第二节 单糖及其衍生物
一、单糖
单糖是糖类化合物的最小结构单位，它们不能进一步水解，是带有醛基或酮基的多元醇。
单糖也有几种衍生物，其中有羰基被还原的糖醇、醛基被氧化的醛糖酸、导入氨基的氨基糖、脱氧的脱氧糖、分子内脱水的脱水糖等。根据构成单糖的碳原子数目多少，分别叫丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖（六碳糖）、庚糖（七碳糖）。食品中单糖多为含有5个或6个碳原子。
分子中碳原子数≥3的单糖因含有不对称碳原子，所以有D-及L-两种构型。构型是以D-（+）甘油醛和L-（-）甘油醛作为标准，由与羰基相距最远的不对称碳原子上的羟基方向来确定的，如与D-型甘油醛相同，则为D-型；如与L-甘油醛相同，则为L型。即编号最大的手性碳原子上—OH在右边的为D型，—OH在左边的为L型。天然存在的单糖大多为D-型。
单糖可以形成缩醛和缩酮，糖分子的羰基可以与糖分子本身的一个醇基反应，形成半缩醛或半缩酮，分子内的半缩醛或半缩酮，形成五元呋喃糖环或更稳定的六元吡喃糖环。
对成环后的半缩醛或半缩酮羟基来说，若与其定位碳原子（C5）上的羟基在链的同一侧的是α型，不在同一侧的是β型。
1.戊糖
生物体中最普遍的戊醛糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核糖及其衍生物D-2-脱氧核糖。作为糖代谢中间产物的戊酮糖有D-核酮糖和D-木酮糖等。这些戊糖的结构式见图2-1。
图2-1 戊糖的结构式
自然界中的L-阿拉伯糖是植物分泌的胶黏质及半纤维素等多糖的组成成分，用于医药和作微生物培养剂。
D-核糖和D-2-脱氧核糖是核酸的组成部分。
D-木糖存在于麸皮、木材、棉子壳、玉米穗轴等植物材料中。木糖是糖代谢的中间产物，也是适于糖尿病患者的甜味剂。
2.己糖
生物体中常见的己糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖、D-甘露糖。它们的链状与环状结构式见图2-2。
图2-2 己糖结构式
D-葡萄糖是自然界分布最广也最重要的糖，它可以为人体直接吸收而提供给人体能量。工业上以淀粉为原料用无机酸或酶水解的方法大量制得。
D-果糖也是自然界中最重要的单糖，多与葡萄糖同时存在于植物中。工业上可用异构化酶在常温常压下使葡萄糖转化为果糖。果糖甜度高，风味好，吸湿性强，在食品工业中得以广泛应用。
D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉子糖、琼胶、半纤维素的组成成分，在生物体中很少游离存在。
D-甘露糖在生物体中也很少游离存在，主要以缩合物形态存在于多糖中。甘露聚糖是坚果类果壳的主要成分。
二、单糖的衍生物
1.糖醇
单糖还原后生成糖醇，山梨醇、甘露醇是广泛分布于植物界的糖醇，在食品工业上，它们是重要的甜味剂和湿润剂。
2.糖酸
醛糖被氧化后生成糖酸，其中最常见的有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。它们是一些胶质多糖的组成单体。
3.氨基糖
单糖中一个或多个羟基被氨基取代而生成的化合物称为氨基糖。常见的有D-氨基葡萄糖和D-氨基半乳糖。这两种氨基糖都存在于黏多糖、血型物质、软骨和糖蛋白中。
4.糖苷
单糖半缩醛羟基与另一个分子（例如醇、糖、嘌呤或嘧啶）的羟基、氨基或巯基缩合形成的含糖衍生物称为糖苷，所形成的键称为糖苷键。常见的糖苷键有O-糖苷键和N-糖苷键。糖苷由糖与非糖部分组成，糖部分称为糖苷基，非糖部分称为糖苷配基。根据不同的糖，糖苷有葡萄糖苷、果糖苷、阿拉伯糖苷、半乳糖苷、芸香糖苷等。