Углеводы
Усваяемые и неусваяемые углеводы. Химические свойства моносахаридов. Физиологическое значение некоторых углеводов. Особенности превращения углеводов при производстве и хранении пищевых продуктов. Процессы утилизации глюкозы. Гидролиз крахмала и сахарозы.
| Рубрика | Химия |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.11.2019 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ
ГЛАВА 2. МОНОСАХАРИДЫ( МОНОЗЫ)
2.1 Классификация Моносахаридов
2.2 Химические свойства моносахаридов
ГЛАВА 3. ДИСАХАРИДЫ
3.1 Химические свойства дисахаридов
ГЛАВА 4. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
4.1 Физиологическое значение некоторых углеводов
ГЛАВА 5. ФУНКЦИИ ДИ- И ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
5.1 Превращение углеводов при производстве и хранении пищевых продуктов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Углеводы составляют до 80% массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов. В растениях углеводы образуются из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза. Животные организмы не способны синтезировать углеводы и получают их с различными пищевыми продуктами.
Название «углеводы» происходит от того, что состав многих представителей данного класса органических соединений можно выразить общей формулой (CH2O)n, где п ? 4. Однако известно множество углеводов, не отвечающих приведенной формуле, для которых данный термин употребляется до настоящего времени. Все углеводы можно разделить на три больших класса:
1. Моносахариды (простые сахара, мономеры) - это структурная единица любых углеводов, они не могут быть гидролизованы до более простых форм углеводов.
2. Олигосахариды - это олигомеры, состоящие из нескольких (не более 10) мономеров -- моносахаридов, связанных между собой гликозидной связью. Они делятся по числу моносахаридов в молекуле на дисахариды, трисахариды и т.д.
3. Дисахариды - это углеводы, которые при гидролизе дают две одинаковые или различные молекулы моносахарида и связаны друг с другом гликозидной связью.
4. Полисахариды - общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров -- остатков моносахаридов.
Углеводы входят в состав ферментов, нуклеиновых кислот; со сложными углеводами связано явление иммунитета; специфичность группы крови. Регуляторная функция углеводов разнообразна. Они противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров. Так, при нарушении обмена углеводов, например, при сахарном диабете, развивается ацидоз. Ощущение сладкого, воспринимаемое рецепторами языка, тонизирует центральную нервную систему. Некоторые углеводы и их производные обладают биологической активностью, выполняя в организме специализированные функции. Например, гепарин предотвращает свертывание крови в сосудах. Важную роль играют углеводы в защитных реакциях организма, особенно протекающих в печени.
Цель курсовой работы: изучить состав и свойства углеводов - моно- и дисахаридов.
Задачи: рассмотреть классификацию углеводов, состав, строение и свойства и биологическую роль углеводов - моно- и дисахаридов.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Агликон - остаток несахарной природы, связанный через атом кислорода (или азота) с циклической формой моносахарида. Альдоза - моносахарид, содержащий альдегидную группу (глюкоза, рибоза).
Амилоза - линейная фракция крахмал, состоящая из 600-1200 остатков циклической (пиранозной) формы D-глюкозы.
Амилопектин - разветвленная фракция крахмала, состоящая из 1000- 2000 остатков циклической (пиранозной) формы D-глюкозы. Асимметрический атом углерода - атом углерода, соединенный с четырьмя разными заместителями.
Брожение углеводов - расщепление углеводов до более простых веществ в аэробных или анаэробных условиях под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами. В пищевой промышленности используется спиртовое, молочнокислое и лимоннокислое брожение сахаров.
Восстанавливающие сахара - сахара, способные восстанавливать катионы меди Cu2+ и серебра Ag+ благодаря наличию свободной альдегидной группы в структуре (способные переходить в открытую форму в растворе), например, мальтоза и лактоза.
Гетерополисахариды - полимеры углеводной природы, состоящие из циклических форм различных моносахаридов (растительные камеди). Гидролиз дисахаридов - расщепление в кислой водной среде или под действием ферментов на моносахариды, входящие в состав их молекул. Гликоген - животный запасной крахмал, по строению близкий к сильно разветвленному амилопектину.
Гликозид - циклическая форма сахара, в которой полуацетальный гидроксил замещен на другие атомы или группы. Гликозиды не способны давать открытые формы.
Гомополисахариды - полимеры углеводной природы, состоящие из циклических форм одного моносахарида (целлюлоза).
Карамелизация - глубокий распад сахаров при нагревании выше 1000С в слабокислой или нейтральной среде.
Меланоидинообразование - получение темно-окрашенных продуктов (меланоидинов) в результате взаимодействия альдегидной группы HC=O восстанавливающих сахаров (например, лактозы) с аминогруппами NH2 аминокислот и белков, одновременно присутствующих в продуктах питания.
