Сахароза C 12 H 22 O 11 , или свекловичный сахар , тростниковый сахар , в быту просто сахар - дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.

Химические свойства сахарозы

Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода).

Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована за счёт обоих гликозидных гидроксилов, она не обладает восстановительными свойствами и не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов: она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности, с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах, о чём мы будем говорить чуть позже.

При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот или под действием фермента инвертазы происходит гидролиз этого дисахарида с образованием смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Эта реакция обратна процессу образования сахарозы из моносахаридов:

Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, для предотвращения кристаллизации сахарозы, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.

Отношение к гидролизу

Гидролиз сахарозы легко проследить с помощью поляриметра, так как раствор сахарозы имеет правое вращение, а образующаяся смесь D- глюкозы и D- фруктозы имеет левое вращение, благодаря превалирующему значению левого вращения D-фруктозы. Следовательно, по мере гидролиза сахарозы величина угла правого вращения постепенно уменьшается, проходит через нулевое значение, и в конце гидролиза раствор, содержащий равные количества глюкозы и фруктозы, приобретает устойчивое левое вращение. В связи с этим гидролизованную сахарозу (смесь глюкозы и фруктозы) называют инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией (от лат. inversia – переворачивание, перестановка).

Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу

Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу

Физические свойства

Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы - 342,32. Температура плавления мальтозы - 108 (безводная).

Химические свойства

Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.

При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтоза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C 6 H 12 O 6).

Крахма́л (C 6 H 10 O 5) n полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света прифотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.

1.1. Сахароза

Для нормального питания взрослого мужчины, не обремененного большой физической работой, требуется принимать в сутки объем пищи, питательная энергетическая ценность (калорийность) которой составляет примерно 3000 ккал. Этому соответствует прием следующего количества основных питательных веществ (в чистом виде): 100 гбелков (калорийность 1 г - 4,8 ккал, или 20,1 кДж), 100 гжиров (калорийность 9,3 ккал/г) и 400 гуглеводов (калорийность 4 ккал/г).

По калорийности углеводы уступают белкам и жирам, но в суточном рационе человека суммарная калорийность углеводов составляет более половины, а по объему пищи - около двух третей. Именно углеводы являются основным источником энергии для организма человека.

Главный углевод в питании человека - нерастворимый в воде полисахарид крахмал (в хлебном зерне, картофеле и т.п.) - для усвоения в организме должен быть прежде всего разложен на моносахариды и переведен в раствор (это производится ферментами слюны и желудочного сока), на что требуется время. Растворимый же углевод - дисахаридсахароза , или обычный сахар, разлагается на моносахариды (глюкозу и фруктозу) и усваивается значительно быстрее крахмала, поэтому человек так охотно заменяет в своем питании часть крахмала сахаром, имеющим, кроме того, сладкий вкус. Для быстрого восстановления затраченной энергии (при походах, спорте, большой физической работе, для больных и выздоравливающих) сахар как питательное вещество особенно ценен по быстроте и легкости его усваивания.

Благодаря ценным пищевым, вкусовым и физическим свойствам сахароза (сахар) сделалась важнейшим пищевым продуктом первой необходимости.

Быстрая усвояемость сахарозы, однако, не позволяет пользоваться ею как единственным пищевым углеводом. Сравнительно медленно переваривающийся крахмал равномерно снабжает кровь глюкозой. Потребление же сахарозы в значительных дозах перегружает кровь глюкозой, которая в этом случае начинает перерабатываться в жиры, т.е. начинается ожирение организма. Поэтому определено, что лишь до 20 % требуемого количества углеводов может быть потреблена в виде сахара. Таким образом, в сутки допустимо потреблять примерно 80 г сахара во всех его видах (в натуре, в кондитерских изделиях, в напитках и т.п.), что составляет около 30 кг сахара в год.

Обычный сахар, который мы покупаем в магазине, более чем на 99,7 % состоит из сахарозы.

САХАРОЗА принадлежит к большому классу естественных органических веществ, называемых углеводами (соединениями атомов углерода и молекул воды) с общей формулой:C m (H 2 O) n

К этому классу относятся более или менее сладкие на вкус сахара как моносахариды (например, глюкоза и фруктоза), так и олигосахариды (например, сахароза и раффиноза), а также полисахариды (например, целлюлоза и крахмал).

Сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) представляет собой дисахарид с общей эмпирической формулойС 12 Н 22 О 11 , состоящий из двух равный частей моносахаридов: d-глюкозы и d-фруктозы . Эти моносахариды соединяются друг с другом глюкозидными группами: глюкоза в a -конфигурации и фруктоза в b -конфигурации. В молекуле сахарозы глюкоза находится в форме пиранозы (кольцо пирана), а фруктоза - в фуранозидной форме (кольцо фурана). Таким образом, сахароза - это a -d-глюкопиранозил- b -d-фруктофуранозид.

Молекулярная масса сахарозы - 342,296. Молекула сахарозы содержит 42,11% углерода, 6,43 % водорода и 51,46 % кислорода.

Сахароза является кристаллическим веществом, молекулярное строение которого имеет закономерную для него специальную решетку.

Нормальный, выращенный в чистом растворе кристалл сахарозы имеет сложную многогранную (15 и более граней) форму.

Известны 15 видов кристаллов сахарозы, часто наблюдаются двойниковые кристаллы, форма кристаллов зависит от условий процесса кристаллизации, примесей в исходном растворе и степени пересыщения сахарозой этого раствора.

Плотность кристаллов сахарозы без включений при 20 о С - 1,5915 г/см 3 , удельный объем - 0,628 см 3 /г.

Кристаллы размером 1,5-2,5 мм относятся к крупной фракции, размером 0,5-1,5 мм - к средней, размером до 0,5 мм - к мелкой.

В 1 г содержится примерно следующее количество кристаллов сахарозы:

Чистые кристаллы сахарозы прозрачны и бесцветны. При раздавливании кристаллы сахарозы дают очень яркие вспышки кристаллолюминисценции. Кристалл сахарозы - изолятор. Объемное термическое расширение сахарозы составляет 0,00011 % на 1°С.

Чистые растворы сахарозы не электропроводны и химически нейтральны, т.е. их рН=7.

В водных растворах сахароза под влиянием кислот, присоединяя воду, расщепляется (процесс инверсии) на свои составные части - глюкозу и фруктозу.

Под действием некоторых ферментов, дрожжей, плесени и бактерий сахароза также разлагается на глюкозу и фруктозу.

Растворимость сахарозы в чистой воде значительна и быстро растет с повышением температуры. В этиловом и метиловом спиртах сахароза практически не растворяется.

Сахароза плавится при температуре 186-188°С, происходит т.н. "кара-мелизация" сахарозы, или образование сложных, окрашенных в бурый цвет горького вкуса веществ.

Химически чистую сахарозу для научных исследований готовят, растворяя в дистиллированной воде лучший рафинированный товарный сахар с последующим осаждением безводным этиловым спиртом, причем этот процесс повторяют несколько раз.

Сахароза – это органическое вещество, а точнее углевод, или дисахарид, который состоит из остаточных частей глюкозы и фруктозы. Она образуется в процессе отщепления водных молекул от полноценных сахаров.

Химические свойства сахарозы очень разнообразны. Как нам всем известно, она растворима в воде (за счет этого мы можем пить сладкий чай и кофе), а также в двух видах спиртов – метаноле и этаноле. Но при этом вещество полностью сохраняет свою структуру при воздействии диэтилового эфира. Если сахарозу подогреть больше, чем на 160 градусов, то она превращается в обыкновенную карамель. Однако при резком охлаждении либо сильном воздействии света вещество может начать светиться.

В реакции с раствором гидроксида меди сахароза дает яркую синюю окраску. Этой реакцией широко пользуются на различных заводах, чтобы выделить и очистить «сладкое» вещество.

Если водный раствор, содержащий в своем составе сахарозу, нагреть и воздействовать на него определенными ферментами или сильными кислотами, то это приведет к гидролизу вещества. В результате этой реакции получают смесь, состоящую из фруктозы и глюкозы, которая называется «инертный сахар». Данную смесь используют для подслащивания различных продуктов, чтобы получить искусственный мед, для производства патоки с карамелью и многоатомных спиртов.

Обмен сахарозы в организме

Сахароза в неизмененном виде не может полноценно усваиваться в нашем организме. Ее переваривание начинается еще в ротовой полости с помощью амилазы – фермента, который отвечает за распад моносахаридов.

