Моносахариды свойства и функции

Углеводы – слово, которое слышали все, и многие знают, что это источник энергии для человеческого организма. А вот слова моносахариды или дисахариды способны поставить в тупик. Это простые углеводы. Список продуктов, их содержащих, мы и попробуем сегодня составить, а также выясним влияние быстрых углеводов на наше здоровье.

Моносахариды или простые сахара (монозы)

Имеют общую структурную формулу СnН2nОn, где n –число от 3 и больше, и не гидролизируются. По количеству атомов углерода их разделяют на: триозы, имеющие 3 атома, тетрозы –4 атома, пентозы –5 атомов… декозы, имеющие 10 атомов. Могут существовать в двух формах: линейной и циклической. Циклические –это молекулы моносахаридов с пятью и большим количеством атомов, заключенных в кольцо. Все моносахариды имеют гидроксильные

(-ОН) и прочие полярные группы, поэтому растворяются в воде.

Из триоз в живых организмах имеет значение глицерин и его производные (молочная кислота, пировиноградная кислота).

В природе наиболее распространенными являются гексозы (6 атомов углерода), а именно глюкоза и фруктоза. Глюкоза (виноградный сахар) есть во всех организмах. Она – главный поставщик энергии в клетках, один из регуляторов осмоса. Ее уровень в крови постоянный (около 0,12 %), поддерживается гормонами инсулином и глюкагоном. Фруктоза (плодовый сахар) есть в сахарной свекле, фруктах, меде и т. п. Галактоза – это пространственный изомер глюкозы. Входит в состав молочного сахара. В состав нуклеиновых кислот и АТФ входят пентозы (5 атомов): рибоза и дезоксирибоза. Моносахариды сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде и хорошо кристаллизируются.

Для чего нужны простые углеводы?

Углеводы – это питательные вещества, источник энергии для нашего организма. Делят их на простые и сложные в зависимости от способности распадаться при взаимодействии с водой на структурные единицы. Простые углеводы, содержащие в своем составе одну такую единицу, называют моносахаридами. Другой представитель этой группы – дисахариды. Они содержат два структурных сахарида.

К первым можно отнести:

  • глюкозу;
  • фруктозу;
  • галактозу.

Вторые представлены такими элементами:

  • сахарозой;
  • лактозой;
  • мальтозой.

Моносахариды легко усваиваются нашим организмом, отсюда и второе название группы – легкие углеводы. Они имеют сладкий вкус. Глюкоза – основной и самый универсальный поставщик энергии, необходимой для углеводного обмена. Она стимулирует работу клеток головного мозга, производство эритроцитов, мышечной ткани. Это участник процессов синтеза многих веществ, в том числе:

  • гликогена – основного элемента энергетического резерва организма;
  • аминокислот;
  • нуклеиновых кислот;
  • липидов;
  • ферментов.
Читайте также:  Низкоуглеводная LCHF-диета: что это, меню на неделю, отзывы

Природный подсластитель – фруктоза или фруктовый сахар, моносахарид содержится в ягодах, фруктах и меде.

Стоит отметить, что быстрые углеводы не всегда положительно воздействуют на наш организм. Их малокомпонентный состав при употреблении способствует ускоренной переработке в кишечнике и резкому повышению уровня глюкозы в крови. Следом поджелудочная железа вбрасывает гормон, который доставляет ее внутрь клеток печени, тканей и всех органов. В клетках глюкоза в виде гликогена откладывается в запас для последующего использования.

Кроме того, под действием инсулина жировые клетки выбирают глюкозу из крови, преобразовывают ее в насыщенные жиры и также накапливают их. Итогом для человека выступают лишние килограммы. Диетологи даже составляют таблицы для похудения со списками продуктов, содержащих простые углеводы, которые необходимо исключить из рациона или ограничить их потребление.

Дисахариды – вещества, распадающиеся под воздействием воды на две молекулы моносахаридов. В качестве примера можно назвать лактозу, мальтозу, сахарозу. Некоторые из них выступают основными источниками для поступления глюкозы в наш организм.

Олигосахариды

Олигосахариды (от греч. олигос – маленький). Это полимеры – ди-, три- и тетрасахариды. Наиболее распространенными являются дисахариды, которые образуются путем соединения двух моносахаридов ковалентной (гликозидной) связью с выделение молекулы воды (реакция конденсации). Дисахариды сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде и кристаллизируются.

Различают такие дисахариды: сахароза (сахарный, или тростниковый сахар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы, эмпирическая формула – С12Н22О11; лактоза (молочный сахар) – из остатков глюкозы и галактозы, является основным источником энергии для детенышей млекопитающих; мальтоза (солодовый сахар) из остатков глюкозы и пр.

Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой сахара, содержащие два или три простых сахара, связанных друг с другом ковалентными связями, называемыми гликозидными.

Гликозидные связи могут быть альфа- или бета-типа.

Олигосахариды

Примеры наиболее важных дисахаридов;

1) Мальтоза (maltose) — состоит из двух молекул α-глюкозы удерживаемых вместе 1-4-гликозидной связью. Мальтозу можно найти в зернах, которые используются в производстве пива.2) Сахароза — состоит из α — глюкозы и α — фруктозы с 1-2 — гликозидной связью между ними. Пример сахарозы — столовый сахар.3) Лактоза (lactose) — состоит из α — глюкозы и α — галактозы. Лактоза обычно содержится в молоке.