Невосстанавливающие дисахариды - сахара, не способные восстанавливать катионы меди Cu2+ и серебра Ag+ из-за отсутствия свободной карбонильной группы (С=О) в их структуре (не способные переходить в открытую форму в растворе), например,
Пектиновые вещества - смеси гомо- и гетерополисахаридов, состоящие из остатков галактуроновой кислоты и ее эфиров, соединенных в-гликозидной связью.
Полисахариды - полимеры углеводной природы, состоящие из циклических форм моносахаридов, например, крахмал и целлюлоза.
Полуацетальный гидроксил - гидроксильная группа, образовавшаяся из альдегидной или кетонной группы моносахарида вследствие замыкания линейной формы в циклическую (1- у альдоз и 2 - у кетоз).
Полуацетальные формы - циклические формы (пиранозные и фуранозные) моносахаридов.
Реактив Фелинга - раствор голубого цвета, содержащий катион двухвалентной меди Cu2+ в виде комплекса с винной кислотой.
Реактив Толленса - раствор, содержащий катион серебра Ag+ в виде комплекса с аммиаком, применяемый в реакции «серебряного зеркала».
Сапонины - горькие гликозиды, агликон которых (сапогенин) является либо стероидным фрагментом, либо тритерпеновым остатком (томатидин).
Сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) - невосстанавливающий дисахарид, состоящий из остатков циклических форм D-глюкозы и D-фруктозы, соединенных между собой в-гликозидной связью.
Цианогенные гликозиды - гликозиды, при гидролизе которых выделяется синильная кислота HCN, поражающая центральную нервную систему (амигдалин и лимарин).
Хитин - природный гомополисахарид, состоящий из остатков 2-N-ацетилглюкозамина, соединенных в-гликозидными связями (находится в составе наружного скелета членистоногих).
Целлюлоза - природный гомополисахарид, состоящий из остатков циклической формы D-глюкозы, соединенных в-гликозидными связями, выполняет роль балластного вещества в питании человека.
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ
По строению углеводы классифицируют на: простые или моносахариды (самыми известными являются глюкоза и фруктоза) и сложные - дисахариды (мальтоза, лактоза, целлобиоза, сахароза, трегалоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества).
Простые углеводы не способны подвергаться гидролизу, а сложные углеводы (дисахариды и полисахариды) гидролизуются до простых моносахаридов. В таблице 1 представлена классификация углеводов пищевых продуктов по пищевой ценности: усваиваемые и неусваиваемые углеводы.
Таблица 1 - Классификация углеводов пищи
Усваиваемые углеводы перевариваются и метаболизируются в организме человека, неусваиваемые углеводы - не расщепляются ферментами, секретируемыми в пищеварительном тракте человека, но они чрезвычайно важны для пищеварения. Основными неусваиваемыми углеводами являются пищевые волокна - смесь различных структурных полисахаридов растительных клеток: целлюлозы, гемицеллюлоз и пектиновых веществ, лигнина и неструктурных полисахаридов, встречающихся в натуральном виде в продуктах питания: камедей, слизей и полисахаридов, используемых в качестве пищевых добавок. Суточная норма пищевых волокон для взрослого человека 25-30 г. В настоящее время можно считать доказанным, что необходимо увеличивать в рационе питания пищевые волокна. Источником их являются ржаные и пшеничные отруби, овощи, фрукты. Хлеб из цельного зерна, с точки зрения содержания пищевых волокон, гораздо более ценен, чем хлеб из муки высших сортов. Пищевые волокна - один из компонентов комплексной профилактики нарушений жирового обмена, атеросклероза, сахарного диабета,
желчнокаменной болезни. Пищевые волокна способны адсорбировать продукты обмена микроорганизмов, желчные кислоты, соли тяжелых металлов. Избыточное потребление пищевых волокон скорее вредно, чем полезно и может привести к неполному перевариванию пищи, нарушению всасывания в кишечнике кальция, железа, магния, меди, цинка и других микроэлементов, а также жирорастворимых витаминов. Номенклатура углеводов. Для наименования различных групп и отдельных представителей характерно окончание - ОЗА. Строение углеводов. Наличие асимметричных атомов углеводов обуславливает оптическую изомерию моносахаридов. В молекуле глюкозы находится 4 асимметричных атомов углерода и 16 изомеров, которые разбиваются на 8 пар. Члены каждой пары по отношению друг к другу являются оптическими антиподами (т.е. молекулы одного из них представляет собой зеркальное отображение другого).
ГЛАВА 2. МОНОСАХАРИДЫ (МОНОЗЫ)
Моносахариды -- это альдо -- или кетопроизводные многоатомных спиртов. Они различаются по числу атомов углерода, входящих в состав молекулы: триозы (число атомов углерода равно трем), тетрозы. пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нонозы. Моносахаридов с числом атомов углерода больше девяти в природе не обнаружено.
Примером простейшего моносахарида является глицеральдегид. Он содержит один асимметрический атом углерода и может существовать в L-форме и в D-форме.
