greenmarket.su

Биологическая роль сахарозы

Биологическая роль сахарозы

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).

Биологическая роль сахарозы

Наибольшее значение в питании человека имеет сахароза, которая в значительном количестве поступает в организм с пищей. Подобно глюкозе и фруктозе сахароза после расщепления ее в кишечнике быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта в кровь и легко используется как источник энергии.

Важнейший пищевой источник сахарозы — сахар.

Строение сахарозы

Молекулярная формула сахарозы С12Н22О11 .

Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков молекул глюкозы и фруктозы в их циклической форме. Они соединены друг с другом за счет взаимодействия полуацетальных гидроксилов (1→2) -гликозидной связью, то есть свободный полуацетальный (гликозидный) гидроксил отсутствует:

Физические свойства сахарозы и нахождение в природе

Сахароза (обыкновенный сахар) – белое кристаллическое вещество, более сладкое, чем глюкоза, хорошо растворимое в воде.

Температура плавления сахарозы 160°C. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Сахароза является весьма распространённым в природе дисахаридом, она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно много ее содержится в сахарной свёкле (16-21%) и сахарном тростнике (до 20%), которые и используются для промышленного производства пищевого сахара.

Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. Сахар часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли.

Химические свойства

Для сахарозы характерны реакции по гидроксильным группам.

1. Качественная реакция с гидроксидом меди (II)

Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.

Видеоопыт «Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе»

Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди (качественная реакция многоатомных спиртов):

2. Реакция окисления

Восстанавливающие дисахариды

Дисахариды, в молекулах которых сохраняется полуацетальный (гликозидный) гидроксил (мальтоза, лактозы), в растворах частично превращаются из циклических форм в открытые альдегидные формы и вступают в реакции, характерные для альдегидов: реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I). Такие дисахариды называются восстанавливающими (восстанавливают Cu (OH)2 и Ag2O).

Реакция «серебряного зеркала»

Реакция с гидроксидом меди (II)

Невосстанавливающий дисахарид

Дисахариды, в молекулах которых нет полуацетального (гликозидного) гидроксила (сахароза) и которые не могут переходить в открытые карбонильные формы, называются невосстанавливающими (не восстанавливают Cu (OH)2 и Ag2O).

Читать еще:  Аналог дифлюкана от молочницы дешевые

Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию «серебряного зеркала» и при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I), так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.

Видеоопыт «Отсутствие восстанавливающей способности сахарозы»

3. Реакция гидролиза

Для дисахаридов характерна реакция гидролиза (в кислой среде или под действием ферментов), в результате которой образуются моносахариды.

Сахароза способна подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:

Видеоопыт «Кислотный гидролиз сахарозы»

Мальтоза и лактоза при гидролизе расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей):

Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

В живых организмах гидролиз дисахаридов происходит при участии ферментов.

Получение сахарозы

Сахарную свеклу или сахарный тростник превращают в тонкую стружку и помещают в диффузоры (огромные котлы), в которых горячая вода вымывает сахарозу (сахар).

Вместе с сахарозой в водный раствор переходят и другие компоненты (различные органические кислоты, белки, красящие вещества и др.). чтобы отделить эти продукты от сахарозы, раствор обрабатывают известковым молоком (гидроксидом кальция). В результате этого образуются малорастворимые соли, которые выпадают в осадок. Сахароза образует с гидроксидом кальция растворимый сахарат кальция С12Н22О11·CaO·2Н2О.

Для разложения сахарата кальция и нейтрализации избытка гидроксида кальция через раствор пропускают оксид углерода ( IV).

Выпавший в осадок карбонат кальция отфильтровывают, а раствор упаривают в вакуумных аппаратах. По мере образования кристалликов сахара отделяют с помощью центрифуги. Оставшийся раствор – меласса – содержит до 50% сахарозы. Его используют для производства лимонной кислоты.

Выделенную сахарозу очищают и обесцвечивают. Для этого ее растворяют в воде и полученный раствор фильтруют через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и кристаллизуют.

Применение сахарозы

Сахароза в основном используется как самостоятельный продукт питания (сахар), а также при изготовлении кондитерских изделий, алкогольных напитков, соусов. Ее используют в высоких концентрациях в качестве консерванта. Путем гидролиза из нее получают искусственный мёд.

Читать еще:  Норма пульса у женщин 40 лет

Сахароза находит применение в химической промышленности. С помощью ферментации из нее получают этанол, бутанол, глицерин, левулиновую и лимонную кислоты, декстран.

В медицине сахарозу используют при изготовлении порошков, микстур, сиропов, в том числе для новорожденных детей (для придания сладкого вкуса или консервации).

Углеводы их биологическая роль и классификация. Характеристика моносахаров – глюкозы, фруктозы, галактозы, рибозы. Строение, источники, биологическая роль. Олигосахариды: сахароза, лактоза, мальтоза. Источники, строение, биологическая роль, ферментативный

Углеводы основной питательный и опорный материал растительных клеток и тканей. Велика их роль в питании человека, они — основная часть кормов сельскохозяйственных животных. Многие углеводы находят широкое техническое применение. Значение углеводов для живых организмов в том, что они представляют собой энергетический материал — главный источник калорий. Сахара – основной субстрат брожения и дыхания. Все углеводы разделяют на две группы: монозы, или моносахариды, и полиозы, или полисахариды, состоящие из остатков молекул моносахаридов.

