Disacharydy i polisacharydy

• Hipoglikemia

Nieredukujące disacharydy obejmują sacharozę (cukier buraczany lub trzcinowy). Występuje w trzcinie cukrowej, buraku cukrowym (do 28% suchej masy), sokach roślinnych i owocach. Cząsteczka sacharozy zbudowana jest z α, D-glukopiranozy i β, D-fruktofuranozy.

W przeciwieństwie do maltozy, wiązanie glikozydowe (1-2) pomiędzy monosacharydami jest tworzone przez glikozydowe grupy hydroksylowe obu cząsteczek, to znaczy nie ma wolnej glikozydowej grupy hydroksylowej. W rezultacie nie ma zdolności redukującej sacharozy, nie daje ona reakcji "srebrnego lustra", dlatego jest określana jako nieredukujące disacharydy.

Sacharoza jest białą substancją krystaliczną, słodką w smaku, dobrze rozpuszczalną w wodzie.

Charakterystyczne reakcje grup hydroksylowych na sacharozę. Jak wszystkie disacharydy, sacharoza jest przekształcana w monosacharydy przez hydrolizę kwasową lub enzymatyczną.

Polisacharydy są substancjami o wysokiej masie cząsteczkowej. W polisacharydach reszty monosacharydów są związane wiązaniami glikozyd - glikozyl. Dlatego można je uznać za poliglikozydy. Resztki monosacharydów, które są częścią cząsteczki polisacharydu mogą być takie same, ale mogą się różnić; w pierwszym przypadku są to homopolisacharydy, w drugim - heteropolisacharydy.

Najważniejszymi polisacharydami są skrobia i celuloza (celuloza). Są zbudowane z resztek glukozy. Ogólna formuła tych polisacharydów (C.₆H₁₀O₅)_n. Przy tworzeniu cząsteczek polisacharydów zwykle bierze udział glikozyd (w C₁ -atom) i alkoholu (w C.₄-atom) hydroksyl, tj. (1-4) -glicykozyd jest utworzony.

Skrobia jest mieszaniną dwóch polisacharydów zbudowanych z jednostek α, D-glukopiranozy: amylozy (10-20%) i amylopektyny (80-90%). Skrobia powstaje w roślinach podczas fotosyntezy i jest osadzana jako "zapasowy" węglowodan w korzeniach, bulwach i nasionach. Na przykład ziarna ryżu, pszenicy, żyta i innych zbóż zawierają 60-80% skrobi, bulw ziemniaka - 15-20%. Powiązaną rolą w świecie zwierząt jest glikogen polisacharydowy, który jest "przechowywany" głównie w wątrobie.

Skrobia jest białym proszkiem składającym się z drobnych ziaren, nierozpuszczalnych w zimnej wodzie. Gdy skrobię traktuje się ciepłą wodą, możliwe jest wyodrębnienie dwóch frakcji: frakcji rozpuszczalnej w ciepłej wodzie i składającej się z polisacharydu amylozy oraz frakcji, która pęcznieje tylko w ciepłej wodzie z tworzeniem pasty i amylopektyny składającej się z polisacharydu.

Amyloza ma strukturę liniową, reszty α, D-glukopiranozy są połączone wiązaniami (1-4) -glikozydowymi. Elementarna komórka amylozy (i ogólnie skrobi) jest reprezentowana w następujący sposób:

Cząsteczka amylopektyny jest zbudowana w podobny sposób, ale ma rozgałęzione łańcuchy, które tworzą strukturę przestrzenną. W punktach rozgałęzień reszty monosacharydów są połączone wiązaniami (1-6) -glicydowymi. Pomiędzy punktami rozgałęzienia znajduje się zazwyczaj 20-25 reszt glukozy:

Skrobia łatwo ulega hydrolizie: po podgrzaniu w obecności kwasu siarkowego powstaje glukoza:

W zależności od warunków reakcji hydrolizę można prowadzić etapami z wytworzeniem produktów pośrednich:

Klasyfikacja węglowodanów - monosacharydy, disacharydy i polisacharydy

Jedną z odmian związków organicznych niezbędnych do pełnego funkcjonowania organizmu człowieka są węglowodany.

Są one podzielone na kilka typów w zależności od ich struktury - monosacharydy, disacharydy i polisacharydy. Konieczne jest ustalenie, dlaczego są one potrzebne i jakie są ich właściwości chemiczne i fizyczne.

Klasyfikacja węglowodanów

Węglowodany to związki zawierające węgiel, wodór i tlen. Najczęściej są pochodzenia naturalnego, chociaż niektóre są wytwarzane przemysłowo. Ich rola w życiowej aktywności żywych organizmów jest ogromna.

Ich główne funkcje są następujące:

1. Energia. Związki te są głównym źródłem energii. Większość narządów może pracować w pełni ze względu na energię uzyskaną przez utlenianie glukozy.
2. Strukturalny. Węglowodany są niezbędne do tworzenia prawie wszystkich komórek ciała. Celuloza odgrywa rolę materiału pomocniczego, a węglowodany typu złożonego znajdują się w kościach i tkance chrzęstnej. Jednym ze składników błony komórkowej jest kwas hialuronowy. Również związki węglowodanowe są wymagane w procesie wytwarzania enzymów.
3. Ochronny. Kiedy organizm funkcjonuje, gruczoły wydzielające wydzielnicze płyny są potrzebne do ochrony narządów wewnętrznych przed patogenną ekspozycją. Znaczna część tych płynów jest reprezentowana przez węglowodany.
4. Regulacyjne. Ta funkcja przejawia się w działaniu na ludzki organizm glukozy (utrzymuje homeostazę, kontroluje ciśnienie osmotyczne) i błonnika (wpływa na perystaltykę przewodu pokarmowego).
5. Funkcje specjalne. Są charakterystyczne dla niektórych rodzajów węglowodanów. Takie specjalne funkcje obejmują: udział w procesie przekazywania impulsów nerwowych, tworzenie różnych grup krwi itp.

Biorąc pod uwagę fakt, że funkcje węglowodanów są dość zróżnicowane, można przyjąć, że związki te powinny różnić się strukturą i właściwościami.

To prawda, a główna klasyfikacja obejmuje takie odmiany, jak:

1. Monosacharydy. Są uważane za najprostsze. Pozostałe rodzaje węglowodanów wchodzą w proces hydrolizy i rozpadają się na mniejsze składniki. Monosacharydy nie mają tej zdolności, są produktem końcowym.
2. Disacharydy. W niektórych klasyfikacjach są one określane jako oligosacharydy. Zawierają dwie cząsteczki monosacharydu. To na nich disacharyd jest rozdzielany podczas hydrolizy.
3. Oligosacharydy. Skład tego związku wynosi od 2 do 10 cząsteczek monosacharydów.
4. Polisacharydy Związki te są największą różnorodnością. Zawierają więcej niż 10 cząsteczek monosacharydów.

Każdy rodzaj węglowodanów ma swoją własną charakterystykę. Musimy je rozważyć, aby zrozumieć, w jaki sposób każdy z nich wpływa na ludzkie ciało i jakie są jego korzyści.

Monosacharydy

Związki te są najprostszą formą węglowodanów. W ich składzie jest jedna cząsteczka, dlatego podczas hydrolizy nie są one dzielone na małe bloki. Po połączeniu monosacharydów powstają disacharydy, oligosacharydy i polisacharydy.

Wyróżnia je stały stan skupienia i słodki smak. Mają zdolność rozpuszczania w wodzie. Mogą również rozpuszczać się w alkoholach (reakcja jest słabsza niż w przypadku wody). Monosacharydy prawie nie reagują na mieszanie się z eterami.

