Моно и дисахариды что это?

3.8.3. Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды).

Углеводы — органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.

Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.

Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида Cx(H2O)y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды. Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С5Н10О4. В то же время существуют некоторые соединения, формально соответствующие формуле Cx(H2O)y, однако к углеводам не относящиеся, как, например, формальдегид (СН2О) и уксусная кислота (С2Н4О2).

Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.

Классификация углеводов

В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.

При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.

Химические свойства моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы

Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:

Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.

В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.

В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как карбонильных соединений

Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:

Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды. И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I). При этом альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной – образуется глюконовая кислота:

Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:

Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как многоатомных спиртов

Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH)2 образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.

Реакции брожения глюкозы

Спиртовое брожение

При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение

Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:

Особенности существования моносахаридов в водных растворах

Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.

Дисахариды. Химические свойства.

Общее описание дисахаридов

Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C12H22O11.

Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой. Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:

Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.

Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.

Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.

В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.

Гидролиз дисахаридов

Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.

Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:

А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:

Дисахариды как многоатомные спирты

Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т.е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH)2 растворяется с образованием темно-синего раствора.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Полисахариды — сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.

Есть и другое определение полисахаридов:

Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.

В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C6H10O5)n.

Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.

Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.

Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух. И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток. Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.

Химические свойства крахмала и целлюлозы

Горение

Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:

Образование глюкозы

При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:

Качественная реакция на крахмал

При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.

При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.

Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами:

Моно- и дисахариды — свойства углеводов

Углеводы по своей химической структуре можно разделить на простые (моносахариды и дисахариды) и сложные (полисахариды). Моносахариды и дисахариды состоят из замкнутых в кольцо молекул с пятью (пентозы) или шестью (гексозы) атомами углерода.

На каждый из атомов углерода в такой молекуле приходится два атома водорода и один атом кислорода. Отсюда и происходит их общее название (уголь + вода). Моносахариды различаются по своим свойствам (и названиям) в зависимости от того, сколько атомов углерода входит в молекулу, каким образом она свернута в кольцо, и от того, как при этом изгибаются углы получившегося пяти- или шестиугольника.

Моносахариды и дисахариды — их особенности

При соединении двух молекул моносахаридов образуются дисахариды; полисахариды состоят из прямых или разветвленных цепочек молекул моносахаридов различной длины.

Читайте также  Сколько стаканов воды надо выпивать в день?

Глюкоза — наиболее важный из всех моносахаридов, так как она является структурной единицей большинства пищевых ди- и полисахаридов. В процессе обмена веществ они расщепляются на отдельные молекулы моносахаридов, которые в ходе многостадийных химических реакций превращаются в другие вещества и в конечном итоге окисляются до углекислого газа и воды — используются как «топливо» для клеток. Глюкоза — необходимый компонент обмена углеводов. При снижении ее уровня в крови или высокой концентрации и невозможности использования, как это происходит при диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (гипогликемическая кома).

Такие вещества моносахариды, как глюкоза, содержится в овощах и фруктах. Особенно богаты глюкозой виноград — 7,8%, черешня, вишня — 5,5%, малина — 3,9%, земляника — 2,7%, слива — 2,5%, арбуз — 2,4%. Из овощей больше всего глюкозы содержится в тыкве — 2,6%, в белокочанной капусте — 2,6%, в моркови — 2,5%.

Глюкоза обладает меньшей сладостью, чем самый известный дисахарид — сахароза. Если принять сладость сахарозы за 100 единиц, то сладость глюкозы составит 74 единицы. А какие дисахариды вам еще известны?

Фруктоза является одним из самых распространенных углеводов фруктов. В отличие от глюкозы она может без участия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктоза рекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больных диабетом. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее в более универсальное «топливо» — глюкозу, поэтому фруктоза тоже способна повышать уровень сахара в крови, хотя и в значительно меньшей степени, чем другие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться в жиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слаще глюкозы и в 1,7 — сахарозы. Еe применение вместо сахара позволяет снизить общее потребление углеводов. Углеводы моносахариды содержатся во многих продуктах.

Основными источниками фруктозы в пище являются виноград — 7,7%, яблоки — 5,5%, груши — 5,2%, вишня, черешня — 4,5%, арбузы — 4,3%, черная смородина — 4,2%, малина — 3,9%, земляника — 2,49%, дыни — 2,0%. В овощах содержание фруктозы невелико — от 0,1% в свекле до 1,6% в белокочанной капусте. Фруктоза содержится в меде — около 3,7%. Достоверно доказано, что фруктоза, обладающая значительно более высокой сладостью, чем сахароза, не вызывает кариеса, которому способствует потребление сахара.

Галактоза в продуктах в свободном виде не встречается. Она образует дисахарид с глюкозой — лактозу (молочный сахар) — основной углевод молока и молочных продуктов.

Лактоза расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы. Дефицит этого фермента у некоторых людей приводит к непереносимости молока. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом для кишечной микрофлоры. При этом возможно обильное газообразование, живот «пучит». В кисломолочных продуктах большая часть лактозы сброжена до молочной кислоты, поэтому люди с лактазной недостаточностью могут переносить кисломолочные продукты без неприятных последствий. Кроме того, молочнокислые бактерии в кисломолочных продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижают неблагоприятные действия лактозы.

Галактоза, образующаяся при расщеплении лактозы, превращается в печени в глюкозу. При врожденном наследственном недостатке или отсутствии фермента, превращающего галактозу в глюкозу, развивается тяжелое заболевание — галактоземия, которое ведет к умственной отсталости.

Содержание лактозы в коровьем молоке составляет 4,7%, в твороге — от 1,8 до 2,8%, в сметане — от 2,6 до 3,1%, в кефире — от 3,8 до 5,1%, в йогуртах — около 3%.

Дисахарид, образованный молекулами глюкозы и фруктозы, — это сахароза.

Содержание сахарозы в сахаре составляет 99,5%. То, что сахар — это «белая смерть», любители сладкого знают так же хорошо, как курильщики — то, что капля никотина убивает лошадь. К сожалению, обе эти прописные истины чаще служат поводом для шуток, чем для серьезных размышлений и практических выводов. Дисахарид сахара быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются в кровь и служат источником энергии и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Его часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар — это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких как, например, витамины, минеральные соли. Из растительных продуктов больше всего сахарозы содержится в свекле — 8,6%, персиках — 6,0%, дынях – 5,9%, сливах — 4,8%, мандаринах — 4,5%. В овощах, кроме свеклы, значительное содержание сахарозы отмечается в моркови — 3,5%. В остальных овощах содержание сахарозы колеблется от 0,4 до 0,7%. Кроме собственно сахара основными источниками сахарозы в пище являются варенье, мед, кондитерские изделия, сладкие напитки, мороженое.

Свойства моносахаридов

В пище человека присутствуют, кроме дисахаридов, три- и тетрасахариды. Чаще всего в пище встречаются трисахарид рафиноза (глюкоза + фруктоза + галактоза) и тетрасахарид стахиоза (глюкоза + фруктоза +2 молекулы галактозы). Рафиноза и стахиоза в значительных количествах содержатся в бобовых и черном хлебе. У некоторых людей наблюдается непереносимость этих продуктов из-за отсутствия или низкого содержания ферментов, необходимых для расщепления рафинозы и стахиозы. В этих случаях, как и при непереносимости молока, может развиваться обильное газообразование, боли в области живота и даже понос.

Гранулы крахмала в клетках растений состоят из двух типов полимерных молекул: неразветвленных, закрученных в спираль цепочек — амилозы и разветвленных — амилопектина. Некоторые виды крахмала, в частности, крахмал кукурузы восковой спелости, состоят только из молекул амилопектина и не содержат амилозы.

Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (ядрице) до 70% — в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится в овсяной крупе и продуктах ее переработки: толокне, овсяных хлопьях «Геркулес» — 49%. Макаронные изделия содержат от 62% до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в зависимости от сорта – от 33% до 49%. Пшеничный хлеб и другие изделия из пшеничной муки — от 35% до 51% крахмала, мука — от 56% (ржаная) до 68% (пшеничная высшего сорта). Крахмала много и в бобовых продуктах — от 40% в чечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нут относят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5% крахмала, и соевая мука (10,0—15,5%). По причине высокого содержания крахмала в картофеле (15—18%) в диетологии его относят не к овощам, где основные углеводы представлены моно- и дисахаридами, а к крахмалистым продуктам наравне со злаковыми и зернобобовыми.

В топинамбуре и некоторых других растениях углеводы запасаются в виде полимера фруктозы — инулина. Пищевые продукты с добавкой инулина рекомендуют при диабете и особенно — для его профилактики (напомним, что фруктоза дает меньшую нагрузку на поджелудочную железу, чем другие сахара).

Гликоген — «животный крахмал» — состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он в небольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2—10%, в мышечной ткани — 0,3—1%).

Классификация углеводов — моносахариды, дисахариды и полисахариды

Одной из разновидностей органических соединений, необходимых для полноценного функционирования человеческого организма, являются углеводы.

Они разделяются на несколько типов согласно своему строению — моносахариды, дисахариды и полисахариды. Следует разобраться, для чего они нужны и каковы их химические и физические свойства.

Классификация углеводов

Углеводами называют соединения, в составе которых находятся углерод, водород и кислород. Чаще всего они имеют природное происхождение, хотя некоторые создаются промышленным путем. Их роль в жизнедеятельности живых организмов огромна.

Основными их функциями называют следующие:

  1. Энергетическая. Эти соединения – главный источник энергии. Большая часть органов может полноценно работать за счет энергии, полученной при окислении глюкозы.
  2. Структурная. Углеводы необходимы для формирования почти всех клеток организма. Клетчатка играет роль опорного материала, а в костях и хрящевой ткани находятся углеводы сложного типа. Одним из компонентов клеточных мембран является гиалуроновая кислота. Также углеводистые соединения требуются в процессе выработки ферментов.
  3. Защитная. При функционировании организма осуществляется работа желез, выделяющих секреторные жидкости, нужные для защиты внутренних органов от патогенного воздействия. Значительная часть этих жидкостей представлена углеводами.
  4. Регуляторная. Эта функция проявляется во влиянии на человеческий организм глюкозы (поддерживает гомеостаз, контролирует осмотическое давление) и клетчатки (воздействует на желудочно-кишечную перистальтику).
  5. Особые функции. Они свойственны отдельным видам углеводов. К таким особым функциям относятся: участие в процессе передачи нервных импульсов, формирование разных групп крови и пр.

Исходя из того, что функции углеводов достаточно разнообразны, можно предположить, что эти соединения должны различаться по своему строению и особенностям.

Это действительно так, и основная классификация их включает в себя такие разновидности, как:

  1. Моносахариды. Они считаются наиболее простыми. Остальные типы углеводов вступают в процесс гидролиза и распадаются на более мелкие составляющие. У моносахаридов такой способности нет, они являются конечным продуктом.
  2. Дисахариды. В некоторых классификациях их относят к олигосахаридам. В их составе находится две молекулы моносахарида. Именно на них делится дисахарид при гидролизе.
  3. Олигосахариды. В составе этого соединения находится от 2 до 10 молекул моносахаридов.
  4. Полисахариды. Эти соединения являются самой крупной разновидностью. В их состав входит больше 10 молекул моносахаридов.
Читайте также  Rf лифтинг тела что это?

У каждого вида углеводов есть свои особенности. Нужно рассмотреть их, чтобы понять, как каждый из них влияет на человеческий организм и в чем его польза.

Моносахариды

Эти соединения являются самой простой формой углеводов. В их составе находится одна молекула, поэтому в ходе гидролиза не происходит их деление на мелкие блоки. При объединении моносахаридов формируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Они отличаются твердым агрегатным состоянием и сладким вкусом. У них есть способность растворяться в воде. Также они могут растворяться в спиртах (реакция слабее, чем с водой). Моносахариды почти не реагируют на смешение с эфирами.