Вначале происходит гидролиз вещества. Затем оно поступает в желудок, после этого в тонкий кишечник, где, собственно, и начинается основной этап переваривания. Фермент сахараза катализирует распад нашего дисахарида на глюкозу и фруктозу. Далее гормон поджелудочной железы инсулин, который отвечает за поддержание нормального уровня сахара в крови, активирует особые белки-переносчики.

Эти белки транспортируют полученные при гидролизе моносахариды в энтероциты (клетки, из которых состоит стенка тонкого кишечника) благодаря облегченной диффузии. Также выделяют еще один вид транспорта – активный, за счет которого глюкоза тоже проникает в слизистую кишки за счет разницы с концентрацией ионов натрия. Весьма занимательно, что вид транспорта зависит от количества глюкозы. Если ее много, то преобладает механизм облегченной диффузии, если мало – то активный транспорт.

После всасывания в кровь наше основное «сладкое»вещество разделяется на две части. Одна из них поступает в воротную вену и далее – в печень, где запасается в виде гликогена, а вторая поглощается тканями других органов. В их клетках с глюкозой происходит процесс под названием «анаэробный гликолиз», в результате которого выделяются молекулы молочной кислоты и аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ является основным источником энергии для всех обменных и энергозатратных процессов в организме, а молочная кислота при ее избыточном количестве может накапливаться в мышцах, что вызывает боли.

Такое чаще всего наблюдается после усиленных физических тренировок из-за повышенного расхода глюкозы.

Функции и нормы потребления сахарозы

Сахароза является соединением, без которого невозможно существование человеческого организма.

Соединение участвует как в реакциях обеспечивающих энергетический и химический обмен.

Сахароза обеспечивает нормальное протекание множества процессов.

К примеру:

• Поддерживает в норме форменные элементы крови;
• Обеспечивает жизнедеятельность и работу нервных клеток и мышечных волокон;
• Участвует в запасании гликогена – своеобразного депо глюкозы;
• Стимулирует мозговую деятельность;
• Улучшает память;
• Обеспечивает нормальное состояние кожи и волос.

При всех вышеперечисленных полезных свойствах, нужно употреблять сахар правильно и в небольших количествах. Естественно, учитываются еще и сладкие напитки, газировки, различные выпечки, фрукты и ягоды, потому что они тоже содержать глюкозу.существуют определенные нормы применения сахара в сутки.

Для детей в возрасте от одного до трех лет рекомендуется не более 15 граммов глюкозы, для более взрослых деток до 6 лет – не более 25 граммов, а для полноценного организма суточная доза не должна превышать 40 грамм. В 1 чайной ложке сахара содержится 5 граммов сахарозы, и это эквивалентно 20 килокалориям.

При недостатке глюкозы в организме (гипогликемии) возникают следующие проявления:

1. частые и длительные депрессии;
2. апатичные состояния;
3. повышенная раздражительность;
4. предобморочные состояния и головокружения;
5. головные боли по типу мигрени;
6. человек быстро устает;
7. мыслительная деятельность становится заторможенной;
8. наблюдается выпадение волос;
9. истощение нервных клеток.

Следует помнить, что не всегда потребность в глюкозе одинакова. Она возрастает при интенсивной интеллектуальной работе, так как требуется больше энергии для обеспечения работы нервных клеток, и при интоксикациях различного генеза, потому что сахароза является барьером, который защищает клетки печени с помощью серной и глюкуроновой кислот.

Отрицательное действие сахарозы

Сахароза, распадаясь на глюкозу и фруктозу, образует еще и свободные радикалы, действие которых препятствует осуществлению своих функций защитными антителами.

Избыток свободных радикалов снижает защитные свойства иммунной системы.

Молекулярные ионы угнетают иммунную систему, из-за чего повышается восприимчивость к любым инфекциям.

