糖類化合物的分析與測定目錄糖類化合物概述定義、分類、結構特征及生物作用提取與分離水提法、有機溶劑提取法、色譜分離技術定性與定量分析特征反應、色譜分析、物理化學方法儀器分析技術高效液相色譜、氣相色譜、離子色譜應用領域第一章：糖類化合物概述基本結構碳水化合物基本結構單元分類系統單糖、寡糖、多糖生物功能能量供應、細胞識別、結構支持化學特性糖類化合物的定義與分類1單糖不可水解的基本單位2寡糖2-10個單糖單元3多糖由多個單糖單元組成的聚合物糖類化合物的結構特征多羥基結構含多個羥基，可形成復雜氫鍵網絡環狀結構多數以吡喃環或呋喃環形式存在變旋現象α型和β型構型可相互轉化糖苷鍵糖類化合物在生物體中的作用能量來源葡萄糖是細胞首選能量物質通過糖酵解和三羧酸循環分解產生ATP結構組分纖維素構成植物細胞壁幾丁質形成節肢動物外骨骼細胞識別糖蛋白和糖脂參與細胞表面識別免疫反應和細胞間通訊儲能物質淀粉是植物儲能物質糖原是動物儲能多糖常見糖類化合物介紹葡萄糖單糖血糖的主要成分果糖單糖水果中常見，甜度高蔗糖雙糖果糖與葡萄糖的縮合物麥芽糖雙糖兩分子葡萄糖組成淀粉多糖植物儲能物質纖維素多糖植物細胞壁主要成分第二章：糖類化合物的提取與分離提取前處理樣品粉碎、脫脂、去蛋白溶劑提取水提法、有機溶劑提取、超聲波輔助初步分離沉淀法、膜分離、結晶法精細分離各類色譜技術純化糖類化合物的提取方法提取前處理樣品粉碎增大接觸面積有機溶劑脫脂蛋白質變性去除常用提取方法水提法有機溶劑提取法超聲波輔助提取微波輔助提取影響因素溫度控制溶劑選擇提取時間pH值調節水提法樣品處理樣品粉碎至適當粒度脫脂處理去除脂溶性物質熱水浸提控制溫度70-100℃適當攪拌促進溶解固液分離過濾或離心去除不溶物濃縮純化減壓濃縮或冷凍干燥乙醇沉淀分離多糖有機溶劑提取法甲醇提取適用于低分子量單糖和寡糖提取溫度通常30-60℃乙醇提取常用于多糖的分級沉淀不同濃度可分離不同多糖丙酮提取主要用于脫脂和去除色素低極性糖類提取超聲波輔助提取法1原理聲空化效應破壞細胞壁2優點提高提取效率，縮短時間3工藝參數頻率、功率、時間、溫度超聲波輔助提取比傳統方法效率高30-50%，保持活性物質完整性糖類化合物的分離技術4主要分離方法色譜法、膜分離、沉淀法、結晶法95%純度可達綜合使用多種分離技術85%平均回收率工藝優化后的典型回收率色譜分離法色譜分離原理基于組分在固定相與流動相中的分配系數差異膜分離技術超濾截留分子量1-1000kDa分離大分子多糖與小分子糖1納濾截留分子量100-1000Da分離寡糖與單糖2透析基于選擇性滲透原理去除小分子雜質電滲析帶電糖類分離脫鹽純化工藝4結晶法1溶液配制糖液濃度調節至過飽和狀態2結晶條件控制溫度、溶劑比例精確控制3晶種添加誘導結晶核形成4結晶分離濾取晶體，母液循環使用第三章：糖類化合物的定性分析特征反應莫利施反應、苯酚-硫酸法色譜定性薄層色譜、紙層色譜光譜分析紅外光譜、核磁共振糖類化合物的特征反應反應名稱檢測對象陽性表現莫利施反應所有糖類紫色環斐林試驗還原糖磚紅色沉淀Benedict試驗還原糖紅色沉淀巴弗德試驗酮糖紅色沉淀希瓦諾夫反應酮糖紅色碘-碘化鉀反應淀粉藍色莫利施反應試劑添加α-萘酚醇溶液濃硫酸加入管壁緩慢加入濃硫酸觀察結果兩液界面出現紫色環原理：糖類在濃硫酸作用下脫水生成糠醛衍生物，與α-萘酚反應形成紫色化合物苯酚-硫酸法糖溶液取1mL待測溶液2苯酚加入加入5%苯酚溶液1mL3硫酸加入快速加入5mL濃硫酸顏色反應橙黃至棕紅色說明存在糖類糖