Чаще всего упоминают природные моносахариды. Некоторые из них люди потребляют вместе с продуктами питания. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

Они содержатся в таких продуктах, как:

  • мед;
  • шоколад;
  • фрукты;
  • некоторые виды вина;
  • сиропы и пр.

Основной функцией углеводов такого типа является энергетическая. Нельзя сказать, что организм не может без них обойтись, но у них есть свойства, важные для полноценной работы организма, например, участие в обменных процессах.

Моносахариды организм усваивает быстрее всего, что происходит в ЖКТ. Процесс усвоения сложных углеводов, в отличие от простых соединений, не так прост. Сначала сложные соединения должны разделиться до моносахаридов, лишь после этого они усваиваются.

Глюкоза

Это один из распространенных видов моносахаридов. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, которое формируется естественным путем – в ходе фотосинтеза либо при гидролизе. Формула соединения — С6Н12О6. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает сладким вкусом.

Глюкоза обеспечивает клетки мышечной и мозговой тканей энергией. При попадании в организм вещество усваивается, попадает в кровь и распространяется по всему телу. Там происходит ее окисление с высвобождением энергии. Это основной источник энергетической подпитки для мозга.

При нехватке глюкозы в организме развивается гипогликемия, которая в первую очередь отражается на функционировании мозговых структур. Однако чрезмерное ее содержание в крови тоже опасно, поскольку ведет к развитию сахарного диабета. Также при употреблении большого количества глюкозы начинает увеличиваться масса тела.

Фруктоза

Она относится к числу моносахаридов и очень похожа на глюкозу. Отличается более медленными темпами усвоения. Это объясняется тем, что для усвоения необходимо, чтобы фруктоза сначала преобразовалась в глюкозу.

Поэтому данное соединение считается неопасным для диабетиков, поскольку его потребление не ведет к резкому изменению количества сахара в крови. Тем не менее при таком диагнозе осторожность все же необходима.

Это вещество можно получить из ягод и фруктов, а еще – из меда. Обычно оно там находится в сочетании с глюкозой. Соединению тоже присущ белый цвет. Вкус сладкий, причем эта особенность проявляется интенсивнее, чем в случае с глюкозой.

Другие соединения

Существуют и другие моносахаридные соединения. Они могут быть природными и полуискусственными.

К природным относится галактоза. Она тоже содержится в пищевых продуктах, но не встречается в чистом виде. Галактоза является результатом гидролиза лактозы. Основным ее источником называют молоко.

Другими природными моносахаридами являются рибоза, дезоксирибоза и манноза.

Также есть разновидности таких углеводов, для получения которых используются промышленные технологии.

Эти вещества тоже находятся в продуктах питания и попадают в человеческий организм:

  • рамноза;
  • эритрулоза;
  • рибулоза;
  • D-ксилоза;
  • L-аллоза;
  • D-сорбоза и пр.

Каждое из этих соединений отличается своими особенностями и функциями.

Дисахариды и их применение

Следующий тип углеводных соединений – дисахариды. Они считаются сложными веществами. В результате гидролиза из них образуется две молекулы моносахаридов.

Этот тип углеводов отличается следующими особенностями:

  • твердость;
  • растворимость в воде;
  • слабая растворимость в концентрированных спиртах;
  • сладкий вкус;
  • цвет – от белого до коричневого.

Основные химические свойства дисахаридов заключаются в реакциях гидролиза (происходит разрыв гликозидных связей и образование моносахаридов) и конденсации (формируются полисахариды).

Встречается 2 типа таких соединений:

  1. Восстанавливающие. Их особенностью является наличие свободной полуацетальной гидроксильной группы. За счет нее у таких веществ присутствуют восстановительные свойства. К данной группе углеводов относятся целлобиоза, мальтоза и лактоза.
  2. Невосстанавливающие. У этих соединений нет возможности к восстановлению, поскольку у них отсутствует полуацетальная гидроксильная группа. Наиболее известными веществами этого типа являются сахароза и трегалоза.

