山东轻工学院《有机化学》网上自学教学课件—第12号 山东轻工学院化药院化学系《有机化学》课题组制作 重要的糖类及应用 山东轻工学院化药院化学系《有机化学》课题组制作

一、壳聚糖 节选自：http://baike.baidu.com/view/201571.htm 一、壳聚糖 节选自：http://baike.baidu.com/view/201571.htm 壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin) 经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2- 氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳 聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相 容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛 关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取 及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得 了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已 有研究报告。 右图为壳聚 糖的结构式

1、壳聚糖外观及分子质量 纯甲壳素和纯壳聚糖都是一种白色或灰 白色半透明的片状或粉状固体，无味、 无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。 生物体中甲壳素的相对分子质量为 1×106～2×106，经提取后甲壳素的 相对分子质量约为3×105～7×105， 由甲壳素制取壳聚糖相对分子质量则更低，约2×105～ 5×105。在制造过程中甲壳素与壳聚糖相对分子质量的 大小，一般用粘度高低的数值来表示。商品壳聚糖视其 用途不同有三种不同的粘度，即高粘度产品为0.7～ 1Pa·s、中粘度产品为0.25～0.65 Pa·s、低粘度产品 <0.25 Pa·s。制造纤维产品必须采用高粘度的甲壳素 或壳聚糖。

2、化学性质 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、 羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络 合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生 物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。 　壳聚糖大分子中有活泼的羟基和氨基，它们具有较 强的化学反应能力。在碱性条件下C-6上的羟基可以发生 如下反应：羟乙基化——壳聚糖与环氧乙烷进行反应， 可得羟乙基化的衍生物。羧甲基化——壳聚糖与氯乙酸 反应便得羧甲基化的衍生物。磺酸酯化——甲壳素和壳 聚糖与纤维素一样，用碱处理后可与二硫化碳反应生成 磺酸酯。氰乙基化——丙烯腈和壳聚糖可发生加成反应， 生成氰乙基化的衍生物。

3、食品应用 1）抗菌剂 壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性，能抑制一些 真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。目前认为其可能的机 　　壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性，能抑制一些 真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。目前认为其可能的机 制有三：一是由于壳聚糖的多聚阳离子，易于真菌细胞 表面带负电荷的基团作用，从而改变病原菌细胞膜的流 动性和通透性；二是干扰DNA的复制与转录；三是阻断 病原菌代谢。近年来，有许多研究者提出壳聚糖通过诱 导病程相关蛋白，积累次生代谢产物和信号传导等方式 来达到抗菌的目的的观点。

2）果蔬保鲜剂 　果蔬保鲜的目的主要是保持果蔬在采摘后直到货架期， 能维持正常的品质、品味、营养成分和外观，提高其商 品价值。用壳聚糖进行涂膜保鲜，其膜层具有通透性、 阻水性，可以对各种气体分子增加穿透阻力，形成了 一种微气调环境，是果蔬组织内的二氧化碳含量增加， 氧气含量降低，抑制了果蔬的呼吸代谢和水分散失， 减缓果蔬组织和结构衰老，从而有效地延长果蔬的采后 寿命。 3）抗氧化剂 　　肉类食品中由于含有高含量的不饱和脂类化合物易 被氧化而使肉类食品腐败变质，从而缩短肉制品的贮存 寿命和破坏肉制品的风味。Darmadji和Izumimoto研究 了用壳聚糖处理过的牛肉的氧化稳定性效果。

4）保健食品添加剂 　壳聚糖难被人体胃肠消化吸收，当人把它们摄入体内后，它们可与相当于自身质量许多倍的甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸和胆固醇等脂类化合物生成络合物，该络合物不被胃酸水解，不被消化系统吸收，从而阻碍人体吸收这类物质，使之穿肠而过排出体外。因此，壳聚糖类可以降脂，减少食品热量，可用作保健食品添加剂。 5）果汁的澄清剂 　　果汁中含有大量带负电荷的果胶、纤维素、鞣质和 多聚戊糖等物质，在存放期间会使果汁浑浊。当壳聚糖 的正电荷和上述负电荷物质吸附絮凝后，经处理后的澄 清果汁是一个稳定的热力学体系，所以能长期存放，不 产生浑浊。研究表明，壳聚糖对葡萄柚果汁也是一种好 的净化剂，不论葡萄柚果汁有没有用果胶酶处理，壳聚 糖的澄清效果都非常显著。

4、医学应用 1）促进凝血和伤口愈合 壳聚糖具有促进血液凝固的作用，可用作止血剂。 它还可用于伤口填料物质，具有灭菌、促进伤口愈合、 　　壳聚糖具有促进血液凝固的作用，可用作止血剂。 它还可用于伤口填料物质，具有灭菌、促进伤口愈合、 吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用。 2）作为药物的缓释基质 　壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物, 具有无毒、能被生物体完全吸收的特点，因此用它作药 物缓释剂具有较大的优越性。日本已有以壳聚糖作为基 质的缓释药物出售。 3）用于人造组织和器官 　壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物,用于骨的 修补及牙的填料;壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作 人造血管。

