Sustancias orgánicas, sus características y clasificación. Materia orgánica

Arroz. 5. Friedrich Wöhler
(1800–1882)

Arroz. 6. Alejandro
Mijaílovich Butlerov
(1828–1886)

La esencia de la teoría de la estructura química que crearon se puede formular en forma de tres proposiciones.
1. Los átomos de las moléculas están conectados en un orden determinado según su valencia, y el carbono de los compuestos orgánicos es tetravalente.
2. Las propiedades de las sustancias están determinadas no solo por la composición elemental cualitativa y cuantitativa, sino también por el orden de las conexiones de los átomos en las moléculas, es decir. Estructura química.
3. Los átomos de las moléculas se influyen mutuamente entre sí, lo que afecta las propiedades de las sustancias.
* químico alemán. Realizó investigaciones en el campo de la química orgánica e inorgánica. Estableció la existencia del fenómeno de la isomería y por primera vez realizó la síntesis de una sustancia orgánica (urea) a partir de una inorgánica. Recibió algunos metales (aluminio, berilio, etc.).
** Destacado químico ruso, autor de la teoría de la química.
estructura de sustancias orgánicas. Residencia enLos conceptos de estructura explicaron el fenómeno de la isomería, predijeron la existencia de isómeros de varias sustancias y los sintetizaron por primera vez. Fue el primero en sintetizar una sustancia azucarada. Fundador de la escuela de química rusa.Ikov, que incluía a V.V. Markovnikov, A.M. Zaitsev, E.E. Vagner, A.E. Favorsky y otros.

Hoy parece increíble que hasta mediados del siglo XIX, durante el período de los grandes descubrimientos en las ciencias naturales, los científicos tuvieran poca comprensión de la estructura interna de la materia. Fue Butlerov quien introdujo el término "estructura química", es decir, un sistema de enlaces químicos entre los átomos de una molécula y su disposición relativa en el espacio. Gracias a esta comprensión de la estructura de la molécula, fue posible explicar el fenómeno de la isomería, predecir la existencia de isómeros desconocidos y correlacionar las propiedades de las sustancias con su estructura química. Para ilustrar el fenómeno de la isomería, presentamos las fórmulas y propiedades de dos sustancias: alcohol etílico y éter dimetílico, que tienen la misma composición elemental C2H6O, pero diferentes estructuras químicas (Tabla 2).
Tabla 2

Ilustración de la dependencia de las propiedades de una sustancia.de su estructura

El fenómeno de la isomería, muy extendido en la química orgánica, es una de las causas de la diversidad de las sustancias orgánicas. Otra razón de la diversidad de sustancias orgánicas es la capacidad única del átomo de carbono para formar enlaces químicos entre sí, dando como resultado cadenas de carbono.
de diversas longitudes y estructuras: no ramificadas, ramificadas, cerradas. Por ejemplo, cuatro átomos de carbono pueden formar cadenas como esta:

Si tenemos en cuenta que entre dos átomos de carbono pueden existir no sólo enlaces simples (simples) C-C, sino también dobles C=C y triples C≡C, entonces el número de variantes de cadenas de carbono y, en consecuencia, diferentes compuestos orgánicos sustancias aumenta significativamente.
La clasificación de las sustancias orgánicas también se basa en la teoría de la estructura química de Butlerov. Dependiendo de qué átomos forman parte de la molécula los elementos químicos, se distinguen todos los grupos orgánicos: hidrocarburos, compuestos que contienen oxígeno y nitrógeno.
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que constan únicamente de átomos de carbono e hidrógeno.
Según la estructura de la cadena de carbono y la presencia o ausencia de enlaces múltiples en ella, todos los hidrocarburos se dividen en varias clases. Estas clases se presentan en el Diagrama 2.
Si un hidrocarburo no contiene enlaces múltiples y la cadena de átomos de carbono no está cerrada, pertenece, como se sabe, a la clase de los hidrocarburos saturados o alcanos. La raíz de esta palabra es de origen árabe y el sufijo -an está presente en los nombres de todos los hidrocarburos de esta clase.
Esquema 2

Clasificación de hidrocarburos

La presencia de un doble enlace en una molécula de hidrocarburo permite clasificarla como alqueno y se enfatiza su relación con este grupo de sustancias.
sufijo -en en el nombre. El alqueno más simple es el etileno, que tiene la fórmula CH2=CH2. En una molécula puede haber dos dobles enlaces C=C; en este caso la sustancia pertenece a la clase de los alcadienos.
Intenta explicar el significado de los sufijos -dieno. Por ejemplo, el 1,3 butadieno tiene la fórmula estructural: CH2=CH–CH=CH2.
Los hidrocarburos con un triple enlace carbono-carbono en la molécula se llaman alquinos. El sufijo -in indica que una sustancia pertenece a esta clase. El antepasado de la clase de alquinos es el acetileno (etino), cuya fórmula molecular es C2H2 y la fórmula estructural es HC≡CH. De compuestos con cadena de carbono cerrada.
Los átomos más importantes son los arenos, una clase especial de hidrocarburos, cuyo nombre probablemente haya oído hablar del primer representante es benceno C6H6, cuya fórmula estructural también es conocida por todas las personas culturales:

Como ya entendiste, además de carbono e hidrógeno, las sustancias orgánicas pueden contener átomos de otros elementos, principalmente oxígeno y nitrógeno. Muy a menudo, los átomos de estos elementos en diversas combinaciones forman grupos llamados funcionales.
Un grupo funcional es un grupo de átomos que determina las propiedades químicas más características de una sustancia y su pertenencia a una determinada clase de compuestos.
Las principales clases de compuestos orgánicos que contienen grupos funcionales se presentan en el Esquema 3.
Esquema 3
Principales clases de sustancias orgánicas que contienen grupos funcionales.

El grupo funcional –OH se llama hidroxilo y determina la pertenencia a una de las clases más importantes de sustancias orgánicas: los alcoholes.
Los nombres de los alcoholes se forman con el sufijo -ol. Por ejemplo, el representante más famoso de los alcoholes es el alcohol etílico o etanol, C2H5OH.
Un átomo de oxígeno puede estar unido a un átomo de carbono mediante un doble enlace químico. El grupo >C=O se llama carbonilo. El grupo carbonilo es parte de varios
grupos funcionales, incluidos aldehído y carboxilo. Las sustancias orgánicas que contienen estos grupos funcionales se denominan aldehídos y ácidos carboxílicos, respectivamente. Los representantes más conocidos de los aldehídos son el formaldehído HCOH y el acetaldehído CH3SON. Probablemente todo el mundo esté familiarizado con el ácido acético CH3COOH, cuya solución se llama vinagre de mesa. Una característica estructural distintiva de los compuestos orgánicos que contienen nitrógeno y, en primer lugar, de las aminas y los aminoácidos, es la presencia del grupo amino –NH2 en sus moléculas.
La clasificación anterior de sustancias orgánicas también es muy relativa. Así como una molécula (por ejemplo, los alcadienos) puede contener dos enlaces múltiples, una sustancia puede tener dos o incluso más grupos funcionales. Por tanto, las unidades estructurales de los principales portadores de vida en la Tierra, las moléculas de proteínas, son los aminoácidos. Las moléculas de estas sustancias contienen necesariamente al menos dos grupos funcionales: un grupo carboxilo y amino. El aminoácido más simple se llama glicina y tiene la fórmula:

Al igual que los hidróxidos anfóteros, los aminoácidos combinan las propiedades de los ácidos (debido al grupo carboxilo) y de las bases (debido a la presencia de un grupo amino en la molécula).
Para la organización de la vida en la Tierra, las propiedades anfóteras de los aminoácidos son de particular importancia, debido a la interacción de los grupos amino y los grupos carboxilo de los aminoácidos.
muchos están conectados en cadenas poliméricas de proteínas.
? 1. ¿Cuáles son las principales disposiciones de la teoría de la estructura química de A.M. Butlerov? ¿Qué papel jugó esta teoría en el desarrollo de la química orgánica?
2. ¿Qué clases de hidrocarburos conoces? ¿Sobre qué base se hace esta clasificación?
3. ¿Cuál es el grupo funcional de un compuesto orgánico? ¿Qué grupos funcionales puedes nombrar? ¿Qué clases de compuestos orgánicos contienen los grupos funcionales nombrados? Escriba las fórmulas generales de clases de compuestos y las fórmulas de sus representantes.
4. Defina la isomería, escriba las fórmulas de posibles isómeros para compuestos de composición C4H10O. Utilizando diversas fuentes de información, nombra cada una de ellas y elabora un informe sobre uno de los compuestos.
5. Clasificar las sustancias cuyas fórmulas sean: C6H6, C2H6, C2H4, HCOOH, CH3OH, C6H12O6, a las clases correspondientes de compuestos orgánicos. Utilizando diversas fuentes de información, nombra cada una de ellas y elabora un informe sobre uno de los compuestos.
6. Fórmula estructural de la glucosa: ¿En qué clase de compuestos orgánicos clasificarías esta sustancia? ¿Por qué se le llama compuesto de doble función?
7. Comparar compuestos anfóteros orgánicos e inorgánicos.
8. ¿Por qué los aminoácidos se clasifican como compuestos con funciones duales? ¿Qué papel juega esta característica estructural de los aminoácidos en la organización de la vida en la Tierra?
9. Prepare un mensaje sobre el tema "Aminoácidos: los "elementos básicos" de la vida" utilizando Internet.
10. Dé ejemplos de la relatividad de dividir compuestos orgánicos en ciertas clases. Establezca paralelos con relatividad similar para compuestos inorgánicos.