Эти соединения широко распространены в природе. Они могут встречаться как в свободном виде, так и в составе других соединений. Дисахариды являются источником энергии, поскольку при гидролизе из них образуется глюкоза.

Лактоза очень важна для детей, поскольку является основным из компонентов детского питания. Еще одной функцией углеводов этого типа является структурная, поскольку они входят в состав целлюлозы, которая нужна для формирования растительных клеток.

Характеристика и особенности полисахаридов

Еще одной разновидностью углеводов являются полисахариды. Это наиболее сложный тип соединений. Состоят они из большого количества моносахаридов (основной их компонент — глюкоза). В ЖКТ полисахариды не усваиваются – предварительно осуществляется их расщепление.

Особенности этих веществ таковы:

  • нерастворимость (либо слабая растворимость) в воде;
  • цвет желтоватый (или окраска отсутствует);
  • у них нет запаха;
  • почти все они безвкусны (некоторые имеют сладковатый вкус).

К химическим свойствам этих веществ относится гидролиз, который осуществляется под влиянием катализаторов. Результатом реакции становится распад соединения на структурные элементы – моносахариды.

Еще одно свойство – образование производных. Полисахариды могут вступать в реакцию с кислотами.

Продукты, образующиеся в ходе этих процессов, очень разнообразны. Это ацетаты, сульфаты, сложные эфиры, фосфаты и пр.

  • крахмал;
  • целлюлоза;
  • гликоген;
  • хитин.

Образовательный видео-материал о функциях и классификации углеводов:

Эти вещества важны для полноценного функционирования организма целиком и клеток по отдельности. Они снабжают организм энергией, участвуют в образовании клеток, оберегают внутренние органы от повреждений и неблагоприятного воздействия. Также они играют роль запасных веществ, которые нужны животным и растениям на случай сложного периода.

1. Углеводы. Моносахариды, дисахариды, полисахариды. Пищевая ценность. Свойства.

У— орг в-ва, содер карбонильную и неск-ко гидроксильных групп. У явл важнейшими хим соединениями, входящими в состав живых организмов. Классификации: моносахариды( простые) , олиго- и поли- (сложные). Моно- производные многоатомных спиртов, содер карбонильную (альдегидную или кетонную) группу. ( триозы, тетрозы, пентозы, гексозы. ) Олигосахариды – У, молекулы которых содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т.д. . Дисахариды – сложные сахара, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаридов. Важнейшие сахароза (а глю+в фру), мальтоза (а глю+в глю), лактоза (б глю+а глю). Полисахариды -полимерные соед, сост из ост. моносах Крахмал является основной углеводной составляющей пищи человека. Это главный энергетический ресурс человека. Одна из важнейших функций низкомолекулярных углеводов это придание сладкого вкуса продуктам питания. Углеводы являются основным источником энергии для человека, при усвоении 1 г моно или дисахарида выделяется 4 ккал энергии. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400 — 500 г. Балластных углеводов (пищевых волокон) – целлюлозы и пектиновых веществ в сутки необходимо употреблять 10 — 15 г, они способствуют очищению кишечника и нормализуют его деятельность. Избыток углеводов в питании приводит к ожирению, так как углеводы используются для построения жирных кислот, а также приводит к нарушению деятельности нервной системы, к аллергическим реакциям.

2. Физико-химические показатели, используемые для контроля качества жиров, подвергнутых высокотемпературному нагреву. Факторы, влияющие на процесс окисления жиров в процессе фритюрной жарки.

При свободном доступе воздуха происходит окисление жиров, которое ускоряется с повышением их температуры. различные катализаторы могут ускорять окислительные процессы (например металлы). В процессе окисления возрастает оптическая плотность жира. Вторичные продукты окисления способны к реакциям конденсации и полимеризации, в результате чего накапливаются вещества с повышенной молекулярной массой, увеличивается вязкость жира. В рез-те накопления в жире продуктов окисления происходят изменения органолептических (цвет –темнеет, вкус и запах – горелого), физические, химические, пищевая и биологическая ценность. Изменения химических показателей: йодное число снижается, кислотное увеличивается.