Najczęściej wymieniają naturalne monosacharydy. Niektóre z tych osób spożywają razem z jedzeniem. Należą do nich glukoza, fruktoza i galaktoza.

Można je znaleźć w produktach takich jak:

• miód;
• czekolada;
• owoce;
• niektóre rodzaje wina;
• syropy itp.

Główną funkcją tego typu węglowodanów jest energia. Nie można powiedzieć, że organizm nie poradzi sobie bez nich, ale mają właściwości ważne dla pełnego funkcjonowania organizmu, na przykład udział w procesach metabolicznych.

Ciało wchłania monosacharydy szybciej niż wszystko, co dzieje się w przewodzie pokarmowym. Proces asymilacji złożonych węglowodanów, w przeciwieństwie do prostych związków, nie jest tak prosty. Po pierwsze, złożone związki muszą być rozdzielone na monosacharydy, dopiero po ich wchłonięciu.

Glukoza

Jest to jeden z popularnych rodzajów monosacharydów. Jest to biała krystaliczna substancja, która powstaje naturalnie podczas fotosyntezy lub podczas hydrolizy. Wzór mieszanki to C6H12O6. Substancja jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, ma słodki smak.

Glukoza dostarcza energię mięśniową i tkankę mózgową. Po spożyciu substancja jest wchłaniana, wchodzi do krwioobiegu i rozprzestrzenia się po całym ciele. Jego utlenianie następuje wraz z uwolnieniem energii. Jest to główne źródło energii dla mózgu.

Przy braku glukozy w organizmie rozwija się hipoglikemia, która przede wszystkim wpływa na funkcjonowanie struktur mózgu. Jednak jego nadmierna zawartość we krwi jest również niebezpieczna, ponieważ prowadzi do rozwoju cukrzycy. Również, gdy spożywanie dużych ilości glukozy zaczyna zwiększać masę ciała.

Fruktoza

Należy on do liczby monosacharydów i jest bardzo podobny do glukozy. Różni się wolniejszym tempem wchłaniania. Wynika to z faktu, że do masteringu konieczne jest, aby fruktoza została najpierw przekształcona w glukozę.

Dlatego ten związek nie jest niebezpieczny dla diabetyków, ponieważ jego spożywanie nie prowadzi do dramatycznej zmiany ilości cukru we krwi. Jednak przy takiej diagnozie nadal należy zachować ostrożność.

Tę substancję można uzyskać z jagód i owoców, a także z miodu. Zwykle występuje tam w połączeniu z glukozą. Połączenie ma również biały kolor. Smak jest słodki, a ta cecha jest bardziej intensywna niż w przypadku glukozy.

Inne związki

Istnieją inne związki monosacharydowe. Mogą być naturalne i półprawne.

Galaktoza należy do naturalnego. Jest również zawarty w żywności, ale nie występuje w czystej postaci. Galaktoza jest wynikiem hydrolizy laktozy. Jego głównym źródłem jest mleko.

Inne naturalne monosacharydy to ryboza, deoksyryboza i mannoza.

Istnieją również odmiany takich węglowodanów, dla których stosowane są technologie przemysłowe.

Substancje te znajdują się również w żywności i wchodzą do organizmu człowieka:

Każdy z tych związków ma swoje własne cechy i funkcje.

Disacharydy i ich zastosowanie

Kolejnym rodzajem związków węglowodanowych są disacharydy. Są one uważane za substancje złożone. W wyniku hydrolizy powstają z nich dwie cząsteczki monosacharydów.

Ten rodzaj węglowodanów ma następujące cechy:

• twardość;
• rozpuszczalność w wodzie;
• słaba rozpuszczalność w stężonych alkoholach;
• słodki smak;
• kolor - od białego do brązowego.

Głównymi właściwościami chemicznymi disacharydów są reakcje hydrolizy (przerwanie wiązań glikozydowych i powstawanie monosacharydów) i kondensacja (tworzą się polisacharydy).

Istnieją 2 rodzaje takich związków:

1. Przywracanie. Ich cechą jest obecność wolnej hemiacetalowej grupy hydroksylowej. Dzięki temu takie substancje mają właściwości redukujące. Ta grupa węglowodanów obejmuje celobiozę, maltozę i laktozę.
2. Nieredukujący. Związki te nie mają możliwości redukcji, ponieważ nie zawierają heiacetalowej grupy hydroksylowej. Najbardziej znanymi substancjami tego typu są sacharoza i trehaloza.

Związki te są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Można je znaleźć zarówno w postaci wolnej, jak i jako część innych związków. Disacharydy są źródłem energii, ponieważ hydroliza wytwarza glukozę.

Laktoza jest bardzo ważna dla dzieci, ponieważ jest głównym składnikiem żywności dla niemowląt. Inną funkcją węglowodanów tego typu jest struktura, ponieważ są one częścią celulozy, która jest niezbędna do tworzenia komórek roślinnych.

Charakterystyka i cechy polisacharydów

Innym rodzajem węglowodanów są polisacharydy. Jest to najbardziej złożony typ związku. Składają się z dużej liczby monosacharydów (ich głównym składnikiem jest glukoza). W przewodzie żołądkowo-jelitowym polisacharydy nie są trawione - są uprzednio odcinane.

Cechy tych substancji są następujące:

• nierozpuszczalność (lub słaba rozpuszczalność) w wodzie;
• żółtawy kolor (lub brak koloru);
• nie mają zapachu;
• prawie wszystkie bez smaku (niektóre mają słodkawy smak).

Chemiczne właściwości tych substancji obejmują hydrolizę, którą przeprowadza się pod wpływem katalizatorów. Wynikiem reakcji jest rozkład związku na elementy strukturalne - monosacharydy.

Inną właściwością jest tworzenie pochodnych. Polisacharydy mogą reagować z kwasami.

Produkty powstałe podczas tych procesów są bardzo zróżnicowane. Są to octany, siarczany, estry, fosforany itp.

Materiały edukacyjne o funkcjach i klasyfikacji węglowodanów:

Substancje te są ważne dla pełnego funkcjonowania organizmu jako całości i komórek osobno. Dostarczają organizmowi energii, uczestniczą w tworzeniu komórek, chronią narządy wewnętrzne przed uszkodzeniem i niekorzystnymi skutkami. Odgrywają także rolę substancji rezerwowych, których potrzebują zwierzęta i rośliny w trudnym okresie.

3.8.3. Węglowodany (monosacharydy, disacharydy, polisacharydy).

Węglowodany - związki organiczne, najczęściej pochodzenia naturalnego, składające się wyłącznie z węgla, wodoru i tlenu.

Węglowodany odgrywają ogromną rolę w życiu wszystkich żywych organizmów.

Ta klasa związków organicznych ma swoją nazwę, ponieważ pierwsze węglowodany badane przez ludzi miały ogólny wzór postaci C_x(H₂O)_y. Tj zostały warunkowo uznane za związki węgla i wody. Jednak później okazało się, że skład niektórych węglowodanów odbiega od tego wzoru. Na przykład węglowodan taki jak deoksyryboza ma wzór C₅H₁₀Och₄. W tym samym czasie istnieją pewne związki, które formalnie odpowiadają wzorowi C_x(H₂O)_y, jednakże niezwiązany z węglowodanami, takimi jak formaldehyd (CH₂O) i kwas octowy (C.₂H₄Och₂).

Jednak termin "węglowodany" był historycznie zakorzeniony w tej klasie związków i dlatego jest szeroko stosowany w naszych czasach.

