1.2.2　单糖和低聚糖的化学性质

1)氧化作用

所有的单糖(如葡萄糖、果糖)都是还原糖,均易被氧化成酸。

【补充】环状结构的半缩醛羟基具有与醛基等同的还原性。

以葡萄糖为例。葡萄糖在碱性、加热条件下,可与弱氧化剂(如斐林试剂,其本质是新配制的氢氧化铜)反应,醛基被氧化成羧基,葡萄糖生成葡萄糖酸,并产生砖红色的氧化亚铜沉淀。

该反应广泛用于糖的定性、定量测定中。

凡是能被斐林试剂、班氏试剂(也称本尼迪克特试剂)等氧化的糖称为还原糖,包括葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖等。

果糖虽然为酮糖,但也能被斐林试剂氧化。这是因为在碱性条件下,糖会发生异构化反应,生成醛糖,醛糖不断地被消耗,平衡向醛糖方向移动,使反应持续进行。

因此该反应必须保证是在碱性条件下进行,尤其是蔗糖或淀粉用酸水解后,需要用碱中和剩余的酸,再加入相应的斐林试剂进行还原糖的检测。

【思考】葡萄糖酸和葡萄糖酸锌的分子量分别是多少?

2)还原作用

采用催化氢化,可使糖中的醛基(或酮基)还原成羟基,糖生成糖醇(多羟基醇)。

例如,葡萄糖被还原成葡萄糖醇(也称山梨糖醇)。

木糖经还原可得到木糖醇,木糖醇的甜度与蔗糖相近,易溶于水。

木糖醇广泛应用于口香糖产品中,这是因为木糖醇不是口腔微生物适宜的作用底物,甚至可以抑制口腔链球菌的生长繁殖。

此外,木糖醇、山梨糖醇等进入人体血液后,不需要胰岛素就能透入细胞,不会引起血糖升高,适合糖尿病患者食用(用作甜味剂)。

【拓展】玉米芯中的半纤维素主要由木聚糖构成。有的企业将废弃的玉米芯回收利用,开发出木糖醇等产品,大大提高了其附加值。

3)水解作用

低聚糖(蔗糖、麦芽糖等)在酸或水解酶作用下,水解成单糖。

例如,蔗糖在盐酸、加热条件下发生水解反应,生成葡萄糖和果糖。与蔗糖相比,蔗糖水解产物的旋光方向发生了改变,因此蔗糖的水解产物也称为转化糖。蔗糖摄入人体后,在小肠中因蔗糖酶(也称转化酶)水解成葡萄糖、果糖而被人体吸收。

蜂蜜是蜜蜂采集花蜜(蔗糖是其主要糖类物质)后,分泌转化酶将花蜜中的蔗糖进行水解而生成的转化糖。因此,蜂蜜的主要成分是葡萄糖、果糖(两者占72%以上)。不同来源的蜂蜜,其葡萄糖、果糖含量也不同。

【补充】新生产出来的蜂蜜看起来是澄清透明的,实际上是有葡萄糖晶核存在的。在条件适宜的时候,这些极小的晶核便逐渐增多和长大,成为晶体并彼此连接起来,最后整个容器里的蜂蜜就会结晶成一体。

4)脱水作用

单糖在稀酸中加热或在强酸(盐酸、硫酸等)作用下,发生内部脱水作用生成糠醛或糠醛衍生物。例如,戊糖(如木糖)、己糖(如葡萄糖)在浓酸(或稀酸中加热)作用下分别生成糠醛或5-羟甲基糠醛(HMF),糖液颜色加深。这是糖液(往往处于稀酸环境)长时间储存后颜色变深的原因之一。

糠醛、5-羟甲基糠醛能与α-萘酚、蒽酮等反应,生成有色物质,其颜色的深浅随着糖浓度升高而加深,反应灵敏,显色清晰,可用于糖的定性鉴别与定量测定。

蔗糖通过盐酸发生水解反应,生成葡萄糖、果糖混合物,其5-羟甲基糠醛含量往往较高,而通过转化酶生成的蜂蜜,其5-羟甲基糠醛含量较低。

5)成苷反应

单糖的半缩醛羟基(羟基供体)可与其他醇酚类化合物的羟基(氢供体)反应,生成的化合物称为糖苷,此反应称为成苷反应。形成的化学键(醚键),称为糖苷键。糖苷中没有半缩醛羟基,所以其化学性质比较稳定。

糖苷可在酸或酶催化下发生水解反应。例如,苦杏仁苷的酶解反应：

木薯中含有能产生氢氰酸(HCN)的糖苷。木薯一旦进入人的胃部,就会在胃酸的作用下发生水解,产生氢氰酸,如果氢氰酸的量超过中毒剂量,就会使人体中毒。故木薯在食用前,必须经过特殊处理除去产生氢氰酸的糖苷。

氢氰酸使人体中毒的原因是：氢氰酸中的氰基(—CN)易与细胞色素氧化酶结合,阻断细胞呼吸过程中氧化与还原的电子传递,使细胞代谢停止,最后麻痹呼吸中枢致死。

1.糖的甜度是一种相对甜度,以(　　)的甜度为标准。

A.麦芽糖　　　　　　B.果糖　　　　　　C.葡萄糖　　　　　　D.蔗糖

2.蔗糖在盐酸的作用下水解生成(　　)。

A.葡萄糖　B.果糖　C.乳糖　D.转化糖

3.蜂蜜在存放中会出现白色沉淀,为(　　)结晶,非质量问题。

A.葡萄糖　B.果糖　C.乳糖　D.蔗糖

4.葡萄糖在(　　)条件下,有弱的氧化剂存在时被氧化成葡萄糖酸。

A.酸性　B.碱性　C.中性　D.无氧

5.有媒体报道“白糖水加工业盐酸生产假蜂蜜”,请根据所学知识解释其原理。