多糖是由許多單糖分子通過昔鍵連接而成的一類天然高分子化合物。按其水解產(chǎn)物可分為均多糖和雜多糖。水解只生成一種單糖的為均多糖,如淀粉和纖維素等;水解產(chǎn)物不止一種單糖的稱雜多糖,如半纖維素、黏多糖等。自然界組成多糖的單糖有戊糖或己糖、醛糖或酮糖,或是一些單糖的衍生物,如糖醛酸、氨基糖等。多糖不是一種單一的化學(xué)物質(zhì),而是聚合程度不同的物質(zhì)的混合物。
多糖與單糖及低聚糖在性質(zhì)上有較大的區(qū)別。多糖沒有還原性,也沒有甜味,而且大多不溶于水,個(gè)別的能與水形成膠體溶液。
一、淀粉
淀粉是植物體內(nèi)儲(chǔ)藏的養(yǎng)分,廣泛存在于種子和塊莖中。用戶淀粉酶水解淀粉可以得到麥芽糖,所以可以將淀粉看作是麥芽糖的高聚體。在酸的作用下,淀粉能夠徹底水解為葡萄糖。
淀粉是白色無定形粉末,由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩部分組成,兩部分在淀粉中所占的比例隨植物的品種而異。
直鏈淀粉在淀粉中的含量為10%~30%,相對(duì)分子質(zhì)量比支鏈淀粉小,是由葡萄糖通過。-1,4-苷鍵連接而成的鏈狀化合物,可被β-淀粉酶水解為麥芽糖。
直鏈淀粉并不是直線型分子,而是借助分子內(nèi)氫鍵卷曲成螺旋狀。直鏈淀粉遇碘顯藍(lán)色,反應(yīng)非常靈敏,常用于檢驗(yàn)淀粉的存在。淀粉與碘的作用一般認(rèn)為是碘分子進(jìn)入螺旋結(jié)構(gòu)的空間內(nèi),借助于范德華力與淀粉聯(lián)系在一起,形成一種深藍(lán)色的包結(jié)化合物。
支鏈淀粉在淀粉中的含量為70%~90%,是由葡萄糖通過a-1,4-苷鍵和a-1,6-昔鍵結(jié)合而成的化合物。
支鏈淀粉是帶有分支的,相隔20~25個(gè)葡萄糖單位有一個(gè)分支。用介淀粉酶水解支鏈淀粉時(shí),只有外圍的支鏈可被水解為麥芽糖。
淀粉在酸或酶的作用下進(jìn)行水解,可得一系列產(chǎn)物,最后得到D-葡萄糖。
淀粉→藍(lán)色糊精→紅色糊精→無色糊精→麥芽糖→葡萄糖
糊精能溶于水,其水溶液有戮性,可用作薪合劑及紙張、布匹等的上膠劑。無色糊精有還原性。
二、糖原
糖原又稱動(dòng)物淀粉,主要存在于肝臟和肌肉中,所以有肝糖原和肌糖原之分。糖原在動(dòng)物體內(nèi)具有調(diào)節(jié)血液中葡萄糖含量(血糖)的功能。當(dāng)血糖含量較高時(shí),葡萄糖就合成糖原貯存于肝臟中;當(dāng)血糖含量較低時(shí),糖原則分解為葡萄糖。
糖原也是由葡萄糖通過α-1,4-苷鍵和α-1,6-苷鍵結(jié)合而成的化合物,結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似,但分支程度更高。
糖原是無定形粉末,能溶于水及三氯乙酸,不溶于乙醇及其他有機(jī)溶劑,遇碘顯紅色。
三、纖維素
纖維素是自然界分布最廣的多糖,棉、麻、木材、麥稈以及其他植物的莖稈都含有大量的纖維素,棉花是含纖維素最高的物質(zhì),其次是亞麻和木材。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要組分,構(gòu)成植物的支撐組織。
纖維素是由葡萄糖通過戶1,4-苷鍵連接成的鏈狀化合物,是纖維二糖的高聚體。
纖維素分子能借助分子間氫鍵像麻繩一樣擰在一起,形成堅(jiān)硬的、不溶于水的纖維狀高分子。
由于淀粉酶只能水解α-1,4-苷鍵,不能水解浮1,4苷鍵,所以纖維素不能作為人的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。但纖維素有刺激胃腸蠕動(dòng)、促進(jìn)排便的作用,所以食物中具有一定量的纖維素對(duì)人體是有益的。草食動(dòng)物消化道中微生物所分泌的纖維素酶,可使纖維素水解生成葡萄糖,再經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸等低級(jí)脂肪酸,被腸道吸收利用,所以纖維素可作動(dòng)物的飼料。
纖維素的用途很廣,除用于制造各種紡織品和紙張外,還可制成人造絲、人造棉、玻璃紙、無煙火藥、火棉膠和電影膠片等。
四、半纖維素
半纖維素是與纖維素、木質(zhì)素共存于植物細(xì)胞壁中的一類多糖。半纖維素徹底水解可以得到多種戊糖和多種己糖,如木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖等。
半纖維素在植物體內(nèi)主要起支撐物質(zhì)的作角,在適當(dāng)條件下,如種子發(fā)芽時(shí),半纖維素在酶的作用下,也可水解生成單糖起營(yíng)養(yǎng)作用。