Klasyfikacja węglowodanów

W zależności od zdolności rozkładania węglowodanów przez hydrolizę do innych węglowodanów o niższej masie cząsteczkowej, dzieli się je na proste (monosacharydy) i kompleksowe (disacharydy, oligosacharydy, polisacharydy).

Łatwo odgadnąć na podstawie prostych węglowodanów, tj. monosacharydów nie można hydrolizować w celu uzyskania węglowodanów o jeszcze niższej masie cząsteczkowej.

Podczas hydrolizy pojedynczej cząsteczki disacharydu powstają dwie cząsteczki monosacharydów, a przy całkowitej hydrolizie pojedynczej cząsteczki dowolnego polisacharydu otrzymuje się wiele cząsteczek monosacharydów.

Właściwości chemiczne monosacharydów na przykładzie glukozy i fruktozy

Najczęściej występującymi monosacharydami są glukoza i fruktoza, mające następujące wzory strukturalne:

Jak widać, w cząsteczce glukozy i cząsteczce fruktozy znajduje się po 5 grup hydroksylowych, a zatem można je uznać za alkohole wieloatomowe.

Cząsteczka glukozy zawiera grupę aldehydową, tj. w rzeczywistości glukoza jest wielowodorotlenowym alkoholem aldehydowym.

W przypadku fruktozy w jej cząsteczce można znaleźć grupę ketonową, tj. fruktoza jest wielowodorotlenowym keto alkoholem.

Właściwości chemiczne glukozy i fruktozy jako związków karbonylowych

Wszystkie monosacharydy mogą reagować w obecności katalizatorów z wodorem. W tym przypadku grupa karbonylowa jest zredukowana do alkoholowej grupy hydroksylowej. A zatem, w szczególności poprzez uwodornienie glukozy w przemyśle, otrzymuje się sztuczny środek słodzący - sorbitol kwasu heksasowego:

Cząsteczka glukozy zawiera grupę aldehydową i dlatego logiczne jest założenie, że jej wodne roztwory dają jakościowe reakcje na aldehydy. W rzeczywistości, gdy ogrzewa się wodny roztwór glukozy ze świeżo wytrąconym wodorotlenkiem miedzi (II), tak jak w przypadku każdego innego aldehydu, osad tlenku miedzi (I) wytrąca się z ceglanego czerwonego osadu. W tym samym czasie grupa aldehydowa glukozy zostaje utleniona do karboksylowego - powstaje kwas glukonowy:

Gluko wchodzi również w reakcję "srebrnego lustra" pod działaniem roztworu amoniaku tlenku srebra. Jednak w przeciwieństwie do poprzedniej reakcji, zamiast kwasu glukonowego, tworzy się jego sól - glukonian amonu, ponieważ w roztworze znajduje się rozpuszczony amoniak:

Fruktoza i inne monosacharydy, które są wieloatomowymi ketospiritami, nie wchodzą w jakościowe reakcje na aldehydy.

Właściwości chemiczne glukozy i fruktozy jako alkohole wielowodorotlenowe

Ponieważ monosacharydy, w tym glukoza i fruktoza, zawierają kilka grup hydroksylowych w składzie cząsteczek. Wszystkie z nich dają jakościową reakcję na wielowodorotlenowe alkohole. W szczególności, świeżo wytrącony wodorotlenek miedzi (II) rozpuszcza się w wodnych roztworach monosacharydów. W tym przypadku zamiast niebieskiego osadu Cu (OH)₂ powstaje ciemnoniebieski roztwór złożonych związków miedzi.

Reakcje fermentacji glukozy

Fermentacja alkoholowa

Pod wpływem pewnych enzymów na glukozie, glukoza może przekształcić się w alkohol etylowy i dwutlenek węgla:

Fermentacja mlekowa

Oprócz alkoholowego typu fermentacji jest jeszcze sporo innych. Na przykład fermentacja mlekowa, która występuje podczas kwaszenia mleka, marynowania kapusty i ogórków:

Cechy obecności monosacharydów w roztworach wodnych

Monosacharydy występują w roztworze wodnym w trzech postaciach - dwóch cyklicznych (alfa i beta) i jednej niecyklicznej (normalnej). Na przykład w roztworze glukozy istnieje następująca równowaga:

Jak widać, nie ma grupy aldehydowej w cyklicznych formach, ponieważ uczestniczy ona w tworzeniu cyklu. Na jego podstawie powstaje nowa grupa hydroksylowa, zwana acetalową grupą hydroksylową. Podobne przejścia pomiędzy formami cyklicznymi i niecyklicznymi obserwuje się dla wszystkich innych monosacharydów.

Disacharydy. Właściwości chemiczne

Ogólny opis disacharydów

Disacharydy są węglowodanami, których cząsteczki składają się z dwóch reszt monosacharydowych połączonych ze sobą przez kondensację dwóch hemiacetalowych grup hydroksylowych lub jednej alkoholowej grupy hydroksylowej i jednej hemiacetalowej. Wiązania utworzone w ten sposób między resztami monosacharydów są nazywane glikozydami. Formuła większości disacharydów może być zapisana jako C₁₂H₂₂O₁₁.

Najbardziej powszechnym disacharydem jest znany cukier, chemicy nazywani sacharozą. Cząsteczka tego węglowodanu jest utworzona przez cykliczne reszty jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki fruktozy. Zależność między resztami disacharydu w tym przypadku jest spowodowana usunięciem wody z dwóch hemiacetalowych grup hydroksylowych:

Ponieważ wiązanie między resztami monosacharydów tworzy się podczas kondensacji dwóch grup hydroksylowych acetalu, cząsteczka cukru nie może otworzyć żadnego z cykli, tj. brak przejścia do postaci karbonylowej. Pod tym względem sacharoza nie jest w stanie dać jakościowych reakcji na aldehydy.

Disacharydy tego rodzaju, które nie dają jakościowych reakcji na aldehydy, są nazywane cukrami nieredukującymi.

Istnieją jednak disacharydy, które dają jakościowe reakcje na grupę aldehydową. Taka sytuacja jest możliwa, gdy półacetalowa grupa hydroksylowa z grupy aldehydowej jednego z wyjściowych monosacharydów pozostaje w cząsteczce disacharydu.

W szczególności, maltoza wchodzi w reakcję z roztworem amoniaku tlenku srebra, jak również z wodorotlenkiem miedzi (II), takim jak aldehydy. Wynika to z faktu, że w jego roztworach wodnych występuje równowaga:

Jak można zauważyć, w roztworach wodnych maltoza występuje w postaci dwóch postaci - z dwoma cyklami w cząsteczce i jednym cyklem w cząsteczce i grupą aldehydową. Z tego powodu maltoza, w przeciwieństwie do sacharozy, daje jakościową reakcję na aldehydy.

Hydroliza disacharydu

Wszystkie disacharydy mogą wchodzić w reakcję hydrolizy katalizowanej przez kwasy, a także różne enzymy. W trakcie takiej reakcji powstają dwie cząsteczki monosacharydów z jednej cząsteczki wyjściowego disacharydu, które mogą być takie same lub różne, w zależności od składu wyjściowego monosacharydu.

Na przykład hydroliza sacharozy prowadzi do wytworzenia glukozy i fruktozy w równych ilościach:

Podczas hydrolizy maltozy powstaje tylko glukoza:

Disacharydy jako wielowodorotlenowe alkohole

Disacharydy, będące wieloatomowymi alkoholami, dają odpowiednią jakościową reakcję z wodorotlenkiem miedzi (II), tj. przez dodanie ich wodnego roztworu do świeżo wytrąconego wodorotlenku miedzi (II) nierozpuszczalny w wodzie niebieski osad Cu (OH)₂ rozpuszcza się, tworząc ciemnoniebieski roztwór.