1. Энергетическая – при окислении углеводов выделяется определенное количество энергии, которая используется в реакциях синтеза, таких соединений как белки, нуклеиновые кислоты, липиды, в активном переносе веществ через клеточную мембрану.

2. Структурная – большинство углеводов входят в состав клеточных стенок. Целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества образуют прочный скелет растений.

3. Защитная – углеводы входят в состав защитных покровных тканей растений.

Моносахариды (пентозы и гексозы) легко растворимы в воде, труднее в спирте, нерастворимы в эфире. Многие из них имеют сладкий вкус.

Пентозы. К ним относятся арабиноза, ксилоза и рибоза. Пентозам свойственна характерная общая реакция — при нагревании с умеренно разбавленной соляной или серной кислотой они, потеряв три молекулы воды, образуют пятичленное кольцо летучего гетероциклического альдегида фурфурола:В малых концентрациях фурфурол обладает приятным запахом свежего ржаного хлеба. D-Рибоза входит в состав многих биологически важных веществ — рибонуклеиновых кислот, некоторых коферментов.

Гексозы. К. наиболее важным гексозам относят глюкозу и фруктозу. Каждая из них существует в двух формах — нециклической и циклической:

D-глюкоза (декстроза, виноградный сахар) в свободном виде содержится в зеленых частях растений, в семенах, различных фруктах и ягодах, в меде. Входит в состав крахмала, клетчатки, гемицеллюлоз, гликогена, декстринов, сахарозы, мальтозы, рафинозы, многих гликозидов. Чистую глюкозу в больших количествах получают гидролизом крахмала минеральными кислотами или ферментами. Она сбраживается дрожжами до спирта.

Читать еще:  Регулон при эндометриозе

D-фруктоза (плодовый сахар, левулеза) содержится в зеленых частях растений, в нектаре цветов, в плодах, семенах, меде. Входит в состав сахарозы, рафинозы и левулезанов. Фруктоза сбраживается дрожжами. Глюкоза и фруктоза играют большую роль при брожении теста.

Олигосахариды. Наибольшее значение имеют дисахариды сахароза, мальтоза, а также трисахарид рафиноза.

Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар). Широко распространена в растениях, встречается в листьях, стеблях, семенах, фруктах, ягодах, корнях, клубнях. Играет очень важную роль в питании человека. Легко растворима в воде. сбраживается дрожжами, не восстанавливает Фелингову жидкость Молекула сахарозы состоит из остатков a-D-глюкозы и b-D-фруктозы соединеных между собой 1,2 -гликозидными связями.

При нагревании растворов сахарозы с кислотами она гидролизуется, образуя смесь составляющих ее простых сахаров (глюкозы и фруктозы). Эта смесь называется инвертным сахаром, а процесс расщепления сахарозы на составляющие ее сахара носит название инверсии. Сахарозу гидролизует также фермент β-фруктофуранозидаза. При нагреве выше температуры плавления сахароза карамелизуется — превращается, обезвоживаясь, в смесь сложных веществ. Процесс карамелизации играет большую роль в кондитерском производстве.

Мальтоза (солодовый сахар). Имеет одинаковую с сахарозой эмпирическую формулу. Молекула мальтозы состоит из двух остатков a-D-глюкозы, соединенных a-1,4-гликозидными связями

Мальтоза восстанавливает фелингову жидкость, сбраживается дрожжами в присутствии глюкозы. Под действием фермента α-глюкозидазы (мальтазы) гидролизуется с образованием двух молекул a-D-глюкозы. В нормальном непроросшем зерне мальтоза практически не содержится, она накапливается в зерне лишь при прорастании. В большом количестве мальтоза содержится в солоде и солодовых экстрактах. Мальтоза образуется в больших количествах в качестве промежуточного продукта при гидролизе крахмала амилазами, играет важную роль при тестоведении, так как, расщепляясь содержащимся в дрожжах и в муке ферментом α -глюкозидазой, образует глюкозу, потребляемую дрожжами при брожении.

Фруктоза. самый сладкий среди сахаров. По сладости сахара можно расположить следующим образом: фруктоза>сахароза>глюкоза>мальтоза. В зерне ячменя, ржи, пшеницы, содержится в среднем 2- 3% сахаров (главным образом сахарозы). В горохе и фасоли сахаров от 4 до 7%, а в сое — от 4 до 15%. Особенно много сахаров в зародышах ржи и пшеницы— 16. 25%, кукурузы — около 11%. В зародышах сахар «состоит из сахарозы с примесью рафинозы и очень малого количества глюкозы и фруктозы. В периферических слоях зерна сахаров больше, чем в центральных частях.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector