BIOLOGINIS ANGLIAVANDENIŲ VAIDMUO.

VIRŠKINIMAS IR ABSORBIJIMAS.

GLIKOGENO SINTEZĖ IR TIRPINIMAS.

Individuali užduotis

biologijos studentas

4120-2(b) grupės

Menadjevas Ramazanas Ismetovičius

Zaporožė 2012 m

TURINYS
1. Trumpa informacija apie angliavandenius
2. Angliavandenių klasifikacija
3. Mono- ir disacharidų organizavimo struktūriniai ir funkciniai ypatumai: struktūra; buvimas gamtoje; gavimas; atskirų atstovų savybės
4. Biologinis biopolimerų – polisacharidų vaidmuo
5. Cheminės angliavandenių savybės
6. Virškinimas ir įsisavinimas

7. Glikogeno sintezė ir skaidymas
8. Išvados

9. Literatūros sąrašas.

ĮVADAS

Organiniai junginiai sudaro vidutiniškai 20-30% gyvo organizmo ląstelių masės. Tai biologiniai polimerai: baltymai, nukleino rūgštys, angliavandeniai, taip pat riebalai ir daugybė mažų molekulių – hormonai, pigmentai, ATP ir kt. Skirtingų tipų ląstelėse yra nevienodo kiekio organinių junginių. Augalų ląstelėse vyrauja kompleksiniai angliavandeniai-polisacharidai, o gyvūnų ląstelėse daugiau baltymų ir riebalų. Tačiau kiekviena iš organinių medžiagų grupių bet kokio tipo ląstelėje atlieka panašias funkcijas: teikia energiją ir yra statybinė medžiaga.

TRUMPA INFORMACIJA APIE ANGLIAVANDENIUS

Angliavandeniai yra organiniai junginiai, susidedantys iš vienos ar kelių paprastų cukrų molekulių. Angliavandenių molinė masė svyruoja nuo 100 iki 1 000 000 Da (Daltono masė, maždaug lygi vieno vandenilio atomo masei). Jų bendroji formulė paprastai rašoma kaip Cn (H2O) n (kur n yra bent trys). Pirmą kartą 1844 m. šį terminą įvedė šalies mokslininkas K. Schmidas (1822-1894). Pavadinimas „angliavandeniai“ atsirado analizuojant pirmuosius žinomus šios junginių grupės atstovus. Paaiškėjo, kad šios medžiagos susideda iš anglies, vandenilio ir deguonies, o vandenilio ir deguonies atomų skaičiaus santykis jose yra toks pat kaip ir vandenyje: dviem vandenilio atomams – vienas deguonies atomas. Taigi jie buvo laikomi anglies ir vandens junginiu. Vėliau tapo žinoma daug angliavandenių, kurie neatitiko šios sąlygos, tačiau pavadinimas „angliavandeniai“ vis dar yra visuotinai priimtas. Gyvūnų ląstelėje angliavandenių randama ne daugiau kaip 2-5%. Augalų ląstelės yra turtingiausios angliavandenių, kur jų kiekis kai kuriais atvejais siekia 90% sausos masės (pavyzdžiui, bulvių gumbuose, sėklose).

ANGLIAVANDENIŲ KLASIFIKACIJA

Yra trys angliavandenių grupės: monosacharidai arba paprastieji cukrūs (gliukozė, fruktozė); oligosacharidai – junginiai, susidedantys iš 2-10 nuosekliai sujungtų paprastųjų cukrų (sacharozės, maltozės) molekulių; polisacharidai, įskaitant daugiau nei 10 cukraus molekulių (krakmolo, celiuliozės).

3. MONO- IR DISACACARIDŲ ORGANIZACIJOS STRUKTŪRINĖS IR FUNKCINĖS YPATUMAI: STRUKTŪRA; BŪTI GAMTOJE; KVITAS. ATSKIRŲ ATSTOVŲ CHARAKTERISTIKA

Monosacharidai yra daugiahidročių alkoholių ketoniniai arba aldehidiniai dariniai. Jas sudarantys anglies, vandenilio ir deguonies atomai yra santykiu 1:2:1. Bendroji paprastųjų cukrų formulė yra (CH2O) n. Priklausomai nuo anglies skeleto ilgio (anglies atomų skaičiaus), jie skirstomi į: triozes-C3, tetrozes-C4, pentozes-C5, heksozes-C6 ir tt Be to, cukrūs skirstomi į: - aldozes, kurios turi aldehido grupę, - C=O. Tai apima | N gliukozė:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH

Ketozės, turinčios ketonų grupę, yra C-. Pavyzdžiui, || reiškia fruktozę. Tirpaluose visi cukrūs, pradedant pentoze, turi ciklinę formą; tiesine forma yra tik triozės ir tetrozės. Susidarius ciklinei formai, aldehido grupės deguonies atomas kovalentiniu ryšiu susijungia su priešpaskutiniu grandinės anglies atomu, todėl susidaro pusacetaliai (aldozės atveju) ir hemiketaliai (ketozių atveju). ).

MONOSACHARIDŲ SAVYBĖS, ATRINKTI ATSTOVAI

Iš tetrozių eritrozė yra svarbiausia medžiagų apykaitos procesuose. Šis cukrus yra vienas iš tarpinių fotosintezės produktų. Pentozės natūraliomis sąlygomis randamos daugiausia kaip sudėtingesnių medžiagų molekulių komponentai, pavyzdžiui, sudėtingi polisacharidai, vadinami pentozanais, taip pat augalų dervos. Nemažai pentozių (10-15%) randama medienoje ir šiauduose. Arabinozė daugiausia randama gamtoje. Jo yra vyšnių klijuose, burokėliuose ir guma arabike, iš kur jis gaunamas. Ribozė ir dezoksiribozė yra plačiai paplitusios gyvūnų ir augalų pasaulyje. Ribozė gaunama epimerizuojant arabinozę. Ksilozė susidaro hidrolizuojant ksilozano polisacharidą, esantį šiauduose, sėlenose, medienoje ir saulėgrąžų lukštuose. Įvairių rūšių ksilozės fermentacijos produktai yra pieno, acto, citrinų, gintaro ir kitos rūgštys. Ksilozę žmogaus organizmas pasisavina prastai. Hidrolizatai, kurių sudėtyje yra ksilozės, naudojami tam tikrų rūšių mielėms auginti, jie naudojami kaip baltymų šaltinis ūkio gyvūnams šerti. Kai ksilozė redukuojama, gaunamas ksilitolis, jis naudojamas kaip cukraus pakaitalas diabetikams. Ksilitolis plačiai naudojamas kaip drėgmės stabilizatorius ir plastifikatorius (popieriaus pramonėje, parfumerijoje ir celofano gamyboje). Tai vienas iš pagrindinių komponentų gaminant daugybę paviršinio aktyvumo medžiagų, lakų ir klijų. Dažniausios heksozės yra gliukozė, fruktozė ir galaktozė, jų bendra formulė yra C6H12O6. Gliukozės (vynuogių cukraus, dekstrozės) randama vynuogių ir kitų saldžių vaisių sultyse bei nedideliais kiekiais gyvūnų ir žmonių organizme. Gliukozė yra dalis svarbiausių disacharidų – cukranendrių ir vynuogių cukrų. Didelės molekulinės masės polisacharidai, t. y. krakmolas, glikogenas (gyvulinis krakmolas) ir skaidulos, yra visiškai sudaryti iš įvairiais būdais tarpusavyje sujungtų gliukozės molekulių liekanų. Gliukozė yra pagrindinis ląstelių energijos šaltinis. Žmogaus kraujyje yra 0,1-0,12% gliukozės kiekio sumažėjimas sukelia nervų ir raumenų ląstelių veikimo sutrikimus, kartais kartu su traukuliais ar alpimu. Gliukozės kiekį kraujyje reguliuoja sudėtingas nervų sistemos ir endokrininių liaukų mechanizmas. Viena iš labiausiai paplitusių sunkių endokrininių ligų – cukrinis diabetas – yra susijusi su kasos salelių zonų hipofunkcija. Kartu su žymiai sumažėjęs raumenų ir riebalų ląstelių membranos pralaidumas gliukozei, dėl kurio padidėja gliukozės kiekis kraujyje ir šlapime. Medicinos reikmėms skirta gliukozė gaunama gryninant – perkristalizuojant – techninę gliukozę iš vandeninių arba vandeninių-alkoholinių tirpalų. Gliukozė naudojama tekstilės gamyboje ir kai kuriose kitose pramonės šakose kaip reduktorius. Medicinoje gryna gliukozė naudojama injekcinių tirpalų pavidalu į kraują nuo daugelio ligų ir tablečių pavidalu. Iš jo gaunamas vitaminas C, kartu su gliukoze, yra kai kurių glikozidų ir polisacharidų dalis. Galaktozės molekulių liekanos yra sudėtingiausių biopolimerų – gangliozidų arba glikosfingolipidų – dalis. Jų randama žmonių ir gyvūnų nervų ganglijose, taip pat smegenų audinyje, blužnyje – raudonuosiuose kraujo kūneliuose. Galaktozė daugiausia gaunama hidrolizės būdu pieno cukrui. Fruktozė (vaisių cukrus) laisvoje būsenoje yra vaisiuose ir meduje. Tai yra daugelio sudėtingų cukrų, tokių kaip cukranendrių cukrus, komponentas, iš kurio jį galima gauti hidrolizės būdu. Kai kuriuose augaluose randamas inulinas, sudėtingos konstrukcijos didelės molekulinės masės polisacharidas. Fruktozė taip pat gaunama iš inulino. Fruktozė yra vertingas maisto cukrus; jis yra 1,5 karto saldesnis už sacharozę ir 3 kartus saldesnis už gliukozę. Jį organizmas gerai pasisavina. Sumažėjus fruktozės kiekiui, susidaro sorbitolis ir manitolis. Sorbitolis vartojamas kaip cukraus pakaitalas sergančiųjų diabetu mityboje; Be to, iš jo gaminama askorbo rūgštis (vitaminas C). Oksiduota fruktozė gamina vyno ir oksalo rūgštis.

Disacharidai yra tipiški į cukrų panašūs polisacharidai. Tai kietos medžiagos arba nesikristalizuojantys sirupai, gerai tirpūs vandenyje. Tiek amorfiniai, tiek kristaliniai disacharidai paprastai tirpsta tam tikrame temperatūros intervale ir, kaip taisyklė, irdami. Disacharidai susidaro vykstant kondensacijos reakcijai tarp dviejų monosacharidų, dažniausiai heksozių. Ryšys tarp dviejų monosacharidų vadinamas glikozidiniu ryšiu. Paprastai jis susidaro tarp pirmojo ir ketvirtojo gretimų monosacharido vienetų anglies atomų (1,4-glikozidinė jungtis). Šis procesas gali būti kartojamas daugybę kartų, todėl susidaro milžiniškos polisacharidų molekulės. Kai monosacharidų vienetai susijungia vienas su kitu, jie vadinami likučiais. Taigi maltozė susideda iš dviejų gliukozės likučių. Iš disacharidų labiausiai paplitusi maltozė (gliukozė + gliukozė), laktozė (gliukozė + galaktozė) ir sacharozė (gliukozė + fruktozė).