Polisacharydy Skrobia i celuloza

Polisacharydy są złożonymi węglowodanami, których cząsteczki składają się z dużej liczby reszt monosacharydowych połączonych wiązaniami glikozydowymi.

Istnieje inna definicja polisacharydów:

Polisacharydy nazywane są węglowodanami złożonymi, których cząsteczki po całkowitej hydrolizie tworzą dużą liczbę cząsteczek monosacharydów.

Ogólnie, formułę polisacharydu można zapisać jako (C₆H₁₁O₅)_n.

Skrobia - substancja, która jest białym, amorficznym proszkiem, nierozpuszczalna w zimnej wodzie i częściowo rozpuszczalna na gorąco z utworzeniem koloidalnego roztworu, zwanego w codziennej skrobi pastą.

Skrobia powstaje z dwutlenku węgla i wody w procesie fotosyntezy w zielonych częściach roślin pod wpływem energii słonecznej. Skrobia występuje w największych ilościach w bulwach ziemniaka, pszenicy, ryżu i ziarnach kukurydzy. Z tego powodu te źródła skrobi są surowcem do jej produkcji w przemyśle.

Celuloza jest substancją w stanie czystym, która jest białym proszkiem, nierozpuszczalnym w zimnej lub gorącej wodzie. W przeciwieństwie do skrobi, celuloza nie tworzy pasty. Prawie czysta miazga składa się z bibuły filtracyjnej, waty, puchu topolowego. Zarówno skrobia jak i celuloza są produktami pochodzenia roślinnego. Jednak role, jakie odgrywają w życiu roślin, są różne. Celuloza jest głównie materiałem budowlanym, w szczególności głównie tworzą ją skorupy komórek roślinnych. Z drugiej strony skrobia to głównie magazynowanie, funkcja energetyczna.

Właściwości chemiczne skrobi i celulozy

Palenie

Wszystkie polisacharydy, w tym skrobia i celuloza, w pełni spalone w tlenie, tworzą dwutlenek węgla i wodę:

Tworzenie się glukozy

Przy całkowitej hydrolizie zarówno skrobi, jak i celulozy, powstaje ten sam monosacharyd - glukoza:

Reakcja jakościowa skrobi

Gdy jod działa na skrobię, pojawia się niebieskie zabarwienie. Po podgrzaniu niebieski kolor znika, pojawia się ponownie po schłodzeniu.
Gdy sucha destylacja celulozy, w szczególności drewna, następuje częściowy rozkład z wytworzeniem takich produktów o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak alkohol metylowy, kwas octowy, aceton itp.

Ponieważ alkoholowe grupy hydroksylowe występują zarówno w cząsteczkach skrobi, jak i cząsteczkach celulozy, związki te mogą ulegać reakcjom estryfikacji zarówno z kwasami organicznymi, jak i nieorganicznymi:

Węglowodany: monosacharydy, disacharydy i polisacharydy

Węglowodany z cukrzycą

Zgodnie z obecnością charakterystycznych grup funkcyjnych, z wyjątkiem grup wieloatomowych (hydroksylowych), które są częścią wszystkich sacharydów, rozróżnia się: alozy - posiadające grupy aldehydowe i ketozy - mające grupy ketonowe.

Przeczytaj więcej o różnych rodzajach węglowodanów przeczytanych poniżej w artykułach, które zebrałem na ten temat.

Węglowodany: monosacharydy, disacharydy, polisacharydy

Węglowodany - związki organiczne, najczęściej pochodzenia naturalnego, składające się wyłącznie z węgla, wodoru i tlenu. Węglowodany odgrywają ogromną rolę w życiu wszystkich żywych organizmów. Ta klasa związków organicznych ma swoją nazwę, ponieważ pierwsze węglowodany badane przez ludzi mają ogólną formułę postaci Cx (H2O) y.

Tj zostały warunkowo uznane za związki węgla i wody. Jednak później okazało się, że skład niektórych węglowodanów odbiega od tego wzoru. Na przykład węglowodan, taki jak deoksyryboza, ma wzór C5H10O4. Jednocześnie istnieją pewne związki, które formalnie odpowiadają wzorowi Cx (H2O) y, ale nie są one związane z węglowodanami, takimi jak formaldehyd (CH2O) i kwas octowy (C2H4O2).

Jednak termin "węglowodany" był historycznie zakorzeniony w tej klasie związków i dlatego jest szeroko stosowany w naszych czasach.

Klasyfikacja węglowodanów

W zależności od zdolności rozkładania węglowodanów przez hydrolizę do innych węglowodanów o niższej masie cząsteczkowej, dzieli się je na proste (monosacharydy) i kompleksowe (disacharydy, oligosacharydy, polisacharydy). Łatwo odgadnąć na podstawie prostych węglowodanów, tj. monosacharydów nie można hydrolizować w celu uzyskania węglowodanów o jeszcze niższej masie cząsteczkowej.

Podczas hydrolizy pojedynczej cząsteczki disacharydu powstają dwie cząsteczki monosacharydów, a przy całkowitej hydrolizie pojedynczej cząsteczki dowolnego polisacharydu otrzymuje się wiele cząsteczek monosacharydów.

Właściwości chemiczne monosacharydów na przykładzie glukozy i fruktozy

Jak widać, w cząsteczce glukozy i cząsteczce fruktozy znajduje się po 5 grup hydroksylowych, a zatem można je uznać za alkohole wieloatomowe. Cząsteczka glukozy zawiera grupę aldehydową, tj. w rzeczywistości glukoza jest wielowodorotlenowym alkoholem aldehydowym. W przypadku fruktozy w jej cząsteczce można znaleźć grupę ketonową, tj. fruktoza jest wielowodorotlenowym keto alkoholem.

Właściwości chemiczne glukozy i fruktozy jako związków karbonylowych

Wszystkie monosacharydy mogą reagować w obecności katalizatorów z wodorem. W tym przypadku grupa karbonylowa jest zredukowana do alkoholowej grupy hydroksylowej. Cząsteczka glukozy zawiera grupę aldehydową i dlatego logiczne jest założenie, że jej wodne roztwory dają jakościowe reakcje na aldehydy.

Jednak w przeciwieństwie do poprzedniej reakcji, zamiast kwasu glukonowego, tworzy się jego sól - glukonian amonu, ponieważ w roztworze znajduje się rozpuszczony amoniak. Fruktoza i inne monosacharydy, które są wieloatomowymi ketospiritami, nie wchodzą w jakościowe reakcje na aldehydy.

Właściwości chemiczne glukozy i fruktozy jako alkohole wielowodorotlenowe

Ponieważ monosacharydy, w tym glukoza i fruktoza, zawierają kilka grup hydroksylowych w składzie cząsteczek. Wszystkie z nich dają jakościową reakcję na wielowodorotlenowe alkohole. W szczególności, świeżo wytrącony wodorotlenek miedzi (II) rozpuszcza się w wodnych roztworach monosacharydów. W tym przypadku zamiast niebieskiego osadu Cu (OH) 2 powstaje ciemnoniebieski roztwór złożonych związków miedzi.

Disacharydy. Właściwości chemiczne

Disacharydy są węglowodanami, których cząsteczki składają się z dwóch reszt monosacharydowych połączonych ze sobą przez kondensację dwóch hemiacetalowych grup hydroksylowych lub jednej alkoholowej grupy hydroksylowej i jednej hemiacetalowej. Wiązania utworzone w ten sposób między resztami monosacharydów są nazywane glikozydami. Wzór dla większości disacharydów można zapisać jako C12H22O11.