Глицеральдегид выбран в качестве стандарта для определения принадлежности сахаров к D -- или L-ряду. Если в молекуле моносахарида гидроксильная группа у асимметрического атома углерода, который максимально удален от альдегидной или кетонной группы, занимает такое же положение, что и в молекуле D-глицеральдегида. то это D-форма сахара. Если же эта гидроксильная группа принимает такое же положение, что и в молекуле L-глицеральдегида. то это L-форма.
В природе в основном распространены D-формы сахаров, L-формы встречаются крайне редко.
Различают несколько видов изомерии моносахаридов:
изомерия, связанная с наличием альдегидной или кетонной группы в молекуле сахара. Пример таких изомеров -- глюкоза и фруктоза;
стереоизомерия (пространственная изомерия), обусловленная наличием в моносахаридах асимметрических атомов углерода.
Наиболее важными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза.Наиболее устойчивая форма глюкозы в растворе -- пиранозная, а фруктозы -- фуранозная.
Глюкоза, или виноградный сахар (С6Н12О6), относится к группе гексоз, может существовать в виде б-глюкозы или в-глюкозы. Отличие между этими пространственными изомерами заключается в том, что при первом атоме углерода у б-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца, а у в-глюкозы -- над плоскостью.
Рисунок 1 - б-глюкоза и в-глюкоза
Глюкоза -- это:
один из самых распространенных моносахаридов,
важнейший источник энергии для всех видов работ, происходящих в клетке (эта энергия выделяется при окислении глюкозы в процессе дыхания),
мономер многих олигосахаридов и полисахаридов,
необходимый компонент крови.
Рибоза и дезоксирибоза(рис. 2)относятся к группе пентоз, входят в состав нуклеотидов РНК и ДНК, рибонуклеозидтрифосфатов и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов и др. Дезоксирибоза (С5Н10О4) отличается от рибозы (С5Н10О5) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу, как у рибозы.
Рисунок 2 - Рибоза и дезоксирибоза
Фруктоза, или фруктовый сахар, относится к группе гексоз, слаще глюкозы, в свободном виде содержится в меде (более 50%) и фруктах. Является мономером многих олигосахаридов и полисахаридов.
2.1 Классификация Моносахаридов
Моносахариды относятся к гетерофункциональным соединениям, в состав которых входят оксогруппа и несколько гидроксильных групп(рис.3). Среди них наиболее распространены полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны. Однако встречаются также соединения, содержащие и другие функциональные группы и отличающиеся другими особенностями строения. Если моносахариды содержат альдегидную группу, то они называются альдозами (I), если кетонную группу то - кетозами (II). Для названий моносахаридов используется суффикс -оза, например, глюкоза.
Рисунок 3 - Типы моносахаридов
Моносахариды (монозы, простые сахара) содержат только одну структурную единицу и гидролизу не подвергаются. По химическому строению моносахариды можно отнести к альдегидо- или кетоспиртам. Это твердые вещества, легко растворимые в воде и плохо растворимые в этиловом спирте и петролейном эфире. Водные растворы большинства моноз имеют нейтральный характер. Большинство из них обладает сладким вкусом. В свободном виде в природе встречается глюкоза, меньше фруктоза. Глюкоза является структурной единицей большинства углеводов. Монозы могут существовать в открытой и циклической формах.
2.2 Химические свойства моносахаридов
Химическое свойства моносахаридов определяется присутствием в их молекулах оксогруппы и спиртовых гидроксилов.
Расмотрим на примере глюкозы некоторые реакции моносахаридов.
Восстановление. Все моносахариды, подобно альдегидам и кетонам при восстановлении образуют спирты. При восстановлении гексоз образуются шестиатомный спирты - гекситы. Так, D - глюкоза при это переходит в шестиатомный спирт - D - сорбит (рис.4).
Рисунок 4
Окисление. В зависимости от характера окислителя могут образовываться одноосновные (альдоновые) или двуосновные (сахарные) гидроксикислоты (рис.5).
Рисунок 5
Альдоновые кислоты вступают в типичный реакции алифатических гидроксикислот. Все моносахариды восстанавливающие сахара. Для них характерные реакция «серебряного зеркала» и взаимодействие с фелинговой жидкостью (рис. 6).
Рисунок 6
Эти реакции являются качественными. Они характерны и для альдоз и, в противоположность кетонам, для кетоз (однако фруктоза, например, обладает значительно меньшими восстановительными свойствами).
ГЛАВА 3. ДИСАХАРИДЫ
Основными пищевыми дисахаридами в питании человека являются сахароза (свекловичный или тростниковый сахар)(рис.7), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар).