En el pasado, los científicos dividían todas las sustancias de la naturaleza en vivas y no vivas, incluido el reino de los animales y las plantas entre estas últimas. Las sustancias del primer grupo se llaman minerales. Y las incluidas en el segundo empezaron a denominarse sustancias orgánicas.

¿Qué quiere decir esto? La clase de sustancias orgánicas es la más extensa entre todos los compuestos químicos conocidos por los científicos modernos. La pregunta de qué sustancias son orgánicas se puede responder de esta manera: son compuestos químicos que contienen carbono.

Tenga en cuenta que no todos los compuestos que contienen carbono son orgánicos. Por ejemplo, los corbiuros y carbonatos, el ácido carbónico y los cianuros, y los óxidos de carbono no están incluidos en su número.

¿Por qué hay tantas sustancias orgánicas?

La respuesta a esta pregunta está en las propiedades del carbono. Este elemento es curioso porque es capaz de formar cadenas de sus átomos. Y al mismo tiempo, el enlace del carbono es muy estable.

Además, en compuestos orgánicos presenta una alta valencia (IV), es decir. la capacidad de formar enlaces químicos con otras sustancias. Y no sólo simples, sino también dobles e incluso triples (también conocidos como múltiplos). A medida que aumenta la multiplicidad del enlace, la cadena de átomos se acorta y aumenta la estabilidad del enlace.

El carbono también está dotado de la capacidad de formar estructuras lineales, planas y tridimensionales.

Por eso las sustancias orgánicas en la naturaleza son tan diversas. Puedes comprobarlo tú mismo fácilmente: párate frente a un espejo y mira atentamente tu reflejo. Cada uno de nosotros es un libro de texto andante sobre química orgánica. Piénsalo: al menos el 30% de la masa de cada una de tus células son compuestos orgánicos. Proteínas que construyeron tu cuerpo. Carbohidratos, que sirven como “combustible” y fuente de energía. Grasas que almacenan reservas de energía. Hormonas que controlan el funcionamiento de los órganos e incluso tu comportamiento. Enzimas que inician reacciones químicas dentro de ti. E incluso el “código fuente”, las cadenas de ADN, son todos compuestos orgánicos a base de carbono.

Composición de sustancias orgánicas.

Como dijimos al principio, el principal material de construcción de la materia orgánica es el carbono. Y prácticamente cualquier elemento, combinado con carbono, puede formar compuestos orgánicos.

En la naturaleza, las sustancias orgánicas suelen contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.

Estructura de sustancias orgánicas.

La variedad de sustancias orgánicas del planeta y la diversidad de su estructura puede explicarse por los rasgos característicos de los átomos de carbono.

Recuerdas que los átomos de carbono son capaces de formar enlaces muy fuertes entre sí, conectándose en cadenas. El resultado son moléculas estables. La forma en que los átomos de carbono están conectados formando una cadena (dispuestos en zigzag) es una de las características clave de su estructura. El carbono puede combinarse tanto en cadenas abiertas como en cadenas cerradas (cíclicas).

También es importante que la estructura de las sustancias químicas afecte directamente a sus propiedades químicas. La forma en que los átomos y grupos de átomos de una molécula se influyen entre sí también juega un papel importante.

Debido a sus características estructurales, el número de compuestos de carbono del mismo tipo asciende a decenas y centenas. Por ejemplo, podemos considerar los compuestos de hidrógeno del carbono: metano, etano, propano, butano, etc.

Por ejemplo, metano - CH 4. En condiciones normales, dicho compuesto de hidrógeno con carbono se encuentra en un estado de agregación gaseoso. Cuando aparece oxígeno en la composición, se forma un líquido: alcohol metílico CH 3 OH.

No sólo las sustancias con diferentes composiciones cualitativas (como en el ejemplo anterior) presentan propiedades diferentes, sino que también las sustancias con la misma composición cualitativa son capaces de hacerlo. Un ejemplo es la diferente capacidad del metano CH 4 y del etileno C 2 H 4 para reaccionar con bromo y cloro. El metano es capaz de tales reacciones sólo cuando se calienta o bajo luz ultravioleta. Y el etileno reacciona incluso sin iluminación ni calefacción.

Consideremos esta opción: la composición cualitativa de los compuestos químicos es la misma, pero la composición cuantitativa es diferente. Entonces las propiedades químicas de los compuestos son diferentes. Como es el caso del acetileno C 2 H 2 y el benceno C 6 H 6.

En esta diversidad desempeñan un papel no menor las propiedades de las sustancias orgánicas, "vinculadas" a su estructura, como la isomería y la homología.

Imagine que tiene dos sustancias aparentemente idénticas: la misma composición y la misma fórmula molecular para describirlas. Pero la estructura de estas sustancias es fundamentalmente diferente, lo que da lugar a diferencias en las propiedades químicas y físicas. Por ejemplo, la fórmula molecular C 4 H 10 se puede escribir para dos sustancias diferentes: butano e isobutano.

Estamos hablando de isómeros– compuestos que tienen la misma composición y peso molecular. Pero los átomos en sus moléculas están dispuestos en diferentes órdenes (estructura ramificada y no ramificada).

Sobre homología- esta es una característica de una cadena de carbono en la que cada miembro posterior se puede obtener agregando un grupo CH 2 al anterior. Cada serie homóloga se puede expresar mediante una fórmula general. Y conociendo la fórmula, es fácil determinar la composición de cualquiera de los integrantes de la serie. Por ejemplo, los homólogos del metano se describen mediante la fórmula C n H 2n+2.

A medida que aumenta la “diferencia homóloga” CH 2, se fortalece el enlace entre los átomos de la sustancia. Tomemos la serie homóloga del metano: sus primeros cuatro miembros son gases (metano, etano, propano, butano), los seis siguientes son líquidos (pentano, hexano, heptano, octano, nonano, decano), y luego siguen las sustancias en estado sólido. estado de agregación (pentadecano, eicosano, etc.). Y cuanto más fuerte es el enlace entre los átomos de carbono, mayor es el peso molecular y los puntos de ebullición y fusión de las sustancias.

¿Qué clases de sustancias orgánicas existen?

Las sustancias orgánicas de origen biológico incluyen:

• proteínas;
• carbohidratos;
• ácidos nucleicos;
• lípidos.

Los primeros tres puntos también pueden denominarse polímeros biológicos.

Una clasificación más detallada de las sustancias químicas orgánicas abarca sustancias no sólo de origen biológico.

Los hidrocarburos incluyen:

• compuestos acíclicos:
  • hidrocarburos saturados (alcanos);
  • hidrocarburos insaturados:
    • alquenos;
    • alquinos;
    • alcadienos.
• conexiones cíclicas:
  • compuestos carbocíclicos:
    • alicíclico;
    • aromático.
  • compuestos heterocíclicos.

También existen otras clases de compuestos orgánicos en los que el carbono se combina con sustancias distintas al hidrógeno:

• alcoholes y fenoles;
• aldehídos y cetonas;
• ácidos carboxílicos;
• ésteres;
• lípidos;
• carbohidratos:
  • monosacáridos;
  • oligosacáridos;
  • polisacáridos.
  • mucopolisacáridos.
• aminas;
• aminoácidos;
• proteínas;
• ácidos nucleicos.

Fórmulas de sustancias orgánicas por clase.

Ejemplos de sustancias orgánicas.

Como recordarás, la base del cuerpo humano son varios tipos de sustancias orgánicas. Estos son nuestros tejidos y fluidos, hormonas y pigmentos, enzimas y ATP, y mucho más.

En los cuerpos de humanos y animales, se da prioridad a las proteínas y grasas (la mitad de la masa seca de una célula animal son proteínas). En las plantas (aproximadamente el 80% de la masa seca de la célula): carbohidratos, principalmente complejos, polisacáridos. Incluyendo celulosa (sin la cual no habría papel), almidón.

Hablemos de algunos de ellos con más detalle.

Por ejemplo, sobre carbohidratos. Si fuera posible tomar y medir las masas de todas las sustancias orgánicas del planeta, serían los carbohidratos los que ganarían esta competencia.

Sirven como fuente de energía en el cuerpo, son materiales de construcción para las células y también almacenan sustancias. Las plantas utilizan almidón para este fin, los animales utilizan glucógeno.

