N N H C 6 H 5＋ ＋
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
C
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
C O N N H C 6 H 5 H 2 O
8、氨基化作用
单糖分子中的 OH基 (主要是 C-2,C-3上的 OH基 )可被 NH2基取代而产生氨
基糖，也称糖胺。
O
C H
2
O H
N - 乙 酰 - D - 葡 萄 糖 胺
CH
3
C O
乙 酰 胞 壁 酸 乙 酰 神 经 氨 酸
O
N H
C H
2
O H
CO C H
3
O
O C O O HN H
CH
3
C O
R, C H O HC H O H C H
2
O H
R
C O O H
C
C H
3
N H
H
9、脱氧作用
单糖的羟基之一失去氧即成脱氧糖
HH
O HH
O HH
H
C
O
D - 2 - 脱 氧 核 糖
O HH
O HH
H
H
H
C
O
L - 鼠 李 糖
H O
H O
H
O HH
O H
H
H
C
O
H O
H
H O
L - 岩 藻 糖
C H
2
O H
C H
3
C H
3
寡 糖
一、双糖
α - 型 β - 型 α - 型α - 型
麦 芽 糖 ( 葡 萄 糖 - α - 1,4 - 葡 萄 糖 苷 ) 乳 糖 ( 葡 萄 糖 - β - 1,4 - 半 乳 糖 苷 )
O
O H
H
H
H O
H
H
O H
H O
C H
2
O H
O
H
H
H O
H
O H
O H
H
H
C H
2
O H
O
H
O H
H
C H
2
O H
H
H O
O
O H
H
O H
H
C H
2
O H
H
O
HHHH
O H O H
6
12
3
4
5
1
11
2
22
3
33
4
44
5
55
6
66
O
H
H
H
H O H
C H
2
O H
H O
OC H 2 O H
C H
2
O H
H
O H
H O H
H
O
α - 型 β - 型 β - 型β - 型
蔗 糖 [ α - 葡 萄 糖 - ( 1,2 ) - β - 果 糖 苷 ] 纤 维 二 糖 [ β - 葡 萄 糖 - ( 1,4 ) - β - 葡 萄 糖 苷 ]
H
O H
O
H
H O
H
H O
H
H
O H
H
O
C H
2
O H
O
H
H
H O
H
H
O H
H
O H
C H
2
O H
6
1
2
3 4
51
23
4
5
6
二、三糖
自然界中广泛存在的三糖仅有棉子糖,
α - 吡 喃 半 乳 糖 α - 吡 喃 葡 萄 糖 β - 呋 喃 果 糖
棉 子 糖
O
O H
H
H
H O
H
O
O H
H
H
C H 2 O H
O
H
H O
H
H O
H
O H
H H
H 2 C
O
OC H 2 O H
C H
2
O H
H
O H
H O H
H
蔗 糖 酶α - 半 乳 糖 苷 酶
多 糖
一、淀粉 —— 植物营养物质的一种储存形式
二、糖 原 —— 动物淀粉
O
C H
2
O H
O
C H
2
H
O H
H H O
H
6
2
34
5
O
C H
2
O H
O
C H
2
H
O H
H H O
H
O
C H
2
O H
O
C H
2
H
O H
H H O
H
6
2
34
5
菊 糖图 1 - 3 糖 原 的 分 子 结 构
四、纤维素
纤维素是植物中最广泛的骨架多糖，植物细胞壁和木材
差不多有一半是由纤维素组成的。棉花、亚麻是较纯的纤维
素。
O
O HH
C H 2 O H
H
H O
H
O H
H O
H
H
H
H
O H
H O H
C H 2 O H
O
H
H
H
H
O H
H O H
C H 2 O H
O
O
O H
H
C H 2 O H
H
H O
H
O H
H
O
4
1 4
1 4 1
1 4
n
纤 维 素
食品生物化学
主要内容
? 定义
? 分类
? 单糖
? 寡糖
? 多糖
定义,
糖类物质是含多羟基的醛类或酮类化
合物及缩聚物和某些衍生物的总称。
糖
(碳水化合物 )
单糖,不能被水解成更小分子的糖
如,核糖、脱氧核糖、葡萄糖、果糖和半乳糖
寡糖,能水解成少数 (2~6个 )单糖分子的 糖
以双糖存在最为广泛，蔗糖、麦芽糖和乳糖是其重要代表。
多糖,能水解为多个单糖分子的糖
以淀粉、糖原、纤维素等最为重要
分类
单 糖
一、结构
可根据所含碳原子的数目分为戊糖（ 5个碳原子）和己
糖（ 6个碳原子），根据 C,O双键的位置分为醛糖（碳链
末端）和酮糖（碳链中间）
C H
2
O H
O
O H
O H
O H
C H
2
O H
C H O
H O H
H O H
C H 2 O H
H O H
C H O
H H
H O H
C H 2 O H
H O H
果糖 D-核糖 2-脱氧核糖
链状结构与化学组成,
纯净的葡萄糖，其成分是碳、氢和氧，相对分子质量
180，分子式为 C6H12O6。链状结构如下图,