Вот примерный перечень отрицательных эффектов сахарозы и их характеристика:

• Нарушение минерального обмена.
• Уменьшается активность ферментов.
• В организме снижается количество нужных микроэлементов и витаминов, из-за чего могут развиться инфракт миокарда, склероз, заболевания сосудов, тромбообразования.
• Увеличивается восприимчивость к инфекциям.
• Возникает закисление организма и, как следствие, развивается ацидоз.
• Кальций и магний не усваиваются в достаточном количестве.
• Возрастает кислотность желудочного сока, что может привести к гастриту и язвенной болезни.
• При уже существующих заболеваниях желудочно-кишечного тракта и легких может возникнуть их обострение.
• Возрастает риск развития ожирения, глистных инвазий, геморроя, эмфиземы (эмфизема – это снижение эластической способности легких).
• У детей увеличивается количество адреналина.
• Большой риск развития ишемической болезни сердца и остеопороза.
• Очень часты случаи заболевания кариесом и пародонтозом.
• Дети становятся вялыми и сонливыми.
• Повышается систолическое кровяное давление.
• За счет отложения солей мочевой кислоты могут беспокоить приступы подагры.
• Способствует развитию пищевых аллергий.
• Истощение работы (островков Лангерганса), вследствие чего нарушается выработка инсулина и могут возникнуть такие состояния как нарушение толерантности к глюкозе и сахарный диабет.
• Токсикоз беременных.
• За счет изменения структуры коллагена пробиваются ранние седые волосы.
• Кожа, волосы и ногти теряют свои блеск, прочность и эластичность.

Чтобы снизить до минимума отрицательное влияние сахарозы на свой организм, можно перейти на применение сахарозаменителей, таких, как Сорбит, Стевия, Сахарин, Цикламат, Аспартам, Маннит.

Лучше всего употреблять натуральные сахарозаменители, но в меру, так как их избыток может привести к развитию профузной диареи.

Где содержится и как получают сахар?

Сахароза содержится в таких продуктах, как мед, виноград, чернослив, финики, ирга, мармелад, изюм, гранат, пряники, яблочная пастила, инжир, мушмула, манго, кукуруза.

Процедуру получения сахарозы проводят по определенной схеме. Ее получают из сахарной свеклы. Вначале свеклу очищают и очень мелко нарезают в специальных аппаратах. Полученную массу выкладывают в диффузоры, через которые в дальнейшем пропускается кипяток. С помощью этой процедуры основная часть сахарозы уходит из свеклы. В раствор, который получился, добавляют известковое молоко (или гидроксид кальция). Оно способствует выпадению различных примесей в осадок, а точнее – сахарата кальция.

Для полного и тщательного его осаждения пропускается углекислый газ. После всего, оставшийся раствор профильтровывают и выпаривают. В результате этого выделяется немного желтоватый сахар, так как в нем есть красители. Чтобы избавиться от них, нужно растворить сахар в воде и пропустить ее через активированный уголь. Полученное вновь выпаривают и получают настоящий белый сахар, который подлежит дальнейшей кристаллизации.

Где применяется сахароза?

Сахарозу использует:

1. Пищевая промышленность – сахарозу применяют как отдельный продукт для рациона почти каждого человека, ее добавляют во многие блюда, используют в роли консерванта, для выведения искусственного меда;
2. Биохимическая деятельность – прежде всего, как источник получения аденозинтрифосфорной, пировиноградной и молочной кислот в процессе анаэробного гликолиза, для брожения (в пивной индустрии);
3. Фармакологическое производство – как один из компонентов, добавляемых во многие порошки при их недостаточном количестве, в детские сиропы, различного рода микстуры, таблетки, драже, витамины.
4. Косметология – для сахарной депиляции (шугаринга);
5. Производство бытовой химии;
6. Медицинская практика – как один из плазмозаменяющих растворов, веществ, снимающих интоксикацию и обеспечивающих парентеральное питание (через зонд) при очень тяжелом состоянии больных. Сахароза широко применяется если у пациента развивается

Сахароза представляет собой органическое соединение. Основными источниками сахарозы являются растения хлорофиллоносной группы, сахарный тростник, свекла и маис. Согласно мнению многих ученых содержится сахароза практически во всех растениях и играет чрезвычайно важную роль в жизни каждого человека.

Сахарозу относят к категории дисахаридов. Под воздействием ферментов или же кислот она распадается на фруктозу и глюкозу, составляющей части большинства полисахаридов. Основным и наиболее распространенным источником такого вещества, как сахароза, является непосредственно сахар, который продается практически в любом магазине.

Основные свойства сахарозы

Сахароза представляет собой кристаллическую массу без цвета, которые легко растворяются в воде.

Для того чтобы сахароза начала плавится необходимо наличие температуры как минимум 160 градусов.