Además, los carbohidratos son muy diversos. Por ejemplo, carbohidratos simples. Los monosacáridos más comunes en la naturaleza son las pentosas (incluida la desoxirribosa, que forma parte del ADN) y las hexosas (glucosa, que ya conoce).

Al igual que los ladrillos, en una gran obra de la naturaleza, los polisacáridos se construyen a partir de miles y miles de monosacáridos. Sin ellos, más precisamente, sin celulosa y almidón, no habría plantas. Y los animales sin glucógeno, lactosa y quitina lo pasarían mal.

Miremos detenidamente ardillas. La naturaleza es la mayor maestra de mosaicos y rompecabezas: a partir de tan solo 20 aminoácidos se forman en el cuerpo humano 5 millones de tipos de proteínas. Las proteínas también tienen muchas funciones vitales. Por ejemplo, la construcción, la regulación de procesos en el cuerpo, la coagulación de la sangre (hay proteínas separadas para esto), el movimiento, el transporte de ciertas sustancias en el cuerpo, también son una fuente de energía, en forma de enzimas actúan como catalizador de reacciones y proporciona protección. Los anticuerpos desempeñan un papel importante en la protección del cuerpo de influencias externas negativas. Y si se produce un trastorno en la sintonía fina del cuerpo, los anticuerpos, en lugar de destruir a los enemigos externos, pueden actuar como agresores de los propios órganos y tejidos del cuerpo.

Las proteínas también se dividen en simples (proteínas) y complejas (proteínas). Y tienen propiedades únicas para ellos: desnaturalización (destrucción, que ha notado más de una vez al hervir un huevo) y renaturalización (esta propiedad ha encontrado una amplia aplicación en la fabricación de antibióticos, concentrados de alimentos, etc.).

no ignoremos lípidos(grasas). En nuestro organismo sirven como fuente de reserva de energía. Como disolventes ayudan a que se produzcan reacciones bioquímicas. Participan en la construcción del cuerpo, por ejemplo, en la formación de membranas celulares.

Y unas pocas palabras más sobre compuestos orgánicos tan interesantes como hormonas. Participan en reacciones bioquímicas y metabolismo. Tan pequeñas que las hormonas hacen que los hombres sean hombres (testosterona) y las mujeres, mujeres (estrógeno). Nos hacen felices o tristes (las hormonas tiroideas juegan un papel importante en los cambios de humor y las endorfinas dan sensación de felicidad). E incluso determinan si somos “noctámbulos” o “alondras”. Si estás dispuesto a estudiar hasta tarde o prefieres levantarte temprano y hacer los deberes antes de ir a la escuela, está determinado no sólo por tu rutina diaria, sino también por ciertas hormonas suprarrenales.

Conclusión

El mundo de la materia orgánica es realmente asombroso. Basta profundizar un poco en su estudio para dejar sin aliento el sentimiento de parentesco con toda la vida en la Tierra. Dos piernas, cuatro o raíces en lugar de piernas: todos estamos unidos por la magia del laboratorio químico de la Madre Naturaleza. Hace que los átomos de carbono se unan en cadenas, reaccionen y creen miles de compuestos químicos diferentes.

Ahora tienes una guía rápida de química orgánica. Por supuesto, aquí no se presenta toda la información posible. Quizás tengas que aclarar algunos puntos tú mismo. Pero siempre puedes utilizar la ruta que hemos descrito para tu propia investigación independiente.

También puede utilizar la definición de materia orgánica, la clasificación y las fórmulas generales de los compuestos orgánicos del artículo y la información general sobre ellos para prepararse para las lecciones de química en la escuela.

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Materia orgánica - Son compuestos que contienen un átomo de carbono. Incluso en las primeras etapas del desarrollo de la química, todas las sustancias se dividieron en dos grupos: minerales y orgánicas. En aquellos días se creía que para sintetizar materia orgánica era necesario tener una "fuerza vital" sin precedentes, inherente sólo a los sistemas biológicos vivos. Por tanto, es imposible sintetizar sustancias orgánicas a partir de minerales. Y solo a principios del siglo XIX, F. Weller refutó la opinión existente y sintetizó urea a partir de cianato de amonio, es decir, obtuvo una sustancia orgánica a partir de una mineral. Después de lo cual varios científicos sintetizaron cloroformo, anilina, ácido acetato y muchos otros compuestos químicos.

Las sustancias orgánicas son la base de la existencia de materia viva y también son los principales productos alimenticios para humanos y animales. La mayoría de los compuestos orgánicos son materias primas para diversas industrias: alimentaria, química, ligera, farmacéutica, etc.

Hoy en día se conocen más de 30 millones de compuestos orgánicos diferentes. Por lo tanto, las sustancias orgánicas representan la clase más extensa. La variedad de compuestos orgánicos está asociada con las propiedades y estructura únicas del carbono. Los átomos de carbono vecinos están conectados entre sí mediante enlaces simples o múltiples (dobles, triples).

Se caracterizan por la presencia de enlaces covalentes C-C, así como enlaces covalentes polares C-N, C-O, C-Hal, C-metal, etc. Las reacciones que involucran sustancias orgánicas tienen algunas características en comparación con las minerales. Las reacciones de compuestos inorgánicos suelen implicar iones. A menudo, estas reacciones tienen lugar muy rápidamente, a veces instantáneamente a la temperatura óptima. Las reacciones generalmente involucran moléculas. Cabe decir que en este caso algunos enlaces covalentes se rompen, mientras que otros se forman. Como regla general, estas reacciones avanzan mucho más lentamente y para acelerarlas es necesario aumentar la temperatura o utilizar un catalizador (ácido o base).

¿Cómo se forman las sustancias orgánicas en la naturaleza? La mayoría de los compuestos orgánicos de la naturaleza se sintetizan a partir de dióxido de carbono y agua en las clorofilas de las plantas verdes.

Clases de sustancias orgánicas.

Basado en la teoría de O. Butlerov. La clasificación sistemática es la base de la nomenclatura científica, que permite nombrar una sustancia orgánica basándose en la fórmula estructural existente. La clasificación se basa en dos características principales: la estructura del esqueleto carbonado, el número y la ubicación de los grupos funcionales en la molécula.

El esqueleto de carbono es parte de una molécula de sustancia orgánica que es estable de diferentes maneras. Según su estructura, todas las sustancias orgánicas se dividen en grupos.

Los compuestos acíclicos incluyen sustancias con una cadena de carbono lineal o ramificada. Los compuestos carbocíclicos incluyen sustancias con ciclos; se dividen en dos subgrupos: alicíclicos y aromáticos. Los compuestos heterocíclicos son sustancias cuyas moléculas se basan en ciclos, formadas por átomos de carbono y átomos de otros elementos químicos (oxígeno, nitrógeno, azufre), heteroátomos.

Las sustancias orgánicas también se clasifican según la presencia de grupos funcionales que forman parte de las moléculas. Por ejemplo, clases de hidrocarburos (a excepción de que no tengan grupos funcionales en sus moléculas), fenoles, alcoholes, cetonas, aldehídos, aminas, ésteres, ácidos carboxílicos, etc. Cabe recordar que cada grupo funcional (COOH, OH, NH2, SH, NH, NO) determina las propiedades fisicoquímicas de un determinado compuesto.

Las sustancias orgánicas de los bienes son compuestos que contienen átomos de carbono e hidrógeno. Se dividen en monómeros, oligómeros y polímeros.

Monómeros- sustancias orgánicas que constan de un solo compuesto y no están sujetas a degradación para formar nuevas sustancias orgánicas. La descomposición de los monómeros se produce principalmente en dióxido de carbono y agua.

monosacáridos - monómeros que pertenecen a la clase de los carbohidratos, cuya molécula incluye carbono, hidrógeno y oxígeno (CH2O)n. Los más extendidos son hexosas(C6H12O6) - glucosa y fructosa. Se encuentran principalmente en alimentos de origen vegetal (frutas y verduras, bebidas aromatizadas y repostería). La industria también produce glucosa y fructosa pura como producto alimenticio y materia prima para la producción de dulces y bebidas para diabéticos. De los productos naturales, la miel es el que contiene la mayor cantidad de glucosa y fructosa (hasta un 60%).

Los monosacáridos dan a los productos un sabor dulce, tienen valor energético (1 g - 4 kcal) y afectan la higroscopicidad de los productos que los contienen. Las soluciones de glucosa y fructosa son bien fermentadas por la levadura y utilizadas por otros microorganismos, por lo que con un contenido de hasta el 20% y un mayor contenido de agua, su vida útil se ve afectada.

Ácidos orgánicos - compuestos cuyas moléculas contienen uno o más grupos carboxilo (-COOH).

Dependiendo del número de grupos carboxílicos, los ácidos orgánicos se dividen en ácidos mono, di y tricarboxílicos. Otras características de clasificación de estos ácidos son el número de átomos de carbono (de C2 a C40), así como los grupos amino y fenólicos.

