SACHAROZA
Dwucukrem
o największym zastosowaniu praktycznym jest sacharoza, czyli znany z
zycia codziennego cukier kosumpcyjny. Ponieważ sacharoza jest
dwucukrem, łatwo się domyślić, że jej cząsteczka składa się z
dwoch cząsteczek cukrów prostych: cząsteczki glukozy i cząsteczki
fruktozy. Jednak wzór sumaryczny sacharozy nie jest prostym
podwojeniem wzoru glukozy lub fruktozy. Przy łączeniu się dwóch
cząsteczek cukrów w dwucukier wydziela się cząsteczka wody. Zatem
wzór sumaryczny sacharozy przyjmuje postać C12H22O11.
Sacharoza, biała, krystaliczna substancja, doskonale rozpuszczalna w
wodzie, była znana w Indiach i Chinach już kilka tysięcy lat temu.
W 1494 roku przeniesiono uprawę trzciny cukrowej na Santo Domingo, a
następnie na Kubę, do Brazylii i Meksyku. W XVI cukier sprowadzono
do Europy, jednak jego wysoka cena zmuszała do poszukiwań surowca
roślinnego bogatego w ten związek i dobrze znoszącego chłodny
klimat. W 1747 roku A. Marggrafotrzymał krystaliczną sacharozę z
buraków cukrowych.
W
Polsce sacharozy zaczęto używać dośc późno, bo dopiero w
początkach XIX wieku. Wcześniej środkiem słodzącym był miód
pszczeli. Obecie światowa produkcja cukru przekracza 100 milionów
ton rocznie. Polska zalicza się do żużych producentów sacharozy.
GLUKOZA
Glukoza, zwana także cukrem gronowym o wzorze sumarycznym C6H12O6, jest cukrem prostym, występującym we wszystkich organizmach żywych zarówno w postaci wolnej, jak i jako składnik wielu bardziej złożonych środków. W roślinach glukoza powstaje w procesach fotosyntezy. Zwierzęta i człowiek zaspokajają swoje zapotrzebowanie na glukozę, pobierając ją w postaci wolnej, a także jako składnik cukrów złożonych, wraz z pokarmem. Glukoza dostarcza głównej części energii do procesów życiowych. Jest także substratem w wielu reakcjach przemiany materii. Glukoza w organizmie człowieka to jedyny cukier prosty występujący w większej ilości, ponieważ wszystkie inne cukry, które zjadamy, są przekształcone w glukozę przez wątrobę. W organizmie człowieka jest jedyną formą transportową cukrów i jej stężenie we krwi musi być utrzymywane na stałym poziomie (około 0,1 w stosunku do masy ciała). Spadek stężenia tego cukru powoduje zwiększenie pobudliwości pewnych komórek mózgu, mogące objawiać się skurczami, drgawkami, utratą świadomości a nawet śmiercią. Z kolei w pewnych zaburzeniach przemiany cukrowej w organizmie, nazywanych cukrzycą, glukoza we krwi utrzymuje się na podwyższonym poziomie. Stałe stężenie glukozy we krwi jest zachowane dzięki wielce skomplikowanemu mechanizmowi biochemicznemu
FRUKTOZA
Fruktoza, zwana także cukrem owocowym, to inny bardzo rozpowszechniony cukier prosty. Fruktoza jest ketozą. Ma taki sam wzór sumaryczny jak glukoza, ale inne wzajemne ułożenie atomów w cząsteczce. Fruktoza jest zatem izomerem 6 glukozy. W stanie wolnym występuje w wielu owocach i miodzie. Fruktoza stanowi łatwo przyswajalny składnik pożywienia. Stosuje się je jako środek słodzący w cukrzycy oraz w leczeniu niedomogi mięśnia sercowego. Fruktoza jest najsłodsza z cukrów. W rzeczywistości jest tak, że nie wszystkie cukry są jednakowo słodkie. Aby osłodzić określoną porcję pożywienia fruktozą, wystarczy wziąć jej prawie dwukrotnie mniej niż sacharozy. Mówiąc o zdolności do słodzenia, warto uświadomić sobie, że istnieją związki chemiczne - nie mające nic wspólnego z cukrami - charakteryzujące się ogromną słodkością. Popularna sacharyna, syntetyczny środek słodzący, stosowany przez ludzi chorych na cukrzycę, jest słodsza od zwykłego cukru 550 razy. Inaczej mówiąc, trzeba by wysypać ponad pół tony naszego cukru używanego w gospodarstwie domowym, aby uzyskać efekt słodzący 1 kilograma sacharyny
POLISACHARYDY chemia organiczna
związki łańcuchowe złożone z połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi reszt glukopiranozowych.
do najważniejszych należą: skrobia, glikogen, celuloza, pektyny i chityna.
biała bezpostaciowa substancja, bez smaku i zapachu
w gorącej wodzie tworzy roztwór koloidalny zwany kleikiem skrobiowym ulegający zżelowaniu po ochłodzeniu (zjawisko wykorzystywane do wyrobu kisieli i budyniów).
pod
wpływem rozcieńczonych kwasów lub enzymów ulegają hydrolizie.
