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1 五 單糖之性質 1. 物理性質 (1) 相對甜度 甜味是糖的重要物理性質, 是用甜度來表示 但甜度的強弱目前無法用物理或化學方法定量測定, 只能採用 品評進行比較 因此所獲得的數值是一個, 通常以 ( 非還原糖 ) 為基準 1 表單醣的相對甜度 醣類名稱 相對甜度 醣類名稱 相對甜度 蔗糖 1.00 α-d 半乳糖 0.27 α-d 葡萄糖 0.70 α-d 甘露糖 0.59 β-d 果糖 1.70 α-d 木糖 0.50 相對甜度又稱 甜度 2 1

2 (2) 單醣的溶解度 醣類 20 濃度 % 溶解度 g/100g 水 果糖 葡萄糖 濃度 % 溶解度 g/100g 水 濃度 % 溶解度 g/100g 水 濃度 % 溶解度 g/100g 水 * 糖的溶解度大小與其水溶液下列條件有密切的相關性 a. 滲透壓 b. 液體 c. 液體 4 2

3 (3) 偏光性 (polarized light) = 旋光力 (rotatory power) 旋光性是一種物質使 偏極光的振動平面 產生 的特性 旋光方向以符號表示 : 旋為 d- 或 (+), 旋為 l- 或 ( ) 左旋光 - (levurotation) 右旋光 + (dextrorotatory 5 比旋光度 (specific rotation) 20 = 100 L d : 比旋度 20: 20 : 迴轉度 ( 角 ) L: 液層厚度 d: 溶液濃度 (g/100ml) 6 3

4 消旋反應 (racemization): 同量左右旋 時對平面偏極光的旋轉角度總量互相抵消 消旋型 (meso-form) 不具旋光度分子可分兩個互相對稱之鏡像異構物 (meso- 酒石酸 ) 7 下列糖在 20 的比旋光度數值 醣類名稱 比旋光度 醣類名稱 比旋光度 D- 葡萄糖 D- 甘露糖 D- 果糖 D- 阿拉伯糖 D- 半乳糖 D- 木糖

5 (4) 作用 (mutarotation) 具旋光性之糖 於溶液中 其比旋光度隨 之延長而 9 測有變旋之糖的 須待其值達 ( 以弱鹼溶液可縮短時間 ) -D-glucose 溶解於水溶液時 (20, 4.5h) 其比旋光度 D-glucose 蔗糖 (sucrose) 還原性則無變旋性溶解後即可測定 10 5

6 e Figure 12 Interconversion of the acyclic and cyclic forms of D-glucose. 11 B-D-glucopyranose dissolves in to give a rapidly equilibrating ( ) mixture containing the open chain form and its -, and -membered ring form RT, six-membered (pyranose) forms Predominate ( ). (Fig. 12) 12 6

7 半縮醛 ( 乙醛和醇化合反應的生成物 ) C

8 (5) 吸濕性及保濕性吸濕性指糖在空氣 較高的情況下 水分的性質 大多數寡醣的吸濕性較, 因此可作為糖衣材料, 或用於硬糖 酥性餅乾的甜味劑 保濕性是指糖在空氣 較低條件下 水分 的性質 15 (6) 結晶 葡萄糖易結晶晶體 蔗糖易結晶晶體粗大果糖和轉化糖 結晶 澱粉糖漿 (corn syrups) 是葡萄糖 寡醣和糊精的混合物, 不會, 並可防止蔗糖結晶 結晶性質上的差別導致熔點不同葡萄糖 ( 含水 ) 86 葡萄糖 ( 無水結晶 )146 半乳糖 168, 甘露糖 133, 果糖

9 (7) 黏度 單醣的黏度比 低, 寡醣的黏度比蔗糖 通常糖的黏度是隨著溫度的升高而下降, 但葡萄糖的黏度則隨溫度升高而增大 在一定 範圍內將糖漿煮成糖膏具有可塑性, 適合糖果加工中成型的需要 (8) 冰點 單醣的水溶液具有冰點, 滲透壓增大的特性 17 (9) 有抗氧化性 單醣溶液具有抗氧化性, 有利於 水果的風 味 顏色和維生素 C 含量 (10) 醇羥基及羰基的性質 單醣的結構都是由多羥基醛或多羥基酮, 因此具有醇羥基及羰基的性質 18 9

10 (11) 滲透壓 : 高濃度的糖漿具有較高的滲透壓, 食品加工中常利用此性質來 食品的水活性, 抑制 的生長繁殖, 從而提高食品的 並改善風味 (12) 發酵 : 大多數酵母菌發酵醣類的順序為 : 葡萄糖 > 果糖 > 蔗糖 > 麥芽糖 化學性質 (1) 還原作用 a. 還原力 (reducing power) 還原糖 (reducing sugar): 具有還原銅 銀等鹽類之鹼性溶液 斐林溶液 (Fehling solution) Fehling s test 藍色 在鹼液中加熱, 還原醣還原為紅色的 e.g. 單糖類 麥芽糖 乳糖 ( 蔗糖不具還原力 20 ) 10

11 In the process of oxidizing the aldehyde group of an aldose to the salt of a carboxylic acid group, the oxidizing agent is reduces, aldoses are called reducing sugar( 還原糖 ). 分子中含有自由 或 的糖都具有還原性, 故被稱為還原糖 (reducing sugar) 單醣與部分寡醣是還原糖 21 b. 還原產物單糖 + NaBH 4 醛基 (primary alcohol) 酮基 (secondary alcohol) 與 -OH 基結合的碳,C1-OH 基稱一級醇,C2-OH 基稱 secondary alcohol 22 11