Читайте также:  Кремлёвская диета: меню на неделю, отзывы, полная таблица готовых блюд

Области применения полисахаридов

Еще в середине 20 века полисахариды стали широко производить для пищевой промышленности и производства лекарственных средств. Но постепенно их стали использовать в других не менее важных областях.

Использование в области здравоохранения

Зачастую в медицинской практике полисахариды используются в качестве диагностических препаратов при обнаружении кандидозов и сальмонеллезов. Декстраны, которые вырабатываются некоторыми бактериями, являются плазмозаменителями. Сульфат декстрана заменяет гепарин как антикоагулянт. Особой популярностью пользуются препараты, которые имеют в основе хитин. Также хитин применяется при производстве наполнителей и основ различных лекарственных средств. В последнее время стали изготавливаться ферментативные лекарства с пролонгированным действием, которые имеют в составе декстраны. Гликаны являются активным компонентами, которые используются для изготовления высококачественных зубных паст.

Применение в пищевой промышленности

Полисахариды, которые получают из бактерий, применяются для изготовления пищевых пленок. Они предотвращают высыхание продуктов, противостоят попаданию на них грязи, стабилизируют мороженую массу, соки, заправки, сиропы. Ксантин широко используется при изготовлении кисломолочной продукции. Для повышения качества хлебобулочных изделий на производстве добавляются экзополисахариды, они делают хлеб более пышным и мягким. Полисахариды имеют важное значение для биологии в целом. Они принимают участие в важных процессах, оказывают влияние на работу организмов живых существ, способствуют полноценному синтезу питательных веществ в растениях. Кроме этого, данные элементы активно применяются в разных областях промышленности, из них производят пищевые продукты, препараты, химические вещества и растворы, бумагу и другие элементы.

Состав лекарственного средства Трегалоза

Глазные капли Теалоз — лекарство стерильное, изготовляется без использования консервантов. Главный компонент препарата – трегалоза. Присутствуют и другие составляющие: натрия хлорид, трометамол, кислота хлористоводородная, дистиллированная вода.

Трегалоза – дисахарид, имеющий в составе глюкозу. Наделен антиоксидантными и увлажняющими свойствами. Сохраняет мембраны и целостность клеток, уменьшает распад белка, подавляет окисление жирных кислот в организме.

Химики и ученые доказали, что трегалоза вырабатывается животными, насекомыми, грибами и растениями. Человек ее не образует. Установили, что в организме под действием вещества трегалаза трегалоза расщепляется, теряет лечебные свойства.

Поэтому раствор назначают только местно, запрещено употреблять препарат перорально.

Благодаря оптимальному составу, результат лечения ощущается мгновенно. Через 10 минут после закапывания состояние больного улучшается, слизистая глаза успокаивается.

Химия Брожение от сахара к спирту

Этиловый спирт (он же этанол или винный спирт) — С2Н5ОН – можно получить двумя способами — синтетическим (гидратацией этилена) и через сбраживание простых сахаров.

Читайте также:  Как питаться при физических нагрузках, чтобы похудеть?

Синтетический способ получения этилового спирта из газа этилена, широко применяемый в промышленности, технически сложен и дает в результате технический спирт, содержащий примеси.

Другой способ получения спирта путем сбраживания простых сахаров дрожжами более доступен, именно так получается обычное виноградное вино. Упрощенная химическая формула этого процесса выглядит так:

То есть, с помощью дрожжевых бактерий из одной молекулы сахара получается две молекулы этанола, две молекулы углекислого газа и выделяется тепло. Если подставить в формулу массы (в молях) атомов водорода Н=1, углерода С=12 и кислорода O=16, то мы получим следующее соотношение масс:

6*12 + 12*1 + 6*16 = (2*12 + 5*1 + 16 + 1) * 2 + (12 + 2*16) * 2

Отсюда видно, что из 180 кг сахара получает 92 кг спирта и 88 кг углекислого газа. То есть, из сахара теоретически выходит этилового спирта — 92/180=0,511 кг/кг, или, с учетом плотности спирта (0,8 кг/л) — 0,639 л/кг.

Если этанол получают не из сахара, а из сахаросодержащих фруктов и овощей (виноград, яблоки, сахарная свекла и т. д.), то исходя из сахаристости сырья можно рассчитать выход спирта. Например, если содержание сахара в яблоках составляет 10%, то теоретически выход спирта из этого сырья составит 64 мл/кг:

1 кг яблок => 0,1 кг сахара => 0,064 л спирта

Тут, правда, необходимо учесть, что при получении яблочного сока извлечь весь содержащийся сахар не получится, часть останется в отжиме.

Кроме того, практический выход спирта всегда на 10-15% меньше теоретического и связано это со следующими причинами:

— неполное сбраживание сахара (часть его остается в бражке и не превращается в спирт);

— неправильный процесс брожения (часть сахара превращается не в спирт, а в какие-то другие вещества);

— прямые потери, когда часть спирта теряется при перегонке или просто улетучивается при брожении.

Ниже приведена таблица с примерным содержанием сахаров и практическим выходом спирта из различного сахаросодержащего сырья (при 15% потерь относительно теоретического выхода, но без учета неполного извлечения сахара, в мл на кг сырья).

Спирт можно получать также и из крахмалосодержащего сырья (см. статью Химия — От крахмала к спирту).