PASIRINKTI DISACHARIDŲ ATSTOVAI

Maltozės (salyklo cukraus) formulė yra C12H22O11. Pavadinimas atsirado dėl maltozės gavimo metodo: ji gaunama iš krakmolo, veikiant salyklui (lot. maltum - salyklas). Dėl hidrolizės maltozė suskaidoma į dvi gliukozės molekules:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Salyklo cukrus yra tarpinis krakmolo hidrolizės produktas, plačiai paplitęs augalų ir gyvūnų organizmuose. Salyklo cukrus yra žymiai mažiau saldus nei cukranendrių cukrus (0,6 karto tos pačios koncentracijos). Laktozė (pieno cukrus). Šio disacharido pavadinimas atsirado dėl jo gamybos iš pieno (iš lotynų kalbos lactum - pienas). Hidrolizės metu laktozė suskaidoma į gliukozę ir galaktozę:

Laktozė gaunama iš pieno: karvės piene yra 4-5,5%, motinos piene - 5,5-8,4%. Laktozė nuo kitų cukrų skiriasi tuo, kad nėra higroskopiška: nesudrėkina. Pieno cukrus naudojamas kaip vaistas ir kūdikių maistas. Laktozė yra 4 ar 5 kartus mažiau saldi nei sacharozė. Sacharozė (cukranendrių arba runkelių cukrus). Pavadinimas atsirado dėl jo išgavimo iš cukrinių runkelių arba cukranendrių. Cukranendrių cukrus buvo žinomas daugelį amžių prieš Kristų. Tik XVIII amžiaus viduryje. šis disacharidas buvo aptiktas cukriniuose runkeliuose ir tik XIX amžiaus pradžioje. jis buvo gautas gamybos sąlygomis. Sacharozė yra labai paplitusi augalų pasaulyje. Lapuose ir sėklose visada yra nedidelis kiekis sacharozės. Jo taip pat yra vaisiuose (abrikosuose, persikuose, kriaušėse, ananasuose). Daug jo yra klevų ir palmių sultyse, kukurūzuose. Tai garsiausias ir plačiausiai naudojamas cukrus. Hidrolizuojant iš jo susidaro gliukozė ir fruktozė:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Vienodų kiekių gliukozės ir fruktozės mišinys, susidarantis dėl cukranendrių cukraus inversijos (dėl hidrolizės proceso pasikeitimo nuo tirpalo sukimosi dešinėje į kairę), vadinamas invertuotu cukrumi (sukimosi inversija). Natūralus invertuotas cukrus yra medus, kurį daugiausia sudaro gliukozė ir fruktozė. Sacharozės gaunama dideliais kiekiais. Cukriniuose runkeliuose sacharozės yra 16-20%, cukranendrių - 14-26%. Nuplauti burokėliai susmulkinami, o sacharozė pakartotinai ekstrahuojama mašinose su maždaug 80 laipsnių temperatūros vandeniu. Gautas skystis, kuriame, be sacharozės, yra daug įvairių priemaišų, apdorojamas kalkėmis. Kalkės nusodina daugybę organinių rūgščių, taip pat baltymų ir kai kurių kitų medžiagų kalcio druskų pavidalu. Dalis kalkių su cukranendrių cukrumi sudaro šaltame vandenyje tirpius kalcio sacharatus, kurie sunaikinami apdorojant anglies dioksidu.

Kalcio karbonato nuosėdos atskiriamos filtruojant, o filtratas, papildomai išvalius, garinamas vakuume, kol gaunama pastos pavidalo masė. Išsiskyrę sacharozės kristalai atskiriami naudojant centrifugas. Taip gaunamas žalias granuliuotas cukrus, kuris yra gelsvos spalvos, rusvos spalvos motininis tirpalas ir nesikristalizuojantis sirupas (burokėlių melasa, arba melasa). Granuliuotas cukrus išvalomas (rafinuojamas) ir gaunamas gatavas produktas.

Savo gerą darbą pateikti žinių bazei lengva. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Astanos švietimo departamentas

Politechnikos kolegija

Kūrybinis darbas

Tema: chemija

Tema: "Angliavandeniai"

• Turinys: 1
• Įvadas. 4
• 1 .Monosacharidai. 7
• gliukozė. 7
• 7
• Fizinės savybės. 9
• Cheminės savybės. 9
• Gliukozės gavimas. 10
• Gliukozės vartojimas. 10
• 11
• II. Disacharidai. 11
• Sacharozė. 12
• 12
• Fizinės savybės. 12
• Cheminės savybės. 12
• Sacharozės gavimas. 13
• Sacharozės naudojimas. 14
• Aptinkamas gamtoje ir žmogaus organizme. 14
• III. Polisacharidai. 14
• Krakmolas 14
• Pagrindinės sąvokos. Molekulių sandara. 14
• Fizinės savybės. 15
• Cheminės savybės. 15
• Krakmolo gavimas. 15
• Krakmolo panaudojimas. 15
• Aptinkamas gamtoje ir žmogaus organizme. 16
• Celiuliozė. 17
• Pagrindinės sąvokos. Molekulių sandara. 17
• Fizinės savybės. 17
• Cheminės savybės. 17
• Celiuliozės paruošimas. 18
• Celiuliozės panaudojimas. 18
• Aptinkamas gamtoje ir žmogaus organizme. 19
• Išvada 21
• Programos. 22
• Naudota literatūra 33

Įvadas

Kasdien, susidūrę su įvairiais namų apyvokos daiktais, maistu, gamtos objektais, pramoniniais produktais, nesusimąstome apie tai, kad aplink yra pavienės cheminės medžiagos ar šių medžiagų derinys. Bet kuri medžiaga turi savo struktūrą ir savybes. Nuo savo pasirodymo Žemėje žmogus savo reikmėms vartojo augalinį maistą, kuriame yra krakmolo, vaisius ir daržoves, turinčius gliukozės, sacharozės ir kitų angliavandenių, ir naudojo medieną bei kitus augalinius objektus, daugiausia sudarytus iš kito natūralaus polisacharido – celiuliozės. Ir tik XIX amžiaus pradžioje. Atsirado galimybė ištirti natūralių didelės molekulinės masės medžiagų cheminę sudėtį ir jų molekulių struktūrą. Šioje srityje buvo padaryti svarbiausi atradimai.

Didžiuliame organinių medžiagų pasaulyje yra junginių, kurie, galima sakyti, yra sudaryti iš anglies ir vandens. Jie vadinami angliavandeniais. Terminą „angliavandeniai“ pirmasis pasiūlė rusų chemikas iš Dorpato (dabar Tartu) K. Schmidtas 1844 m. 1811 m. rusų chemikas Konstantinas Gotliebas Žygimantas (1764-1833) pirmasis gavo gliukozę krakmolo hidrolizės būdu. Angliavandeniai yra plačiai paplitę gamtoje ir atlieka svarbų vaidmenį gyvų organizmų ir žmonių biologiniuose procesuose.

Angliavandeniai, atsižvelgiant į jų struktūrą, gali būti skirstomi į monosacharidai, disacharidai ir polisacharidai: (žr. 1 priedą)

1. Monosacharidai:

- gliukozė C6H12O6

-fruktozė C6H12O6

- ribozė C 5 H 10 O 5

Iš šešių anglies monosacharidų – heksozių – svarbiausi yra gliukozė, fruktozė ir galaktozė.

Jei du monosacharidai yra sujungti vienoje molekulėje, junginys vadinamas disacharidu.

2. Disacharidai:

-sacharozės C 12 H 22 O 11

Sudėtiniai angliavandeniai, susidarantys iš daugelio monosacharidų, vadinami polisacharidais.

3. Polisacharidai:

- krakmolo(C6H10O5)n

- celiuliozė(C6H10O5)n

Monosacharidų molekulėse gali būti nuo 4 iki 10 anglies atomų. Visų monosacharidų grupių pavadinimai, taip pat atskirų atstovų pavadinimai baigiasi - Oza. Todėl, priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus molekulėje, monosacharidai skirstomi į tetrozės, pentozės, heksozės ir tt heksozės ir pentozės turi didžiausią reikšmę.

Angliavandenių klasifikacija

Gyvūnai ir žmonės nesugeba susintetinti cukrų ir gauti jų iš įvairių augalinės kilmės maisto produktų.

Augaluose angliavandeniai susidaro iš anglies dioksido ir vandens sudėtingos fotosintezės reakcijos procese, kurį atlieka saulės energija, dalyvaujant žaliam augaliniam pigmentui - chlorofilas.

1. Monosacharidai

Iš šešių anglies monosacharidų – heksozių – svarbios gliukozė, fruktozė ir galaktozė.

gliukozė

Pagrindinės sąvokos. Molekulių sandara. Norint nustatyti gliukozės molekulės struktūrinę formulę, būtina žinoti jos chemines savybes. Eksperimentiškai įrodyta, kad vienas molis gliukozės reaguoja su penkiais moliais acto rūgšties ir susidaro esteris. Tai reiškia, kad gliukozės molekulėje yra penkios hidroksilo grupės. Kadangi sidabro (II) oksido amoniako tirpale esanti gliukozė sukelia „sidabro veidrodžio“ reakciją, jos molekulėje turi būti aldehido grupė.

Taip pat buvo eksperimentiškai įrodyta, kad gliukozė turi nešakotą anglies grandinę. Remiantis šiais duomenimis, gliukozės molekulės struktūra gali būti išreikšta šia formule:

Kaip matyti iš formulės, gliukozė yra ir polihidroksilis alkoholis, ir aldehidas, ty aldehido alkoholis.

Tolesni tyrimai parodė, kad be atviros grandinės molekulių gliukozei būdingos ir ciklinės struktūros molekulės. Tai paaiškinama tuo, kad gliukozės molekulės dėl anglies atomų sukimosi aplink ryšius gali įgauti lenktą formą, o anglies 5 hidroksilo grupė gali priartėti prie hidroksilo grupės. Pastarojoje, veikiant hidroksilo grupei, β-jungtis nutrūksta. Prie laisvosios jungties pridedamas vandenilio atomas ir susidaro šešių narių žiedas, kuriame nėra aldehido grupės. Įrodyta, kad vandeniniame tirpale yra abiejų formų gliukozės molekulės - aldehido ir ciklinės, tarp kurių susidaro cheminė pusiausvyra:

Atviros grandinės gliukozės molekulėse aldehido grupė gali laisvai suktis aplink α-jungtį, esančią tarp pirmojo ir antrojo anglies atomų. Ciklinėse molekulėse toks sukimasis neįmanomas. Dėl šios priežasties ciklinė molekulės forma gali turėti skirtingą erdvinę struktūrą:

a)?- gliukozės forma- hidroksilo grupės (-OH) prie pirmojo ir antrojo anglies atomų yra vienoje žiedo pusėje.

b)

c)b- gliukozės forma- hidroksilo grupės yra priešingose ​​molekulės žiedo pusėse.

Fizinės savybės. Gliukozė yra bespalvė saldaus skonio kristalinė medžiaga, gerai tirpi vandenyje. Kristalizuojasi iš vandeninio tirpalo. Mažiau saldus, palyginti su runkelių cukrumi.

Cheminės savybės. Gliukozė turi cheminių savybių, būdingų alkoholiams (hidroksilo (-OH) grupė) ir aldehidams (aldehido grupei (-CHO), be to, ji turi ir tam tikrų specifinių savybių.

1. Alkoholiams būdingos savybės:

a) sąveika su vario (II) oksidu:

C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 > C 6 H 10 O 6 C u + H 2 O

vario(II) alkoksidas

b) sąveika su karboksirūgštimis, kad susidarytų esteriai (esterinimo reakcija).