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H
2
O H
葡 萄 糖 葡 萄 糖
（ 简 化 链 式 ）
甘 露 糖 半 乳 糖
环状结构,
葡萄糖不仅以直链结构存在，还以环状形式存在
证据,1)不能和亚硫酸氢钠作用；
2)有变旋光现象
3)只能和一分子的醇加成。
C H 2 O H
C H O
C H 2 O H
O
H O
C H 2 O H
O
H 3 C O
C H 3 O H
H
+
环的表示方法,
OC H O H
C H
2
O H
O H
H
H
O
O HH
HO H
C H O H
C H
2
O H
H
O H
H
吡 喃 型 吡 喃 型呋 喃 型 呋 喃 型
H
O H H
O H
α - D - 葡 萄 糖 β - D - 葡 萄 糖
O
O H
H
H
H
O H
H O H
H
C H
2
O H
H O
O
H
H
H
H
O H
H O H
O H
C H
2
O H
H O
构象：船式和椅式，后者为稳定构象 O
H
H O
H
H O
H
O H
O H
H
H
C H
2
O H
α - D - 吡 喃 葡 萄 糖 β - D - 吡 喃 葡 萄 糖
O
H
H O
H
H O
H
H
O H
H
O H
C H
2
O H
二、单糖的物理性质和化学性质
物理性质：旋光性、甜味、水溶性
化学性质,
1、酸的作用 （图）
戊糖与强酸共热，因脱水而生成糠醛。己糖与强酸共热
分解成甲酸,CO2、乙酰丙酸以及少量羟甲基糠醛。
糠醛与羟甲基糠醛能与某些酚类作用生成有色的缩合物。
利用这一性质可以鉴定糖。
2、酯化作用 （图）
醇糖与酸作用时生成脂，生物化学上较重要的糖酯是磷
酸酯。它们是糖代谢的中间产物。
3、碱的作用
弱碱作用下，葡萄糖、果糖和甘露糖三者都可通过烯醇
化而相互转化。 （图）
强碱溶液中很不稳定，分解成各种不同的物质
C H O
O HH
HH O
O HH
O HH
C H
2
O H
C H O
O HH
HH O
HH O
浓 盐 酸
戊 糖 糠 醛
3 H
2
O
O
C H O +
己 糖 羟 甲 基 糠 醛
分 解
甲 酸
乙 酰 丙 酸
C O
2
,H
2
O
C H OH O H
2
C
浓 盐 酸
O
C H
2
O H
C H
2
O P O
3
H
2
O
H
2
O
3
P O H
2
C C H
2
O H
O HH
O H
H O H
H
6 1
2
34
5
6
1
2
3
5
4
O
H
2
O
3
P O H
2
C C H
2
O P O
3
H
2
O HH
H
O H
H
6 1
2
34
5
α - D - 葡 萄 糖 - 6 - 磷 酸 α - D - 葡 萄 糖 - 1 - 磷 酸
α - D - 果 糖 - 6 - 磷 酸 α - D - 果 糖 - 1,6 - 二 磷 酸
O H
O
H
H O
H
H O
H
O H
O H
H
H
6
1
2
3
5
4
O
H
H O
H
H O
H
O P O
3
H
2
O H
H
H
C H
2
O H
O HH
H
C
O
C
H
C
O H
O HC
HH O
H
C
O
C
OC
C H
2
O H
D - 果 糖
D - 葡 萄 糖
1,2 - 烯 醇 式 葡 萄 糖
D - 甘 露 糖
B a ( O H )
2
4、形成糖苷
单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚羟基反应，失水而形成
缩醛式衍生物，通称糖苷。
5、糖的氧化作用
与 费林试剂反应（图）
α - 甲 基 - D - 葡 萄 糖 苷 β - 甲 基 - D - 葡 萄 糖 苷
O
H
H O
H
H O
H
O C H 3
O H
H
H
C H 2 O H
O
H
H O
H
H O
H
O H
H
O C H 3
C H 2 O H
H
C u S O
4
2 N a O H C u ( O H ) 2+ +
H O C H C O O N a
H O C H C O O K
C u ( O H )
2
C u
O C H C O O N a
O C H C O O K
+ + 2 H
2
O
2 C u
O C H C O O N a
O C H C O O K
+ +++
C O O H
( C H O H )
4
C H
2
O H
H O C H C O O N a
H O C H C O O K
C H O
( C H O H )
4
C H
2
O H
葡 萄 糖 酸
酒 石 酸 钾 钠 可 溶 性 氧 化 铜 络 合 物
葡 萄 糖
2 H
2
O C u
2
O ↓
N a
2
S O
4
N a O H
2
在强氧化剂作用下,
酮糖将在羰基处断
裂，形成两个酸。
OC
C H
2
O H
D - 果 糖
C O O H
C O O H
C H
2
O H
乙 醇 酸 三 羟 基 丁 酸
+
[ O ]
6、还原作用
在钠汞齐及硼氢化钠类还原剂作用下，醛糖还原成糖醇，