Najbardziej powszechnym disacharydem jest znany cukier, chemicy nazywani sacharozą. Cząsteczka tego węglowodanu jest utworzona przez cykliczne reszty jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki fruktozy. Związek między resztami disacharydu w tym przypadku realizuje się przez usunięcie wody z dwóch hemiacetalowych grup hydroksylowych.

Ponieważ wiązanie między resztami monosacharydów tworzy się podczas kondensacji dwóch grup hydroksylowych acetalu, cząsteczka cukru nie może otworzyć żadnego z cykli, tj. brak przejścia do postaci karbonylowej. Pod tym względem sacharoza nie jest w stanie dać jakościowych reakcji na aldehydy.

Disacharydy tego rodzaju, które nie dają jakościowych reakcji na aldehydy, są nazywane cukrami nieredukującymi. Istnieją jednak disacharydy, które dają jakościowe reakcje na grupę aldehydową. Taka sytuacja jest możliwa, gdy półacetalowa grupa hydroksylowa z grupy aldehydowej jednego z wyjściowych monosacharydów pozostaje w cząsteczce disacharydu.

W szczególności, maltoza wchodzi w reakcję z roztworem amoniaku tlenku srebra, jak również z wodorotlenkiem miedzi (II), takim jak aldehydy.

Disacharydy jako wielowodorotlenowe alkohole

Disacharydy, będące wieloatomowymi alkoholami, dają odpowiednią jakościową reakcję z wodorotlenkiem miedzi (II), tj. Po dodaniu ich wodnego roztworu do świeżo wytrąconego wodorotlenku miedzi (II), nierozpuszczalny w wodzie niebieski osad Cu (OH) 2 rozpuszcza się, tworząc ciemnoniebieski roztwór.

Polisacharydy Skrobia i celuloza

Polisacharydy są złożonymi węglowodanami, których cząsteczki składają się z dużej liczby reszt monosacharydowych połączonych wiązaniami glikozydowymi. Istnieje inna definicja polisacharydów. Polisacharydy nazywane są węglowodanami złożonymi, których cząsteczki po całkowitej hydrolizie tworzą dużą liczbę cząsteczek monosacharydów.

Skrobia powstaje z dwutlenku węgla i wody w procesie fotosyntezy w zielonych częściach roślin pod wpływem energii słonecznej. Skrobia występuje w największych ilościach w bulwach ziemniaka, pszenicy, ryżu i ziarnach kukurydzy. Z tego powodu te źródła skrobi są surowcem do jej produkcji w przemyśle.

Celuloza jest substancją w stanie czystym, która jest białym proszkiem, nierozpuszczalnym w zimnej lub gorącej wodzie. W przeciwieństwie do skrobi, celuloza nie tworzy pasty. Prawie czysta miazga składa się z bibuły filtracyjnej, waty, puchu topolowego.

Zarówno skrobia jak i celuloza są produktami pochodzenia roślinnego. Jednak role, jakie odgrywają w życiu roślin, są różne. Celuloza jest głównie materiałem budowlanym, w szczególności głównie tworzą ją skorupy komórek roślinnych. Z drugiej strony skrobia to głównie magazynowanie, funkcja energetyczna.

Rodzaje węglowodanów

Istnieją trzy główne typy węglowodanów:

• Proste (szybkie) węglowodany lub cukry: mono- i disacharydy
• Złożone (wolne) węglowodany: oligo- i polisacharydy
• Nietrawne lub włókniste węglowodany są definiowane jako błonnik pokarmowy.

Sahara

Istnieją dwa rodzaje cukrów:

• monosacharydy - monosacharydy zawierają jedną grupę cukrową, taką jak glukoza, fruktoza lub galaktoza.
• Disacharydy - Disacharydy są tworzone przez pozostałości dwóch monosacharydów i są reprezentowane w szczególności przez sacharozę (zwykły cukier stołowy) i laktozę.

Złożone węglowodany

Polisacharydy to węglowodany zawierające trzy lub więcej prostych cząsteczek węglowodanów. Ten rodzaj węglowodanów obejmuje w szczególności dekstryny, skrobie, glikogeny i celulozę. Źródłami polisacharydów są zboża, rośliny strączkowe, ziemniaki i inne warzywa.

Węglowodany, monosacharydy, polisacharydy, maltoza, glukoza, fruktoza

Węglowodany

Węglowodany to szeroka grupa związków organicznych, które odgrywają dużą rolę w funkcjonowaniu organizmu. Węglowodany są głównie dystrybuowane w świecie roślin. Ciało ludzkie wymaga 400-500 g węglowodanów dziennie (w tym co najmniej 80 g cukrów). Są ważnym źródłem energii.

Substancje te składają się z węgla, wodoru i tlenu. Co więcej, stosunek ostatnich dwóch pierwiastków jest taki sam jak w wodzie, to znaczy, że dla dwóch atomów wodoru istnieje jeden atom tlenu. W związku z tym węglowodany są zbudowane z węgla i wody, stąd ich nazwa. Węglowodany są podzielone na monosacharydy (np. Glukoza) i polisacharydy.

Z kolei polisacharydy są podzielone na niskocząsteczkowe lub oligosacharydy (ich przedstawicielem jest cukier buraczany), a na przykład dużą masą cząsteczkową - zapaść - mała i celuloza. Cząsteczki polisacharydu są zbudowane z resztek cząsteczek monosacharydów i podczas hydrolizy są rozdzielane na prostsze węglowodany.

Monosacharydy

Spośród monosacharydów największą wartością dla ludzkiego ciała są glukoza, fruktoza, galaktoza itp. Wszystkie one są substancjami krystalicznymi, rozpuszczalnymi w wodzie. Glukoza w stanie wolnym występuje często w owocach wielu roślin. W stanie związanym występuje w roślinach w postaci polisacharydów (sacharozy, maltozy, skrobi, dekstryny, celulozy itp.). W przemyśle glukoza wytwarzana jest ze skrobi.

Bezwodna glukoza topi się w temperaturze 146 ° C, jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, Glukoza jest około 2 razy mniej słodka niż sacharoza. Pod działaniem silnych utleniaczy na glukozie powstaje kwas cukrowy. Podczas odzyskiwania przechodzi do heksahydolu - sorbitolu.

Mieszanina jednakowych ilości fruktozy i glukozy stanowi przeważającą część (80%) miodu. Fruktoza jest dużo słodsza niż sacharoza, jest częścią cukru trzcinowego i inuliny (polisacharydu). W przemyśle cukierniczym fruktoza jest mało używana w czystej postaci, ale jest składnikiem prawie wszystkich słodyczy, ponieważ jest częścią syropu inwertowanego.

Galaktoza jest częścią cukru mlecznego (laktozy), z której jest otrzymywana w wyniku hydrolizy. W swojej czystej postaci galaktoza jest krystaliczną substancją o słodkim smaku, topi się w temperaturze 165 ° C i jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Zawarte w cieście jako integralna część cukru mlecznego. Charakterystyczną właściwością monosacharydów jest ich zdolność do fermentacji pod wpływem drożdży do alkoholu etylowego (i dwutlenku węgla CO2).

Polisacharydy

Jest to grupa węglowodanów, których cząsteczki, poprzez dodanie wody, są rozdzielane na monosacharydy. Polisacharydy o niskiej masie cząsteczkowej najczęściej dobrze krystalizują, są rozpuszczalne w wodzie, mają słodki smak. Najprostsze z nich to disacharydy.

Disacharydy obejmują cukier buraczany (sacharozę), cukier słodowy (maltoza), cukier mleczny (laktoza) itp. Sacharoza jest szeroko rozpowszechniona w świecie roślin. W soku z buraków cukrowych i trzciny cukrowej jego zawartość sięga 25%. Z tych roślin otrzymuje się sacharozę w postaci cukru.