C 6 H 12 O 6 + 5 CH 3 COOH > C 6 H 7 O 6 ( CH 3 CO ) 5

2. Aldehidams būdingos savybės

A) sąveika su sidabro (I) oksidu amoniako tirpale ("sidabro veidrodžio" reakcija) :

C 6 H 12 O 6 + Ag2O > C 6 H 12 O 7 + 2 Agv

gliukozė gliukono rūgštis

b) redukcija (hidrinimas) - iki heksahidrozės alkoholio (sorbitolio):

C6H12O6 + H2 > C6H14O6

gliukozės sorbitolis

3. Specifinės reakcijos – fermentacija:

a) alkoholinė fermentacija (mielių įtakoje) :

C6H12O6 > 2C2H5OH + 2CO2

gliukozės etilo alkoholis

b) pieno rūgšties fermentacija (veikiant pieno rūgšties bakterijoms) :

С6Н12О6 > С3Н6О3

gliukozės pieno rūgštis

c) sviesto rūgšties fermentacija :

C6H12O6 > C3H7COOH +2H2 +2CO2

gliukozės sviesto rūgštis

Gliukozės gavimas. Pirmąją paprasčiausių angliavandenių sintezę iš formaldehido, dalyvaujant kalcio hidroksidui, atliko A.M. Butlerovas 1861 m.

sa(jis)2

6HSON > C6H12O6

formaldehido gliukozė

Gamyboje gliukozė dažniausiai gaunama hidrolizuojant krakmolą, esant sieros rūgščiai:

H2SO4

(C6H10O5)n + nH2O > nC6H12O6

krakmolo gliukozė

Gliukozės vartojimas. Gliukozė yra vertingas mitybos produktas. Kūne vyksta sudėtingos biocheminės transformacijos, dėl kurių išsiskiria fotosintezės metu susikaupusi energija. Supaprastintas gliukozės oksidacijos procesas organizme gali būti išreikštas šia lygtimi:

С6Н12О6 + 6О2>6СО2 + 6H 2 O + Q

Kadangi gliukozę organizmas lengvai pasisavina, ji medicinoje naudojama kaip stiprinamoji priemonė. Gliukozė plačiai naudojama konditerijoje (gaminant marmeladą, karamelę, meduolius).

Gliukozės fermentacijos procesai turi didelę reikšmę. Taigi, pavyzdžiui, rauginus raugintus kopūstus, agurkus, pieną, įvyksta gliukozės pieno rūgšties fermentacija, kaip ir silosuojant pašarus. Jei silosuojama masė nėra pakankamai sutankinta, prasiskverbiam orui įvyksta sviesto rūgšties fermentacija ir pašaras tampa netinkamas naudoti.

Praktikoje taip pat naudojama alkoholio fermentacija, pavyzdžiui, alaus gamyboje.

Pasireiškimas gamtoje ir žmogaus organizme. Žmogaus kūne gliukozė randama raumenyse, kraujyje ir nedideliais kiekiais visose ląstelėse. Daug gliukozės yra vaisiuose, uogose, gėlių nektare, ypač vynuogėse.

Gamtoje Gliukozė susidaro augaluose vykstant fotosintezei, dalyvaujant žaliajai medžiagai – chlorofilui, turinčiai magnio atomą. Gliukozė laisvos formos yra beveik visuose žaliųjų augalų organuose. Ypač daug jo yra vynuogių sultyse, todėl gliukozė kartais vadinama vynuogių cukrumi. Medų daugiausia sudaro gliukozės ir fruktozės mišinys.

2. Disacharidai

Disacharidai yra kristaliniai angliavandeniai, kurių molekulės yra sudarytos iš dviejų monosacharidų molekulių tarpusavyje susijusių liekanų.

Paprasčiausi disacharidų atstovai yra paprastasis runkelių arba cukranendrių cukrus – sacharozė, salyklo cukrus – maltozė, pieno cukrus – laktozė ir celobiozė. Visi šie disacharidai turi tą pačią formulę C12H22O11.

Sacharozė

Pagrindinės sąvokos. Molekulių sandara. Eksperimentiškai įrodyta, kad sacharozės molekulinė formulė yra C12H22O11. Tiriant sacharozės chemines savybes matyti, kad jai būdinga daugiahidročių alkoholių reakcija: sąveikaujant su vario (II) hidroksidu susidaro ryškiai mėlynas tirpalas. „Sidabrinio veidrodžio“ reakcijos su sacharoze atlikti negalima. Vadinasi, jo molekulėje yra hidroksilo grupių, bet nėra aldehido.

Bet jei sacharozės tirpalas kaitinamas su druskos arba sieros rūgštimi, susidaro dvi medžiagos, iš kurių viena, kaip ir aldehidai, reaguoja ir su amoniako sidabro (I) oksido ir vario (II) hidroksido tirpalu. Ši reakcija įrodo, kad esant mineralinėms rūgštims, sacharozė hidrolizuojasi ir susidaro gliukozė bei fruktozė. Tai patvirtina, kad sacharozės molekulės susideda iš tarpusavyje susijusių gliukozės ir fruktozės molekulių liekanų.

Fizinės savybės. Gryna sacharozė yra bespalvė saldaus skonio kristalinė medžiaga, gerai tirpi vandenyje.

Cheminės savybės. Pagrindinė disacharidų savybė, išskirianti juos nuo monosacharidų, yra gebėjimas hidrolizuotis rūgščioje aplinkoje (arba veikiant organizmo fermentams):

C 12 H 22 O 11 + H2O > C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

sacharozė gliukozė fruktozė

Hidrolizės metu susidariusią gliukozę galima aptikti „sidabro veidrodžio“ reakcija arba reaguojant su vario (II) hidroksidu.

Sacharozės gavimas. Sacharozė C12 H22 O11 (cukrus) daugiausia gaunama iš cukrinių runkelių ir cukranendrių. Gaminant sacharozę nevyksta jokie cheminiai virsmai, nes jos jau yra natūraliuose produktuose. Iš šių produktų jis išskiriamas tik kiek įmanoma grynesne forma.

Sacharozės ekstrahavimo iš cukrinių runkelių procesas:

Nulupti cukriniai runkeliai mechaniniuose runkelių pjaustytuvuose paverčiami plonomis drožlėmis ir dedami į specialius indus – difuzorius, per kuriuos leidžiamas karštas vanduo. Dėl to iš burokėlių išplaunama beveik visa sacharozė, tačiau kartu su ja į tirpalą patenka įvairios rūgštys, baltymai ir dažančios medžiagos, kurias reikia atskirti nuo sacharozės.

Difuzoriuose susidaręs tirpalas apdorojamas kalkių pienu.

C 12 H 22 O 11 + Ca(OH) 2 > C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O

Kalcio hidroksidas reaguoja su tirpale esančiomis rūgštimis. Kadangi daugumos organinių rūgščių kalcio druskos yra blogai tirpios, jos nusėda. Sacharozė su kalcio hidroksidu sudaro tirpų alkoholato tipo sacharatą - C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O

3. Norint suskaidyti susidariusį kalcio sacharatą ir neutralizuoti kalcio hidroksido perteklių, per jų tirpalą leidžiamas anglies monoksidas (IV). Dėl to kalcis nusėda karbonato pavidalu:

C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O + 2CO 2 > C 12 H 22 O 11 + 2CaСO 3 v 2H 2 O

4. Nusodinus kalcio karbonatą gautas tirpalas filtruojamas, po to išgarinamas vakuuminiame aparate ir centrifuguojant atskiriami cukraus kristalai.

Tačiau viso cukraus iš tirpalo išskirti neįmanoma. Lieka rudas tirpalas (melasa), kuriame dar yra iki 50 % sacharozės. Melasa naudojama citrinos rūgšties ir kai kurių kitų produktų gamybai.

5. Išskirtas granuliuotas cukrus dažniausiai būna gelsvos spalvos, nes jame yra dažiklių. Norint juos atskirti, sacharozė vėl ištirpinama vandenyje ir gautas tirpalas praleidžiamas per aktyvuotą anglį. Tada tirpalas vėl išgarinamas ir kristalizuojamas. (žr. 2 priedą)

Sacharozės naudojimas. Sacharozė daugiausia naudojama kaip maisto produktas ir konditerijos pramonėje. Dirbtinis medus iš jo gaunamas hidrolizės būdu.

Aptinkamas gamtoje ir žmogaus organizme. Sacharozė yra cukrinių runkelių (16–20%) ir cukranendrių (14–26%) sulčių dalis. Jo nedideliais kiekiais kartu su gliukoze randama daugelio žalių augalų vaisiuose ir lapuose.

3. Polisacharidai

Kai kurie angliavandeniai yra natūralūs polimerai, susidedantys iš daugybės šimtų ir net tūkstančių monosacharidų vienetų, kurie yra vienos makromolekulės dalis. Todėl tokios medžiagos vadinamos polisacharidais. Iš polisacharidų svarbiausi yra krakmolas ir celiuliozė. Abu jie gaminami augalų ląstelėse iš gliukozės, pagrindinio fotosintezės produkto.

Krakmolas

Pagrindinės sąvokos. Molekulių sandara. Eksperimentiškai įrodyta, kad krakmolo cheminė formulė yra (C6 H10 O5)n, kur n siekia kelis tūkstančius. Krakmolas yra natūralus polimeras, kurio molekulės susideda iš atskirų C6 H10 O5 vienetų. Kadangi krakmolo hidrolizės metu susidaro tik gliukozė, galime daryti išvadą, kad šie vienetai yra molekulių liekanos. ? - gliukozė.

Mokslininkai sugebėjo įrodyti, kad krakmolo makromolekulės susideda iš ciklinių gliukozės molekulių liekanų. Krakmolo susidarymo procesą galima pavaizduoti taip:

Be to, nustatyta, kad krakmolas susideda ne tik iš linijinių, bet ir iš šakotos struktūros molekulių. Tai paaiškina granuliuotą krakmolo struktūrą.

Fizinės savybės. Krakmolas yra balti milteliai, netirpūs šaltame vandenyje. Karštame vandenyje išbrinksta ir susidaro pasta. Skirtingai nuo mono- ir oligosacharidų, polisacharidai neturi saldaus skonio.

Cheminės savybės.

1) Kokybinė reakcija į krakmolą.

Būdinga krakmolo reakcija yra jo sąveika suthod. Jei į atšaldytą krakmolo pastą įpilama jodo tirpalo, atsiranda mėlyna spalva. Kaitinant pasta išnyksta, o atvėsusi vėl atsiranda. Ši savybė naudojama nustatant krakmolą maisto produktuose. Pavyzdžiui, jei ant supjaustytos bulvės ar baltos duonos riekelės užlašinamas lašelis jodo, atsiranda mėlyna spalva.

2) Hidrolizės reakcija:

(C 6 H 6 O 5) n + nH 2 O > nC 6 H 12 O 6

Krakmolo gavimas. Pramoniniu būdu krakmolas daugiausia gaunamas iš bulvių, ryžių arba kukurūzų.

Krakmolo panaudojimas. Krakmolas yra vertingas maistingas produktas. Kad būtų lengviau pasisavinti, krakmolingi maisto produktai veikiami aukštoje temperatūroje, t.y. verdamos bulvės, kepama duona. Tokiomis sąlygomis vyksta dalinė krakmolo hidrolizė ir susidaro krakmolo dekstrinai, tirpsta vandenyje. Dekstrinai virškinamajame trakte toliau hidrolizuojami į gliukozę, kurią organizmas pasisavina. Gliukozės perteklius paverčiamas glikogeno(gyvulinis krakmolas). Glikogeno sudėtis yra tokia pati kaip krakmolo, tačiau jo molekulės yra labiau šakotos. Ypač daug glikogeno (iki 10%) yra kepenyse. Organizme glikogenas yra atsarginė medžiaga, kuri, suvartojama ląstelėse, virsta gliukoze.