Рисунок 7
Дисахариды как подсластители. Основное сладкое вещество, используемое человеком - сахароза. Сахар, основным компонентом которого является сахароза, играет роль энергоносителя. При попадании в кишечник сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу и всасывается в кровь. В крови заметно повышается концентрация глюкозы. Это своеобразный удар по поджелудочной железе, от которой требуется поставлять организму достаточное количество гормона - инсулина, чтобы отрегулировать содержание глюкозы в крови. За последние 150 лет потребление сахара стремительно увеличилось (70-100 г в сутки на человека в России; в Англии - 130 г на взрослого человека в сутки и 156 г - на подростка). По данным всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) потребление сахара в странах с низкой смертностью от заболеваний органов кровообращения колеблется от 25 до 81 г в сутки, в странах с высокой смертностью - от 87 до 136 г. В суточном рационе потребления среднестатистического человека доля сахара должна составлять 50-100 г. Первыми их сладких веществ, употребляемых человеком, были: мед, соки и плоды растений. С глубокой древности известны такие подслащивающие продукты как: лактоза, солодовый экстракт. Мед - продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Мед содержит: моно- и дисахариды - 40% фруктозы, 35% глюкозы, 2% сахарозы, 5,5% крахмала, витамины ( в мг на 100 г) - С-2, В6 -0,10, фолацин - 15,00 (мкг), в незначительном количестве - В1, В2 , В6; микроэлементы ( в мкг): железо - 800, иод - 2,0 фтор- 100, остальные в незначительном количестве; органические кислоты 1,2 %. Лактоза является наиболее важным углеводом в рационе питания новорожденных детей и детей младшего возраста, также используется для производства специальных кондитерских изделий и в медицине Дисахарид лактоза состоит из остатков глюкозы и галактозы (рис8).
Рисунок 8
Солодовый экстракт - водная вытяжка их ячменного солода и представляет собой смесь, состоящую из моно - и олигосахаридов: глюкозы, фруктозы, мальтозы, сахарозы; белков; минеральных веществ; ферментов. Содержание сахарозы в нем достигает 5%. Солодовый экстракт используется в кондитерской промышленности.
Изменение сахаров при кулинарной обработке Карамелизация - это глубокий распад сахаров при их нагревании выше 1000 С в слабокислой или нейтральной среде. При этом от молекул сахаров отщепляются молекулы воды, а оставшиеся остатки, соединяясь друг с другом, образуют темно-окрашенные вещества. При карамелизации сахарозы сначала образуется кармелан - вещество, растворимое в воде, а затем образуется темно-коричневое вещество - кармелин, растворимый только в горячей воде. Карамелизация сопровождается образованием побочных продуктов. Карамелизация происходит при запекании яблок с сахаром и при приготовлении многих кондитерских изделий и сладких блюд. Реакция меланоидинообразования - взаимодействие восстанавливающих сахаров, например, глюкозы, фруктозы, лактозы с аминами, в том числе, с аминокислотами и белками. При этом образуются темно-окрашенные продукты - меланоидины (от греческого «мелано» - темные). Реакция меланоидинообразования имеет очень большое практическое значение. Ее роль заключается в том, что она обусловливает образование аппетитной золотистой корочки на жареных, запеченных плодах и выпечке, побочные продукты этой реакции участвуют в образовании вкуса и аромата готовых блюд. Отрицательная роль меланоидинообразования состоит в том, что в процессе связывания аминокислот снижается биологическую ценность белков, что внешне выражается в потемнении фруктовых пюре, некоторых овощей и других продуктов. Гидролиз дисахаридов (сахарозы, лактозы, мальтозы) имеет место при кулинарной обработке. Так, при запекании яблок, варке компотов и киселей происходит частичный гидролиз сахарозы с образованием глюкозы и фруктозы, имеющей более сладкий вкус.
3.1 Химические свойства дисахаридов
ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ ДИСАХАРИДЫ
Представители ряда восстанавливающих дисахаридов обладают восстановительными свойствами, то есть, аналогично образующим их моносахаридам, могут вступать в реакции "серебряного зеркала" с реактивом Толленса и "медного зеркала" с реактивом Фелинга.
НЕВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ ДИСАХАРИДЫ
Так как у невосстанавливающих дисахаридовсвязь между моносахаридами осуществляется за счёт обоих полуацетальных гидроксилов, они не могут таутомерно переходить в оксикарбонильную форму, следовательно, не обладают восстановительными свойствами и не могут давать реакции на альдегидную группу (не вступают в реакцию "серебряного зеркала", и не реагируют с раствором Фелинга).