酮糖还原成两个具有同分异构的羟基醇。
C H O C H
2
O H C H
2
O H C H
2
O H
O
N a - H g
H
2
N a - H g
H
2
D - 甘 露 醇D - 葡 萄 糖 D - 山 梨 醇 D - 果 糖
N a - H g
H
2
7、糖脎的生成
C
( C H O H ) 4
C H 2 O H
D - 葡 萄 糖
H O C
( C H O H ) 4
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
H 2 N N H C 6 H 5
苯 肼 葡 萄 糖 苯 腙
＋ ＋ H 2 O
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
H 2 N N H C 6 H 5＋ ＋ C 6 H 5 N H 2
C O HH
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
C O
＋ N H 3
葡 萄 糖 酮 苯 腙
葡 萄 糖 脎
H 2 N N H C 6 H 5＋ ＋
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
C
C
( C H O H ) 3
C H 2 O H
H N N H C 6 H 5
C O N N H C 6 H 5 H 2 O
8、氨基化作用
单糖分子中的 OH基 (主要是 C-2,C-3上的 OH基 )可被 NH2基取代而产生氨
基糖，也称糖胺。
O
C H
2
O H
N - 乙 酰 - D - 葡 萄 糖 胺
CH
3
C O
乙 酰 胞 壁 酸 乙 酰 神 经 氨 酸
O
N H
C H
2
O H
CO C H
3
O
O C O O HN H
CH
3
C O
R, C H O HC H O H C H
2
O H
R
C O O H
C
C H
3
N H
H
9、脱氧作用
单糖的羟基之一失去氧即成脱氧糖
HH
O HH
O HH
H
C
O
D - 2 - 脱 氧 核 糖
O HH
O HH
H
H
H
C
O
L - 鼠 李 糖
H O
H O
H
O HH
O H
H
H
C
O
H O
H
H O
L - 岩 藻 糖
C H
2
O H
C H
3
C H
3
寡 糖
一、双糖
α - 型 β - 型 α - 型α - 型
麦 芽 糖 ( 葡 萄 糖 - α - 1,4 - 葡 萄 糖 苷 ) 乳 糖 ( 葡 萄 糖 - β - 1,4 - 半 乳 糖 苷 )
O
O H
H
H
H O
H
H
O H
H O
C H
2
O H
O
H
H
H O
H
O H
O H
H
H
C H
2
O H
O
H
O H
H
C H
2
O H
H
H O
O
O H
H
O H
H
C H
2
O H
H
O
HHHH
O H O H
6
12
3
4
5
1
11
2
22
3
33
4
44
5
55
6
66
O
H
H
H
H O H
C H
2
O H
H O
OC H 2 O H
C H
2
O H
H
O H
H O H
H
O
α - 型 β - 型 β - 型β - 型
蔗 糖 [ α - 葡 萄 糖 - ( 1,2 ) - β - 果 糖 苷 ] 纤 维 二 糖 [ β - 葡 萄 糖 - ( 1,4 ) - β - 葡 萄 糖 苷 ]
H
O H
O
H
H O
H
H O
H
H
O H
H
O
C H
2
O H
O
H
H
H O
H
H
O H
H
O H
C H
2
O H
6
1
2
3 4
51
23
4
5
6
二、三糖
自然界中广泛存在的三糖仅有棉子糖,
α - 吡 喃 半 乳 糖 α - 吡 喃 葡 萄 糖 β - 呋 喃 果 糖
棉 子 糖
O
O H
H
H
H O
H
O
O H
H
H
C H 2 O H
O
H
H O
H
H O
H
O H
H H
H 2 C
O
OC H 2 O H
C H
2
O H
H
O H
H O H
H
蔗 糖 酶α - 半 乳 糖 苷 酶
多 糖
一、淀粉 —— 植物营养物质的一种储存形式
二、糖 原 —— 动物淀粉
O
C H
2
O H
O
C H
2
H
O H
H H O
H
6
2
34
5
O
C H
2
O H
O
C H
2
H
O H
H H O
H
O
C H
2
O H
O
C H
2
H
O H
H H O
H
6
2
34
5
菊 糖图 1 - 3 糖 原 的 分 子 结 构
四、纤维素
纤维素是植物中最广泛的骨架多糖，植物细胞壁和木材
差不多有一半是由纤维素组成的。棉花、亚麻是较纯的纤维
素。
O
O HH
C H 2 O H
H
H O
H
O H
H O
H
H
H
H
O H
H O H
C H 2 O H
O
H
H
H
H
O H
H O H
C H 2 O H
O
O
O H
H
C H 2 O H
H
H O
H
O H
H
O
4
1 4
1 4 1
1 4
n
纤 维 素
