Методичний матеріал на тему «вуглеводи»

МЕТОДИЧНИЙ МАТЕРІАЛ НА ТЕМУ: «ВУГЛЕВОДИ»
Вуглеводи - великий клас органічних сполук. У клітинах живих
організмів вуглеводи є джерелами і акумуляторами енергії, в
організмах рослин і деяких тварин виконують роль опорного
(Скелетного) матеріалу, входять до складу багатьох найважливіших природних
з'єднань, виступають як регулятори біохімічних процесів в
клітці. У поєднанні з білками і ліпідами складні високомолекулярні
комплекси, що представляють основу живої матерії. Вони входять до складу
природних біополімерів - нуклеїнових кислот, які беруть участь в зберіганні та
передачі спадкової інформації. Вуглеводи утворюються в рослинах
фотосинтезу, що відбувається під дією сонячних з газу і води, а
утворюється при цьому кисень виділяється в атмосферу. вуглеводи
є першими органічними речовинами в круговороті вуглецю в
природі.
Будова, класифікація і властивості вуглеводів
Всі вуглеводи діляться на дві групи: прості і складні.
Простими вуглеводами (моносахариди, монози) називають вуглеводи,
які не здатні гідролізувати з утворенням більш простих
з'єднань. Зазвичай їх склад відповідає формулі CnH2nOn, тобто число
атомів вуглецю дорівнює кількості атомів кисню.
Складні вуглеводи (полісахариди, поліози) - це вуглеводи, здатні
гидролизоваться на більш прості. Складні вуглеводи дуже різноманітні за
складом, молекулярною масою, а отже, і за властивостями. Їх ділять на
дві низькомолекулярні (сахароподобние) і високомолекулярні
(Несахароподобние) полісахариди.
Молекули простих вуглеводів - моноз - побудовані з нерозгалужених
вуглецевих ланцюгів, що містять різне число атомів вуглецю. В склад
організмів рослин і тварин входять головним чином монози з 5-6
вуглецевими атомами - пентози і гексози.
У молекулах моносахаридів є вуглецеві атоми, пов'язані з
чотирма різними заступниками.
Вони отримали назву
асиметричних. Наявність в молекулах моноз асиметричних вуглецевих
атомів призводить до появи оптичних ізомерів, що володіють
здатністю обертати плоскополяризоване промінь світла.
Наявність спиртових, альдегідних або кетонів груп, а також
поява в циклічних формах моноз групи - ОН з особливими властивостями
визначає хімічну поведінку цих сполук, а отже, і
перетворення їх в біохімічних і технологічних процесах.
Особливе місце в перетвореннях моносахаридів займають два процеси:
дихання і бродіння.
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + Q

Дихання - це екзотермічний процес ферментативного окислення
моноз до води і вуглекислого газу:
Дихання з фотосинтезом є найважливішим процесом для
життєдіяльності організмів.
Розрізняють аеробне (кисневе) дихання - дихання при достатньому
кількості кисню, і дихання, що є, по суті, спиртовим
бродінням
C6H12O6  2С2Н5ОН + 2СO2
Спиртове бродіння, що протікає під впливом мікроорганізмів,
відіграє виняткову роль у виробництві вина, хлібобулочних виробів.
Крім спиртового молочнокисле бродіння моноз:
Це основний проценсс при отриманні кислого молока, кефіру та інших
молочнокислих продуктів, квашення капусти.
Моносахариди - тверді кристалічні речовини, добре
розчиняються у воді, важко розчинні в спирті. Більшість з них
мають солодкий смак. Розглянемо найбільш важливі
Глюкоза широко поширена в природі, міститься в зелених
частинах рослин, в виноградному соку, насінні і фруктах, ягодах, меді.
Входить до складу найважливіших полісахаридів: сахарози, крохмалю, клітковини.
Отримують глюкозу гідролізом крохмалю і клітковини. зброджується
дріжджами.
Фруктоза у вільному стані міститься в зелених частинах
рослин, нектарі квітів, насінні, меді. Входить до складу сахарози, утворює
високомолекулярний полісахарид інсулін. Зброджується дріжджами.
полісахариди
(Складні вуглеводи).
молекули полісахаридів
побудовані з різного числа залишків моноз. Залежно від цього їх
ділять на низькомолекулярні і високомолекулярні полісахариди. з
перше особливе значення мають дисахариди, молекули яких побудовані з
двох однакових або різних залишків моноз. Найголовніші з дисахаридів -
мальтоза і сахароза.
Мальтоза (солодовий цукор). Молекула мальтози складається з двох
залишків глюкози. Мальтоза широко поширена в природі, вона
міститься в пророслому зерні і в особливо великих кількостях в солоді.
При гідролізі мальтози утворюються дві молекули глюкози:
С12Н22О11 + Н2О  2С6Н12О6
Цей процес відіграє велику роль в харчовій промисловості.
Наприклад, при бродінні тесту мальтоза служить джерелом зброджуваний
цукрів.
Сахароза (тростинний, буряковий цукор). При її гідролізі
утворюються глюкоза і фруктоза:
С12Н22О11 + Н2О  С6Н12О6 + С6Н12О6