Los ácidos orgánicos naturales se encuentran en frutas y verduras frescas, sus productos procesados, productos aromatizados, así como en productos lácteos fermentados, quesos y mantequilla fermentada.

Ácidos orgánicos - compuestos que dan a los alimentos un sabor amargo. Por tanto, se utilizan en forma de aditivos alimentarios como acidulantes (ácidos acético, cítrico, láctico y otros) para productos de confitería azucarados, bebidas alcohólicas y no alcohólicas y salsas.

Los ácidos más comunes en los productos alimenticios son el ácido láctico, acético, cítrico, málico y tartárico. Ciertos tipos de ácidos (cítrico, benzoico, sórbico) tienen propiedades bactericidas, por lo que se utilizan como conservantes. Los ácidos orgánicos de los productos alimenticios se clasifican como sustancias energéticas adicionales, ya que su oxidación biológica libera energía.

Ácido graso - ácidos carboxílicos de la serie alifática, que tienen al menos seis átomos de carbono en la molécula (C6-C22 y superiores). Se dividen en alto peso molecular (HML) y bajo peso molecular (LMK).

Los AG saturados naturales más importantes son el esteárico y el palmítico, y los insaturados son el oleico, araquidónico, linoleico y linolénico. De ellos, los dos últimos pertenecen a los ácidos grasos esenciales poliinsaturados, que determinan la eficacia biológica de los productos alimenticios. Los ácidos grasos naturales pueden estar contenidos en forma de grasas en todos los productos que contienen grasas, pero en forma libre se encuentran en pequeñas cantidades, al igual que los AGE.

Aminoácidos - ácidos carboxílicos que contienen uno o más grupos amino (NH2).

Los aminoácidos de los productos se pueden encontrar en forma libre o como parte de proteínas. En total se conocen unos 100 aminoácidos, de los cuales casi 80 se encuentran sólo en forma libre. El ácido glutámico y su sal sódica se utilizan ampliamente como aditivo alimentario en condimentos, salsas y concentrados alimentarios a base de carne y pescado, ya que realzan el sabor de la carne y el pescado.

vitaminas - compuestos orgánicos de bajo peso molecular que son reguladores o participantes en procesos metabólicos en el cuerpo humano.

Las vitaminas pueden participar de forma independiente en el metabolismo (por ejemplo, vitaminas C, P, A, etc.) o formar parte de enzimas que catalizan procesos bioquímicos (vitaminas B1, B2, B3, B6, etc.).

Además de estas propiedades generales, cada vitamina tiene funciones y propiedades específicas. Estas propiedades se consideran dentro de la disciplina “Fisiología Nutricional”.

Según su solubilidad, las vitaminas se dividen de la siguiente manera:

• en Agua soluble(B1, B2, B3, RR, B6, B9, B12, C, etc.);
• soluble en grasa(A,D,E,K).

El grupo de vitaminas también incluye. sustancias similares a las vitaminas algunas de las cuales se denominan vitaminas (caroteno, colina, vitamina U, etc.).

alcoholes - compuestos orgánicos que contienen en moléculas uno o más grupos hidroxilo (OH) en átomos de carbono saturados. Según el número de estos grupos, se distinguen alcoholes uno, dos (glicoles), tres (glicerol) y polihídricos. El alcohol etílico se obtiene como producto terminado en la industria del alcohol, así como en la elaboración de vinos, bebidas alcohólicas, industrias cerveceras, en la producción de vinos, vodka, coñac, ron, whisky y cerveza. Además, el alcohol etílico se forma en pequeñas cantidades durante la producción de kéfir, koumiss y kvas.

Oligómeros- sustancias orgánicas que constan de 2 a 10 residuos de moléculas de sustancias homogéneas y heterogéneas.

Dependiendo de la composición, los oligómeros se dividen en monocomponentes, dos, tres y múltiples componentes. A monocomponente Los oligómeros incluyen algunos oligosacáridos (maltosa, trehalosa), dos componentes - sacarosa, lactosa, grasas monoglicéridas, que contienen residuos de moléculas de glicerol y un solo ácido graso, así como glucósidos y ésteres; A tres componentes - rafinosa, grasas diglicéridas; A multicomponente - grasas triglicéridas, lipoides: fosfátidos, ceras y esteroides.

oligosacáridos - carbohidratos, que contienen de 2 a 10 residuos de moléculas de monosacáridos unidas por enlaces glicosídicos. Hay di, tri y tetrasacáridos. Los disacáridos más habituales en los productos alimenticios son la sacarosa y la lactosa y, en menor medida, la maltosa y la trehalosa, así como los trisacáridos rafinosa. Estos oligosacáridos se encuentran únicamente en productos alimenticios.

sacarosa(remolacha o azúcar de caña) es un disacárido que consta de residuos de moléculas de glucosa y fructosa. Durante la hidrólisis ácida o enzimática, la sacarosa se descompone en glucosa y fructosa, cuya mezcla en una proporción de 1:1 se llama azúcar invertido. Como resultado de la hidrólisis, se mejora el sabor dulce de los productos (por ejemplo, cuando las frutas y verduras maduran), ya que la fructosa y el azúcar invertido tienen un mayor grado de dulzor que la sacarosa. Entonces, si el grado de dulzor de la sacarosa se toma como 100 unidades convencionales, el grado de dulzor de la fructosa será igual a 220 y el del azúcar invertido, 130.

La sacarosa es el azúcar predominante en los siguientes productos alimenticios: azúcar granulada, azúcar refinada (99,7-99,9%), productos de confitería azucarados (50-96%), algunas frutas y verduras (plátanos - hasta 18%, melones - hasta 12%). %, cebollas - hasta 10-12%), etc. Además, la sacarosa puede estar contenida en pequeñas cantidades en otros productos alimenticios de origen vegetal (productos de cereales, muchas bebidas alcohólicas y no alcohólicas, cócteles bajos en alcohol, productos de confitería de harina), así como en productos lácteos dulces: helados, yogur. , etc. La sacarosa no se encuentra en alimentos de origen animal.

Lactosa (azúcar de la leche) - un disacárido que consta de residuos de moléculas de glucosa y galactosa. Durante la hidrólisis ácida o enzimática, la lactosa se descompone en glucosa y galactosa, que son utilizadas por los organismos vivos: humanos, levaduras o bacterias del ácido láctico.

La lactosa es significativamente inferior en grado de dulzor a la sacarosa y la glucosa, que forma parte de ella. Es inferior a ellos en cuanto a prevalencia, ya que se encuentra principalmente en la leche de diferentes tipos de animales (3,1-7,0%) y en determinados productos de su elaboración. Sin embargo, cuando en el proceso de producción se utilizan fermentaciones lácticas y/o alcohólicas (por ejemplo, productos lácteos fermentados) y/o cuajo (en la producción de queso), la lactosa se fermenta completamente.

Maltosa (azúcar de malta) - un disacárido que consta de dos moléculas de glucosa. Esta sustancia se encuentra como producto de la hidrólisis incompleta del almidón en productos de confitería de malta, cerveza, pan y harina preparados con granos germinados. Está contenido sólo en pequeñas cantidades.

Trehalosa (azúcar de champiñones) - un disacárido que consta de dos moléculas de glucosa. Este azúcar no está muy extendido en la naturaleza y se encuentra principalmente en productos alimenticios de un grupo: champiñones frescos y secos, así como champiñones y levaduras enlatados naturales. No hay trehalosa en los champiñones encurtidos (salados), ya que se consume durante la fermentación.

rafinosa - un trisacárido formado por residuos de moléculas de glucosa, fructosa y galactosa. Al igual que la trehalosa, la rafinosa es una sustancia menos común y se encuentra en pequeñas cantidades en los productos de harina de cereales y en la remolacha.

Propiedades. Todos los oligosacáridos son nutrientes de reserva de los organismos vegetales. Son muy solubles en agua, se hidrolizan fácilmente a monosacáridos y tienen un sabor dulce, pero el grado de dulzor varía. La única excepción es la rafinosa, que no tiene sabor endulzado.

oligosacáridos Son higroscópicos; a altas temperaturas (160-200 °C) se caramelizan formando sustancias de color oscuro (caramelos, etc.). En soluciones saturadas, los oligosacáridos pueden formar cristales, que en algunos casos deterioran la consistencia y apariencia de los productos, provocando la formación de defectos (por ejemplo, endulzamiento de la miel o mermelada; formación de cristales de lactosa en la leche condensada azucarada).

Lípidos y lípidos - oligómeros, que incluyen residuos de moléculas del alcohol trihídrico glicerol u otros alcoholes de alto peso molecular, ácidos grasos y, a veces, otras sustancias.

lípidos - estos son oligómeros que son ésteres de glicerol y ácidos grasos - glicéridos. Una mezcla de lípidos naturales, principalmente triglicéridos, se denomina comúnmente grasas. Los productos contienen grasas.