При температурах хранения (от 2 до 25 °С) в жире происходит автоокисление, при температурах жарки (от 140 до 200 °С) – термическое окисление. Из всех способов жарки наиболее распространенными являются два: с небольшим количеством жира и в большом количестве жира (во фритюре). Жарка во фритюре может быть непрерывной (отношение жира и продукта 20:1) и периодической (отношение жира и продукта от 4:1 до 6:1). , устойчивость жира к окислению зависит от степени его ненасыщенности. При прочих равных условиях ненасыщенные жиры окисляются быстрее насыщенных. Однако условия жарки (температура, доступ воздуха и длительность нагревания) играют более существенную роль в процессе термического окисления. Температура фритюра имеет большое значение для получения изделий высокого качества без отклонений от нормируемой массы. Если жир нагрет слишком сильно, на поверхности продукта быстро образуется поджаристая корочка, хотя внутри он остается сырым. Если жир нагрет недостаточно, процесс жарки затягивается, что ведет, как уже отмечалось, к излишнему высыханию изделий. Наиболее глубокие изменения происходят в жире при периодической фритюрной жарке, широко применяемой на предприятиях общественного питания. При таком способе жарки жир может длительно нагреваться без продукта (холостой нагрев) и периодически использоваться для жарки. Иногда жир охлаждают до комнатной температуры, затем вновь нагревают, причем циклы охлаждения и нагревания многократно повторяются. Вероятность окисления жиров при таком циклическом нагреве даже выше, чем при непрерывном. Важным параметром при фритюрной жарке является отношение массы жира к массе обжариваемого продукта, которое должно быть не ниже 4:1. В противном случае при загрузке продукта температура жира значительно снизится, процесс жарки замедлится, что в свою очередь приведет к чрезмерной ужарке и ухудшению внешнего вида готовых изделий. Начальная температура фритюра может колебаться от 160 до 190 °С. Фритюр с меньшей температурой применяют для жарки продуктов с большим содержанием влаги (тельное из рыбы, котлеты фаршированные из кур и т.д.). При загрузке влажного продукта в такой фритюр вначале происходит испарение из него воды, а затем после обезвоживания внешних слоев – собственно жарка. Фритюр температурой 170 – 180 °С используют для жарки предварительно отваренного мяса и субпродуктов (баранья и телячья грудинка, мозги, телячьи и свиные ножки и т.п.), температурой 180 – 190 °С – для жарки пирожков, чебуреков, пончиков, крекеров и других изделий.

Читайте также  Водорослевое обертывание что это такое?

Моносахарид – определение, примеры, функции и структура

Определение моносахаридов

Моносахарид является самой основной формой углеводов. Моносахариды могут объединяться через гликозидные связи с образованием более крупных углеводов, известных как олигосахариды или полисахариды. Олигосахарид только с двумя моносахаридами известен как дисахарид, Когда более 20 моносахаридов объединяются с гликозидными связями, олигосахарид становится полисахарид, Некоторые полисахариды, такие как целлюлоза, содержат тысячи моносахаридов. Моносахарид представляет собой тип мономер, или молекула которые могут объединяться с одинаковыми молекулами для создания большего полимера.

Функция моносахарида

Моносахариды имеют много функций внутри клеток. Прежде всего, моносахариды используются для производства и хранения энергии. Большинство организмов создают энергию, разрушая моносахаридную глюкозу и собирая энергию, выделяемую связями. Другие моносахариды используются для формирования длинных волокон, которые могут использоваться в качестве формы клеточной структуры. Растения создают целлюлозу для выполнения этой функции, в то время как некоторые бактерии может произвести подобное клеточная стенка от немного разных полисахаридов. Даже клетки животных окружают себя сложной матрицей полисахаридов, все из которых сделаны из более мелких моносахаридов.