Сахароза - найбільш відомий і широко застосовуваний в харчуванні і
харчової промисловості цукор. Міститься в листках, стеблах, насінні,
плодах, бульбах рослин. У цукровому буряку від 15 до 22% сахарози, в
цукровій тростині - 12-15%. це основні джерела її отримання.
Крохмаль (С6Н10О3) - резервний полісахарид, головний компонент зерна,
картоплі і багатьох видів харчової сировини. Найбільш важливий за своєю
харчової цінності та використання в харчовій промисловості
несахароподобний полісахарид. У клітинах рослин крохмаль утворює зерна.
Особливо великі зерна крохмалю в клітинах картоплі. Форма зерен залежить
від виду рослини. Від особливостей будови і розмірів крохмальних зерен і,
природно, від складу крохмалю залежать його фізико-хімічні властивості.
Крохмаль - суміш полімерів двох типів, побудованих із залишків глюко-
піранози, амілази і амілопектину.
Харчова цінність вуглеводів
Вуглеводи займають виключно велике місце в харчуванні. Їх частка в
продуктах харчування людини становить 50-60% (по калорійності).
Основними джерелами вуглеводів є рослинні продукти.
Вуглеводи по засвоюваності в організмі умовно можна розділити на дві
групи: засвоювані організмом людини (глюкоза, фруктоза, сахароза,
крохмаль) і неусвояемие - харчові волокна або баластні речовини
(Целюлоза, геміцелюлоза і пектинові речовини). З вуглеводів першої
групи найлегше засвоюються фруктоза і глюкоза, потім сахароза, мальтоза
і лактоза.
З засвоюваних цукрів першорядне значення належить сахарозі,
широко використовується в приготуванні кондитерських і хлібобулочних
виробів, варення та інших «солодких» продуктів.
Широко поширені також глюкоза і фруктоза. У харчуванні
краще фруктоза, ніж глюкоза. Фруктоза солодше глюкози, тому
для тієї ж солодощі необхідно менше її кількість. перетворення
фруктози в організмі протікає трохи інакше, ніж глюкози, що дуже
важливо для хворих схараним діабетом. Джерело фруктози в харчуванні - мед,
буряк, фрукти, сахароза.
З дисахаридів необхідно відзначити лактозу. лактоза сприяє
життєдіяльності молочнокислих бактерій в травному тракті,
антагоністів кислотних мікроорганізмів. У багатьох людей відсутня
активність ферменту лактази, гідроліз лактозу. Тому робляться
спроби створити для таких людей молочні продукти, в яких лактоза
частково гідролізований або в них внесено фермент лактази.
Потреба людини у вуглеводах пов'язана з його енергетичними
витратами і дорівнює в середньому 365-500 г / добу, з них крохмалю - 350-400
г / добу, моно- і дисахаридів - 50-100 г / добу.