IN pramonė Krakmolas hidrolizės būdu paverčiamas į melasa Ir gliukozė. Norėdami tai padaryti, jis kaitinamas praskiesta sieros rūgštimi, kurios perteklius neutralizuojamas kreida. Susidariusios kalcio sulfato nuosėdos nufiltruojamos, tirpalas išgarinamas ir išskiriama gliukozė. Jei krakmolo hidrolizė nebaigta, susidaro dekstrinų ir gliukozės mišinys – melasa, kuri naudojama konditerijos pramonėje. Dekstrinai, gauti iš krakmolo, naudojami kaip klijai dažams sutirštinti, kai piešiamas audinys.

Krakmolas naudojamas skalbiniams krakmoti. Po karštu lygintuvu krakmolas iš dalies hidrolizuojamas ir paverčiamas dekstrinais. Pastarosios ant audinio sudaro tankią plėvelę, kuri suteikia audiniui blizgesio ir apsaugo jį nuo užteršimo.

Aptinkamas gamtoje ir žmogaus organizme. Krakmolas, kaip vienas iš fotosintezės produktų, yra plačiai paplitęs gamtoje. Dėl įvairių augalai tai atsarginė maistinė medžiaga, daugiausia randama vaisiuose, sėklose ir gumbuose. Krakmolo turtingiausi javų augalų grūdai: ryžiai (iki 86%), kviečiai (iki 75%), kukurūzai (iki 72%), bulvių gumbai (iki 24%). Gumbuose krakmolo grūdeliai plūduriuoja ląstelių sultyse, todėl bulvės yra pagrindinė krakmolo gamybos žaliava. Grūduose krakmolo daleles glaudžiai sujungia baltyminė medžiaga glitimas.

Dėl žmogaus kūno krakmolas kartu su sacharoze yra pagrindinis angliavandenių tiekėjas – vienas svarbiausių maisto komponentų. Veikiant fermentams krakmolas hidrolizuojasi iki gliukozės, kuri ląstelėse oksiduojasi į anglies dioksidą ir vandenį, išskirdama gyvo organizmo funkcionavimui reikalingą energiją. Iš maisto produktų daugiausia krakmolo yra duonoje, makaronuose ir kituose miltų gaminiuose, grūduose, bulvėse.

Celiuliozė

Antras labiausiai paplitęs polisacharidas gamtoje yra celiuliozė arba pluoštas (žr. 4 priedą).

Pagrindinės sąvokos. Molekulių sandara.

Celiuliozės, kaip ir krakmolo, formulė yra (C 6 H 10 O 5) n elementarus šio natūralaus polimero vienetas taip pat yra gliukozės likučiai. Celiuliozės polimerizacijos laipsnis yra daug didesnis nei krakmolo.

Celiuliozės makromolekulės, skirtingai nei krakmolas, susideda iš molekulinių liekanų b-gliukozės ir turi tik linijinę struktūrą. Celiuliozės makromolekulės išsidėsčiusios viena kryptimi ir sudaro pluoštus (linų, medvilnės, kanapių).

Fizinės savybės. Gryna celiuliozė yra kieta balta medžiaga, turinti pluoštinę struktūrą. Jis netirpus vandenyje ir organiniuose tirpikliuose, bet gerai tirpsta vario (II) hidroksido amoniako tirpale. Kaip žinote, celiuliozė neturi saldaus skonio.

Cheminės savybės.

1) Degimas. Celiuliozė lengvai dega, gamindama anglies dioksidą ir vandenį.

(C 6 H 10 O 5) n + 6nO 2 > nCO 2 + nH 2 O + Q

2) Hidrolizė. Skirtingai nuo krakmolo, pluoštą sunku hidrolizuoti. Tik labai ilgas virimas stiprių rūgščių vandeniniuose tirpaluose pastebimai suskaido makromolekulę į gliukozę:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O > nC 6 H 12 O 6

3) Esterių susidarymas. Kiekvienas elementarus celiuliozės molekulės vienetas turi tris hidroksilo grupes, kurios gali dalyvauti formuojant esterius tiek su organinėmis, tiek su neorganinėmis rūgštimis.

Celiuliozės nitratai. Apdorojant celiuliozę koncentruotų azoto ir sieros rūgščių mišiniu (nitravimo mišiniu), susidaro celiuliozės nitratai. Priklausomai nuo reakcijos sąlygų ir reagentų santykio, produktas gali būti gaunamas su dviem (dinitrato) arba trimis (trinitrato) hidroksilo grupėmis.

Celiuliozės paruošimas. Beveik grynos celiuliozės pavyzdys yra vata, gauta iš valytos medvilnės. Didžioji celiuliozės dalis yra išskirta iš medienos, kurioje ji yra kartu su kitomis medžiagomis. Dažniausias mūsų šalyje celiuliozės gamybos būdas yra vadinamasis sulfito metodas. Pagal šį metodą susmulkinta mediena, esant kalcio hidrosulfito arba natrio hidrosulfito tirpalui, kaitinama autoklavuose 0,5-0,6 MPa slėgyje ir 150 °C temperatūroje. Šiuo atveju visos kitos medžiagos sunaikinamos, o celiuliozė išsiskiria gana gryna forma. Jis nuplaunamas vandeniu, išdžiovinamas ir siunčiamas tolesniam perdirbimui, dažniausiai popieriaus gamybai.

Celiuliozės panaudojimas. Celiuliozę žmonės naudojo nuo labai senų laikų. Jo taikymas yra labai įvairus. Iš celiuliozės gaminama daugybė dirbtinių pluoštų, polimerinių plėvelių, plastikų, bedūmių miltelių ir lakų. Didelis celiuliozės kiekis naudojamas popieriui gaminti. Didelę reikšmę turi celiuliozės esterinimo produktai. Taigi, pavyzdžiui, iš celiuliozės acetatas gauti acetatinį šilką. Norėdami tai padaryti, triacetilceliuliozė ištirpinama dichlormetano ir etanolio mišinyje. Gautas klampus tirpalas išleidžiamas per štampus - metalinius dangtelius su daugybe skylių. Į šachtą nuleidžiamos plonos tirpalo čiurkšlės, pro kurias priešinga srove praeina šildomas oras. Dėl to tirpiklis išgaruoja ir ilgų siūlų pavidalu išsiskiria triacetilceliuliozė, iš kurios verpimo būdu gaminamas acetatinis šilkas.

Trinitroceliuliozė(piroksilinas) naudojamas kaip sprogmuo ir bedūmio parako gamybai. Norėdami tai padaryti, trinitroceliuliozė ištirpinama etilo acetate arba acetone. Išgaravus tirpikliams, kompaktiška masė susmulkinama ir gaunami bedūmiai milteliai. Istoriškai tai buvo pirmasis polimeras, iš kurio buvo pagamintas pramoninis plastikas – celiulioidas. Anksčiau iš piroksilino buvo gaminamos juostos ir fotojuostos bei lakai. Pagrindinis jo trūkumas yra lengvas degumas, kai susidaro toksiški azoto oksidai.

Dinitroceliuliozė(koloksilinas) taip pat naudojamas gauti kolodija.Šiems tikslams jis ištirpinamas alkoholio ir eterio mišinyje. Išgaravus tirpikliams susidaro tanki plėvelė – kolodijus, naudojamas medicinoje. Dinitroceliuliozė taip pat naudojama plastikų gamyboje celiuliozė. Jis gaminamas sulydant di-nitroceliuliozę su kamparu.

Aptinkamas gamtoje ir žmogaus organizme. Celiuliozė yra pagrindinė augalų sienelių dalis. Santykinai gryna celiuliozė yra medvilnės, džiuto ir kanapių pluoštai. Medienoje yra nuo 40 iki 50% celiuliozės, šiauduose - 30%. Augalinė celiuliozė yra maistinė medžiaga žolėdžiams gyvūnams, kurių organizme yra fermentų, kurie skaido skaidulas. Celiuliozė, kaip ir krakmolas, susidaro augaluose fotosintezės reakcijos metu. Tai yra pagrindinis augalų ląstelių membranos komponentas; Iš čia ir kilęs jos pavadinimas – celiuliozė („celiuliozė“ – ląstelė). Medvilnės pluoštas yra beveik gryna celiuliozė (iki 98%). Linų ir kanapių pluoštai taip pat daugiausia susideda iš celiuliozės. Medienoje yra apie 50 %.

Išvada

Biologinė angliavandenių reikšmė yra labai didelė:

1. Angliavandeniai atlieka plastinę funkciją, tai yra, dalyvauja kaulų, ląstelių, fermentų statyboje. Jie sudaro 2–3% svorio.

2. Angliavandeniai atlieka dvi pagrindines funkcijas: konstravimo ir energijos. Celiuliozė sudaro augalų ląstelių sieneles. Sudėtinis polisacharidas chitinas yra pagrindinis nariuotakojų egzoskeleto struktūrinis komponentas. Chitinas taip pat atlieka grybų konstravimo funkciją.

3. Angliavandeniai yra pagrindinė energetinė medžiaga (žr.). Oksiduojant 1 gramą angliavandenių išsiskiria 4,1 kcal energijos ir 0,4 kcal vandens. Krakmolas augaluose ir glikogenas gyvūnuose nusėda ląstelėse ir tarnauja kaip energijos rezervas.

4. Kraujyje yra (0,1-0,12%) gliukozės. Kraujo osmosinis slėgis priklauso nuo gliukozės koncentracijos.

5. Pentozė (ribozė ir dezoksiribozė) dalyvauja formuojant ATP.

Kasdienėje žmonių ir gyvūnų mityboje vyrauja angliavandeniai. Gyvūnai gauna krakmolo, skaidulų ir sacharozės. Mėsėdžiai glikogeną gauna iš mėsos.

Kasdienis žmogaus poreikis cukruje yra apie 500 gramų, tačiau jis pasipildo daugiausia dėl krakmolo, esančio duonoje, bulvėse ir makaronuose. Laikantis subalansuotos mitybos, sacharozės paros dozė neturi viršyti 75 gramų (12–14 standartinių cukraus gabalėlių, įskaitant naudojamą gaminant maistą).

Be to, šiuolaikinėje pramonėje angliavandeniai vaidina nemažą vaidmenį – technologijos ir produktai, kuriuose naudojami angliavandeniai, neteršia aplinkos ir nedaro jai žalos.

Programos.

1 priedas:

2 priedas

Atradimų ir gamybos istorijarunkelių cukraus

Indija laikoma cukranendrių gimtine (žodis „cukrus“ taip pat „kilęs“ iš Indijos: „sachara“ vienos iš senovės pusiasalio tautų kalboje pirmiausia reiškė tiesiog „smėlį“, o vėliau „granuliuotą cukrų“). . Iš Indijos šis augalas buvo eksportuojamas į Egiptą ir Persiją; Iš ten per Veneciją cukrus atkeliavo į Europos šalis. Ilgą laiką tai buvo labai brangu ir buvo laikoma prabanga.

Burokėliai buvo auginami nuo seniausių laikų. Senovės Asirijoje ir Babilone burokėliai buvo auginami jau 1,5 tūkstančio metų prieš Kristų. Kultūrinės burokėlių formos Artimuosiuose Rytuose žinomos nuo VIII-VI a. pr. Kr O Egipte burokėliai buvo pagrindinis vergų maistas. Taigi iš laukinių burokėlių formų, tinkamai parinkus, palaipsniui buvo kuriamos pašarinių, valgomųjų ir baltųjų burokėlių veislės. Pirmosios cukrinių runkelių veislės buvo sukurtos iš baltųjų valgomųjų runkelių.