Оба ряда дисахаридов проявляют свойства многоатомных спиртов, а именно образуют растворимые сахараты с гидроксидом меди, и, как все сложные углеводы, гидролизуются в присутствии минеральных кислот или под действием ферментов (природных катализаторов биохимических процессов). Общее уравнение гидролиза можно записать следующим образом:
Рисунок 9
При нагревании растворов сахарозы в кислой среде или под действием фермента в-фруктофуранозидазы она гидролизуется, образуя смесь равных количеств глюкозы и фруктозы, которая называетсяинвертным сахаром. Схема гидролиза приведена на рисунке:
Рисунок 10
Гидролиз крахмала
При нагревании в кислой среде крахмал гидролизуется с разрывом связей между остатками б-глюкозы. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, в частности мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:
Рисунок 11
Процесс гидролиза протекает ступенчато, схематически его можно изобразитьтак
Рисунок12
Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной кислоты открыл в 19811 г. русский ученый К.Кирхгоф (реакция Кирхгофа).
Гидролиз целлюлозы
Подобно крахмалу, целлюлоза при нагревании с разбавленными кислотами подвергается гидролизу. Гидролиз целлюлозы происходит при нагревании в кислой среде. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза.
Рисунок 13
При длительном нагревании с минеральными кислотами или под действием ферментов (у жвачных животных) идет ступенчатый гидролиз целлюлозы:
Рисунок 14
Гидролиз целлюлозы, иначе называемый осахариванием,-- очень важное свойство целлюлозы, он позволяет получить из древесных опилок и стружек глюкозу, а сбраживанием последней - этиловый спирт. Этиловый спирт, полученный из древесины, называется гидролизным.
ГЛАВА 4. ОБМЕН УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
углевод крахмал глюкоза
С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на усваяемые и неусваяемые.
Усваяемые - это моно- и олигосахариды, а также крахмал и гликоген.
Неусвояемые - целлюлоза, гемицеллюлоза, инулин, пектин, гумми, слизи.
При поступлении в пищеварительный тракт усваяемые углеводы расщепляются (кроме моносахаридов), всасываются, а затем утилизируются (в виде глюкозы) или превращаются в жир, могут также откладываться на временное хранение в виде гликогена.
Накопление жира наиболее интенсивно происходит при избытке в диете простых сахаридов и отсутствия расхода энергии.
Обмен углеводов в организме состоит из следующих процессов:
Расщепление в желудочном тракте поступающих с пищей ди- и полисахаридов до моносахаридов.
Всасывание моносахаридов в кровь из кишечника.
Синтез и распад гликогена в тканях, прежде всего в печени.
Анаэробное расщепление глюкозы - гликолиз с образованием пирувата (ПВК).
Аэробный метаболизм пирувата (цикл Кребса).
Вторичные пути катаболизма глюкозы (пентозофосфатный путь и др.).
Взаимопревращение гексоз.
Образование углеводов из неуглеводных продуктов (глюконеогенез). Такими продуктами в первую очередь является и ПВК, глицерин, аминокислоты и другие соединения.
4.1 Физиологическое значение некоторых углеводов
Глюкоза - является основной формой, в виде которой углеводы циркулируют в крови и обеспечивают энергетические нужды человека. Нормальное содержание глюкозы в крови 80-100 мг/100 мл. Избыток сахара превратится в гликоген, который является запасным веществом и источником глюкозы при недостатке углеводов в пище.
Процессы утилизации глюкозы замедляются, если поджелудочная железа вырабатывает недостаточное количество гормона - инсулина. Уровень глюкозы в крови повышается до 200-400 мг/100 мл. Такое высокое содержание сахара почти не в состоянии задерживать и сахар появляется в моче - развивается сахарный диабет.
Быстрый подъем уровня глюкозы в крови вызывает моно- и дисахариды, особенно сахараза.
При потреблении фруктозы уровень сахара в крови увеличивается не так резко. Фруктоза в большей степени задерживается печенью, а, поступив в кровь, быстрее вступает в обменные процессы. В превращениях фруктозы инсулин не участвует.
Фруктоза в меньшей степени вызывает кариес зубов( по-сравнению с глюкозой и сахарозой). Фруктоза обладает большей сладостью
Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не содержится. Она образуется при расщеплении молочного сахара - лактоза.
Лактоза - содержится только в молоке, придает пресному молоку сладковатый вкус. При изготовлении кисломолочных продуктов сбраживается молочнокислыми бактериями. Используется при изготовлении продуктов детского питания.
К производным углеводам относят сорбит и ксилит. Они содержатся в небольших количествах и тканях человека. Имеют сладкий вкус и применяются в качестве заменителей сахара.
В организме расщепляются до СО2 и Н2О и не повышают уровень глюкозы в крови, поэтому их используют при сахарном диабете.
Неусвояемыеуглеводы организмом человека не утилизируются, но являются важными для пищеварения - составляют, так называемые, «пищевые волокна».
Пищевые волокна важны для организма так как:
стимулируют моторную функцию кишечника;
препятствуют всасыванию холестерина;
участвуют в нормализации состава микрофлоры кишечника, ингибируют гнилостные процессы;
влияют на липидный обмен, нарушение которого ведет к ожирению;
адсорбирует желчные кислоты;
способствует снижению токсичных веществ жизнедеятельности микро организмов;
выводят из организма токсичные элементы;
Суточная норма пищевых волокон составляет 20-25 г.