類化合物的薄層色譜分析1樣品點樣微量樣品點于起點線2展開展開劑：丁醇-冰醋酸-水(4:1:5)3顯色茴香醛-硫酸試劑噴霧4鑒定根據Rf值與標準品比對糖類化合物的紙層色譜分析優點操作簡單設備要求低靈敏度適中展開系統上行展開法下行展開法雙向展開法顯色方法苯胺-鄰苯二甲酸苯酚-硫酸茴香醛-硫酸第四章：糖類化合物的定量分析方法物理法基于物理性質的測定化學法基于化學反應的測定儀器分析法利用現代分析儀器測定酶學方法利用特異性酶反應測定4物理法旋光法基于糖類旋轉偏振光平面的能力專一性好，適用于純凈樣品折光法測定折光指數變化適用于高濃度糖液檢測比重法測定溶液比重與濃度關系工業生產中常用密度法測定溶液密度確定濃度應用于糖漿質控旋光法測定原理糖類溶液旋轉偏振光平面的能力計算公式[α]=α/(L·C)應用范圍純糖溶液含量測定局限性混合糖難以區分，需要澄清溶液折光法基本原理測量樣品溶液對光線的折射能力Brix度：每100g溶液中蔗糖的克數儀器類型手持式折光儀阿貝折光儀數字式折光儀應用領域果汁含糖量測定蜂蜜品質控制糖漿濃度監測比重法1溶液準備控制溫度至標準溫度（通常20℃）比重測定使用比重計或比重瓶測量溶液比重濃度計算查標準對照表或計算公式換算糖含量應用領域：制糖工業、蜂蜜加工、果汁生產化學法還原糖測定法斐林試劑法、銅試劑法比色法蒽酮比色法、苯酚-硫酸法滴定法碘量法、高碘酸鹽氧化法提取稱重法粗纖維、粗多糖測定斐林試劑法原理還原糖還原Cu2?為Cu?O紅色沉淀試劑配制斐林A：硫酸銅溶液斐林B：酒石酸鉀鈉堿性溶液操作步驟混合斐林試劑，加入糖溶液，沸水浴加熱定量方法滴定法或重量法測定Cu?O含量蒽酮比色法濃度(mg/mL)吸光度蒽酮試劑與糖反應生成藍綠色化合物，在625nm有最大吸收苯酚-硫酸法1樣品處理取適量樣品溶液于試管中2試劑添加加入5%苯酚溶液和濃硫酸3顏色顯色10分鐘顯色，冷卻至室溫4測定吸光度490nm波長測定吸光值5濃度計算根據標準曲線計算含量儀器分析法高效液相色譜法高選擇性，高靈敏度氣相色譜法需衍生化，分離效率高離子色譜法分析速度快，自動化程度高高效液相色譜法（HPLC）1高靈敏度檢測限可達ng級2高選擇性可分離結構相似的糖類3高精確度定量精確度RSD<2%4高分離效率理論塔板數>10000/mHPLC是目前糖類分析最常用的方法，可同時分離多種糖類氣相色譜法（GC）特點高靈敏度高分離效率分析時間短糖類衍生化三甲基硅烷化乙酰化三氟乙酰化檢測器氫火焰離子化檢測器質譜檢測器電子捕獲檢測器離子色譜法（IC）測定原理糖類在高pH條件下部分電離基于糖羥基活性差異分離主要優勢不需樣品衍生化高靈敏度檢測多種糖類典型應用食品中單糖和低聚糖分析復雜基質中糖的測定第五章：高效液相色譜法分析糖類化合物HPLC是糖類分析的金標準方法，可同時實現定性和定量分析HPLC分析糖類的原理分配機制糖類在流動相與固定相間的分配吸附機制基于糖分子吸附能力差異2離子交換機制高pH條件下羥基部分電離3排阻機制基于分子大小分離多糖HPLC儀器構造輸液泵提供穩定流量，耐高壓進樣器自動精確進樣色譜柱分離糖類組分檢測器檢測分離后的糖類數據系統采集分析數據糖類分析專用色譜柱色譜柱類型固定相適用范圍氨基柱氨基鍵合硅膠單糖、雙糖高pH陰離子交換柱強堿性陰離子交換樹脂各類糖混合物葡胺柱鍵合葡胺基團單糖、寡糖糖醇柱鍵合多元醇單糖異構體凝膠滲透柱聚丙烯酰胺凝膠多糖、葡聚糖流動相的選擇正相色譜乙腈-水混合溶液常用比例75:25至65:35反相色譜水