Maltoza nie występuje w swojej wolnej postaci, występuje w słodzie, produkcie pochodzącym z kiełków i mielonych zbóż. Podczas hydrolizy maltoza rozpada się na dwie cząsteczki glukozy. W przemyśle maltoza jest wytwarzana przez scukrzanie skrobi enzymami i kwasem. Temperatura topnienia maltozy wynosi 108 ° C. Maltoza jest częścią wielu wyrobów cukierniczych jako część melasy.

Laktoza (cukier mleczny) znajduje się w mleku (4-5%). Bakterie kwasu mlekowego fermentują ten cukier do kwasu mlekowego. Będąc składnikiem mleka, laktoza jest zawarta we wszystkich wyrobach cukierniczych zawierających mleko. Gdy roztwory laktozy są ogrzewane, rozkładają się i zwiększają kolor roztworu.

Polisacharydy o niskiej masie cząsteczkowej mają różne stopnie słodkości. Stopień słodyczy określa się organoleptycznie. Jeśli przyjmiemy stopień słodyczy sacharozy jako 100 jednostek, wtedy słodkość innych cukrów można wyrazić za pomocą następujących wartości: fruktozy - 173, glukozy - 74, maltozy i galaktozy - 32, laktozy - 16.

W związku z tym najsłodszym cukrem spośród nich jest fruktoza, a najmniej laktoza. Polisacharydy o wysokiej masie cząsteczkowej są szeroko rozprowadzane w organizmach roślin. Niektóre z nich, takie jak skrobia, inulina, glikogen, są zapasowymi składnikami odżywczymi, inne, na przykład celuloza, tworzą szkielet roślin.

Polisacharydy obejmują również substancje pektynowe. Wspólną cechą wszystkich polisacharydów jest to, że są związkami wielkocząsteczkowymi. Skrobia gromadzi się jako substancja magazynująca w nasionach, bulwach, cebulach, a czasami w łodygach i liściach roślin. Składa się z amylopektyny i amylozy. Amylopektyna daje pastę, amyloza tworzy koloidalny roztwór.

Przez dodanie wody skrobia jest stopniowo rozkładana na prostsze węglowodany. Najpierw zamienia się w rozpuszczalną skrobię (rozpuszcza się w gorącej wodzie bez tworzenia się pasty), następnie rozkłada się na dekstryny - ciała stałe, rozpuszczalne wsady.

W przemyśle cukierniczym skrobia jest nie tylko częścią słodyczy, ale jest również szeroko stosowana jako materiał pomocniczy przy wytwarzaniu form podczas odlewania cukierków. Glikogen znajduje się w wątrobie i różnych tkankach zwierząt i ludzi w postaci substancji rezerwowej, dlatego jest czasami nazywany skrobią zwierzęcą.

Inulinę można znaleźć w bulwach wielu roślin. Łatwo rozpuszcza się w wodzie, tworząc roztwory koloidalne. Gdy kwasowa lub enzymatyczna hydroliza inuliny zostaje całkowicie przekształcona w fruktozę. Celuloza lub celuloza są głównym składnikiem błon komórek roślinnych.

Substancje pektynowe w dużych ilościach zawarte są w owocach niektórych roślin (agrest, truskawki, jabłka). Substancje pektynowe to sole wapniowe i magnezowe kwasu poligalakturonowego; są podzielone na protopektyny i pektyny.

Propektyna jest osadzana głównie w ścianach komórkowych, aw procesie dojrzewania owoce i warzywa zamieniają się w rozpuszczalną pektynę, co wyjaśnia zmiękczenie tkanek. Ze względu na obecność substancji pektynowych, syropy z owoców cukrowych, podgrzane do wrzenia, a następnie schłodzone, są zdolne do tworzenia galaretowatych mas. Ta właściwość substancji pektynowych jest używana do produkcji marmolady, galaretki, pianki.

Węglowodany: rodzaje, korzyści i zawartość w żywności

Tempo współczesnego życia, w którym niestety nie ma wystarczająco dużo czasu na odpowiedni odpoczynek, ani na racjonalne odżywianie, daje się odczuć przez zakłócenia w pracy ciała. Ale nadchodzi czas, kiedy w "wyścigu zbrojeń" nadal zwracamy uwagę na ciągłe zmęczenie, apatię, zły nastrój. A to tylko wierzchołek góry lodowej.

A powodem takich "niesamowitych transformacji" często jest niewłaściwa dieta, a mianowicie niedobór węglowodanów. O tym, jak wypełnić ten deficyt, a co dokładnie węglowodany, i porozmawiajmy dalej.

Co musisz wiedzieć o węglowodanach

Węglowodany są głównymi dostawcami energii do organizmu: dostarczają organizmowi 50 do 60 procent energii. Nasz mózg szczególnie potrzebuje węglowodanów. Ważne jest również, aby węglowodany były integralną częścią cząsteczek niektórych aminokwasów zaangażowanych w tworzenie enzymów i kwasów nukleinowych.

Węglowodany są podzielone na dwie grupy:

• kompleks (lub kompleks) - polisacharydy zawarte w produktach naturalnych;
• proste (są one również nazywane lekkostrawnymi) - monosacharydy i disacharydy, a także izolowane węglowodany obecne w mleku, niektóre owoce i produkty, które zostały poddane obróbce chemicznej (dodatkowo węglowodany z tej grupy zawarte są w rafinowanym cukrze, a także w słodyczach).

Trzeba powiedzieć, że organizm ludzki jako całość, a w szczególności mózg w przeważającej części są użytecznymi węglowodanami złożonymi pochodzącymi z żywności białkowej. Takie węglowodany mają długie łańcuchy cząsteczkowe, więc ich przyswojenie zajmuje dużo czasu. W rezultacie węglowodany nie dostają się do krwi w dużych ilościach, co eliminuje silne uwalnianie insuliny, co prowadzi do zmniejszenia stężenia cukru we krwi.

Istnieją trzy rodzaje węglowodanów:

• monosacharydy;
• disacharydy;
• polisacharydy.

Głównymi monosacharydami są glukoza i fruktoza, składająca się z jednej cząsteczki, dzięki czemu węglowodany te szybko się rozpadają, natychmiast wchodząc do krwi. Komórki mózgu są "karmione" energią z powodu glukozy: na przykład dzienna dawka glukozy wymagana dla mózgu wynosi 150 g, co stanowi jedną czwartą całkowitej objętości danego węglowodanu otrzymywanego na dzień z pokarmu.

Osobliwością prostych węglowodanów jest to, że nie są one łatwo przekształcane w tłuszcze, szybko przetwarzane, podczas gdy złożone węglowodany (jeśli są nadmiernie konsumowane) mogą być przechowywane w ciele jako tłuszcz. Monosacharydy występują w dużych ilościach w wielu owocach i warzywach, a także w miodzie.

Te węglowodany, które obejmują sacharozę, laktozę i maltozę, nie mogą być nazwane złożonymi, ponieważ ich skład obejmuje reszty dwóch monosacharydów. Trawienie disacharydów trwa dłużej niż monosacharydy.

Ważne jest zwiększenie spożycia świeżych warzyw i owoców, roślin strączkowych, orzechów, sera. Disacharydy są obecne w produktach mlecznych, makaronach i produktach zawierających rafinowany cukier. Cząsteczki polisacharydu obejmują dziesiątki, setki, a czasami tysiące monosacharydów.