Углеводы играют важную роль в формировании пищевых, биологических и энергетических свойств пищевых продуктов. Это связано с тем, что они сами и их производные влияют на вкус, цвет, аромат, стабильность пищевых продуктов.
ГЛАВА 5. ФУНКЦИИ ДИ- И ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Гидрофильность - обусловлена наличием многочисленных ОН групп, которые взаимодействуют с водой посредством водородной связи, в результате это приводит к растворению сахаров
Связанные ароматические вещества. Углеводы является важным компонентом для сохранения цвета и летучих ароматических веществ. Это важно для продуктов, при изготовлении которых используют разные виды сушки. В большей степени это свойство выражено у дисахаридов (по сравнению с моносахаридами).
Участвуют в образовании продуктов неферментативного потемнения и ароматических веществ. Эти реакции дают меланоидиновые пигменты и различные летучие компоненты, которые оказывают влияние на качество продуктов питания.
Сладость. Величина сладости сахарозы принята за 100 единиц. По сравнению с сахарозой сладость фруктозы - 180 ед., глюкозы - 74 ед., галактозы - 32 ед., лактозы - 16 ед.
Функции полисахаридов связаны с их структурно-функциональными свойствами, т.е. молекулярной архитектурой, размерами и наличием межмолекулярных взаимодействий, которые обусловлены водородными связями.
Полисахариды обеспечивают формирование структуры и качества пищевых продуктов - твердость, хрупкость, плотность, загустевание, вязкость, липкость и т.д.
Именно благодаря полисахаридам образуется липкая или хрупкая, набухшая или желеобразная структура пищевых продуктов.
5.1 Превращение углеводов при производстве и хранении пищевых продуктов
Гидролиз. Во многих пищевых продуктах имеет место гидролиз пищевых гликозидов, олигосахаридов. Гидролиз зависит от многих факторов, pH, температуры, активности ферментов и др. Гидролиз важен не только при получении, но и в процессе хранения продукта.
При хранении реакции гидролиза могут привести к нежелательному изменению цвета, а гидролиз полисахаридов снижает их способность образовывать гели.
Гидролиз крахмала
а) Под действием кислот - вначале ослабевают и рвутся ассоциативные связи между макромолекулами амилозы и амилопектина. Это сопровождается нарушением структуры крахмальных зерен и образованием гомогенной массы. Далее происходит разрыв б-Д (1-4) и б-Д (1-6) связей с присоединением по месту разрыва молекулы воды. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза. На промежуточных стадиях образуются декстрины, тетра-, трисахариды, мальтоза.
Этот способ имеет ряд недостатков: используются высокие концентрации кислот, высокая температура - это ведет к образованию продуктов термической деградации углеводов и к реакциям трансгликозилирования.
б) Ферментативный гидролиз крахмала под действием амилолитических ферментов - б- и в-амилазы, глюкоамилазы, поллиназы и д.р.
Ферментативный гидролиз крахмала имеет место во многих пищевых технологиях, т.к. обеспечивает качество продуктов:
- в хлебопечении - процесс тестоприготовления и выпечка хлеб;
- производство пива - получение пивного сусла, сушка солода;
- производство кваса - получение квасных хлебцев;
- производство спирта - подготовка сырья для брожения.
Гидролиз сахарозы
Сахароза как сырье используется во многих пищевых производствах, поэтому надо учитывать ее способность к гидролизу.
Гидролиз имеет место при нагревании в присутствии небольшого количества пищевых кислот. Образующиеся восстанавливающие сахара (глюкоза, фруктоза) могут участвовать в различных реакциях: дегидратация, карамелизация, меланоидинообразования и др. Часто эти процессы нежелательны.
Ферментативный гидролиз под действием в-фруктофуранозидазы (сахараза, инвертаза) играет положительную роль в ряде пищевых технологий. В результате реакции гидролиза образуются глюкоза и фруктоза.