Как только расплавленная сахароза застывает, она образует прозрачную массу или же другими словами карамель.

Основные физические и химические свойства сахарозы:

1. Является основным видом дисахарида.
2. Не имеет отношения к альдегидам.
3. Во время нагревания отсутствует эффект «появления зеркала», а также не образуется оксид меди.
4. Если закипятить раствор сахарозы с добавлением нескольких капель хлороводородной или серной кислоты, после этого нейтрализовать ее с помощью щелочи и нагреть раствор, наблюдается появление осадка красного цвета.

Одним из способов использования сахарозы является ее нагревание в комбинации с водой и кислой средой. В условиях наличия фермента инвертазы или как вариант кислот сильного действия наблюдается гидролиз соединении. Результатом является производство инертного сахара. Данный инертный сахар используется в сочетании со многими продуктами питания, производства меда искусственного происхождения, во избежание кристаллизации углеводов, создания карамелизированной патоки и многоатомных спиртов.

Влияние сахарозы на организм

Несмотря на то, что в чистом виде сахароза не усваивается, следует сказать, что она является источником полноценного запаса энергии для организма.

При недостатке этого элемента нормальное эффективное функционирование органов человека обеспечивается.

К примеру, сахароза существенно улучшает защитные функции печени, мозговую деятельность, а также обеспечивает рост защитных свойств организма от проникновения токсических веществ.

Нервные клетки, а также некоторые части мускулатуры также получают часть полезных веществ от сахарозы.

В случае наличия дефицита сахарозы организм человека проявляет следующие недостатки:

• упадок жизненных сил и отсутствие достаточного количества энергии;
• наличие апатии и раздражительности;
• депрессивное состояние.

Кроме этого может наблюдаться головокружение, выпадение волос и нервное истощение.

Избыток сахарозы, также как и ее недостаток, может привести к серьезным последствиям, а именно:

1. появлению ;
2. появлению зуда в области половых органов;
3. возникновению заболевания кандидоза;
4. воспалительным процессам в ротовой полости, в том числе пародонтозу и кариесу;

Помимо этого избыток сахарозы в организме приводит к появлению избыточного веса.

Сахароза и ее вред

Помимо положительных качеств, в некоторых случаях использование сахарозы имеет негативное воздействие на организм.

Когда сахароза разделяется на глюкозу и сахарозу, наблюдается формирование свободных радикалов.

Как правило, они блокируют действие антител, направленных на защиту.

Таким образом, организм становится уязвимым к воздействию внешних факторов.

Негативное воздействие сахарозы на организм наблюдается в:

• Нарушении минерального обмена веществ.
• Нарушении функционирования инсулярного аппарата поджелудочной, вызывая возникновение таких патологий, как диабет, преддиабет и метаболический синдром).Снижении активности функциональности энзимов.
• Уменьшении количества таких полезных веществ, как медь, хром и различные витамины категории группы В. Таким образом, повышается риск возникновения следующих заболеваний: склероз, тромбоз, инфаркт и нарушение функционирования кровеносной системы.
• Нарушении усвоения различных полезных веществ в организме.
• Повышении уровня кислотности в организме.
• Росте риска заболеваний, связанных с язвой.
• Повышении риска возникновения .
• Появлении сонливости и повышения систолического давления.
• В некоторых случаях провоцируется возникновение аллергических реакций.
• Нарушении белковых и, в некоторых случаях, генетических структур.
• Появлении токсикоза в период беременности.

Дополнительно негативное влияние сахарозы проявляется в ухудшении состояния кожных покровов, волос и ногтей.

Сравнение сахарозы и сахара

Если говорить о разнице между этими двумя продуктами, следует сказать, что если сахар является продуктом, полученным в процессе промышленного использования сахарозы, непосредственно сама сахароза является чистым продуктом натурального происхождения. Во многих случаях данные термины считаются синонимами.

Теоретически сахарозу можно использовать в качестве заменителя для сахара. Но следует помнить о том, что усвоение непосредственно сахарозы более продолжительный и сложный процесс. Таким образом, можно сделать вывод, что сахароза не является сахарозаместителем.

Сахарозависимость является серьезной проблемой для многих людей. В связи с этим ученные предусмотрели наличие различных эквивалентов, которые являются относительно безопасными для организма. К примеру, есть такое лекарство, как Фитпарад, который считается одним из наиболее эффективных и безопасных по своему применению препаратов, используемых в качестве сахарозаменителя.