Końcowym
produktem jest D
- glukoza
CELULOZA
Celuloza
jest roślinnym polisacharydem zbudowanym z kilkutysięcy cząsteczek
glukozy połączonych w nie rozgałęziony łańcuch. Czysta celuloza
jest białą, ierozpuszcalną w wodzie substancją. Stanowi
podtsawowy element roślinnej ściany komórkowej, nadaje tkankom
wytrzymałość mechaniczną i elastyczność. Niektóre włókna
roślinne (len, bawełna) są prawie czystą celulozą; w drewnie
zawartość celulozy sięga 50 procent. Z tego względu celuloza jest
związkiem organicznym występującym na Ziemi w największej ilości.
Warto
wiedzieć, że żaden ssak nie wytwarza enzymu celulazy potrzebnego
do trawienia celulozy. Zatem w przewodzie pokarmowym człowieka i
zwierząt mięsożernych celuloza nie ulega degradacji. Natomiast
zwierzęta roślinożerne mogą ją trawić, poieważ w ich
przewodzie pokarmowym znajdują się bakterie i pierwotniaki
wytwarzające potrzebny enzym.
Celuloza
(błonnik)
to podstawowy składnik ścian komórek roślinnych; u zwierząt
spotykany tylko u osłonic.
Bez smaku i zapachu, nie rozpuszcza się w wodzie; tylko w odczynniku Schweitzera – amoniakalnym roztworze wodorotlenku miedzi I
Posiada
nierozgałęzioną budowę łańcuchową. Cząsteczki
b-D-glukozy
połączone
są wiązaniami
b-1,4-glikozydowymi.
Fakt ten sprawia, że celuloza nie jest trawiona przez większość
organizmów zwierzęcych, ponieważ rozkład celulozy umożliwiają
enzymy celulolityczne (celulazy) nieobecne w tkankach zwierząt,
natomiast obecne u drobnoustrojów. Zwierzęta roślinożerne mogą
przyswajać monocucukry uwalniane z celulozy przez drobnoustroje
bytujące w ich przewodach pokarmowych.
Między łańcuchami celulozy powstają wiązania wodorowe, które utrwalają jej strukturę i wpływają na wytrzymałość. Masa cząsteczkowa waha się w granicach 200 000 – 2 000 000 u.
Jako polisacharyd ulega hydrolizie w środowisku kwaśnym lub pod wpływem enzymów. Proces ten nazywamy scukrzeniem. Produktem pośrednim jest celobioza, a końcowym b -D–glukoza .
Nie posiada właściwości redukujących.
Celuloza ulega estryfikacji z kwasem azotowym (V); Azotany celulozy służą do wyrobu prochu bezdymnego, niektórych tworzyw sztucznych. Reaguje również z bezwodnikiem octowym tworząc estry - acetylocelulozę (stosowaną do produkcji niepalnych filmów kinematograficznych, sztucznego jedwabiu). Reaguje z zasadami tworząc alkalicelulozę, wykorzystywaną przy produkcji wiskozy.
Celuloza nie jest trawiona przez człowieka, ale wraz z niestrawionymi resztkami pokarmu, pęczniejąc wzmaga perystaltykę jelit dlatego jej prowadzi do chronicznych zaparć.
Stosowana do wyrobu papieru, ligniny, lakierów, tworzyw sztucznych, bezdymnego prochu
SKROBIA
Skrobie jet również polisacharydem roślinnym. Podobnie do celulozy jest złożona wyłącznie z cząsteczek glukozy, jednak łączą się one w inny sposób. Poza tym skrobia stanowi mieszaninę dwóch polisacharydów: nie rozgałęzionej amylozy 7 i rozgałęzionej amylopektyny 8. Skrobia jest najważniejszym polisacharydem zapasowym u roślin, które magazynują go w owocach, nasionach, korzeniach i kłączach. Szczególnie bogate w skrobie są ziarna zbóż i bulwy ziemniaka. Skrobia występuje w postaci ziaren o charakterystycznym wyglądzie, różnym dla poszczególnych gatunków roślin. Jest białą substancją stałą, pozbawioną smaku i zapachu. Nierozpuszczalna w zimnej wodzie, w gorącej tworzy roztwór koloidalny zwany kleikiem skrobiowym, który po ochłodzeniu ulega zgęstnieniu. Zjawisko to wykorzystuje się w przygotowaniu kisieli i budyniów. Cecha charakterystyczną dla skrobi jest jej zdolność do tworzenia fioletowo granatowego zabarwienia z jodem. Pod wpływem ogrzewania jej zabarwienie znika, by po oziębieniu kleiku ponownie się pojawić
SKROBIA (C6H10O5)n
Jest materiałem zapasowym roślin odkładanym w bulwach (ziemniaki), w nasionach (zboża) w postaci ziaren skrobiowych, oraz w komórkach niektórych pierwotniaków. W zależności od pochodzenia rozróżniamy skrobię pszenną, ziemniaczaną, kukurydzianą itd. Stosowana do produkcji klejów, krochmalu, glukozy, alkoholu etylowego, w kosmetyce.