Naujos cukranendrių alternatyvos atsiradimą mokslo istorikai sieja su epochiniu vokiečių chemiko, Prūsijos mokslų akademijos nario A.S. atradimu. Marggrafas (1705-1782). 1747 m. Berlyno mokslų akademijos posėdžio pranešime jis išdėstė eksperimentų, gautų iš runkelių kristalinį cukrų, rezultatus.

Gautas cukrus, kaip teigė Marggrafas, savo skoniu nebuvo prastesnis už cukranendrių cukrų. Tačiau Marggrafas nematė plačių perspektyvų praktiškai pritaikyti savo atradimą.

Marggrafo mokinys F.K. toliau tyrinėjo ir tyrinėjo šį atradimą. Achardas (1753-1821). Nuo 1784 m. jis aktyviai ėmėsi tobulinti, toliau plėtoti ir pritaikyti savo mokytojo atradimą praktikoje.

Akhardas puikiai suprato, kad viena iš svarbiausių naujo, labai perspektyvaus verslo sėkmės sąlygų yra žaliavos – burokėlių – gerinimas, t.y. padidinti jo cukraus kiekį. Jau 1799 metais Achardo kūrybą vainikavo sėkmė. Atsirado nauja auginamų runkelių šaka – cukrus. 1801 m. savo dvare Kuzerne (Silezija) Achardas pastatė vieną pirmųjų cukraus fabrikų Europoje, kuriame įsisavino cukraus gamybą iš runkelių.

Paryžiaus mokslų akademijos atsiųsta komisija, atlikusi Akhardovo gamyklos tyrimą, priėjo prie išvados, kad cukraus gamyba iš runkelių buvo nuostolinga.

Tik tuo metu vieninteliai Anglijos pramonininkai, buvę cukranendrių cukraus gamybos ir pardavimo monopolininkais, cukrinius runkelius vertino kaip rimtą konkurentą ir kelis kartus siūlė Achardui dideles sumas su sąlyga, kad šis atsisakys atlikti savo darbą ir viešai paskelbs beprasmybė gaminti cukrų iš runkelių.

Tačiau Achardas, tvirtai tikėjęs naujos cukraus gamyklos pažadu, nenusileido nuo 1806 m. Prancūzija atsisakė cukraus gamybos iš cukranendrių ir perėjo prie runkelių cukraus, kuris laikui bėgant vis labiau paplito. Napoleonas suteikė didžiulę paramą tiems, kurie parodė norą auginti burokėlius ir iš jų gaminti cukrų, nes... įžvelgė naujos pramonės plėtros galimybę vienu metu vystyti žemės ūkį ir pramonę

Senovės rusiškas būdas gauti cukrų iš augalų, kuriuose yra sacharozės

Šis paprastas cukraus gavimo būdas sukurtas specialiai naudojimui namuose. Metodą sudaro senovės rusų cukraus gamybos receptų elementai, įskaitant metodų, kuriuos dar 1850–1854 m. pasiūlė inžinierius Tolpyginas, naudojimą. Žaliava cukrui gaminti yra cukrūs augalai, kuriuose yra sacharozės. Norint gauti cukrų, reikėtų naudoti didžiausio cukraus kiekio uogas, vaisius, daržoves, t.y. mieliausias.

Cukraus gavimo seka yra tokia:

1. Gaminio šlifavimas;

2. Sulčių gavimas;

3. Atskyrimas nuo priemaišų;

4. Sulčių kondensavimas į sirupą;

5. Kristalinio cukraus ekstrahavimas.

Pirmas etapas: Taigi cukraus turinčio produkto pavertimas cukrumi pagrįstas sulčių ištraukimu iš jo.

Jei naudojate minkštus vaisius (braškes, braškes ir kitas uogas), tiesiog sutrinkite juos. Jei tai, pavyzdžiui, abrikosai ar persikai, tuomet juos reikia sulaužyti ir išimti kauliukus. Jei naudojamas arbūzas ar melionas, vaisiaus turinys pašalinamas iš lukšto ir pašalinamas iš sėklų. Taip pat rekomenduojama prieš tai uogas šviežiai pamirkyti 2-3 valandas, kad padidėtų sulčių išeiga. Jei tai cukriniai runkeliai, obuoliai ar morkos ir pan., produktas susmulkinamas į traškučius. Kuo traškučiai plonesni ir ilgesni, tuo daugiau veiksnių skatina jų cukrų šalinimą. Geros drožlės rekomenduojamos su 2-3 mm pločio ir 1-1,5 mm storio juostele.

Antrasis etapas: Susmulkintas produktas užpilamas vandeniu iki visiško uždengimo ir verdamas 70-72 °C temperatūroje. Jei temperatūra žemesnė nei 70°C, tai galimi mikrobai nežūva, jei aukštesnė nei 72°C, tada traškučiai pradeda minkštėti.

Virimo laikas 45-60 minučių, maišant medine mentele. Cukrus iš drožlių patenka į vandenį, kuris tampa sultimis. Drožlės po to, kai iš jų išgaunamas cukrus, vadinamos minkštimu. Iš minkštimo išspaudžiamos sultys, o minkštimas pašalinamas.

Trečias etapas: Gautos sultys yra tamsios spalvos ir turi daug priemaišų. Tamsi spalva, jei nepašalinama, perkeliama į cukraus kristalus. Jei šioje stadijoje išgarinsite vandenį iš sulčių, gausite cukraus, tačiau jis turės originalaus produkto skonį, spalvą ir kvapą. Sultys yra rūgštinės, todėl būtina neutralizuoti. Jei to nepadarysite, sultys labai putos garuodamos ir taip apsunkins šį procesą. Pigiausias būdas išvalyti sultis – apdoroti jas degintomis gesintomis kalkėmis CA (OH) 2. Į sultis, pašildytas iki 80-90 °C, įpilkite kalkių (kraštutiniais atvejais galite naudoti statybines kalkes). 10 litrų sulčių reikia maždaug 0,5 kg kalkių. Kalkių reikia dėti palaipsniui, nuolat maišant sultis. Leiskite tirpalui stovėti 10 minučių. Tada, norint nusodinti kalkes, per sultis turi būti išleistas anglies dioksidas CO 2. Anglies dioksidą galite naudoti iš skardinių buitiniams sifonams (gazuotam vandeniui gaminti), pramoninių dujų balionų prisotintuvams arba iš OU ir ORP serijų gesintuvų. Dujos iš kanistro tiekiamos per vamzdelį į apatinę indo dalį su karštomis sultimis. Vamzdžio gale reikia sumontuoti purkštuvą (difuzorių) su daugybe mažų skylučių, kad dujos būtų naudojamos efektyviau. Vienu metu maišant tirpalą galima pasiekti dar geresnių rezultatų. Geras dujų purškimas garantuoja aukštą panaudojimo greitį ir sumažina proceso laiką (apie 10 minučių). Tirpalas turi nusistovėti ir tada filtruoti. Veiksmingesni yra filtrai, kuriuose naudojama aktyvuota anglis arba kaulų anglis. Tačiau kraštutiniais atvejais galite naudoti medžiaginį filtrą.

Norint galutinai nuskaidrinti sultis ir pašalinti žaliavų kvapą, siūlau rusiškai patikrintą metodą. Per sultis turi būti išleistas sieros dioksidas SO2. Svarbu prieš pat garinimą atlikti apdorojimą sieros dioksidu, nes Dujų poveikis taip pat turi įtakos garavimui, todėl sirupas mažiau tamsėja. Būtina turėti sieros. Kaitinant siera tirpsta, o susimaišius su oru susidaro sieros dioksidas. Senieji meistrai naudojo du sandarius indus, sujungtus vamzdeliu. Viename buvo vandens, kitame – sieros. Antras vamzdelis išėjo iš indo su siera į difuzorių, esantį talpyklos su sultimis apačioje. Kai abu indai buvo šildomi, vandens garai, eidami pro vamzdelį, išstumė sieros dioksidą iš 2-ojo indo ir pateko į difuzorių. Galite pasiimti tą patį difuzorių.

Šią schemą galima kiek supaprastinti: paimkite tik vieną indą su siera, prie jo įleidimo vamzdžio prijunkite akvariumo kompresorių ar kitą siurblį ir per inde besikaupiančias dujas prapūskite orą su siera. Dujų valymas turi būti atliekamas tol, kol sultys visiškai nuskaidrės. Norint pagreitinti procesą, geriau tuo pačiu metu sumaišyti sultis. Sieros dioksidas iš tirpalo išgaruoja be pėdsakų atvirame inde, tačiau turėtumėte dirbti gerai vėdinamoje vietoje.

Sieros dioksidas SO 2 yra geriausias antiseptikas. Jis stipriai ardo metalinius indus, todėl reikėtų naudoti emaliuotus. Labai didelis šių dujų privalumas, kuris iš esmės nusveria jų trūkumus, yra galimybė jas visiškai pašalinti iš gaminio. Kaitinant gaminį, apdorotą sieros dioksidu, pastaroji išgaruoja, nepalieka nei kvapo, nei skonio. Dujos plačiai naudojamos konservų gamyklose įvairiems produktams konservuoti.

Sieros galima įsigyti statybinių prekių parduotuvėje arba sodo parduotuvėje, kur ji parduodama kaip „Sodo siera“ – joje yra 99,9 % sieros. Jei nepavyko rasti sieros, nenusiminkite. Jūsų cukrus nebus toks baltas, išlaikys originalaus produkto atspalvį, tačiau skonis bus ne prastesnis nei baltojo.

Ketvirtas etapas: Kitas žingsnis yra sutirštinti išgrynintas ir nuspalvintas sultis į sirupą. Iš sulčių būtina pašalinti didelį kiekį vandens. Tai geriausia padaryti išgarinant sultis ant rusiškos viryklės, ant silpnos ugnies ant viryklės, jokiu būdu neužvirinant sirupo (kad nepatamsėtų).

Garinimo proceso metu sirupas vis labiau tirštėja. Jei į persotintą tirpalą, kuriame nėra cukraus kristalų, įterpiama kelių gramų cukraus pudros pavidalo sėkla, tai sukels naujų kristalų susidarymą. Miltelių įdėjimo į tirpalą momento nustatymas yra labai svarbus ir apima tokį patį paprasčiausią būdą: sirupo lašas, suspaustas tarp pirštų, juos atskiriant, suformuoja ploną siūlą (plaukelį), tada ateina gruntavimo momentas. 10 litrų sirupo sėklos kiekis bus pusė arbatinio šaukštelio miltelių. Jei įdėsite mažai miltelių, susidarę cukraus kristalai bus dideli, jei pridėsite per daug, jie bus maži. Maždaug po 10–15 minučių po sėjos susidarys pakankamas kristalų skaičius. Tolesnė kristalizacija turėtų būti atliekama nuolat aušinant ir maišant produktą,

Gautas produktas vadinamas „mascuite“, jame yra iki 7-10% vandens ir 50-60% kristalizuoto cukraus ir tarpkristalinio skysčio (melasos).

Penktas etapas: Kita operacija – kristalų atskyrimas nuo melasos. Pasibaigus kristalizacijai, visa masė turi būti iškraunama į audinį, kurio akių dydis 0,3 mm, pakabintą už kampų viename mazge virš indo, skirto melasai nusausinti. Tuo pačiu pabandykite išspausti masę. Norint padidinti cukraus išeigos procentą, melasą geriau pakartotinai naudoti kaip priedą prie sirupo.

