Значение

Углеводы.
Функции углеводов
1. Энергетическая.
Основная функция углеводов заключается в том,
что они являются непременным компонентом
рациона человека, при расщеплении 1г
углеводов освобождается 17,6 кДж энергии.
2. Структурная.
Клеточная стенка растений состоит из
полисахарида целлюлозы.
3. Запасающая.
Крахмал и гликоген являются запасными продуктами
у растений и животных
Животные и человек не способны синтезировать
углеводы и получают их с различными
продуктами растительного происхождения
Углеводами называют вещества с
общей формулой Cx(H2O)y, где x и y –
натуральные числа. Название
«углеводы» говорит о том, что в их
молекулах водород и кислород
находятся в том же отношении, что и
в воде.
В животных клетках содержится
небольшое количество углеводов, а в
растительных – почти 70 % от общего
количества органических веществ.
КЛАССИФИКАЦИЯ
УГЛЕВОДОВ
ПРОСТЫЕ
моносахариды
СЛОЖНЫЕ
( дисахариды,
полисахариды)
Классификация углеводов
Группы углеводов
Особенности
строения молекулы
Свойства углеводов
Моносахариды
Число атомов С
С3-триозы
С4-тетрозы
С5-пентозы
С6-гексозы
Бесцветны, хорошо растворимы
в воде, имеют сладкий вкус.
Олигосахариды
Сложные углеводы.
Содержат от 2 до 10
моносахаридных
остатков
Хорошо растворяются в воде,
имеют сладкий вкус.
Полисахариды
Сложные углеводы,
состоящие из большого
числа мономеровпростых сахаров и их
производных
С увеличением числа
мономерных звеньев
растворимость уменьшается,
исчезает сладкий вкус.
Появляется способность
ослизняться и набухать
МОНОСАХАРИДЫ
Простыми углеводами (моносахаридами и мономинозами)
называют углеводы, которые не способны гидролизоваться
с образованием более простых углеводов, у них число
атомов углерода равно числу атомов кислорода СпН2nОп.
К моносахаридам относятся:
Тетрозы С4Н8О4 (элитроза треоза)
Пентозы С5Н10О5 (арабиноза, ксилоза, рибоза )
Гексозы С6Н12О6 (глюкоза, манноза, галактоза,
фруктоза)
Моносахариды - твердые вещества, способные
кристаллизоваться. Они гидроскопичны, очень
легко растворимы в воде, легко образуют
сиропы,
из
которых
выделить
их
в
кристаллическом виде бывает очень трудно.
Самые распространённые моносахариды –
глюкоза и фруктоза, имеющие формулу (CH2O)6.
Все моносахариды имеют сладкий вкус,
кристаллизуются и легко растворяются в воде.
Глюкозу называют также
виноградным сахаром, так как
она содержится в большом
количестве в виноградном
соке.
Кроме
винограда
глюкоза находится и в других
сладких плодах и даже в
разных частях растений.
Распространена глюкоза и в животном мире: 0,1% ее
находится в крови. Глюкоза разносится по всему телу
и служит источником энергии для организма. Она
также входит в состав сахарозы, лактозы, целлюлозы,
крахмала.

Моносахариды
Рибоза
С5Н10О5

Дезоксирибоза
С5Н10О4
Значение:
Значение:
Входит в состав РНК,
Входит в состав ДНК
АТФ, витаминов
группы В, ферментов
Моносахариды

Фруктоза
С6Н12О6
Значение:
Входит в состав
сахарозы, других
олигосахаридов,
полисахаридов

Галактоза
С6Н12О6
Значение:
Входит в состав
полисахаридов, слизей, в
состав дисахаридов, агарагара
В растительном мире широко
распространена фруктоза или
фруктовый (плодовый) сахар.
Фруктоза содержится в сладких
плодах, меде. Извлекая из цветов
сладких плодов соки, пчелы
приготавливают мед, который по
химическому
составу
представляет собой в основном
смесь глюкозы и фруктозы.
Также фруктоза входит в состав
сложных сахаров, например
тростникового и свекловичного.
ЗНАЧЕНИЕ МОНОСАХАРИДОВ
Моносахариды играют роль промежуточных продуктов в
процессах дыхания и фотосинтеза, участвуют в синтезе
нуклеиновых кислот, коферментов, АТФ и полисахаридов,
служат источниками энергии, высвобождаемой при
окислении в процессе дыхания. Производные
моносахаридов – сахарные спирты, сахарные кислоты,
дезоксисахара и аминосахара – имеют важное значение в
процессе дыхания, а также используются при синтезе
липидов, ДНК и других макромолекул.
ДИСАХАРИДЫ
Дисахариды - это сложные сахара, каждая молекула
которых при гидролизе распадается на 2 молекулы
моносахарида. Иногда они используются в качестве
запасных питательных веществ.
Дисахариды имеют формулу С12Н22О11
К дисахаридам относятся:
-сахароза (глюкоза + фруктоза) ,
-лактоза (глюкоза + галактоза) ,
-мальтоза (глюкоза + глюкоза), ,
-целобиоза
Мальтоза
Лактоза
Сахароза
Важнейший из дисахаридов
сахароза
очень
распространен в природе.
Это химическое название
обычного
сахара,
называемого тростниковым
или свекловичным.
Свекловичный сахар
широко применяется в
пищевой
промышленности,
кулинарии, приготовлении
вин, пива и т.д.
Олигосахариды