Polisacharydy (mianowicie skrobia, włókno, celuloza, pektyna, inulina, chityna i glikogen) są najważniejsze dla ludzkiego ciała z dwóch powodów:

• są trawione i wchłaniane przez długi czas (w przeciwieństwie do prostych węglowodanów);
• zawierają wiele składników odżywczych, w tym witaminy, minerały i białka.

Wiele polisacharydów jest obecnych we włóknach roślin, w wyniku czego pojedyncze pożywienie, którego podstawą są surowe lub gotowane warzywa, może prawie w pełni zaspokoić dzienną dawkę ciała w substancjach, które są źródłami energii.

Dzięki polisacharydom po pierwsze utrzymywany jest niezbędny poziom cukru, po drugie mózg zaopatrywany jest w niezbędne pożywienie, które przejawia się zwiększoną koncentracją uwagi, poprawą pamięci i zwiększoną aktywnością umysłową. Polisacharydy znajdują się w warzywach, owocach, ziarnach, mięsie i wątrobie zwierzęcej.

Korzyści z węglowodanów:

1. Pobudzenie ruchliwości żołądkowo-jelitowej.
2. Wchłanianie i wydalanie substancji toksycznych i cholesterolu.
3. Zapewnienie optymalnych warunków funkcjonowania prawidłowej mikroflory jelitowej.
4. Wzmocnienie odporności.
5. Normalizacja metabolizmu.
6. Zapewnienie pełnej pracy wątroby.
7. Zapewnienie stałej podaży cukru we krwi.
8. Zapobieganie rozwojowi nowotworów w żołądku i jelitach.
9. Uzupełnianie witamin i minerałów.
10. Zapewnia energię dla mózgu, a także ośrodkowego układu nerwowego.
11. Promowanie produkcji endorfin, które nazywane są "hormonami radości".
12. Ulga w zespole napięcia przedmiesiączkowego.

Dzienne zapotrzebowanie na węglowodany

Zapotrzebowanie na węglowodany jest bezpośrednio zależne od intensywności wysiłku fizycznego i psychicznego, średnio 300-500 g dziennie, z czego co najmniej 20 procent powinno być lekkostrawnymi węglowodanami. Starsi ludzie powinni zawrzeć w codziennej diecie nie więcej niż 300 gramów węglowodanów, podczas gdy liczba lekkostrawnych powinna wynosić od 15 do 20 procent.

W przypadku otyłości i innych chorób konieczne jest ograniczenie ilości węglowodanów, co należy robić stopniowo, co pozwoli ciału na przystosowanie się do zmienionego metabolizmu bez żadnych problemów. Zaleca się rozpocząć ograniczenie od 200 do 250 g na dzień w ciągu tygodnia, po czym ilość węglowodanów dostarczanych z pokarmem wynosi 100 g na dzień.

Ostry spadek spożycia węglowodanów przez długi czas (a także ich brak odżywienia) prowadzi do rozwoju następujących zaburzeń:

• niższy poziom cukru we krwi;
• znaczne zmniejszenie aktywności umysłowej i fizycznej;
• słabość;
• utrata masy ciała;
• zakłócenie procesów metabolicznych;
• ciągła senność;
• zawroty głowy;
• bóle głowy;
• zaparcie;
• rozwój raka okrężnicy;
• drżenie ręki;
• głód.

Zjawiska te znikają po spożyciu cukru lub innego słodkiego pokarmu, ale spożycie takich produktów powinno być dawkowane, co uniemożliwi organizmowi uzyskanie dodatkowych kilogramów. Nadmierne węglowodany (szczególnie lekkostrawne) w diecie, przyczyniające się do wzrostu zawartości cukru, są również szkodliwe dla organizmu, w wyniku czego część węglowodanów nie jest wykorzystywana, tworząc tłuszcz, który wywołuje rozwój miażdżycy, chorób układu krążenia, wzdęć, cukrzycy, otyłości i próchnicy.

Jakie pokarmy zawierają węglowodany?

Z poniższej listy węglowodanów każdy będzie w stanie wykonać zróżnicowaną dietę (biorąc pod uwagę fakt, że nie jest to pełna lista produktów zawierających węglowodany). Węglowodany znajdują się w poniższych produktach:

• zboża;
• jabłka;
• rośliny strączkowe;
• banany;
• kapusta różnych odmian;
• pełnoziarniste zboża;
• squash;
• marchewki;
• seler;
• kukurydza;
• ogórki;
• suszone owoce;
• oberżyny;
• chleb pełnoziarnisty;
• liście sałaty;
• jogurt o niskiej zawartości tłuszczu;
• kukurydza;
• makaron z pszenicy durum;
• cebula;
• pomarańcze;
• ziemniaki;
• śliwka;
• szpinak;
• truskawki;
• pomidory

Tylko zrównoważona dieta zapewni organizmowi energię i zdrowie. Ale do tego trzeba odpowiednio zorganizować swoją dietę. Pierwszym krokiem do zdrowej diety będzie śniadanie złożone ze złożonych węglowodanów. Tak więc porcja pełnoziarnistych płatków zbożowych (bez opatrunków, mięsa i ryb) zapewni organizmowi energię na co najmniej trzy godziny.

Z kolei przy stosowaniu prostych węglowodanów (mówimy o słodkim wypieku, różnych wyrafinowanych produktach, słodkiej kawie i herbacie), odczuwamy natychmiastowe uczucie pełności, ale w ciele występuje gwałtowny wzrost poziomu cukru we krwi, po którym następuje szybki spadek, po którym uczucie głodu.

Dlaczego tak się dzieje? Faktem jest, że trzustka jest bardzo przeciążona, ponieważ musi wydzielać duże ilości insuliny w celu przetworzenia rafinowanych cukrów. Skutkiem takiego przeciążenia jest spadek poziomu cukru (czasami poniżej normy) i pojawienie się głodu.

Aby uniknąć tych naruszeń, rozważymy każdy węglowodan osobno, określając jego korzyść i rolę w dostarczaniu organizmowi energii.

Disacharydy i polisacharydy

Podobnie jak monosacharydy, szeroko stosowane są w przyrodzie disacharydy - dobrze znana sacharoza (cukier trzcinowy lub buraczany), laktoza (cukier mleczny) i maltoza (cukier słodowany). Termin "disacharyd" sam mówi nam o dwóch resztach monosacharydowych połączonych ze sobą w cząsteczkach tych związków organicznych, które można uzyskać przez hydrolizę (przez rozpad wody) cząsteczki disacharydu.

Disacharydy są węglowodanami, których cząsteczki składają się z dwóch reszt monosacharydowych, które są połączone razem przez oddziaływanie dwóch grup hydroksylowych. W procesie tworzenia cząsteczki disacharydu oddziela się jedną cząsteczkę wody:

lub dla sacharozy:

Zatem, wzór cząsteczkowy disacharydów C12H22O11. Tworzenie sacharozy zachodzi w komórkach roślinnych pod wpływem enzymów. Ale chemicy znaleźli sposób na przeprowadzenie wielu reakcji, które są częścią procesów zachodzących w przyrodzie. W 1953 r. Francuski chemik R.

Po raz pierwszy Lemieux zsyntetyzował sacharozę, zwaną przez jego współczesnych "podbojem chemii organicznej Everestu". W przemyśle sacharozę otrzymuje się z soku z trzciny cukrowej (zawartość 14-16%), buraków cukrowych (16-21%), a także z niektórych innych roślin, takich jak klon kanadyjski lub gruszka gruntowa.

Wszyscy wiedzą, że sacharoza jest substancją krystaliczną, która ma słodki smak i jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Sok z trzciny cukrowej zawiera węglowodanową sacharozę, powszechnie nazywaną cukrem. Nazwa niemieckiego chemika i hutnika A. Marggrafa jest ściśle związana z produkcją cukru z buraków.