Dependiendo de la cantidad de residuos de moléculas de ácidos grasos en los glicéridos, se distinguen mono-, di- Y triglicéridos, y dependiendo del predominio de ácidos saturados o insaturados, las grasas son líquidas y sólidas. Grasas liquidas Suelen ser de origen vegetal (por ejemplo, aceites vegetales: girasol, oliva, soja, etc.), aunque también las hay grasas vegetales sólidas (manteca de cacao, coco, palmiste). Grasas sólidas- se trata principalmente de grasas de origen animal o artificial (grasa de ternera, cordero; mantequilla de vaca, margarina, grasas para cocinar). Sin embargo, entre las grasas animales también se encuentran las líquidas (de pescado, de ballena, etc.).

Dependiendo del contenido cuantitativo de grasa, todos los productos de consumo se pueden dividir en los siguientes grupos.

1. Productos con contenido muy alto de grasa. (90,0-99,9%). Estos incluyen aceites vegetales, grasas animales y para cocinar, y ghee de vaca.

2. Productos con un contenido predominante de grasa. (60-89,9%) están representados por mantequilla, margarina, manteca de cerdo, frutos secos: nueces, piñones, avellanas, almendras, anacardos, etc.

3. Productos ricos en grasas (10-59%). Este grupo incluye productos lácteos concentrados: quesos, helados, leche enlatada, crema agria, requesón, crema alta en grasa, mayonesa; carnes grasas y semigrasas, pescado y sus productos, caviar de pescado; huevo; soja sin desgrasar y productos de su elaboración; tartas, pasteles, galletas de mantequilla, frutos secos, cacahuetes, productos de chocolate, halva, cremas a base de grasas, etc.

4. Productos bajos en grasa (1,5-9,9%) - legumbres, snacks y conservas, leche, nata, excepto bebidas lácteas fermentadas con alto contenido de grasa, ciertos tipos de pescado magro (por ejemplo, la familia del bacalao) o carne de la categoría II de grasa y despojos (huesos, cabezas, piernas, etc.).

5. Productos con muy bajo contenido en grasas. (0,1-1,4%): la mayoría de las harinas de cereales y productos hortofrutícolas.

6. Productos sin grasa (0%) - bebidas bajas en alcohol y no alcohólicas, productos de confitería azucarados, excepto caramelo y dulces con relleno de leche y nueces, caramelo; azúcar; Miel.

Propiedades generales. Las grasas son nutrientes de reserva, tienen el valor energético más alto entre otros nutrientes (1 g - 9 kcal), además de eficacia biológica si contienen ácidos grasos esenciales poliinsaturados. Las grasas tienen una densidad relativa inferior a 1, por lo que son más ligeras que el agua. Son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos (gasolina, cloroformo, etc.). Con agua, las grasas en presencia de emulsionantes forman emulsiones alimentarias (margarina, mayonesa).

Las grasas sufren hidrólisis por acción de la enzima lipasa o saponificación por acción de álcalis. En el primer caso se forma una mezcla de ácidos grasos y glicerol; en el segundo, jabón (sales de ácidos grasos) y glicerina. La hidrólisis enzimática de grasas también puede ocurrir durante el almacenamiento de mercancías. La cantidad de ácidos grasos libres formados se caracteriza por el índice de acidez.

La digestibilidad de las grasas depende en gran medida de la intensidad de las lipasas, así como del punto de fusión. Las grasas líquidas con un punto de fusión bajo se absorben mejor que las grasas sólidas con un punto de fusión alto. La alta intensidad de absorción de grasas en presencia de grandes cantidades de determinadas sustancias energéticas (por ejemplo, carbohidratos) conduce a la deposición de su exceso en forma de grasa de depósito y obesidad.

Las grasas que contienen ácidos grasos insaturados (insaturados) son capaces de oxidarse con la posterior formación de peróxidos e hidroperóxidos, que tienen un efecto nocivo en el cuerpo humano. Los productos que contienen grasas rancias ya no son seguros y deben destruirse o procesarse. La rancidez de las grasas es uno de los criterios para la caducidad o el almacenamiento de productos que contienen grasas (avena, harina de trigo, galletas, quesos, etc.). La capacidad de las grasas para volverse rancias se caracteriza por los índices de yodo y peróxido.

Las grasas líquidas con un alto contenido de ácidos grasos insaturados pueden sufrir una reacción de hidrogenación: saturación de dichos ácidos con hidrógeno, mientras que las grasas adquieren una consistencia sólida y funcionan como sustitutos de algunas grasas animales sólidas. Esta reacción forma la base para la producción de margarina y productos de margarina.

lipoides - sustancias similares a las grasas, cuyas moléculas incluyen residuos de glicerina u otros alcoholes de alto peso molecular, ácidos grasos y fosfóricos, sustancias nitrogenadas y otras.

Los lipoides incluyen fosfátidos, esteroides y ceras. Se diferencian de los lípidos por la presencia de ácido fosfórico, bases nitrogenadas y otras sustancias que no se encuentran en los lípidos. Se trata de sustancias más complejas que las grasas. La mayoría de ellos están unidos por la presencia de ácidos grasos. El segundo componente, el alcohol, puede tener una naturaleza química diferente: en grasas y fosfátidos, glicerol, en esteroides, alcoholes-esteroles cíclicos de alto peso molecular, en ceras, alcoholes grasos superiores.

La naturaleza química más cercana a las grasas. fosfátidos(fosfolípidos): ésteres de glicerol, ácidos grasos y fosfóricos y bases nitrogenadas. Dependiendo de la naturaleza química de la base nitrogenada, se distinguen los siguientes tipos de fosfátidos: lecitina (nuevo nombre: fosfatidilcolina), que contiene colina; así como cefalina, que contiene etanolamina. La lecitina está más extendida en productos naturales y se utiliza en la industria alimentaria. Las yemas de huevo, los despojos (cerebro, hígado, corazón), la grasa de la leche, las legumbres, especialmente la soja, son ricos en lecitina.

Propiedades. Los fosfolípidos tienen propiedades emulsionantes, por lo que la lecitina se utiliza como emulsionante en la producción de margarina, mayonesa, chocolate y helado.

esteroides Y ceras son ésteres de alcoholes de alto peso molecular y ácidos grasos de alto peso molecular (C16-C36). Se diferencian de otros lipoides y lípidos por la ausencia de glicerol en sus moléculas y entre sí por alcoholes: los esteroides contienen residuos de moléculas de esteroles (alcoholes cíclicos y ceras), alcoholes monohídricos con 12-46 átomos de C en una molécula. El principal esterol en las plantas es el β-sitosterol, en los animales, el colesterol, en los microorganismos, el ergosterol. Los aceites vegetales son ricos en sitosterol, la mantequilla de vaca, los huevos y los despojos son ricos en colesterol.

Propiedades. Los esteroides son insolubles en agua, no se saponifican con álcalis, tienen un alto punto de fusión y tienen propiedades emulsionantes. El colesterol y el ergosterol se pueden convertir en vitamina D cuando se exponen a los rayos ultravioleta.

Glucósidos - oligómeros en los que el resto de las moléculas de monosacárido u oligosacárido está conectado al resto de una sustancia que no es carbohidrato: aglucona a través de un enlace glicosídico.

Los glucósidos se encuentran únicamente en productos alimenticios, principalmente de origen vegetal. Especialmente hay muchos de ellos en frutas, verduras y sus productos procesados. Los glucósidos de estos productos están representados por la amígdala (en las semillas de frutas de hueso, almendras, especialmente las amargas), solanina y chaconina (en patatas, tomates, berenjenas); hesperidina y naringina (en frutas cítricas), sinigrina (en rábano picante, rábano), rutina (en muchas frutas, así como en trigo sarraceno). Los glucósidos también se encuentran en pequeñas cantidades en productos de origen animal.

Propiedades. Los glucósidos son solubles en agua y alcohol, muchos de ellos tienen un sabor amargo y/o picante, un aroma específico (por ejemplo, la amígdala tiene un aroma de almendra amarga), propiedades bactericidas y medicinales (por ejemplo, sinigrina, glucósidos cardíacos, etc. .).

Éteres - oligómeros, en cuya molécula los residuos de las moléculas de las sustancias incluidas en ellos están unidos por enlaces simples o éster.

Dependiendo de estos enlaces se distinguen éteres y ésteres.

• Simple éteres se incluyen en productos químicos domésticos (solventes) y perfumes y cosméticos. No se encuentran en productos alimenticios, pero pueden utilizarse como materia prima auxiliar en la industria alimentaria.
• Ésteres- compuestos formados por residuos de moléculas de ácidos carboxílicos y alcoholes.

Los ésteres de ácidos carboxílicos inferiores y alcoholes simples tienen un agradable olor afrutado, por lo que a veces se les llama ésteres de frutas.