Сахароза
Состав:
Глюкоза + фруктоза
Значение:
Используется в
питании человека
Из
молока
получают
молочный сахар - лактозу. В
молоке лактоза содержится
в довольно значительном
количестве.
Лактоза отличается от других сахаров отсутствием
гидроскопичности - она не отсыревает. Это свойство
имеет большое значение: если нужно приготовить с
сахаром какой-либо порошок, содержащий легко
гидролизующее лекарство, то берут молочный сахар.
Значение лактозы очень велико, т.к. она является
важным питательным веществом, особенно для растущих
организмов человека и млекопитающихся животных.
Солодовый сахар - это
промежуточный
продукт
при гидролизе крахмала. По
другому его называют еще
мальтоза, т.к. солодовый
сахар
получается
из
крахмала при действии
солода (по лат. солод Мальтоза
maltum).
Солодовый сахар широко распространен как в
растительных, так и в животных организмах. Например,
он образуется под влиянием ферментов пищеварительного
канала, а также при многих технологических процессах
бродильной промышленности: винокурения, пивоварении
и т.д.
Олигосахариды

Мальтоза
Состав:
Глюкоза + Глюкоза
Значение:
Источник энергии в
прорастающих
зернах

Лактоза
Состав:
Глюкоза +Галактоза
Значение:
Источник энергии для
детенышей
млекопитающих и
человека
ПОЛИСАХАРИДЫ
Сложными углеводами (полисахаридами или полиозами)
называют
такие
углеводы,
которые
способны
гидролизоваться с образованием простых углеводов и у
них число атомов углерода не равно числу атомов
кислорода СмН2пОп.
К полисахаридам относятся:
(С5Н8О4)n - пентозаны;
(С6Н10О5)n - целлюлоза, крахмал, гликоген
Полисахариды состоят из моносахаридов. Большие
размеры делают их молекулы практически
нерастворимыми в воде; они не оказывают влияние на
клетку и потому удобны в качестве запасных веществ.
При необходимости они могут быть превращены
обратно в сахара путём гидролиза.
Важнейшие из полисахаридов - это крахмал,
гликоген (животный крахмал), целлюлоза
(клетчатка).
Крахмал (C6Н10О5)n - это
биополимер, состоящий из
остатков глюкозы - первый
видимый продукт фотосинтеза.
При
фотосинтезе
крахмал
образуется
в растениях
и
откладывается
в корнях,
клубнях, семенах.
Крахмал - это белое вещество,
состоящее
из
мельчайших
зерен, напоминающих муку,
поэтому его второе название
«картофельная мука».
Полисахариды

Крахмал- полимер. Мономеры молекулы
глюкозы.
Значение
Резервный полисахарид растительных клеток
ЗНАЧЕНИЕ КРАХМАЛА:
1). В качестве пищевого продукта (хлеб,
картофель, крупы и т. д.)
2). Для изготовления канцелярского клея
3). В медицине и фармации для приготовления
присыпок, паст (густых мазей), а также при
производстве таблеток.
Полисахариды