Cukrus nuvarvinus melasą pasidaro gelsvas. Toliau galite naudoti spragų metodą, kuris gerai veikė 1854 m. ir kurį pasiūlė inžinierius Tolpyginas. Šis metodas, pristatytas Rusijoje, greitai išplito visame pasaulyje cukraus pramonėje ir buvo vadinamas „rusišku“. Dabar metodas nepelnytai pamirštas. Jį sudaro masės virinimas garuose ir leidžia gauti aukštos kokybės baltojo cukraus. Audinys su cukrumi turi būti tvirtai pririštas prie dubens su nedideliu kiekiu verdančio vandens. Garai, kylantys, praeis per cukrų, išvalydami jį nuo baltos melasos. Gautas baltas cukrus, net jei liesti drėgnas, laikymo metu sulips ir virs vientisu gumuliu. Todėl prieš ilgalaikį laikymą cukrus turi būti išdžiovintas.

Cukraus gamybos ypatybės

Cukraus gamyba reiškia nepertraukiamo srauto mechanizuotą gamybą su aukštu pagrindinių procesų automatizavimo lygiu.

Cukraus fabrikų teritorinio išsidėstymo ypatumas – griežtas jų susiejimas su cukriniais runkeliais apsėtais plotais, nes runkelių transportavimas dideliais atstumais yra ekonomiškai neefektyvus. Kai kuriais atvejais cukraus fabrikai turi savo dirbamus plotus, esančius tiesiai prie įmonės. Cukraus pramonės atliekos (celiuliozės, daržovės, tuštinimosi purvas) gali būti naudojamos kaip trąšos, o kai kuriais atvejais – kaip pašaras gyvuliams.

3 priedas

Angliavandeniai yra svarbiausias energijos šaltinis organizme

Iš visų žmogaus vartojamų maistinių medžiagų angliavandeniai neabejotinai yra pagrindinis energijos šaltinis. Vidutiniškai jie sudaro 50–70% dienos raciono kalorijų. Nepaisant to, kad žmogus suvartoja žymiai daugiau angliavandenių nei riebalų ir baltymų, jų atsargos organizme nedidelės. Tai reiškia, kad organizmas jomis turi būti aprūpintas reguliariai.

Pagrindiniai angliavandeniai maiste yra sudėtingi cukrūs, vadinamieji polisacharidai: krakmolas ir glikogenas, sudaryti iš daugybės gliukozės likučių. Pati gliukozė dideliais kiekiais randama vynuogėse ir saldžiuose vaisiuose. Be gliukozės, meduje ir vaisiuose yra nemažai fruktozės. Įprastas cukrus, kurį perkame parduotuvėse, yra disacharidas, nes jo molekulė sudaryta iš gliukozės ir fruktozės likučių. Piene ir pieno produktuose yra daug mažiau saldaus pieno cukraus – laktozės, kurioje kartu su gliukoze yra ir galaktozės monosacharido.

Angliavandenių poreikis labai priklauso nuo organizmo energijos sąnaudų. Vidutiniškai suaugusio vyro, dirbančio daugiausia protinį ar lengvą fizinį darbą, angliavandenių poreikis svyruoja nuo 300 iki 500 g. Skirtingai nuo baltymų ir tam tikru mastu riebalų, angliavandenių kiekį dietoje galima žymiai sumažinti nepakenkiant sveikatai. Norintys sulieknėti turėtų į tai atkreipti dėmesį: Angliavandeniai daugiausia turi energetinę vertę. Oksiduojant 1 g angliavandenių, organizme išsiskiria 4,0 - 4,2 kcal. Todėl jų sąskaita lengviausia reguliuoti suvartojamų kalorijų kiekį.

Kokie maisto produktai turėtų būti laikomi pagrindiniais angliavandenių šaltiniais? Daugelyje augalinių maisto produktų gausu angliavandenių: duona, dribsniai, makaronai, bulvės. Cukrus yra grynas angliavandenis. Meduje, priklausomai nuo jo kilmės, yra 70-80% mono- ir disacharidų. Didelį saldumą lemia didelis kiekis fruktozės, kurios saldumo savybės yra maždaug 2,5 karto didesnės nei gliukozės ir 1,5 karto didesnės nei sacharozės. Saldainiai, pyragaičiai, pyragaičiai, uogienės, ledai ir kiti saldumynai yra patraukliausi angliavandenių šaltiniai ir kelia neabejotiną pavojų priaugantiems svorio žmonėms. Išskirtinis šių produktų bruožas yra didelis kalorijų kiekis ir mažas pagrindinių maistinių veiksnių kiekis.

Glaudžiai su angliavandenių grupe susijusios medžiagos, esančios daugumoje augalinio maisto, kurios žmogaus organizmo blogai virškinamos – skaidulos ir pektinai.

Svarbūs angliavandenių šaltiniai

4 priedas

Pluoštas yra polisacharidas, kuris yra masyvių augalų ląstelių membranų dalis. Dideli kiekiai randami daugelyje daržovių, vaisių, augalų lapų ir stiebų. Tik nedidelė skaidulų dalis gali būti virškinama žmogaus organizme, veikiant žarnyno mikroorganizmams. Todėl skaidulos ir pektinai per virškinamąjį traktą dažniausiai patenka nepakitę. Tačiau jie atlieka svarbų vaidmenį – maisto masės greičiau juda žarnynu. Dėl šios priežasties norintiems sulieknėti patariama valgyti daug daržovių ir vaisių. Didelis kiekis balastinių medžiagų yra rupių miltų duonoje, kaip jau minėta, įvairiose daržovėse ir vaisiuose, ypač burokėliuose, morkose ir džiovintose slyvose.

Naudota literatūra

1. Organinė chemija: Mokomasis leidinys 10 klasei. vid. mokykla - Maskva, Švietimas, 1993 m

2. Elektroninė Kirilo ir Metodijaus enciklopedija, 2004 m.

3. Mokyklos mokinio žinynas, II tomas, Amfora, 2002 m.

4. Interneto svetainės: paieškos sistemos www. nigma. ru, www. klajoklis. ru.

5. Biologija. Įvadas į bendrąją biologiją ir ekologiją. 9 klasė. (2003). "Bustard" A.A.

Panašūs dokumentai

Organinės medžiagos, kurių sudėtyje yra anglies, deguonies ir vandenilio. Bendroji angliavandenių cheminės sudėties formulė. Monosacharidų, disacharidų ir polisacharidų struktūra ir cheminės savybės. Pagrindinės angliavandenių funkcijos žmogaus organizme.

pristatymas, pridėtas 2016-10-23


Angliavandenių formulė, jų klasifikacija. Pagrindinės angliavandenių funkcijos. Angliavandenių sintezė iš formaldehido. Monosacharidų, disacharidų, polisacharidų savybės. Krakmolo hidrolizė, veikiant salykle esantiems fermentams. Alkoholio ir pieno rūgšties fermentacija.

pristatymas, pridėtas 2015-01-20


Bendroji monosacharidų charakteristika, klasifikacija ir nomenklatūra, jų molekulių sandara, stereoizomerija ir konformacija. Gliukozės ir fruktozės fizinės ir cheminės savybės, oksidacija ir redukcija. Oksimų, glikozidų ir chelatų kompleksų susidarymas.

kursinis darbas, pridėtas 2014-08-24


Angliavandenių struktūra. Transmembraninio gliukozės ir kitų monosacharidų transportavimo ląstelėje mechanizmas. Monosacharidai ir oligosacharidai. Monosacharidų absorbcijos žarnyne mechanizmas. Gliukozės fosforilinimas. Gliukozės-6-fosfato defosforilinimas. Glikogeno sintezė.

pristatymas, pridėtas 2014-12-22


Angliavandenių (monosacharidų, oligosacharidų, polisacharidų) klasifikacija kaip labiausiai paplitę organiniai junginiai. Cheminės medžiagos savybės, jos, kaip pagrindinio energijos šaltinio, vaidmuo mityboje, gliukozės savybės ir vieta žmogaus gyvenime.

santrauka, pridėta 2010-12-20


Bendra angliavandenių formulė, jų pirminė biocheminė reikšmė, paplitimas gamtoje ir vaidmuo žmogaus gyvenime. Angliavandenių rūšys pagal cheminę struktūrą: paprasti ir sudėtingi (mono- ir polisacharidai). Angliavandenių sintezė iš formaldehido.

testas, pridėtas 2011-01-24


Angliavandeniai yra anglies hidratai. Paprasčiausi angliavandeniai vadinami monosacharidais, o juos hidrolizuojant susidaro dvi monosacharidų molekulės, vadinami disacharidais. Dažnas monosacharidas yra D-gliukozė. Angliavandenių transformacija vyksta epimerizuojant.

santrauka, pridėta 2009-02-03


santrauka, pridėta 2009-02-21


Heterociklinių junginių samprata, jų esmė ir savybės, pagrindinės cheminės savybės ir bendroji formulė. Heterociklinių junginių klasifikacija, veislės, skiriamieji bruožai ir paruošimo būdai. Elektrofilinės pakeitimo reakcijos.

santrauka, pridėta 2009-02-21


Angliavandenių sandaros, klasifikavimo ir fizikinių bei cheminių savybių tyrimas. Monosacharidų vaidmuo kvėpavimo ir fotosintezės procese. Biologinis fruktozės ir galaktozės vaidmuo. Aldozės ar ketozės fiziologinis vaidmuo. Fizinės ir cheminės monosacharidų savybės.

Dar senovėje žmonija susipažino su angliavandeniais ir išmoko juos naudoti kasdieniame gyvenime. Medvilnė, linai, mediena, krakmolas, medus, cukranendrių cukrus – tai tik dalis angliavandenių, suvaidinusių svarbų vaidmenį civilizacijos raidoje. Angliavandeniai yra vieni iš labiausiai paplitusių organinių junginių gamtoje. Jie yra neatskiriami bet kokių organizmų, įskaitant bakterijas, augalus ir gyvūnus, ląstelių sudedamosios dalys. Augaluose angliavandeniai sudaro 80–90% sausos masės, gyvūnams – apie 2% kūno masės. Jų sintezę iš anglies dioksido ir vandens vykdo žalieji augalai, naudodami saulės šviesos energiją ( fotosintezė ). Bendra šio proceso stechiometrinė lygtis yra tokia:

Tada gliukozė ir kiti paprasti angliavandeniai paverčiami sudėtingesniais angliavandeniais, tokiais kaip krakmolas ir celiuliozė. Augalai naudoja šiuos angliavandenius, kad išlaisvintų energiją per kvėpavimo procesą. Šis procesas iš esmės yra atvirkštinis fotosintezei:

Įdomu žinoti! Žalieji augalai ir bakterijos kasmet fotosintezės proceso metu iš atmosferos sugeria apie 200 milijardų tonų anglies dioksido. Šiuo atveju į atmosferą išleidžiama apie 130 milijardų tonų deguonies ir susintetinama 50 milijardų tonų organinių anglies junginių, daugiausia angliavandenių.

Gyvūnai nesugeba sintetinti angliavandenių iš anglies dioksido ir vandens. Vartodami angliavandenius su maistu, gyvūnai juose sukauptą energiją naudoja gyvybiniams procesams palaikyti. Mūsų maisto produktai, tokie kaip kepiniai, bulvės, dribsniai ir kt., pasižymi dideliu angliavandenių kiekiu.