Skrobia składa się z 2 polisacharydów: z rozpuszczalnej w wodzie amylozy (10 – 30%) i nierozpuszczalnej amylopektyny (70 – 90%).
amyloza – zbudowana jest z długich nierozgałęzionych łańcuchów a-D-glukozy połączonych wiązaniem a-1,4-glikozydowym. Łańcuchy te mają kształt prawoskrętnej spirali. Na jeden skręt przypada 6 reszt glikozydowych. Jej masa cząsteczkowa wynosi 50 000 – 160 000u, można ją zestryfikować, reaguje z jodem dając intensywne niebieskie zabarwienie.
amylopektyna
– tworzy łańcuchy glikozydowe z rozgałęzieniami. Oprócz
wiązań
a-1,4-glikozydowych
występują w niej wiązania a-1,6-glikozydowe,
przypadające co 24-30 cząsteczek glukozy w łańcuchu. Boczne
łańcuchy mają zdolność do tworzenia czerwonofioletowych
kompleksów z jodem. Obecność skrobi wykrywa się w reakcji z
płynem
Lugola
(roztwór jodu w wodnym roztworze jodku potasowego), który zabarwia
skrobię na fioletowo. (reakcja wykrywająca zafałszowanie śmietany
mąką)
Skrobia ogrzewana do wyższych temp (180 – 200 C) ulega dekstrynizacji. Powstaje oligosacharyd zawierający 6-8 cząsteczek glukozy. Dekstryny różnią się tym od skrobi, że redukują odczynnik Fehlinga. Mogą one powstawać podczas ogrzewania skrobi z roztworami mocnych kwasów lub pod wpływem enzymów (ptialiny). W wyniku hydrolizy skrobia rozpada się na dekstryny; maltozę, a następnie D-glukozę.
Mimo, że skrobia ma ugrupowanie hemiacetalowe na jednym z końców łańcucha to jednak nie posiada własności redukcyjnych.
GLIKOGEN
Trzecim
ważnym wielocukrem, składającym się wyłącznie z cząsteczek
glukozy, jest glikogen, zwany także skrobią zwierzęcą. Porównanie
do skrobi wynika, po pierwsze, ze strukturalnego podobieństwa
glikogenu do amylopektyny, a po drugie, z jego funkcji. Glikogen jest
główną formą magazynowania cukrów u zwierząt i pod tym względem
stanowi odpowiednik skrobi u roślin. Występuj głównie w wątrobie
(do 6 procent jej masy) i w mięśniach (około 1 procentu). Z powodu
znaczie większej masy mięśni glikogen mięsniowy stanowi pulę 3 -
4 razy większą niż glikogen wątrobowy.
Glikogen
mięsniowy jest źródłem glukozy przetwarzanej w samych mięśniach.
Proces ten ma zapokajać potrzeby energetyczne mięśni podzcas ich
pracy. Glikogen wątrobowy magazynuje glukoże niezbędną do
utrzymania stałego, fizjologicznego stężenia tego związku we krwi
między posiłkami. Nie jest to zapas duży. Wystraczy przez
kilkanaście godzin nie dostarzcać cukru organizmowi w posiłkach, a
wątroba stanie się niemal całkiem pozbawiona glikogenu. I wtedy
organizm włącza inne mechanizmy metabolityczner
Glikogen, czyli skrobia zwierzęca, zbudowany jest z wielu bardzo rozgałęzionych łańcuchów. Wiązania przy C-6 występują co 8 – 16 jednostek glukozy. Jego ciężar cząsteczkowy waha się od 105 – 107 . Polisacharyd ten jest gromadzony głównie w wątrobie ( do 150 g) i w mięśniach (do 300 g). Stanowi materiał zapasowy, w którym organizm zwierzęcy magazynuje glukozę. Glikogen występuje także w drożdżach, bakteriach i grzybach, zaś zupełnie wyjątkowo w roślinach wyższych, np. w kukurydzy cukrowej.
Biały proszek bez smaku i zapachu, pęczniejący w zimnej wodzie.
Glikogen jest cukrem nieredukującym.
Z jodem daje czerwono-brunatne zabarwienie.
Wpływa na poziom glukozy we krwi