Ésteres (ésteres de frutas) Junto con los terpenos y sus derivados, los alcoholes aromáticos (eugenol, linalool, anetol, etc.) y los aldehídos (canela, vainilla, etc.) forman parte de los aceites esenciales, que determinan el aroma de muchos alimentos (frutas, bayas, vinos). , licores, confitería). Los ésteres, sus composiciones y los aceites esenciales son productos independientes: aditivos alimentarios, por ejemplo, aromas.

Propiedades. Los ésteres son muy volátiles, insolubles en agua, pero solubles en alcohol etílico y aceites vegetales. Estas propiedades se aprovechan para extraerlos de materias primas especiadas y aromáticas. Los ésteres se hidrolizan bajo la acción de ácidos y álcalis para formar sus ácidos carboxílicos constituyentes o sus sales y alcoholes, y también entran en reacciones de condensación para formar polímeros y transesterificación para producir nuevos ésteres reemplazando un alcohol o residuo ácido.

Polímeros- sustancias de alto peso molecular que constan de decenas o más residuos de moléculas de monómeros homogéneos o diferentes conectados por enlaces químicos.

Se caracterizan por un peso molecular de varios miles a varios millones de unidades de oxígeno y están compuestos por unidades monoméricas. unidad monomérica(anteriormente llamado elemental)- una unidad compuesta que se forma a partir de una molécula de monómero durante la polimerización. Por ejemplo, en almidón - C6H10O5. A medida que aumenta el peso molecular y el número de unidades, aumenta la resistencia de los polímeros.

Según su origen, los polímeros se dividen en natural, o biopolímeros (por ejemplo, proteínas, polisacáridos, polifenoles, etc.), y sintético (por ejemplo, polietileno, poliestireno, resinas fenólicas). Dependiendo de la ubicación de los átomos y grupos atómicos en una macromolécula, se distinguen. polímeros lineales de cadena abierta (por ejemplo, caucho natural, celulosa, amilosa), polímeros ramificados, tener una cadena lineal con ramificaciones (por ejemplo, amilopectina), polímeros globulares, caracterizado por el predominio de las fuerzas de interacción intramolecular entre grupos de átomos incluidos en la molécula sobre las fuerzas de interacción intermolecular (por ejemplo, proteínas del tejido muscular de la carne, pescado, etc.), y polímeros de red con redes tridimensionales formadas por segmentos de compuestos de alto peso molecular de estructura de cadena (por ejemplo, resinas fenólicas curadas). Existen otras estructuras de macromoléculas poliméricas (estructuras en escalera, etc.), pero son raras.

Según la composición química de las macromoléculas, se distinguen homopolímeros y copolímeros. Homopolímeros - compuestos de alto peso molecular formados por un monómero del mismo nombre (por ejemplo, almidón, celulosa, inulina, etc.). Copolímeros - compuestos formados a partir de varios monómeros diferentes (dos o más). Los ejemplos incluyen proteínas, enzimas y polifenoles.

Biopolímeros - compuestos naturales de alto peso molecular formados durante la vida de las células vegetales o animales.

En los organismos biológicos, los biopolímeros desempeñan cuatro funciones importantes:

1) almacenamiento racional de los nutrientes que el organismo consume cuando hay escasez o ausencia de su aporte desde el exterior;

2) formación y mantenimiento de tejidos y sistemas de organismos en estado viable;

3) asegurar el metabolismo necesario;

4) protección contra condiciones adversas externas.

Los biopolímeros continúan desempeñando parcial o totalmente las funciones enumeradas en productos para los cuales ciertos bioorganismos sirven como materia prima. Al mismo tiempo, el predominio de determinadas funciones de los biopolímeros depende de las necesidades que satisfagan productos específicos. Por ejemplo, los productos alimenticios satisfacen principalmente las necesidades de energía y plástico, así como la necesidad de seguridad interna, por lo que en su composición predominan los digestibles sobrantes (almidón, glucógeno, proteínas, etc.) y los no digeribles (celulosa, pectinas) o difíciles de digerir. biopolímeros para digerir (algunas proteínas), caracterizados por una alta resistencia mecánica y propiedades protectoras. Los productos hortofrutícolas contienen biopolímeros que tienen un efecto bactericida, lo que proporciona protección adicional contra influencias externas adversas, principalmente de naturaleza microbiológica.

Los biopolímeros de los productos alimenticios están representados por polisacáridos digeribles y no digeribles, sustancias pectínicas, proteínas digeribles y difíciles o no digeribles, así como polifenoles.

En los productos alimenticios de origen vegetal, los biopolímeros predominantes son los polisacáridos y las sustancias pectínicas, y en los productos de origen animal, las proteínas. Se conocen productos de origen vegetal, compuestos casi en su totalidad por polisacáridos con una pequeña cantidad de impurezas (almidón y productos amiláceos). En los productos de origen animal, los polisacáridos están prácticamente ausentes (a excepción de la carne y el hígado de los animales, que contienen glucógeno), pero también faltan los productos que consisten únicamente en proteínas.

Polisacáridos - Se trata de biopolímeros que contienen oxígeno y que constan de un gran número de unidades monoméricas como C5H8O4 o C6H10O5.

Según su digestibilidad por el cuerpo humano, los polisacáridos se dividen en digerible(almidón, glucógeno, inulina) y indigesto(celulosa, etc.).

Los polisacáridos están formados principalmente por organismos vegetales, por lo que son las sustancias cuantitativamente predominantes en los productos alimenticios de origen vegetal (70-100% de la materia seca). La única excepción es el glucógeno, el llamado almidón animal, que se forma en el hígado de los animales. Las diferentes clases y grupos de productos se diferencian en los subgrupos de polisacáridos predominantes. Así, el almidón predomina en los productos de harina de cereales (excepto la soja), los productos de confitería de harina, las patatas y los frutos secos. En frutas y verduras (excepto patatas y nueces), productos de confitería azucarados, el almidón está ausente o contenido en pequeñas cantidades. En estos productos, los principales carbohidratos son mono y oligosacáridos.

Almidón - un biopolímero que consta de unidades monoméricas - residuos de glucósidos.

El almidón natural está representado por dos polímeros: amilosa de cadena lineal y amilopectina de cadena ramificada, siendo este último predominante (76-84%). En las células vegetales, el almidón se forma en forma de gránulos de almidón. Su tamaño, forma, así como la proporción de amilosa y amilopectina son características identificativas de determinados tipos de almidón natural (patata, maíz, etc.). El almidón es una sustancia de reserva de los organismos vegetales.

Propiedades. La amilosa y la amilopectina difieren no solo en la estructura, sino también en las propiedades. La amilopectina con un peso molecular alto (100.000 o más) es insoluble en agua, mientras que la amilosa es soluble en agua caliente y forma soluciones ligeramente viscosas. La formación y viscosidad de la pasta de almidón se debe en gran medida a la amilopectina. La amilosa se hidroliza más fácilmente a glucosa que la amilopectina. Durante el almacenamiento, el almidón envejece, lo que resulta en una disminución de su capacidad de retención de agua.

• Alimentos ricos en almidón(50-80%), representado por cereales y productos de harina: cereales, cereales, excepto legumbres; pastas y galletas saladas, así como aditivos alimentarios: almidón y almidón modificado.
• Productos con contenido medio de almidón.(10-49%). Estos incluyen patatas, legumbres, excepto la soja, que no contiene almidón, pan, productos de confitería de harina, nueces y plátanos verdes.
• Alimentos bajos en almidón(0,1-9%): la mayoría de las frutas y verduras frescas, excepto las enumeradas, y sus productos procesados, yogures, helados, salchichas hervidas y otros productos combinados en cuya elaboración se utiliza almidón como estabilizador de consistencia o espesante.

No hay almidón en otros productos alimenticios.

glucógeno - reserva de polisacárido de organismos animales. Tiene una estructura ramificada y tiene una estructura similar a la de la amilopectina. La mayor cantidad se encuentra en el hígado de los animales (hasta un 10%). Además, se encuentra en el tejido muscular, el corazón, el cerebro, así como en levaduras y hongos.

Propiedades. El glucógeno forma soluciones coloidales con agua, se hidroliza para formar glucosa y da un color marrón rojizo con yodo.

Celulosa (fibra) - un polisacárido natural lineal que consta de residuos de moléculas de glucosa.

Propiedades. La celulosa es un polímero policíclico con una gran cantidad de grupos hidroxilo polares, lo que confiere rigidez y resistencia a sus cadenas moleculares (y también aumenta la capacidad de humedad y la higroscopicidad). La celulosa es insoluble en agua, no se ve afectada por ácidos y álcalis débiles y se disuelve sólo en muy pocos disolventes (disolvente de cobre y amonio y soluciones concentradas de bases de amonio cuaternario).

Sustancias pécticas - un complejo de biopolímeros, cuya cadena principal está formada por residuos de moléculas de ácido galacturónico.

Las sustancias pécticas están representadas por protopectina, pectina y ácido péctico, que difieren en peso molecular, grado de polimerización y presencia de grupos metilo. Su propiedad común es la insolubilidad en agua.