12 山梨醇

13 (2) 氧化作用 a. D-glucose ( -CHO) + HOBr ( 鹼性溴水, 弱 oxidizing agent 氧化劑 ) D-gluconic acid (D- 糖酸 ) (aldonic acid 酸 ) carboxylic acid alkaline b. ketoses 25 葡萄糖氧化酶 內酯 葡萄糖酸鹽 The reaction ( 反應 ) is commonly employed to measure the amount 26 ( 含量 ) of D-glucose in foods ( 食品 ) and the D-glucose level of blood. 13

14 c. D-glucose 保護醛基 氧化 C6 醇基 -COOH 水解 糖醛酸 (uronic acid) CHO H-C-OH HO-CH H-C-OH H-C-OH COOH 27 d. D-glucose + HNO3 ( 硝酸, 熱, 強氧化劑 ) D-glucaric acid(d- 葡萄糖二酸 ) ( 糖二酸 aldaric acid) COOH H-C-OH HO-CH H-C-OH H-C-OH COOH 28 14

15 e. D-fructose ( 果糖 ) 酮糖 (a) 與弱氧化劑不起作用 (b) 與強氧化劑作用自酮基處分解 COOH* COOH COOH + HCOH HCOH COOH* 草酸 + 酒石酸 CH2OH C O HO-CH H-C-OH H-C-OH CH2OH CH2OH* COOH + 切斷 COOH HCOH HCOH CH2OH* 29 e. 先將 ( 果糖 ) 基保護 化 解 2-keto-gluconic acid + 5-keto-gluconic acid 30 15

16 (4) 酸 a. 弱酸無作用 b. 強酸 (ph<4) 無機酸 高溫 -3H 2 O HC C C 5 H 10 O 6 HC O C CHO furfural ( 口夫喃醛 ) -3H 2 O HC C C 6 H 12 O 6 C C CHO HOH 2 C O furfural ( 口夫喃醛 ) 31 (5) (acetal) 及 glycoside 之形成 羰基 ( group): 糖的醛基或酮基, 如六碳醣的環狀結構, o aldose 的 C 1,Ketose 的 C 2 位置 32 16

17 glycoside: 單糖羰基上 基與糖以外有機物質之 -OH 基結合, 失去一分子 而以氧 硫或氮原子連成之複合物 e.g.saponin ( 皂素 ) anthocyanin( ) tannin( ) glycolipid( 醣脂質 ) 33 (6) 鹼 (Fig. 10) 還原醣 加熱 ( 或 ph = 性 ) (enolization) C = C a. 弱鹼單糖 (D- 葡萄糖 ) 異構化反應 (enediol) OH OH D- 果糖 (D-frucose) 或 D- 甘露糖醇 (D-mannitol 34 17

18 b. 強鹼 單糖 分解 1,2 烯二醇 ;( 糖 ) 2,3 烯二醇 ;( 酮糖 ) 3,4 烯二醇 ( 酮糖 )

19 (7) 酯化 (esterification) 醣類分子具有活性之 -OH 基 + 酸根 脫水 酯化產物 e.g. 醣類磷酸酯化產物參與代謝作用 37 -D- 葡萄糖 + ATP hexokinase 己醣激酶 -D-6- 基葡萄糖 +ADP 澱粉 + Pi 解酶 -D-1- 磷酸基葡萄糖 38 19

20 39 (8) oxime osazone 糖的醛基或酮基 +NH 2 OH (hydroxylamine) oxime 此反應可測 group 之存在 HC=O (CHOH) 4 + H 2 NOH CH 2 OH HC=NOH (CHOH) 4 CH 2 OH (oxime) 40 20

21 41 六 非酵素性褐變反應 (nonenzymic browning reaction) 醣類參與之褐變 : 非氧化性反應之非酵素褐變 褐變對 之品質影響很大 42 21

22 ( 一 ) 化反應 (caramelization) 醣類尤其是 醣在沒有 化合物存在下, 加熱到熔點 以上的高溫 ( 一般是 140~170 以上 ) 時, 因糖發生 與, 產生褐變反應, 這種反應稱之 糖在強熱的情況下, 生成兩類物質 : 一是糖的脫水產物, 即 或 (caramel); 另一類是裂解產物 43 糖在強熱下的另一類變化是 脫水等, 形成一些醛 類物質, 由於其性質活潑, 故被稱為 醛 如單醣在酸性條件下加熱主要進行脫水形成 或糠醛 衍生物 44 22

23 sucrose hydrolysis( ) glucose fructose tautomerism ( 只有 H 改變位置之異構物 ) & mutarotation( 變旋光作用 ) balance (in sol) & isomerization 45 inter- or intramolecular aggregate( ) dehydration ( ) & breakage Diacetyl( 雙乙醯 ) compounds acetic acid formic ( 甲酸 ) acid 4-hydroxy-2,3,5-hexantrione 4-hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone ( 口夫喃酮 ) 46 23

24 具有焦糖 物質含有下列兩種官能基之一 R1 R2 CH2-C C(OH)-C O O R3 R4 或 CH3-C-C-C-C-(OH) 這些物質之結構是 雜環 (O-heterocyclic) 族 (alicyclic compound) 47 有三種商品化焦糖色素 : (1) 由 催化產生的耐酸焦糖色素, 應用於可樂飲料 其他 飲料 烘焙食品 糖漿 糖果以及調味料中 (2) 將糖與 加熱, 產生紅棕色並含有帶正電荷的膠體粒子的焦糖色素, 用於烘焙食品 糖漿以及 等 48 24

25 (3) 單獨由 直接加熱溶解產生紅棕色並含 有略帶負電荷的膠體粒子的焦糖色素, 應用於 和其他含酒精飲料 49 25

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