Teraz zapoznajmy się z węglowodanami, które mają bardziej złożoną strukturę - polisacharydy. Polisacharydy są wysokocząsteczkowymi węglowodanami, których cząsteczki składają się z wielu monosacharydów. W uproszczonej formie schemat ogólny można przedstawić w następujący sposób:

Teraz porównajmy strukturę i właściwości skrobi i celulozy - najważniejszych przedstawicieli polisacharydów. Jednostka strukturalna łańcuchów polimerowych tych polisacharydów, których wzór (C6H10O5) n oznacza reszty glukozy. Aby zapisać skład jednostki strukturalnej (С6H10O5), należy usunąć cząsteczkę wody ze wzoru glukozy.

Celuloza i skrobia są pochodzenia roślinnego. Powstają one z cząsteczek glukozy w wyniku polikondensacji. Równanie reakcji polikondensacji, jak również odwrotny proces hydrolizy polisacharydów, można konwencjonalnie napisać w następujący sposób:

Cząsteczki skrobi mogą mieć strukturę liniową i rozgałęzioną, cząsteczki celulozy - tylko liniowe. Podczas interakcji z jodem skrobia w przeciwieństwie do celulozy daje niebieski kolor. Różne funkcje tych polisacharydów znajdują się w komórce roślinnej. Skrobia służy jako zapasowy składnik odżywczy, celuloza pełni funkcję strukturalną, budowlaną. Ściany komórek roślinnych zbudowane są z celulozy.

Węglowodany: monosacharydy, disacharydy, polisacharydy - związki chemiczne

Klasyfikacja węglowodanów

Węglowodany są substancjami organicznymi, których cząsteczki składają się z atomów węgla, wodoru i tlenu, a wodór i tlen znajdują się w nich w zasadzie w takim samym stosunku jak w cząsteczce wody (2: 1). Ogólna formuła węglowodanów to Cn (H2O) m, tj. Składają się z węgla i wody, stąd nazwa klasy, która ma historyczne korzenie.

Pojawiło się na podstawie analizy pierwszych znanych węglowodanów. Później stwierdzono, że istnieją węglowodany w cząsteczkach, których nie obserwuje się wskazanego stosunku (2: 1), np. Dezoksyryboza - C5H10O4. Znane są również związki organiczne, których skład odpowiada podanej ogólnej formule, ale które nie należą do klasy węglowodanów.

Monosacharydy to węglowodany, które nie hydrolizują (nie rozkładają się w wodzie). Z kolei w zależności od liczby atomów węgla monosacharydy dzielą się na tryle (cząsteczki zawierające trzy atomy węgla), tetrozy (cztery atomy węgla), pentozy (pięć), heksozy (sześć), itd.

W naturze monosacharydy są reprezentowane głównie przez pentozy i heksozy. Pentozy obejmują na przykład rybozę - C5H10O5 i dezoksyrybozę (rybozę, z której atom tlenu został "usunięty") - C5H10O4. Są częścią RNA i DNA i określają pierwszą część nazw kwasów nukleinowych.

Heksozy o ogólnym wzorze cząsteczkowym C6H12O6 obejmują, na przykład, glukozę, fruktozę, galaktozę. Disacharydy są węglowodanami, które hydrolizują tworząc dwie cząsteczki monosacharydów, takie jak heksozy. Ogólna formuła przytłaczającej większości disacharydów jest łatwa do uzyskania: musisz "dodać" dwie formuły heksoz i "odjąć" z powstałej formuły cząsteczkę wody - C 12 H 22 O 11.

Disacharydy obejmują:

1. Sacharoza (zwykły cukier spożywczy), która po hydrolizie tworzy pojedynczą cząsteczkę glukozy i cząsteczkę fruktozy. Występuje w dużych ilościach w burakach cukrowych, trzcinie cukrowej (stąd nazwa burak cukrowy lub cukier trzcinowy), klonie (pionierem kanadyjskim wydobywa się cukier klonowy), palmie cukrowej, kukurydzy itp.
2. Maltoza (cukier słodowy), który hydrolizuje tworząc dwie cząsteczki glukozy. Maltozę można uzyskać przez hydrolizę skrobi pod działaniem enzymów zawartych w słodzie - kiełkujących, suszonych i mielonych ziarnach jęczmienia.
3. Laktoza (cukier mleczny), która hydrolizuje tworząc cząsteczki glukozy i galaktozy. Zawarty jest w mleku ssaków (do 4-6%), ma niską słodkość i jest stosowany jako wypełniacz w tabletkach i tabletkach farmaceutycznych.

Słodki smak różnych mono- i disacharydów jest inny. Najsłodszy monosacharyd - fruktoza - jest 1,5 razy słodszy od glukozy, co jest standardem. Z kolei sacharoza (disacharyd) jest 2 razy słodsza niż glukoza i 4-5 razy laktoza, co jest prawie bez smaku.

Polisacharydy - skrobia, glikogen, dekstryny, celuloza itp. - są węglowodanami, które hydrolizują tworząc różne cząsteczki monosacharydów, najczęściej glukozę. Aby wyprowadzić formułę polisacharydów, konieczne jest "odebranie" cząsteczki wody z cząsteczki glukozy i napisanie wyrażenia o indeksie n: (C6H10O5) n, ponieważ jest to spowodowane rozszczepieniem cząsteczek wody w przyrodzie, tworząc di- i polisacharydy.

Rola węglowodanów w przyrodzie i ich znaczenie dla ludzkiego życia jest niezwykle duża. Tworzone w komórkach roślinnych w wyniku fotosyntezy działają jako źródło energii dla komórek zwierzęcych. Przede wszystkim odnosi się do glukozy. Wiele węglowodanów (skrobia, glikogen, sacharoza) pełni funkcję magazynującą, rolę rezerwy składników odżywczych.

Kwasy RNA i DNA, które zawierają pewne węglowodany (pentozę-rybozę i dezoksyrybozę), pełnią funkcje przekazywania informacji genetycznej. Celuloza - materiał budulcowy komórek roślinnych - pełni rolę szkieletu dla błon tych komórek. Inny polisacharyd, chityna, ma podobną rolę w komórkach niektórych zwierząt: tworzy zewnętrzny szkielet stawonogów (skorupiaków), owadów i pajęczaków.

Węglowodany są ostatecznie źródłem naszego żywienia: spożywamy ziarno, które zawiera skrobię, lub karmimy ją zwierzętami, w której skrobi przetwarzane są białka i tłuszcze. Najbardziej higieniczne ubrania wykonane są z celulozy lub produktów na jej bazie: bawełny i lnu, włókna wiskozowego, jedwabiu octanowego. Drewniane domy i meble są zbudowane z tej samej masy, która tworzy drewno.

Podstawa produkcji fotograficznej i filmowej - wszystkie te same masy. Książki, gazety, listy i banknoty są produktami przemysłu celulozowo-papierniczego. Węglowodany dostarczają nam wszystkiego, co niezbędne do życia: jedzenia, ubrania, schronienia.

Należy podkreślić, że jedyną formą energii na Ziemi (oprócz energii jądrowej, oczywiście) jest energia Słońca, a jedynym sposobem na jej akumulację w celu zapewnienia żywotności wszystkich żywych organizmów jest proces fotosyntezy, który zachodzi w komórkach żywych roślin i prowadzi do syntezy węglowodanów z wody i dwutlenku węgla. To podczas tej transformacji powstaje tlen, bez którego życie na naszej planecie byłoby niemożliwe.