Protopectina - un polímero cuya cadena principal consta de una gran cantidad de unidades monoméricas - residuos de moléculas de pectina. La protopectina incluye moléculas de arabano y xilano. Forma parte de las placas intermedias que conectan las células individuales en los tejidos y también, junto con la celulosa y las hemicelulosas, en las membranas de los tejidos vegetales, proporcionando su dureza y resistencia.

Propiedades. La protopectina sufre hidrólisis ácida y enzimática (por ejemplo, durante la maduración de frutas y verduras), así como destrucción durante la cocción prolongada en agua. Como resultado, los tejidos se ablandan, lo que facilita la absorción de alimentos por parte del cuerpo humano.

Pectina - un polímero formado por residuos de moléculas de éster metílico y ácido galacturónico no metilado. Las pectinas de diferentes plantas tienen distintos grados de polimerización y metilación. Esto afecta sus propiedades, en particular, la capacidad gelificante, gracias a la cual la pectina y las frutas que la contienen en cantidades suficientes se utilizan en la industria de la confitería para la producción de mermeladas, malvaviscos, mermeladas, etc. Las propiedades gelificantes de la pectina aumentan al aumentar su peso molecular y grado de metilación.

Propiedades. La pectina sufre saponificación bajo la influencia de álcalis, así como hidrólisis enzimática con formación de ácidos pécticos y alcohol metílico. La pectina es insoluble en agua y no es absorbida por el cuerpo, pero tiene una alta capacidad de retención y absorción de agua. Gracias a esta última propiedad, elimina muchas sustancias nocivas del cuerpo humano: colesterol, sales de metales pesados, radionúclidos, venenos bacterianos y fúngicos.

Las sustancias pectinas están contenidas únicamente en productos alimenticios sin refinar de origen vegetal (cereales, frutas y verduras), así como en productos con la adición de pectina o materiales vegetales ricos en ella (productos de confitería de frutas y bayas, caramelos batidos, pasteles, etc. ).

Ardillas - biopolímeros naturales que consisten en residuos de moléculas de aminoácidos unidas por enlaces amida (péptidos), y los subgrupos individuales contienen además compuestos inorgánicos y orgánicos libres de nitrógeno.

En consecuencia, por naturaleza química, las proteínas pueden ser polímeros orgánicos o simples y copolímeros organoelementos o complejos.

Proteínas simples consisten únicamente en residuos de moléculas de aminoácidos, y proteínas complejas Además de aminoácidos, pueden contener elementos inorgánicos (hierro, fósforo, azufre, etc.), así como compuestos libres de nitrógeno (lípidos, carbohidratos, colorantes, ácidos nucleicos).

Dependiendo de su capacidad para disolverse en diversos disolventes, las proteínas simples se dividen en los siguientes tipos: albúminas, globulinas, prolaminas, glutelinas, protaminas, histonas, protenoides.

Las proteínas complejas se dividen en función de los compuestos libres de nitrógeno que componen sus macromoléculas en los siguientes subgrupos:

• Las fosforoproteínas son proteínas que contienen restos de moléculas de ácido fosfórico (caseína de leche, vitelina de huevo, ictulina de caviar de pescado). Estas proteínas son insolubles pero se hinchan en agua;
• glicoproteínas: proteínas que contienen restos de moléculas de carbohidratos (mucinas y mucoides de huesos, cartílagos, saliva, así como la córnea de los ojos, la membrana mucosa del estómago, los intestinos);
• lipoproteínas: proteínas con restos de moléculas lipídicas (que se encuentran en las membranas, el protoplasma de células vegetales y animales, el plasma sanguíneo, etc.);
• cromoproteínas: proteínas con restos de moléculas de compuestos colorantes (mioglobina del tejido muscular y hemoglobina de la sangre, etc.);
• nucleoproteínas: proteínas con residuos de ácidos nucleicos (proteínas de núcleos celulares, gérmenes de semillas de cereales, trigo sarraceno, legumbres, etc.).

Las proteínas pueden contener entre 20 y 22 aminoácidos en diferentes proporciones y secuencias. Estos aminoácidos se dividen en esenciales y no esenciales.

Aminoácidos esenciales - aminoácidos que no se sintetizan en el cuerpo humano, por lo que deben provenir del exterior con los alimentos. Estos incluyen isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina, arginina e histidina.

aminoácidos no esenciales - aminoácidos sintetizados en el cuerpo humano.

Dependiendo del contenido y la proporción óptima de aminoácidos esenciales, las proteínas se dividen en completas e incompletas.

Proteínas completas - proteínas, que contienen todos los aminoácidos esenciales en la proporción óptima para el cuerpo humano. Estos incluyen proteínas de la leche, huevos, tejido muscular de carne y pescado, trigo sarraceno, etc.

Proteínas incompletas - proteínas que carecen o contienen cantidades insuficientes de uno o más aminoácidos esenciales. Estos incluyen proteínas de huesos, cartílagos, piel, tejido conectivo, etc.

Según la digestibilidad, las proteínas se dividen en digerible(proteínas del tejido muscular, leche, huevos, cereales, verduras, etc.) y difícil de digerir(elastina, colágeno, queratina, etc.).

Las macromoléculas de proteínas tienen una estructura compleja. Hay cuatro niveles de organización de las moléculas de proteínas: estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias. Estructura primaria es una secuencia de residuos de aminoácidos en una cadena polipeptídica conectada por un enlace amida. Estructura secundaria se refiere al tipo de disposición de las cadenas polipeptídicas, con mayor frecuencia en forma de hélice, cuyas espiras se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno. Bajo estructura terciaria Comprender la ubicación de la cadena polipeptídica en el espacio. Para muchas proteínas, esta estructura está formada por varios glóbulos compactos llamados dominios y conectados por puentes delgados: cadenas polipeptídicas alargadas. Estructura cuaternaria refleja la forma en que las macromoléculas que constan de varias cadenas polipeptídicas no conectadas por enlaces covalentes se combinan y organizan en el espacio.

Entre estas subunidades surgen enlaces de hidrógeno, iónicos y otros. Los cambios de pH, temperatura, tratamiento con sales, ácidos y similares conducen a la disociación de la macromolécula en las subunidades originales, pero cuando se eliminan estos factores, se produce la reconstrucción espontánea de la estructura cuaternaria. Los cambios más profundos en la estructura de las proteínas, incluida la terciaria, se denominan desnaturalización.

Las proteínas se encuentran en muchos productos alimenticios: de origen vegetal (harina de cereales, frutas y verduras), productos de confitería de harina y de origen animal (carne, pescado y productos lácteos). En varios productos alimenticios, las proteínas están completamente ausentes o su contenido es insignificante y no tiene un valor nutricional significativo, aunque puede afectar la sedimentación o la turbidez (por ejemplo, en los jugos).

Propiedades. Las propiedades fisicoquímicas de las proteínas están determinadas por su naturaleza de alto peso molecular, la compacidad de las cadenas polipeptídicas y la disposición relativa de los aminoácidos. El peso molecular de las proteínas varía de 5 mil a 1 millón.

En los productos alimenticios, las siguientes propiedades son de gran importancia: valor energético, hidrólisis enzimática y ácida, desnaturalización, hinchazón, formación de melanoides.

Valor energético La proteína es de 4,0 kcal por 1 g. Sin embargo, el valor biológico de las proteínas, determinado por el contenido de aminoácidos esenciales, es más importante para el cuerpo humano.

Hidrólisis enzimática y ácida de proteínas. Ocurre bajo la influencia de enzimas proteolíticas y ácido clorhídrico del jugo gástrico. Gracias a esta propiedad, el cuerpo humano utiliza proteínas digeribles y los aminoácidos formados durante la hidrólisis participan en la síntesis de proteínas en el cuerpo humano. La hidrólisis de proteínas ocurre durante la fermentación de la masa, la producción de alcohol, vino y cerveza y vegetales encurtidos.

Desnaturalización de proteínas Ocurre a través de cambios reversibles y profundos irreversibles en la estructura de las proteínas. La desnaturalización reversible se asocia con cambios en la estructura cuaternaria, mientras que la desnaturalización irreversible se asocia con cambios en las estructuras secundaria y terciaria. La desnaturalización se produce bajo la influencia de altas y bajas temperaturas, deshidratación, cambios en el pH del medio ambiente, aumento de las concentraciones de azúcares, sales y otras sustancias, mientras que mejora la digestibilidad de las proteínas, pero la capacidad de disolverse en agua y otros disolventes, como además de hincharse, se pierde. El proceso de desnaturalización de proteínas es uno de los más importantes en la elaboración de muchos productos alimenticios y culinarios (panadería y repostería de harina, encurtido de verduras, leche, salazón de pescado y verduras, secado, enlatado con azúcar y ácidos).