-乙腈或水-甲醇添加離子對試劑離子交換色譜氫氧化鈉溶液濃度梯度10-200mMpH與添加劑緩沖鹽控制pH有機胺改善峰形檢測器的選擇1折光指數檢測器(RID)通用性好，靈敏度一般2脈沖安培檢測器(PAD)高靈敏度，專一性強3蒸發光散射檢測器(ELSD)靈敏度高，梯度洗脫兼容4質譜檢測器(MS)結構鑒定，痕量分析HPLC-PAD檢測糖類化合物脈沖安培檢測器在高pH條件下氧化糖分子，靈敏度高，專一性強HPLC-ELSD檢測糖類化合物1霧化流動相轉化為細小液滴蒸發蒸發流動相溶劑3光散射激光照射非揮發性糖分子檢測光電倍增管檢測散射光HPLC-MS檢測糖類化合物電噴霧離子化(ESI)溫和電離，產生分子離子質量分析四極桿或飛行時間質譜儀高靈敏度檢測限達pg級別結構鑒定碎片離子提供結構信息HPLC-MS技術能同時提供保留時間和質譜信息，結構確證能力強第六章：氣相色譜法分析糖類化合物樣品衍生化提高糖類揮發性進樣分離高溫汽化，色譜柱分離檢測分析FID或MS檢測分析定量計算內標法或外標法定量4GC分析糖類的原理分離原理糖類在高溫下汽化，在固定相與流動相間分配基于沸點、極性和構型差異分離影響因素柱溫固定相極性載氣流速衍生化程度優勢特點高效分離高靈敏度異構體區分能力強糖類化合物的衍生化羥基保護增加糖分子揮發性提高色譜性能常用衍生化試劑三甲基硅烷化試劑乙酰化試劑衍生化條件溫度、時間、催化劑控制衍生物提取有機溶劑萃取，純化處理GC儀器構造載氣系統提供惰性氣體載流進樣系統高溫瞬時汽化樣品色譜柱毛細管柱分離組分檢測系統FID或MS檢測器數據系統采集處理色譜數據糖類分析專用色譜柱色譜柱類型固定相適用糖類非極性柱DB-1,DB-5三甲基硅烷衍生糖中等極性柱DB-17,DB-225乙酰化糖衍生物高極性柱DB-WAX多種糖衍生物專用糖柱CP-Sil88forSugars單糖、雙糖異構體載氣的選擇常用載氣氦氣氫氣氮氣選擇因素分離效率安全性檢測器兼容性成本性能比較氦氣：安全，效率適中氫氣：高效，風險高氮氣：低效，成本低檢測器的選擇氫火焰離子化檢測器(FID)通用型檢測器，靈敏度高適用于常規糖類分析質譜檢測器(MS)提供結構信息，高選擇性復雜樣品和未知糖類鑒定電子捕獲檢測器(ECD)對含鹵素衍生物高靈敏痕量糖類分析第七章：離子色譜法分析糖類化合物1高效自動化全自動分析流程2高特異性專一性檢測糖類分子3高靈敏度低至pmol級檢測限4無需衍生化直接分析未經修飾的糖類IC分析糖類的原理1離子交換原理高pH條件下糖羥基部分電離2分離機制基于電離度差異在離子交換樹脂上分離3電化學檢測通過脈沖安培法檢測糖分子4特異性識別不同糖類具有獨特電化學響應信號IC儀器構造洗脫液系統提供高純堿性洗脫液高壓泵輸送洗脫液自動進樣器精確定量進樣分析柱系統前柱、分析柱、抑制柱電化學檢測系統脈沖安培檢測器糖類分析專用色譜柱CarboPacPA1通用型糖類分析柱適用于單糖、寡糖分析CarboPacPA10單糖、糖醇分析高分辨率分離能力CarboPacPA100寡糖、多糖分析適用于分子量較大的糖類CarboPacMA1糖醇專用分析柱高選擇性分離多元醇洗脫液的選擇氫氧化鈉溶液主要洗脫液，濃度10-200mM乙酸鈉輔助洗脫劑，增強分離能力2梯度洗脫復雜樣品分離的最佳選擇3淋洗再生高濃度堿液再生色譜柱4脈沖安培檢測器（PAD）時間(ms)電位(V)PAD通過施加脈沖電位序列檢測糖類分子，避免電極中毒第八章：糖類化合物分析方法的應用食品工業品質控制，成分分析醫藥