Pavadinimas „angliavandeniai“ yra istorinis. Pirmieji šių medžiagų atstovai buvo apibūdinti bendra formule C m H 2 n O n arba C m (H 2 O) n. Kitas angliavandenių pavadinimas yra Sachara – paaiškinama saldžiu paprasčiausių angliavandenių skoniu. Pagal savo cheminę struktūrą angliavandeniai yra sudėtinga ir įvairi junginių grupė. Tarp jų yra ir gana paprastų junginių, kurių molekulinė masė yra apie 200, ir milžiniškų polimerų, kurių molekulinė masė siekia kelis milijonus. Kartu su anglies, vandenilio ir deguonies atomais angliavandeniuose gali būti fosforo, azoto, sieros ir, rečiau, kitų elementų atomų.

Angliavandenių klasifikacija

Visi žinomi angliavandeniai gali būti suskirstyti į dvi dideles grupes - paprasti angliavandeniai Ir kompleksiniai angliavandeniai. Atskirą grupę sudaro angliavandenių turintys mišrūs polimerai, pvz. glikoproteinai- kompleksas su baltymų molekule, glikolipidai - kompleksas su lipidais ir kt.

Paprastieji angliavandeniai (monosacharidai arba monosacharidai) yra polihidroksikarbonilo junginiai, kurie hidrolizės metu nesugeba sudaryti paprastesnių angliavandenių molekulių. Jei monosachariduose yra aldehido grupė, tai jie priklauso aldozių (aldehido alkoholių) klasei, jei juose yra ketonų grupė, jie priklauso ketozių (keto alkoholių) klasei. Priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus monosacharido molekulėje, išskiriamos triozės (C 3), tetrozės (C 4), pentozės (C 5), heksozės (C 6) ir kt.

Dažniausiai gamtoje randami junginiai yra pentozė ir heksozė.

Sudėtingas angliavandeniai ( polisacharidai, arba poliozė) yra polimerai, pagaminti iš monosacharidų likučių. Hidrolizuodami jie sudaro paprastus angliavandenius. Priklausomai nuo polimerizacijos laipsnio, jie skirstomi į mažos molekulinės masės ( oligosacharidai, kurio polimerizacijos laipsnis paprastai yra mažesnis nei 10) ir didelės molekulinės masės. Oligosacharidai yra į cukrų panašūs angliavandeniai, kurie tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio. Pagal gebėjimą redukuoti metalų jonus (Cu 2+, Ag +) jie skirstomi į atkuriamoji Ir neatstatomasis. Polisacharidai, atsižvelgiant į jų sudėtį, taip pat gali būti suskirstyti į dvi grupes: homopolisacharidai Ir heteropolisacharidai. Homopolisacharidai gaminami iš to paties tipo monosacharidų likučių, o heteropolisacharidai – iš skirtingų monosacharidų likučių.

Aukščiau su dažniausiai pasitaikančių kiekvienos angliavandenių grupės atstovų pavyzdžiais galima pateikti šioje diagramoje:

Angliavandenių funkcijos

Biologinės polisacharidų funkcijos yra labai įvairios.

Energijos ir saugojimo funkcija

Angliavandeniuose yra didžioji dalis kalorijų, kurias žmogus suvartoja su maistu. Pagrindinis su maistu tiekiamas angliavandenis yra krakmolas. Jo yra kepiniuose, bulvėse ir grūduose. Žmogaus racione taip pat yra glikogeno (kepenyse ir mėsoje), sacharozės (kaip įvairių patiekalų priedai), fruktozės (vaisiuose ir meduje), laktozės (piene). Polisacharidai, prieš įsisavinami organizme, virškinimo fermentų pagalba turi būti hidrolizuoti iki monosacharidų. Tik tokia forma jie absorbuojami į kraują. Su kraujotaka monosacharidai patenka į organus ir audinius, kur jie naudojami sintetinti savo angliavandenius ar kitas medžiagas arba suskaidomi išgaunant iš jų energiją.

Energija, išsiskirianti dėl gliukozės skilimo, yra saugoma ATP pavidalu. Gliukozei skaidomi du procesai: anaerobinis (kai nėra deguonies) ir aerobinis (esant deguoniui). Dėl anaerobinio proceso susidaro pieno rūgštis

kuri, esant dideliam fiziniam krūviui, kaupiasi raumenyse ir sukelia skausmą.

Dėl aerobinio proceso gliukozė oksiduojama į anglies monoksidą (IV) ir vandenį:

Dėl aerobinio gliukozės skaidymosi išsiskiria žymiai daugiau energijos nei dėl anaerobinio skaidymo. Apskritai oksiduojant 1 g angliavandenių išsiskiria 16,9 kJ energijos.

Gliukozė gali būti alkoholiškai fermentuojama. Šį procesą mielės atlieka anaerobinėmis sąlygomis:

Alkoholinė fermentacija plačiai naudojama pramonėje vynų ir etilo alkoholio gamyboje.

Žmogus išmoko naudoti ne tik alkoholinę fermentaciją, bet ir pieno rūgšties fermentaciją, pavyzdžiui, gauti pieno rūgšties produktus ir rauginti daržoves.

Žmonių ar gyvūnų organizme nėra fermentų, galinčių hidrolizuoti celiuliozę, tačiau celiuliozė yra pagrindinė daugelio gyvūnų, ypač atrajotojų, maisto sudedamoji dalis. Šių gyvūnų skrandžiuose yra daug bakterijų ir pirmuonių, gaminančių fermentą celiuliazė, katalizuojantis celiuliozės hidrolizę į gliukozę. Pastarosios gali patirti tolesnių transformacijų, dėl kurių susidaro sviesto, acto, propiono rūgštys, kurios gali būti absorbuojamos į atrajotojų kraują.

Angliavandeniai atlieka ir rezervinę funkciją. Taigi, krakmolas, sacharozė, gliukozė augaluose ir glikogeno gyvūnams jie yra jų ląstelių energijos rezervas.

Konstrukcinės, atraminės ir apsauginės funkcijos

Celiuliozė augaluose ir chitinas bestuburiuose ir grybuose jie atlieka atramines ir apsaugines funkcijas. Polisacharidai mikroorganizmuose sudaro kapsulę, taip sustiprindami membraną. Bakterijų lipopolisacharidai ir gyvūnų ląstelių paviršiaus glikoproteinai užtikrina tarpląstelinės sąveikos ir organizmo imunologinių reakcijų selektyvumą. Ribozė yra RNR statybinė medžiaga, o dezoksiribozė - DNR.

Atlieka apsauginę funkciją heparino. Šis angliavandenis, kaip kraujo krešėjimo inhibitorius, neleidžia susidaryti kraujo krešuliams. Jis randamas žinduolių kraujyje ir jungiamajame audinyje. Bakterijų ląstelių sienelės, kurias sudaro polisacharidai, kurias kartu laiko trumpos aminorūgščių grandinės, apsaugo bakterijų ląsteles nuo neigiamo poveikio. Vėžiagyviuose ir vabzdžiuose angliavandeniai dalyvauja kuriant egzoskeletą, kuris atlieka apsauginę funkciją.

Reguliavimo funkcija

Skaidulos gerina žarnyno judrumą, taip pagerindamos virškinimą.

Įdomi galimybė naudoti angliavandenius kaip skystojo kuro – etanolio – šaltinį. Nuo seniausių laikų mediena buvo naudojama namams šildyti ir maistui gaminti. Šiuolaikinėje visuomenėje šią kuro rūšį keičia kitos rūšys – nafta ir anglis, kurios yra pigesnės ir patogesnės naudoti. Tačiau augalinės žaliavos, nepaisant kai kurių naudojimo nepatogumų, skirtingai nei nafta ir anglis, yra atsinaujinantis energijos šaltinis. Tačiau jį naudoti vidaus degimo varikliuose sunku. Šiems tikslams geriau naudoti skystąjį kurą arba dujas. Iš žemos kokybės medienos, šiaudų ar kitų augalinių medžiagų, turinčių celiuliozės ar krakmolo, galite gauti skysto kuro – etilo alkoholio. Norėdami tai padaryti, pirmiausia turite hidrolizuoti celiuliozę arba krakmolą, kad gautumėte gliukozę:

o po to gautą gliukozę paduoda alkoholiniam fermentavimui, kad susidarytų etilo alkoholis. Išvalytas jis gali būti naudojamas kaip kuras vidaus degimo varikliuose. Pažymėtina, kad Brazilijoje šiam tikslui kasmet iš cukranendrių, sorgo ir maniokos pagaminama milijardai litrų alkoholio, kuris naudojamas vidaus degimo varikliuose.

Pagal gebėjimą hidrolizuotis angliavandeniai skirstomi į paprastus – monosacharidus ir kompleksinius – polisacharidus. Monosacharidai nehidrolizuojasi, kad susidarytų paprastesni angliavandeniai. Polisacharidai, galintys hidrolizuotis, gali būti laikomi monosacharidų polikondensacijos produktais. Polisacharidai yra didelės molekulinės masės junginiai, kurių makromolekulėse yra šimtai ir tūkstančiai monosacharidų likučių. Tarp jų yra oligosacharidų grupė, kuri turi santykinai mažą molekulinę masę ir turi nuo 2 iki 10 monosacharidų liekanų.

Paprasti angliavandeniai

Tai gliukozė, galaktozė ir fruktozė (monosacharidai), taip pat sacharozė, laktozė ir maltozė (disacharidai).
Gliukozė yra pagrindinis smegenų energijos tiekėjas. Jis randamas vaisiuose ir uogose ir yra būtinas energijos tiekimui ir glikogeno susidarymui kepenyse.

Fruktozei įsisavinti beveik nereikia hormono insulino, todėl ją galima vartoti sergant cukriniu diabetu, tačiau saikingai.

Galaktozės laisvos formos produktuose nėra. Gaminamas skaidant laktozę.

Sacharozės yra cukruje ir saldumynuose. Patekęs į organizmą, jis suskaidomas į daugiau komponentų: gliukozę ir fruktozę.

Laktozė yra angliavandenis, randamas pieno produktuose. Esant įgimtam ar įgytam laktazės fermento trūkumui žarnyne, sutrinka laktozės skilimas į gliukozę ir galaktozę, o tai žinoma kaip pieno produktų netoleravimas. Fermentuotuose pieno produktuose laktozės yra mažiau nei piene, nes fermentuojant pieną iš laktozės susidaro pieno rūgštis.

Maltozė yra tarpinis krakmolo skaidymo virškinimo fermentų produktas. Vėliau maltozė suskaidoma į gliukozę. Laisva forma jo yra meduje, salykle (iš čia ir antrasis pavadinimas – salyklo cukrus) ir aluje.

Sudėtingi angliavandeniai

Tai krakmolas ir glikogenas (virškinami angliavandeniai), taip pat skaidulos, pektinai ir hemiceliuliozė.

Krakmolas sudaro 80% visų dietoje esančių angliavandenių. Pagrindiniai jo šaltiniai yra duona ir kepiniai, grūdai, ankštiniai augalai, ryžiai ir bulvės. Krakmolas virškinamas gana lėtai, skaidomas į gliukozę.

Glikogenas, dar vadinamas „gyvuliniu krakmolu“, yra polisacharidas, susidedantis iš labai išsišakojusių gliukozės molekulių grandinių. Mažais kiekiais jo randama gyvulinės kilmės produktuose (kepenyse 2-10%, raumenų audinyje - 0,3-1%).

Pluoštas yra sudėtingas angliavandenis, kuris yra augalų ląstelių membranų dalis. Organizme skaidulos praktiškai nesuvirškinamos, tik nedidelę dalį gali paveikti žarnyne esantys mikroorganizmai.