Основными преимуществами использования именно этого препарата являются отсутствие привкуса горечи, наличие сладости, одинаковой по сравнению с сахаром, а также соответствующий вид. Основная польза от использования этого препарата заключается в наличии смеси соответствующих подсластителей, которые имеют натуральное происхождение. Дополнительным плюсом является сохранение естественных свойств, которые не теряются даже в случае наличия термической обработки.

Как видно из определения сахароза – это вещество, которое по сравнению с моносахаридами, имеет две основных составляющих.

Вода и реакция в результате ее соединения с сахарозой не имеют особо положительного воздействия на организм. В качестве лекарства эта комбинация не может использоваться однозначно, при этом основным отличием сахарозы от натурального сахара является более значительная концентрация первого.

Чтобы уменьшить вред сахарозы необходимо:

1. использовать натуральные сладости вместо белого сахара;
2. исключить большое количество глюкозы в качестве принимаемых продуктов питания;
3. следить за содержанием используемых продуктов на наличие белого сахара и крахмальной патоки;
4. использовать в случае необходимости антиоксиданты, которые нейтрализую действие свободных радикалов;
5. своевременно принимать пищу и выпивать достаточное количество воды;

Химические свойства сахарозы

В растворе сахарозы не происходит раскрытие циклов, поэтому она не обладает свойствами альдегидов.

1) Гидролиз (в кислотной среде):

C 12 H 22 O 11 + H 2 O → C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 .

сахароза глюкоза фруктоза

2) Являясь многоатомным спиртом, сахароза дает синее окрашивание раствора при реакции с Cu(OH) 2 .

3) Взаимодействие с гидроксидом кальция с образованием сахарата кальция.

4) Сахароза не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, поэтому ее называют невосстанавливающим дисахаридом.

Полисахариды.

Полисахариды – высокомолекулярные несахароподобные углеводы, содержащие от десяти до сотен тысяч остатков моносахаридов (обычно гексоз), связанных гликозидными связями.

Важнейшие из полисахаридов – это крахмал и целлюлоза (клетчатка). Они построены из остатков глюкозы. Общая формула этих полисахаридов (C 6 H 10 O 5) n . В образовании молекул полисахаридов обычно принимает участие гликозидный (при С 1 -атоме) и спиртовой (при С 4 -атоме) гидроксилы, т.е. образуется (1–4) -гликозидная связь.

С точки зрения общих принципов строения полисахариды можно разделить на две группы, а именно: на гомополисахариды, состоящие из моносахаридных единиц только одного типа, и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух или более типов мономерных звеньев.

С точки зрения функционального назначения полисахариды также могут быть разделены на две группы: структурные и резервные полисахариды. Важными структурными полисахаридами являются целлюлоза и хитин(у растений и животных, а также у грибов, соответственно), а главные резервные полисахариды - гликоген и крахмал (у животных, а также у грибов, и растений соответственно). Здесь будут рассмотрены только гомополисахариды.

Целлюлоза (клетчатка) − наиболее широко распространенный структурный полисахарид растительного мира.

Главная составная часть растительной клетки, синтезируется в растениях (в древесине до 60% целлюлозы). Целлюлоза обладает большой механической прочностью и исполняет роль опорного материала растений. Древесина содержит 50-70% целлюлозы, хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу.

Чистая целлюлоза – белое волокнистое вещество, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде и в других растворителях.

Молекулы целлюлозы имеют линейное строение и большую молекулярную массу, состоят только из неразветвленных молекул в виде нитей, т.к. форма остатков β-глюкозы исключает спирализацию.. Целлюлоза состоит из нитевидных молекул, которые водородными связями гидроксильных групп внутри цепи, а также между соседними цепями собраны в пучки. Именно такая упаковка цепей обеспечивает высокую механическую прочность, волокнистость, нерастворимость в воде и химическую инертность, что делает целлюлозу идеальным материалом для построения клеточных стенок.