Моносахаридная структура

Все моносахариды имеют одинаковую общую формулу (CH2O) n, которая обозначает центральную молекулу углерода, связанную с двумя атомами водорода и одним кислородом. Кислород также будет связываться с водородом, создавая гидроксильная группа, Поскольку углерод может образовывать 4 связи, несколько из этих углеродных молекул могут связываться вместе. Один из атомов углерода в цепи образует двойную связь с кислородом, который называется карбонильная группа, Если этот карбонил встречается в конце цепи, моносахарид находится в семействе альдоз. Если карбоксильная группа находится в середине цепи, моносахарид находится в семействе кетоз.

Над изображением глюкозы. Глюкоза является одним из наиболее распространенных моносахаридов в природе, который используется практически всеми формами жизни. Этот простой моносахарид состоит из 6 атомов углерода, каждый из которых обозначен на изображении. Первый углерод – это карбонильная группа. Поскольку глюкоза находится в конце молекулы, она относится к семейству альдоз. Как правило, моносахариды с более чем 5 атомами углерода существуют в виде колец в растворах воды. Гидроксильная группа на пятом углероде будет реагировать с первым углеродом. Гидроксильная группа отдает свой атом водорода, когда она образует связь с первым углеродом. Кислород с двойной связью на первом углероде связывается с новым водородом, когда вторая связь с углеродом разрывается. Это образует полностью связное и стабильное кольцо из углерода.

Примеры моносахаридов

глюкоза

Глюкоза является важным моносахаридом в том смысле, что она обеспечивает как энергию, так и структуру для многих организм, Молекулы глюкозы могут разрушаться при гликолизе, обеспечивая энергию и прекурсоры для клеточное дыхание, Если клетка в данный момент больше не нужно энергии, глюкоза может храниться путем сочетания ее с другими моносахаридами. Растения хранят эти длинные цепи в виде крахмала, который впоследствии можно разобрать и использовать в качестве энергии. Животные накапливают цепи глюкозы в полисахариде гликогена, который может хранить много энергии.

Глюкоза также может быть связана в длинных цепочках моносахаридов с образованием полисахаридов, которые напоминают волокна. Растения обычно производят это в виде целлюлозы. Целлюлоза является одной из самых распространенных молекул на планете, и если бы мы могли взвесить все это одновременно, она бы весила миллионы тонн. каждый растение использует целлюлозу, чтобы окружить каждую клетку, создавая жесткие клеточные стенки, которые помогают растениям расти и оставаться напыщенный, Без способности моносахаридов соединяться в эти длинные цепи растения были бы плоскими и мягкими.

фруктоза

Хотя фруктоза почти идентична глюкозе, это немного другая молекула. Формула ((CH2O) 6) такая же, но структура сильно отличается. Ниже изображение фруктозы:

Обратите внимание, что вместо карбонильной группы, находящейся на конце молекулы, как в глюкозе, она является вторым атомом углерода. Это делает фруктозу кетозой, а не альдозой. Как и глюкоза, фруктоза все еще имеет 6 атомов углерода, каждый с присоединенной гидроксильной группой. Однако, поскольку кислород с двойной связью во фруктозе существует в другом месте, образуется кольцо немного другой формы. В природе это имеет большое значение в том, как сахар обрабатывается. Большинство реакций в клетках катализируются специфическими ферментами. Каждый моносахарид разной формы нуждается в специфическом ферменте для расщепления.

Фруктоза, поскольку она является моносахаридом, может быть объединена с другими моносахаридами с образованием олигосахаридов. Очень распространенный дисахарид, полученный из растений, сахароза, Сахароза – это одна молекула фруктозы, связанная с молекулой глюкозы через гликозидную связь.

галактоза

Галактоза – это моносахарид, вырабатываемый многими организмами, особенно млекопитающими. Млекопитающие используют галактозу в молоке, чтобы дать энергию своему потомству. Галактоза в сочетании с глюкозой образует дисахаридную лактозу. Связи в лактозе содержат много энергии, и новорожденные млекопитающие создают специальные ферменты, чтобы разорвать эти связи. После отлучения от молока их матери ферменты, которые расщепляют лактозу на моносахариды глюкозы и галактозы, теряются.