Skaidulos kartu su pektinais, ligninais ir hemiceliulioze vadinamos balastinėmis medžiagomis. Jie gerina virškinimo sistemos veiklą, užkerta kelią daugeliui ligų. Pektinai ir hemiceliuliozė pasižymi higroskopinėmis savybėmis, kurios leidžia sugerti ir neštis su savimi cholesterolio, amoniako, tulžies pigmentų ir kitų kenksmingų medžiagų perteklių. Kitas svarbus maistinių skaidulų pranašumas yra tai, kad jos padeda išvengti nutukimo. Daržovės, nors ir neturi didelės energetinės vertės, dėl didelio maistinių skaidulų kiekio prisideda prie ankstyvo sotumo jausmo.

Daug maistinių skaidulų yra rupių miltų duonoje, sėlenose, daržovėse ir vaisiuose.

Monosacharidai (monozės)

Jie yra heterofunkciniai junginiai. Jų molekulėse vienu metu yra karbonilo (aldehido arba ketono) ir kelių hidroksilo grupių, t.y. monosacharidai yra polihidroksikarbonilo junginiai – polihidroksialdehidai ir polihidroksiketonai. Jiems būdinga neišsišakojusios anglies grandinės buvimas.

Taikant rentgeno spindulių difrakcijos analizę, nustatyta, kad iš dviejų piranozės žiedo kėdės formos konformacijų D-gliukopiranozėje pasiekiama ta, kurioje visi didesni pakaitai, pavyzdžiui, pirminės alkoholio ir hidroksilo grupės, užima pusiaujo padėtį. . Šiuo atveju beta anomero pusacetalinė grupė yra pusiaujo padėtyje, o alfa anomero - ašinėje. Taigi beta anomere visi pakaitai yra palankesnėje pusiaujo padėtyje, todėl jis vyrauja D-gliukozės tautomerų mišinyje. Anomerai nesusidaro vienodais kiekiais, o vyrauja termodinamiškai stabilesnis diastereomeras. Pirmenybę formuotis vienam ar kitam anomerui daugiausia lemia jų konformacinė struktūra. D-gliukopiranozės konformacinė struktūra atskleidžia šio monosacharido unikalumą. Beta-D-gliukopiranozė yra monosacharidas, turintis pilną pusiaujo pakaitų išsidėstymą. Gautas didelis termodinaminis stabilumas yra pagrindinė jo paplitimo gamtoje priežastis. Laktopiranozėje OH grupė C-4 yra ašinėje padėtyje. Alfa ir beta anomerų santykis yra maždaug toks pat kaip ir gliukopiranozės.

Glikozidai

Kai monosacharidai sąveikauja su hidroksilo turinčiais junginiais (alkoholiais, fenoliais ir kt.), vykstant rūgštinei katalizei, tik prie glikozidinės OH grupės susidaro ciklinės formos dariniai – cikliniai acetaliai, vadinami glikozidais. Patogus būdas gauti glikozidus yra išleisti vandenilio chlorido dujas (katalizatorių) per monosacharido tirpalą alkoholiuose, tokiuose kaip etanolis, metanolis ir kt. Taip susidaro atitinkamai etilo arba metilo glikozidai. Glikozidų pavadinimai pirmiausia nurodo įvesto radikalo pavadinimą, tada anomerinio centro konfigūraciją ir angliavandenių liekanos pavadinimą su priesaga -ozidas. Kaip ir visi acetaliai, glikozidai lengvai hidrolizuojasi praskiestomis rūgštimis, tačiau yra atsparūs hidrolizei silpnai šarminėje aplinkoje. Hidroliziniam glikozidų skaidymui plačiai naudojama fermentinė hidrolizė, kurios pranašumas yra jos specifiškumas. Pavyzdžiui, fermentas alfa-gliukozidazė iš mielių skaido tik alfa-gliukozidinį ryšį; beta-gliukozidazė iš migdolų – tik beta-gliukozidinė jungtis. Tuo remiantis, anomerinio anglies atomo konfigūracijai nustatyti dažnai naudojama fermentinė hidrolizė. Glikozidų hidrolizė yra polisacharidų hidrolizinio skaidymo organizme pagrindas, taip pat naudojama daugelyje pramoninių procesų. Formaliai glikozido molekulė gali būti vaizduojama kaip susidedanti iš dviejų dalių: angliavandenių ir aglikono. Patys monosacharidai taip pat gali veikti kaip hidroksido turintys aglikonai. Glikozidai, susidarę su OH turinčiais aglikonais, vadinami O-glikozidais. Savo ruožtu glikozidai, susidarę su NH turinčiais aglikonais (pavyzdžiui, aminais), vadinami N-glikozidais. Tai apima nukleozidus, kurie yra svarbūs nukleorūgščių chemijai. Yra žinomi S-glikozidų (tioglikozidų) pavyzdžiai, pavyzdžiui, garstyčiose esantis sinigrinas, kurio hidrolizės metu susidaro garstyčių aliejus (garstyčių pleistrų veiklioji medžiaga).

Angliavandeniai yra medžiagos, kurių bendra formulė C n (H 2 O) m, kur n ir m gali turėti skirtingas reikšmes. Pavadinimas „angliavandeniai“ atspindi tai, kad šių medžiagų molekulėse vandenilio ir deguonies yra tokiu pačiu santykiu kaip ir vandens molekulėje. Be anglies, vandenilio ir deguonies, angliavandenių dariniuose gali būti ir kitų elementų, pavyzdžiui, azoto.

Angliavandeniai yra viena iš pagrindinių organinių medžiagų grupių ląstelėse. Jie yra pirminiai fotosintezės produktai ir kitų augalų organinių medžiagų (organinių rūgščių, alkoholių, amino rūgščių ir kt.) pradiniai biosintezės produktai, taip pat yra visų kitų organizmų ląstelėse. Gyvūnų ląstelėse angliavandenių kiekis augalų ląstelėse gali siekti 85-90% sausosios medžiagos masės.

Yra trys angliavandenių grupės:

• monosacharidai arba paprastieji cukrūs;
• oligosacharidai - junginiai, susidedantys iš 2-10 nuosekliai sujungtų paprastų cukrų molekulių (pavyzdžiui, disacharidai, trisacharidai ir kt.).
• polisacharidai susideda iš daugiau nei 10 paprastųjų cukrų ar jų darinių (krakmolo, glikogeno, celiuliozės, chitino) molekulių.

Monosacharidai (paprasti cukrūs)

Priklausomai nuo anglies skeleto ilgio (anglies atomų skaičiaus), monosacharidai skirstomi į triozes (C 3), tetrozes (C 4), pentozes (C 5), heksozes (C 6), heptozes (C 7).

Monosacharidų molekulės yra aldehido alkoholiai (aldozės) arba keto alkoholiai (ketozės). Šių medžiagų chemines savybes pirmiausia lemia aldehidų arba ketonų grupės, sudarančios jų molekules.

Monosacharidai gerai tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio.

Ištirpę vandenyje monosacharidai, pradedant pentoze, įgauna žiedo formą.

Ciklinės pentozių ir heksozių struktūros yra įprastos formos: bet kuriuo momentu tik nedidelė molekulių dalis egzistuoja „atviros grandinės“ formoje. Oligo- ir polisacharidai taip pat apima ciklines monosacharidų formas.

Be cukrų, kuriuose visi anglies atomai yra sujungti su deguonies atomais, yra iš dalies redukuotų cukrų, iš kurių svarbiausia yra dezoksiribozė.

Oligosacharidai

Hidrolizuodami oligosacharidai sudaro keletą paprastų cukrų molekulių. Oligosachariduose paprastų cukrų molekulės yra sujungtos vadinamaisiais glikozidiniais ryšiais, jungiančiais vienos molekulės anglies atomą per deguonį su kitos molekulės anglies atomu.

Svarbiausi oligosacharidai yra maltozė (salyklo cukrus), laktozė (pieno cukrus) ir sacharozė (cukranendrių arba runkelių cukrus). Šie cukrūs taip pat vadinami disacharidais. Pagal savo savybes disacharidai yra monosacharidų blokai. Jie gerai tirpsta vandenyje ir yra saldaus skonio.

Polisacharidai

Tai didelės molekulinės (iki 10 000 000 Da) polimerų biomolekulės, susidedančios iš daugybės monomerų – paprastųjų cukrų ir jų darinių.

Polisacharidai gali būti sudaryti iš tos pačios arba skirtingų tipų monosacharidų. Pirmuoju atveju jie vadinami homopolisacharidais (krakmolu, celiulioze, chitinu ir kt.), antruoju – heteropolisacharidais (heparinu). Visi polisacharidai netirpsta vandenyje ir neturi saldaus skonio. Kai kurie iš jų gali išsipūsti ir gleivėti.

Svarbiausi polisacharidai yra šie.

Celiuliozė- linijinis polisacharidas, susidedantis iš kelių tiesių lygiagrečių grandinių, sujungtų vandeniliniais ryšiais. Kiekvieną grandinę sudaro β-D-gliukozės likučiai. Tokia struktūra neleidžia prasiskverbti vandeniui ir yra labai tempianti, o tai užtikrina augalų ląstelių membranų, kuriose yra 26-40 % celiuliozės, stabilumą.

Celiuliozė yra daugelio gyvūnų, bakterijų ir grybelių maistas. Tačiau dauguma gyvūnų, įskaitant žmones, negali virškinti celiuliozės, nes jų virškinamajame trakte trūksta fermento celiuliozės, kuri skaido celiuliozę į gliukozę. Tuo pačiu metu celiuliozės skaidulos vaidina svarbų vaidmenį mityboje, nes suteikia maistui tūrinės ir rupios konsistencijos bei skatina žarnyno motoriką.

Krakmolas ir glikogenas. Šie polisacharidai yra pagrindinės augalų (krakmolo), gyvūnų, žmonių ir grybų (glikogeno) gliukozės saugojimo formos. Jiems hidrolizuojant, organizmuose susidaro gliukozė, būtina gyvybiniams procesams.

Chitinas susidaro iš β-gliukozės molekulių, kuriose alkoholio grupė prie antrojo anglies atomo yra pakeista azoto turinčia grupe NHCOCH 3 . Jo ilgos lygiagrečios grandinės, kaip ir celiuliozės grandinės, surenkamos į ryšulius.

Chitinas yra pagrindinis nariuotakojų sluoksnio ir grybų ląstelių sienelių struktūrinis elementas.

Angliavandenių funkcijos

Energija. Gliukozė yra pagrindinis energijos šaltinis, išsiskiriantis gyvų organizmų ląstelėse ląstelinio kvėpavimo metu (1 g angliavandenių oksidacijos metu išskiria 17,6 kJ energijos).

Struktūrinis. Celiuliozė yra augalų ląstelių sienelių dalis; Chitinas yra nariuotakojų sluoksnio ir grybų ląstelių sienelių struktūrinis komponentas.

Kai kurie oligosacharidai yra ląstelės citoplazminės membranos dalis (glikoproteinų ir glikolipidų pavidalu) ir sudaro glikokaliksą.

Metabolinis. Pentozės dalyvauja nukleotidų (ribozė yra RNR nukleotidų dalis, deoksiribozė yra DNR nukleotidų dalis), kai kurių kofermentų (pavyzdžiui, NAD, NADP, kofermentų A, FAD), AMP sintezėje; dalyvauti fotosintezėje (ribulozės difosfatas yra CO 2 akceptorius tamsiojoje fotosintezės fazėje).

Pentozės ir heksozės dalyvauja polisacharidų sintezėje; Šiam vaidmeniui ypač svarbi gliukozė.