Целлюлоза состоит из остатков α,D-глюкопиранозы в их β-пиранозной форме, т. е. в молекуле целлюлозы β-глюкопиранозные мономерные единицы линейно соединены между собой β-1,4-глюкозидными связями:

При частичном гидролизе целлюлозы образуется дисахарид целлобиоза, а при полном гидролизе - D-глюкоза. Молекулярная масса целлюлозы 1 000 000−2 000 000. Клетчатка не переваривается ферментами желудочно-кишечного тракта, так как набор этих ферментов желудочно-кишечного тракта человека не содержит β-глюкозидазу. Вместе с тем известно, что присутствие оптимальных количеств клетчатки в пище способствует формированию кала. При полном исключении клетчатки из пищи нарушается формирование каловых масс.

Крахмал − полимер такого же состава, что и целлюлоза, но с элементарным звеном, представляющим собой остаток α-глюкозы:

Молекулы крахмала свернуты в спираль, большая часть молекул разветвлена. Молекулярная масса крахмала меньше молекулярной массы целлюлозы.

Крахмал – это аморфное вещество, белый порошок, состоящий из мелких зерен, не растворимый в холодной воде, но частично растворимое в горячей.

Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: линейного - амилозы и разветвленного - амилопектина, общая формула которых (С 6 Н 10 O 5) n .

При обработке крахмала теплой водой удается выделить две фракции: фракцию, растворимую в теплой воде и состоящую из полисахарида амилозы, и фракцию, лишь набухающую в теплой воде с образованием клейстера и состоящую из полисахарида амилопектина.

Амилоза имеет линейное строение, α, D- глюкопиранозные остатки связаны (1–4) -гликозидными связями. Элементная ячейка амилозы (и крахмала вообще) представляется следующим образом:

Молекула амилопектина построена подобным образом, однако имеет в цепи разветвления, что создает пространственную структуру. В точках разветвления остатки моносахаридов связаны (1–6) -гликозидными связями. Между точками разветвления располагаются обычно 20-25 глюкозных остатков.

(амилопектин)

Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10-30%, амилопектина - 70-90%. Полисахариды крахмала построены из остатков глюкозы, соединенных в амилозе и в линейных цепях амилопектина α-1,4-глюкозидными связями, а в точках ветвления амилопектина - межцепочечными α-1,6-глюкозидными связями.

В молекуле амилозы связано в среднем около 1000 остатков глюкозы, отдельные линейные участки молекулы амилопектина состоят из 20-30 таких единиц.

В воде амилоза не дает истинного раствора. Цепочка амилозы в воде образует гидратированные мицеллы. В растворе при добавлении йода амилоза окрашивается в синий цвет. Амилопектин также дает мицеллярные растворы, но форма мицелл несколько иная. Полисахарид амилопектин окрашивается йодом в красно-фиолетовый цвет.

Крахмал имеет молекулярную массу 10 6 -10 7 . При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации - декстрины, при полном гидролизе - глюкоза. Крахмал является наиболее важным для человека пищевым углеводом. Крахмал образуется в растениях при фотосинтезе и откладывается в виде "резервного" углевода в корнях, клубнях и семенах. Например, зерна риса, пшеницы, ржы и других злаков содержат 60-80% крахмала, клубни картофеля – 15-20%. Родственную роль в животном мире выполняет полисахарид гликоген, "запасающийся", в основном, в печени.

Гликоген − главный резервный полисахарид высших животных и человека, построенный из остатков α-D-глюкозы. Эмпирическая формула гликогена, как и крахмала (С 6 Н 10 O 5) n . Гликоген содержится практически во всех органах и тканях животных и человека; наибольшее количество его находится в печени и мышцах. Молекулярная масса гликогена 10 7 -10 9 и выше. Его молекула построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в которых остатки глюкозы соединены α-1,4-глюкозидными связями. В точках ветвления имеются α-1,6-глюкозидные связи. Гликоген по своему строению близок к амилопектину.

В молекуле гликогена различают внутренние ветви - участки полиглюкозидных цепей между точками ветвления, и наружные ветви - участки от периферической точки ветвления до нередуцирующего конца цепи. При гидролизе гликоген, подобно крахмалу, расщепляется с образованием сначала декстринов, затем мальтозы и, наконец, глюкозы.

Хитин − структурный полисахарид низших растений, в особенности грибов, а также беспозвоночных животных (главным образом членистоногих). Хитин состоит из остатков 2-ацетамидо-2-дезокси-D-глюкозы, связанных между собой β-1,4-глюкозидными связями.