В кондитерском производстве добавление фермента предупреждает очерствение конфет, в хлебопечении - способствует улучшению аромата. Инвертные сиропы (смеси глюкозы и фруктозы в соотношении 1:1), получают действием в-фруктофуранозидазы на сахарозу, используют при производстве безалкогольных напитков.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время интерес к полисахаридам существенно возрос. Если ранее полисахариды, в основном, применялись в качестве вспомогательных веществ в производстве различных лекарственных форм, то в последние годы их в большей степени рассматривают как биологически активные вещества. В технологии лекарственных средств полисахариды природного и синтетического происхождения применяются преимущественно в качестве формообразователей, загустителей и стабилизаторов в мазях и линиментах. Лекарственные растения и фитоэкстракты, содержащие полисахариды, используются в качестве лекарственных и профилактических средств. Применение целебных трав в традиционной медицине сейчас особенно актуально. У растений есть масса преимуществ по сравнению с химическими медикаментозными препаратами. Основные плюсы их применения - отсутствие побочных эффектов и комплексное воздействие на организм. Проблема здоровья людей считается наиболее актуальной проблемой современной медицины, поэтому фитопрепараты играют весомую роль в охране, а также улучшении и укреплении здоровья миллионов людей. В настоящее время в медицине широкое применение нашли препараты на основе полисахаридов, полученных из высших (пектины) и низших растений (альгинаты, каррагинаны), вторичного сырья животного происхождения (хитозан), грибов (крестин) и др. Полисахариды оказывают самое разнообразное действие на организм человека. За последние годы во многих лабораториях мира из состава различных растений стали выделять весьма ценные полисахариды, обладающие противоядными, ранозаживляющими, иммуностимулирующими, общеукрепляющими, противомикробными, а также противоопухолевыми свойствами. Ученые разных стран мира неустанно работают в данном направлении, раскрывают глубоко спрятанные тайны растительного мира.
Значение углеводов в питании человека весьма велико, к ним можно отнести следующее:
- углеводы являются хорошим энергетическим материалом;
- они входят в состав некоторых тканей и жидкостей организма;
- они противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров;
- придают пище ощущение сладкого вкуса, тонизируют центральную нервную систему;
- обладают биологической активностью (гепарин предотвращают свертывание крови в сосудах, шалуроновая кислота препятствует проникновению бактерий через клеточную оболочку).
- играют роль в защитных реакциях (особенно в печени) - люкуроновая кислота соединяется с токсическими веществами, образуя сложные нетоксичные эфиры, растворимые в воде, которые затем удаляются из организма с мочой.
Неумеренное потребление сахара способствует развитию кариеса, нарушению возбудительных и тормозных процессов ЦНС, поддерживает воспалительные процессы, способствует аллергизации организма.
Дисахариды характеризуются легкой растворимостью в воде, быстрой усвояемостью (всасываемостью) и выраженным сладким вкусом.
Таким образом, знания о значении углеводов, в том числе дисахаридов, в питании человека и их дальнейшее изучение, позволяют человеку контролировать потребность и нормирование углеводов в питании с целью развития и становления здорового организма человека.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Володина Г.Б. Практикум по биологической химии: Учеб. Пособие / Володина Г.Б. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 80 с.
2. Калугина И.Ю. Химия природных соединений: Учеб. Пособие / Калугина И.Ю. - Екатеринбург: Уральский государственный экономический университет, 2007. 116 с.
3. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии / Березин Б.Д., Березин Д.Б.-М.: Высшая школа, 2003-759 с.
4. Вилли К. Биология / Вилли К. М.: Мир, 1997.-327 с.
5. Карцова А.А. Покорение вещества: Органическая химия / Карцова А.А.- С.-Пб.: Химиздат, 1999.-679 с.
6. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас /Кукушкин Ю.Н.- М: Высшая школа, 1992.-604 с.
7. Таганович А.Д., Кухта В.К., Морозкина Т.С.Биологическая химия. Краткий курс лекций /Таганович А.Д., Кухта В.К., Морозкина Т.С.-М: Высшая школа, 2005.-243 с.
8. Проскурина, И. К. Биохимия: учеб.пособие для студентов вузов по спец.033100 "Физ.культура" / И.К.Проскурина. - М.: ВЛАДОС Пресс, 2001. - 236 с.
9. Котович И. В.Химия и метаболизм углеводов: учебно-методическое пособие / И. В. Котович, - Витебск: ВГАВМ. - 2010. - 86с.
10. Полумбрик, М. О.Углеводы в пищевых продуктах / Полумбрик, М. О. - Минск: ИВЦ Минфина. - 2016. - 591с.
11. Артеменко А.И. Органическая химия / Артеменко А.И.-М: Высшая школа, 2000.-559 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Формула углеводов, их классификация. Основные функции углеводов. Синтез углеводов из формальдегида. Свойства моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов. Гидролиз крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде. Спиртовое и молочнокислое брожение.
презентация [487,0 K], добавлен 20.01.2015Биологическая роль углеводов, действие ферментов пищеварительного тракта на углеводы. Процесс гидролиза целлюлозы (клетчатки), всасывание продуктов распада углеводов. Анаэробное расщепление и реакция гликолиза. Пентозофосфатный путь окисления углеводов.
реферат [48,6 K], добавлен 22.06.2010Углеводы - гидраты углерода. Простейшие углеводы называют моносахаридами, а при гидролизе которых образуются две молекулы моносахаридов, называют дисахаридами. Распространенным моносахаридом является D-глюкоза. Превращение углеводов - эпимеризацией.
реферат [90,0 K], добавлен 03.02.2009Строение углеводов. Механизм трансмембранного переноса глюкозы и других моносахаридов в клетке. Моносахариды и олигосахариды. Механизм всасывания моносахаридов в кишечнике. Фософорилирование глюкозы. Дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата. Синтез гликогена.