5、环保应用 4）具有免疫调节活性 壳聚糖具有激活机体系统、介导机体系统的系列生物 学效应,提高吞噬细胞的系统功能。 5）其它医学用途 　壳聚糖具有激活机体系统、介导机体系统的系列生物 学效应,提高吞噬细胞的系统功能。 5）其它医学用途 　壳聚糖凝胶可作为牙抗菌素的载体，具有止血、消炎 和伤口愈合的功能；可降低血清和肝脏中的胆固醇浓度, 用于降胆固醇剂。壳聚糖能强化肝脏机能,防止由于过量 饮酒引起的肝脏宿醉，并对残留在体内的重金属、毒素、 农药、化学色素具有吸附和排泄的功效。 5、环保应用 壳聚糖对许多物质具有螯合吸附作用，其分子中的 氨基和与氨基相临的羟基与许多金属离子(如Hg2+、 Ni2+、Cu2+、pb2+、CA2+、Ag+等)能形成稳定的 螯合物，用于治理重金属废水、净化自来水及在湿法 冶金中分离金属离子等。

二、甜菊糖 节选自：http://baike.baidu.com/view/1092919.htm 甜菊糖是从菊科草本植物甜叶菊中精提的新型天然甜味剂。它具有高甜度、低热能的特点，其甜度是蔗糖的200-300倍，热值仅为蔗糖的1/300。经大量药物实验证明，甜菊糖无毒副作用，无致癌物，食用安全，经常食用可预防高血压、糖尿病、肥胖症、心脏病、龋齿等病症，是一种可替代蔗糖非常理想的甜味剂。甜菊糖可广泛应用于食品、饮料、医药、日用化工、酿酒、化妆品等行业，并且较应用蔗糖可节省成本60%。甜菊糖还具有保健性，是一种良好的保健甜味添加剂，据国外食品专家及医学专家临床实验证实，该产品对糖糖尿病、高血压有一定的疗效，对肥胖病、心血管疾病、胃炎、口腔疾病、胃酸过多等亦有一定的辅助治疗作用。

2、应用 甜菊糖与蔗糖对比 蔗糖是以果糖和葡萄糖为主要成分的双糖，既是营养源又是热能供应者。甜菊糖是烯帖类配糖体，具有高甜度低热值。甜菊糖用于饮料、食品，人长期食用不易发胖，特别适于肥胖症、糖尿病、高血压、小儿龋齿等病症患者食用，安全性高。国内外药理实验证明，甜菊糖为非致癌性食品，无毒、无副作用。经急性、亚急性以及慢畜性试验，均未发现什么问题。原产地居民食用数百年，至今未发现任何毒害。物理化学性稳定，无发酵性，因此比蔗糖制品可延长保质期。甜菊糖甜度高，且持续时间长，无褐变，极利保持饮料、食品的本色。利用甜菊糖代替部分蔗糖加工食品、饮料等，不仅可以降低成本，同时也符合食品、饮料逐渐向低糖化发展的要求。

3、应用产品开发 甜菊糖作为一种新型甜味剂，可以广泛应用于各类食品、饮料、医药、日化工业。可以说凡是用糖产品几乎都可以用甜菊糖替代部分蔗糖或全部替代糖精等化学合成甜味剂。归纳列举如下： (1)茶 用甜菊叶直接制茶或与其它原料茶配合制成的茶，对糖尿病患者降血糖，促消化，醒酒和消除疲劳，对肥胖病、高血压及龋齿等病患者均有防治作用。 (2)饮料 　汽水、桔子汁、健力宝、娃哈哈以及各种果汁、冰淇淋 等。 (3)点心 　甜菊益康乐、甜菊月饼、饼干等，成为营养、保健，以及儿童、老年人特殊需要的食品。

(4)罐头 　　水果罐头如糖水杨梅、桔子、山楂、龙眼等；水产品 以及肉类罐头等如含有甜菊糖既起到调味功能亦发挥防腐 延长保质期作用。 (5)淹制品类 　用甜菊淹制如萝卜等酱菜以及榨菜，保鲜期长，清腌 味美，不腐烂 (6)水产品。 加入甜菊糖可防止水产品蛋白质腐败变质，在改善水产品 风味的同时还降低成本。如各种鱼罐头、海带等。 (7)酒类 　用甜菊糖交入如刺梨、沙棘、葡萄等果酒以及白酒中， 可减除酒辛辣味改善风味。还可以增加啤酒泡沫、洁白、 持久。

(8)肉食品 　用甜菊糖加入香肠、火腿肠、蜡肉等食品中，可改善风 味，延长保质期。 (9)口香糖及日化产品 　用甜菊糖加入口香糖、牙膏中，既可促进产品甜味，又 可降低口腔有害细菌增殖，减少龋齿发生。多种牙膏、口 香糖以及化桩品中已应用甜菊糖。 (10)医药类 　卫生部于1992年批准甜菊糖可以在医药上应用。现已 开发出许多产品，如桔味Vc、消渴润喉片、小儿复方新 诺明、止咳糖浆、葡萄糖酸锌口服液等。 (11)其它 　　如多味瓜籽、傻子瓜籽、甜菊、香烟、甜菊奶粉等。

自测练习 1、查找有关壳聚糖其他方面的应用的资料。 2、甲壳质也是一种多糖，请查询有关制备及应用的资料。

自测练习参考答案 2、http://baike.baidu.com/view/304372.html 1. http://www.ntem.com.cn/ntem/showa.jsp?informationid=200104301012502811&classid=200706041622209192 2、http://baike.baidu.com/view/304372.html