Люди, будучи единственным млекопитающим вид который потребляет молоко в зрелом возрасте, разработал некоторые интересные функции фермента. В группах, которые пьют много молока, большинство взрослых способны переваривать лактозу большую часть своей жизни. В популяциях, которые не пьют молоко после отъема, непереносимость лактозы поражает почти всю Население, Хотя моносахариды могут быть расщеплены по отдельности, молекула лактоза больше не может перевариваться. Симптомы непереносимости лактозы (спазмы в животе и диарея) вызваны токсинами, вырабатываемыми бактериями в кишечнике, переваривающими избыток лактозы. Токсины и избыток питательных веществ, которые они создают, повышают общее количество растворенных веществ в кишечнике, заставляя их удерживать больше воды для поддержания стабильного рН.

  • дисахарид – Два моносахарида, связанные гликозидной связью.
  • олигосахариды – 3-20 моносахаридов, связанных гликозидными связями, обычно используются для перемещения моносахаридов и их хранения в течение короткого времени.
  • полисахарид – Многие (более 20) моносахаридов, обычно связанных длинными цепями, используются для хранения или структурной поддержки.
  • углевод – Сахар и крахмал, все из моносахаридов.

викторина

1. Сукралоза, обычный искусственный подсластитель, похожа по форме на сахарозу, сахар, производимый растениями. Однако вместо гидроксильных групп (ОН), связанных со всеми атомами углерода, в структуре сукралозы есть несколько атомов хлора (Cl). Исследования показали, что, хотя большая часть потребляемой сукралозы проходит через человека, 2-8% ее метаболизируется. Почему это может создать проблему для человека, переваривающего сукралозу?A. Он не обеспечивает столько калорий, сколько сахароза.B. Без гидроксильных групп организм не может функционировать.C. Ферменты организма не приспособлены к метаболизму сукралозы.

Ответ на вопрос № 1

С верно. Атомы хлора в молекуле сукралозы могут представлять серьезную проблему для ферментов организма. Часть механизма, который связывает фермент с подложка это форма молекулы. Как только реакция происходит, продукты должны быть выпущены. Если сахароза, фермент, который переваривает сахарозу, ингибируется или повреждается атомами хлора, фермент может перестать функционировать. Хотя организм может производить больше ферментов, если количество поступившей сукралозы превысит выработку организмом новых ферментов, человек больше не сможет переваривать сахарозу. Это может привести к дефициту питательных веществ или другим вредным побочным эффектам.

2. Аминокислота – это особая молекула, которая может быть добавлена ​​в цепочку для создания белка. Аминокислота не является углеводом. Какие из следующих терминов описывают аминокислоты ?A. мономерB. моносахаридовC. полимер

Ответ на вопрос № 2

верно. Аминокислота представляет собой единое целое, которое можно комбинировать с другими аминокислотами для создания полимеров аминокислот. Это делает отдельную аминокислоту мономером. Термин сахарид это другое слово для сахара. Поскольку аминокислоты не являются сахарами, они не являются моносахаридами. Однако моносахарид является мономером, поскольку он может образовывать полисахаридные полимеры при последовательном соединении с другими моносахаридами.

3. Как уже упоминалось, моносахариды, состоящие из более чем 5 атомов углерода, часто имеют тенденцию образовывать кольца в природе. Взаимодействие, которое заставляет их образовывать кольца, происходит из-за сил полярных молекул воды, действующих на моносахариды. Если моносахариды находятся в неполярных местах решение что они будут образовывать?A. СпиралиB. Линейные молекулыC. Кольца

Ответ на вопрос № 3

В верно. В неполярном растворе никакие силы не будут тянуть молекулу внутрь себя, а неполярные области молекулы будут образовывать слабые взаимодействия с раствором. Если бы кольцо начало формироваться, найти источник атомов водорода было бы нелегко, поскольку в неполярных растворах часто имеется мало свободных ионов для использования. В воде много свободных ионов водорода доступны для создания связей. Без них и сил, создаваемых полярными молекулами воды, углерод скелет останется в виде жесткой линейной молекулы.