Hinchazón o hidratación de las proteínas. - su capacidad para absorber y retener agua unida mientras aumenta el volumen. Esta propiedad es la base para la preparación de masas para productos de panadería y repostería de harina, en la elaboración de embutidos, etc. Conservar las proteínas en estado hinchado es una tarea importante para muchos productos alimenticios que las contienen. Pérdida de la capacidad de retención de agua de las proteínas, llamada sinéresis, provoca el envejecimiento de las proteínas de la harina y de los cereales, especialmente las legumbres, y el envejecimiento de los productos de panadería y confitería harineros.

formación de melanoides- la capacidad de los residuos de aminoácidos de las proteínas para interactuar con los azúcares reductores para formar compuestos de color oscuro: las melanoidinas. Esta propiedad se manifiesta más activamente a temperaturas elevadas y pH de 3 a 7 en la producción de productos de panadería y confitería de harina, cerveza, conservas, frutas y verduras secas. Como resultado, el color de los productos cambia de amarillo dorado a varios tonos de marrón y negro, mientras que el valor biológico de los productos disminuye.

enzimas - biopolímeros de naturaleza proteica, que son catalizadores de muchos procesos bioquímicos.

La función principal de las enzimas es acelerar las transformaciones de sustancias que ingresan, están disponibles o se forman durante el metabolismo en cualquier organismo biológico (humano, animales, plantas, microorganismos), así como la regulación de los procesos bioquímicos en función de las condiciones externas cambiantes.

Dependiendo de la naturaleza química de las macromoléculas, las enzimas se dividen en uno y dos componentes. Monocomponente consisten únicamente en proteínas (por ejemplo, amilasa, pepsina, etc.), dos componentes- de compuestos proteicos y no proteicos. En la superficie de una molécula de proteína o en una hendidura especial se encuentran centros activos, representados por un conjunto de grupos funcionales de aminoácidos que interactúan directamente con el sustrato y/o componentes no proteicos: las coenzimas. Estos últimos incluyen vitaminas (B1, B2, PP, etc.), así como minerales (Cu, Zn, Fe, etc.). Por tanto, las enzimas que contienen hierro incluyen peroxidasa y catalasa, y las enzimas que contienen cobre incluyen ascorbato oxidasa.

• oxirreductasas - enzimas que catalizan reacciones redox mediante la transferencia de iones de hidrógeno o electrones, por ejemplo, enzimas respiratorias peroxidasa, catalasa;
• transferasas- enzimas que catalizan la transferencia de grupos funcionales (CH3, COOH, NH2, etc.) de una molécula a otra, por ejemplo, enzimas que catalizan la desaminación y descarboxilación de aminoácidos formados durante la hidrólisis de proteínas de materias primas (granos, frutas). , patatas), lo que conduce a la acumulación de alcoholes superiores durante la producción de alcohol etílico, vino y cerveza;
• hidrolasas- enzimas que catalizan la escisión hidrolítica de enlaces (péptidos, glicosídicos, éter, etc.). Estos incluyen lipasas que hidrolizan grasas, peptidasas - proteínas, amilasas y fosforilasas - almidón, etc .;
• liasas- enzimas que catalizan la escisión no hidrolítica de grupos del sustrato para formar un doble enlace y reacciones inversas. Por ejemplo, la piruvato descarboxilasa escinde el CO2 del ácido pirúvico, lo que conduce a la formación de acetoaldehído como producto intermedio de las fermentaciones alcohólica y láctica;
• isomerasas- enzimas que catalizan la formación de isómeros de sustrato moviendo múltiples enlaces o grupos de átomos dentro de la molécula;
• ligasas- enzimas que catalizan la adición de dos moléculas para formar nuevos enlaces.

La importancia de las enzimas. En su forma cruda, las enzimas se han utilizado desde la antigüedad en la producción de muchos productos alimenticios (en panadería, industria del alcohol, elaboración de vino, quesería, etc.). Las propiedades de consumo de una serie de bienes se forman en gran medida durante una operación especial: la fermentación (té negro, rojo, amarillo, granos de cacao, etc.). Las preparaciones enzimáticas purificadas comenzaron a utilizarse en el siglo XX. en la producción de jugos, aminoácidos puros para tratamiento y nutrición artificial, eliminación de lactosa de la leche para alimentación infantil, etc. Durante el almacenamiento de productos alimenticios, las enzimas contribuyen a la maduración de la carne, frutas y verduras, pero también pueden provocar su deterioro (pudrición, moho, adelgazamiento, fermentación).

Propiedades. Las enzimas tienen una alta actividad catalítica, por lo que una pequeña cantidad de ellas puede activar procesos bioquímicos de grandes cantidades de sustrato; especificidad de acción, es decir ciertas enzimas actúan sobre sustancias específicas; reversibilidad de acción (las mismas enzimas pueden llevar a cabo la descomposición y síntesis de determinadas sustancias); Movilidad, manifestada en cambios en la actividad bajo la influencia de diversos factores (temperatura, humedad, pH del ambiente, activadores e inactivadores).

Cada una de estas propiedades se caracteriza por ciertos rangos óptimos (por ejemplo, en el rango de temperatura de 40-50 ° C se observa la mayor actividad enzimática). Cualquier desviación del rango óptimo provoca una disminución de la actividad enzimática y, a veces, su inactivación completa (por ejemplo, altas temperaturas de esterilización). Muchos métodos de conservación de materias primas alimentarias se basan en esto. En este caso se produce una inactivación parcial o completa de las enzimas y productos propios de la materia prima, así como de los microorganismos que provocan su deterioro.

Para inactivar las enzimas de las materias primas y productos alimentarios durante el almacenamiento, se utilizan diversos métodos físicos, fisicoquímicos, químicos, bioquímicos y combinados.

polifenoles - biopolímeros, cuyas macromoléculas pueden incluir ácidos fenólicos, alcoholes y sus ésteres, así como azúcares y otros compuestos.

Estas sustancias se encuentran en la naturaleza viva sólo en las células vegetales. Además, pueden estar contenidos en madera y productos de madera, turba, lignito y hulla y residuos de petróleo.

Los polifenoles son más importantes en las frutas y verduras frescas y sus productos procesados, incluidos vinos, licores, así como en el té, el café, el coñac, el ron y la cerveza. En estos productos, los polifenoles afectan las propiedades organolépticas (sabor, color), el valor fisiológico (muchas de estas sustancias tienen actividad de vitamina P y propiedades bactericidas) y la vida útil.

Los polifenoles contenidos en los productos de origen vegetal incluyen taninos (por ejemplo, catequinas), así como sustancias colorantes (flavonoides, antocianinas, melaninas, etc.).

Las sustancias orgánicas, a diferencia de las inorgánicas, forman los tejidos y órganos de los organismos vivos. Estos incluyen proteínas, grasas, carbohidratos, ácidos nucleicos y otros.

Composición de la materia orgánica en las células vegetales.

Estas sustancias son compuestos químicos que contienen carbono. Raras excepciones a esta regla son los carburos, el ácido carbónico, los cianuros, los óxidos de carbono y los carbonatos. Los compuestos orgánicos se forman cuando el carbono se une con cualquiera de los elementos de la tabla periódica. Muy a menudo, estas sustancias contienen oxígeno, fósforo, nitrógeno e hidrógeno.

Cada célula de cualquier planta de nuestro planeta está formada por sustancias orgánicas, que se pueden dividir en cuatro clases. Estos son carbohidratos, grasas (lípidos), proteínas (proteínas), ácidos nucleicos. Estos compuestos son polímeros biológicos. Participan en procesos metabólicos en el cuerpo tanto de plantas como de animales a nivel celular.

Cuatro clases de sustancias orgánicas.

1. Son compuestos cuyos principales elementos estructurales son los aminoácidos. En el organismo vegetal, las proteínas realizan varias funciones importantes, la principal de las cuales es estructural. Forman parte de diversas formaciones celulares, regulan procesos vitales y se almacenan en reserva.

2. También forman parte de absolutamente todas las células vivas. Están formados por las moléculas biológicas más simples. Estos son ésteres de ácidos carboxílicos y alcoholes. El papel principal de las grasas en la vida de las células es la energía. Las grasas se depositan en semillas y otras partes de las plantas. Como resultado de su descomposición, se libera la energía necesaria para la vida del organismo. En invierno, muchos arbustos y árboles se alimentan, agotando las reservas de grasas y aceites que acumularon durante el verano. También cabe destacar el importante papel de los lípidos en la construcción de las membranas celulares, tanto vegetales como animales.

3. Los carbohidratos son el grupo principal de sustancias orgánicas, mediante cuya descomposición los organismos obtienen la energía necesaria para la vida. Su nombre habla por sí solo. En la estructura de las moléculas de carbohidratos, junto con el carbono, están presentes el oxígeno y el hidrógeno. El carbohidrato de almacenamiento más común que se forma en las células durante la fotosíntesis es el almidón. Una gran cantidad de esta sustancia se deposita, por ejemplo, en las células de los tubérculos de patata o de las semillas de cereales. Otros carbohidratos proporcionan el sabor dulce de los frutos de las plantas.