презентация [1,3 M], добавлен 22.12.2014Органические вещества, в состав которых входит углерод, кислород и водород. Общая формула химического состава углеводов. Строение и химические свойства моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов. Основные функции углеводов в организме человека.
презентация [1,6 M], добавлен 23.10.2016Общая формула углеводов, их первостепенное биохимическое значение, распространенность в природе и роль в жизни человека. Виды углеводов по химической структуре: простые и сложные (моно- и полисахариды). Произведение синтеза углеводов из формальдегида.
контрольная работа [602,6 K], добавлен 24.01.2011Превращения крахмала и низших углеводов, азотистых и пектиновых веществ во время водно-тепловой обработки крахмалистого сырья. Превращения крахмала и белковистых веществ под действием ферментов солода и ферментных препаратов при осахаривании сырья.
контрольная работа [26,6 K], добавлен 03.06.2017Углеводы - важнейшие химические соединения живых организмов. В растительном мире составляют 70-80% из расчета на сухое вещество. Функции углеводов: энергетическая – главный вид клеточного топлива, функция запасных питательных веществ, защитная, регуляторн
реферат [20,7 K], добавлен 17.01.2009Физические, химические свойства и электронная структура глюкозы. Ее получение альдольной конденсацией, неполным окислением многоатомных спиртов, гидролизом гликозидов, крахмала, мальтозы, сахарозы и целлюлозы, ферментативным расщеплением синигрина.
курсовая работа [326,5 K], добавлен 28.02.2015Углеводы как группа природных полигидроксиальдегидов, их структура и химические свойства, классификация и типы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Гликолиз и цикл Кребса. Регуляция углеводного обмена. Наследственная неперносимость фруктозы.
курсовая работа [422,5 K], добавлен 03.07.2015Определение и строение глюкозы - моносахарида и шестиатомного сахара. Изомеры. Фруктоза. Физические и химические свойства. Особенности получения - гидролиз крахмала, фотосинтез. Сферы применения. Распространение в природе. Значение глюкозы для человека.
презентация [6,1 M], добавлен 11.09.2016Определение сахара в сухих винах с использованием колоночной хроматографии. Химические свойства моносахаридов и полисахаридов. Фотоколориметрическое определение общего сахара в кондитерских изделиях. Определение крахмала в зерновом сырье по методу Эверса.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 29.06.2014Классификация углеводов (моносахариды, олигосахариды, полисахариды) как самых распространенных органических соединений. Химические свойства вещества, его роль в питании как основного источника энергии, характеристика и место глюкозы в жизни человека.
реферат [212,0 K], добавлен 20.12.2010Белки и углеводы: классификация, свойства, функции. Структурно-пространственная организация белковых молекул. Обменные процессы биомолекул в живом организме. Метаболические пути глюконеогенеза. Действие концентрированных кислот на белки и углеводы.
курсовая работа [637,6 K], добавлен 07.04.2016Общая характеристика, классификация и номенклатура моносахаридов, строение их молекул, стереоизомерия и конформации. Физические и химические свойства, окисление и восстановление глюкозы и фруктозы. Образование оксимов, гликозидов и хелатных комплексов.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 24.08.2014Применение синтеза моносахаридов по методу Килиани-Фишера для увеличения длины углеродной цепи альдозы на один атом углерода. Деградация альдоз по Руффу - декарбокислирование соли гликоновой кислоты. Мутаротация и химические свойства моносахаридов.
реферат [121,6 K], добавлен 21.02.2009Углеводы, их химический состав, биологическая роль, характеристика классов, процесс обмена в организме при мышечной деятельности, расщепление в процессе пищеварения и их всасывание в кровь. Уровень глюкозы в крови, его регуляция и влияние на организм.
реферат [4,1 M], добавлен 18.11.2009Галактоманнаны - резервные углеводы, полисахаридный запас клеточных стенок бобов рожкового дерева, гуара и кустарника тары. Физико-химические свойства и технологические функции углеводов. Получение и применение арабиногалактана, камеди, гуммиарабика.
контрольная работа [4,0 M], добавлен 10.05.2015Разработка урока по расширению знаний об углеводах, изучению строения и свойств глюкозы. Проведение химического эксперимента по взаимодействию раствора глюкозы с гидроксидом меди и аммиачным раствором оксида серебра. Тестовые упражнения, задание на дом.
презентация [440,8 K], добавлен 31.10.2009Изучение строения, классификации и физико-химических свойств углеводов. Роль моносахаридов в процессе дыхания и фотосинтеза. Биологическая роль фруктозы и галактозы. Физиологическая роль альдозы или кетозы. Физические и химические свойства моносахаридов.
курсовая работа [289,2 K], добавлен 28.11.2014