Гликоген - содержится в тканях животных,
человека, бактериях, цианобактериях; выполняет
роль резервного полисахарида
 Целлюлоза - входит в состав клеточных стенок
растительных клеток
 Хитин - образует покровы тела членистоногих,
компонент клеточной стенки грибов
 Муреин – входит в состав клеточной стенки
бактерий
В животном мире роль «запасного крахмала»
играет родственный крахмалу полисахарид гликоген. Гликоген содержится во всех животных
тканях. Особенно много его в печени (до 20%) и в
мышцах (4%).
Гликоген представляет собой белый аморфный
порошок, хорошо растворимый даже в холодной
воде. Молекула животного крахмала построена по
типу молекул амилопектина, отличаясь лишь
большей ветвистостью. Молекулярная масса
гликогена исчисляется миллионами.
Целлюлоза также
является полимером
глюкозы.
В ней заключено около
50 % углерода,
содержащегося в
растениях. По общей
массе на Земле
целлюлоза занимает
первое место среди
органических
соединений.
Целлюлоза (С6Н10О5)n
Целлюлоза – это биополимер, состоящий из остатков глюкозы ценный источник глюкозы, однако для её расщепления необходим
фермент целлюлаза, сравнительно редко встречающийся в природе.
Поэтому в пищу целлюлозу употребляют только некоторые
животные (например, жвачные). Велико и промышленное значение
целлюлозы – из этого вещества изготовляют хлопчатобумажные
ткани и бумагу.
Иногда простые сахара вступают в реакцию с
сахарными спиртами и кислотами. Образующиеся при
этом вещества близки к полисахаридам и носят
название мукополисахаридов. Муреин играет роль
структурного компонента в клетках. Гликопротеины и
гликолипиды определяют антигенные свойства клеток.
Гиалуроновая кислота и хондроитинсульфат – важные
компоненты соединительной ткани позвоночных.
Камеди и слизи имеют важную защитную функцию в
организмах растений и животных.
Хитин близок к целлюлозе;
он встречается у некоторых
форм грибов, а также как
важный компонент наружного
скелета некоторых животных.
Углеводы при хранении и переработке
пищевого сырья претерпевают
разнообразные и сложные
превращения. Это в первую очередь:
- набухание и клейстеризация;
- сбраживание моносахаридов;
- кислотный и ферментативный
гидролиз ди- и полисахаридов;
- меланоидинообразование;
- карамелизация.
Набухание и клейстеризация.
Набухание влияет на консистенцию, форму,
объем и выход готовых изделий из
крахмалосодержащих продуктов, являясь
одним из важнейших его свойств. Степень
набухания зависит от температуры среды и
соотношения воды и крахмала. При
повышении температуры до 550С вода
проникает в гелеподобные участки
крахмального зерна и вызывает их набухание,
оставляя кристаллические участки не
измененными. Набухание это обратимо, т.е.
после охлаждения и сушки крахмал остается
почти неизменным.
Деструкция.
Под деструкцией крахмала понимают как
разрушение крахмального зерна, так и
деполимеризацию содержащихся в нем
полисахаридов.
Модификации крахмала.
Крахмальные полисахариды являются весьма
лабильными, реакционноспособными
соединениями. Они активно взаимодействуют
с ионами металлов, кислотами, окислителями,
поверхностно – активными веществами. Это
позволяет модифицировать молекулы крахмала
– изменять их гидрофобность, способность к
клейстеризации и студнеобразованию, а также
механические характеристики студней. Одни
виды модификации способствуют повышению
растворимости крахмала в воде, а другие
ограничивают набухание.
Брожением
называют расщепление сахаров под
влиянием биологических катализаторов,
ферментов, вырабатываемых в процессе
жизнедеятельности различными
микроорганизмами.
Процессы брожения протекают сложными
путями – через ряд промежуточных
продуктов.
Спиртовой вид брожения (производство спирта, вина,
хлебобулочных изделий, образуются побочные продукты:
глицерин, янтарная кислота, уксусная кислота,
изоамиловый и изопропиловый спирты):
Молочнокислое брожение
(простокваша, кислая капуста):
Маслянокислое брожение:
Лимоннокислое брожение:
Гидролиз.
При нагревании под действием кислот или
ферментов сахароза распадается на равные
количества глюкозы и фруктозы. Процесс
распада носит название инверсии, а
полученная смесь – инвертного сахара (более
сладкий вкус, чем сахароза).
Инвертный сахар, образуется например, при
варке киселей, компотов, запекании яблок с
сахаром, и т.д.
Степень инверсии сахарозы зависит:
1.
2.
то времени ее обработки;
от вида и концентрации
содержащейся в продукте кислоты.
Карамелизация.
Карамелизация сахаров протекает с отщеплением
молекул воды и образованием
реакционноспособных веществ: оксиальдегидов,
оксикетонов и оксиметилфурфурола, который может
преобразовываться в мурвьиную и другие кислоты.
Одновременно альдегиды и кетоны вступают в
реакции полимеризации и поликонденсации, в
результате которых и появляются окрашенные
продукты.
Меланоидинообразование.
При взаимодействии альдегидных групп
сахаров с аминогруппами белков,
аминокислот образуются различные
карбонильные соединения и
темноокрашенные продукты —
меланоидины. Реакция была описана в
1912 г. Майаром.
Продукты реакции меланоидинообразования
оказывают различное влияние на
органолептические свойства готовых изделий:
заметно улучшают качество жареного и
тушеного мяса, котлет, но ухудшают вкус, цвет
и запах бульонных кубиков, мясных экстрактов
и других концентратов.
Продукты реакции Майара обусловливают
аромат сыра, свежевыпеченного хлеба,
обжаренных орехов. Образование тех или иных
ароматических веществ зависит от природы
аминокислот, вступающих в реакцию с
сахарами, а также от стадии реакции. Каждая
аминокислота может образовывать несколько
веществ, участвующих в формировании
аромата пищевых продуктов.
Чем выше интенсивность образования
коричневой окраски, т.е. продуктов
меланоидинообразования, тем ниже
пищевая ценность белковых продуктов.
В результате этих реакций теряется от
20 до 50 % свободных аминокислот,
при этом потери возрастают с
увеличением продолжительности
нагревания (особенно процесс
обжаривания мяса).