Самостійна робота Тема: Моносахариди

План

1. Визначення та класифікація моносахаридів.

2. Фізичні і хімічні властивості, принцип утворення глікозидів

3. Глікозиди харчових продуктів: амігдалін, вакцинін, синігрин, соланін.

4. Використання процесів бродіння в харчовій промисловості.

5. Пентози: арабікоза, ксілоза. Будова поширення в природі.

Література

1. Черних В.П., Грищенко В. М., Єлисєва Л.І. Органічна хімія: підручник для студентів вищих навчальних закладів I – II рівнів акредитації. К.: Либідь, 2004 – с. 12,13,18, 207.

2. Гурецька В.Л. Органічна хімія. М.: Вища школа, 1999 – с. 192 - 196

Питання 1. Визначення та класифікація моносахаридів.

Вуглеводи являються нарівні із білками, жирами необхідною живильною речовиною для людини і тварин. Вуглеводи відносяться до гетерофункціональних сполук, мають змішані функції, так як містять альдегідну або Катону групу і декілька гідроксильних груп. Вуглеводи представляють собою багатоатомні альдегідо - або кетоноспирити. Вуглеводи часто називають цукристими речовинами або просто ц у к р а ми.

Повну класифікацію вуглеводів можна представити слідуючою схемою:

Вуглеводи

прості, вуглеводи моносахариди

складні вуглеводи полісахариди

глюкоза, фруктоза

сахароподібні полісахариди

несахароподібні полісахариди

галактоза, манноза

(С₆Н₁₂О₆)

сахароза, лактоза, крохмаль, гліпоген

трегалоза, мальтоза інулін, клітковина

Вуглеводи широко розповсюдженні в природі, вони входять до складу всіх рослинних і тваринних організмів. В рослинних організмах вуглеводи утворюються в результаті фотосинтезу

світло

n СО₂ + nН₂0 С_nН_2nО_n + nО₂

хлорофіл

Моносахариди - вуглеводи загальної формули С_nН_2nО_n з невеликою молекулярною масою. Вони не здатні при гідролізі розщеплюватися на більш прості молекули цукрі.

Питання 2. Фізичні і хімічні властивості, принцип утворення глікозидів

Моносахариди тверді безбарвні речовини. Добре розчинні в воді, легко утворюють сиропи, гідроскопічні, в спирті розчиняються погано, в естері не розчиняються. Всі моносахариди мають солодкий смак. Ступінь солодощі окремих представників різна. Моносахариди оптично активні речовини, так як містять асиметричний атом Карбона. Розчини моносахаридів мають нейтральну реакцію на лакмус. моносахаридам властиві реакції на карбонільну і спиртову групи, а також реакції, обумовленні їх взаємним впливом Окислення Моносахаридів При окисленні альдогексоз в ні тральному та кислому середовищі утворюються одноосновні багатоатомні оксикислоти.

крейда

B r₂ + H₂O HBrO + HBr

О О

СН₂ОН – (СНОН)₄ - С СН₂ОН – (СНОН)₄ - С

Н Н

Фруктоза, як і всі кетози, в подібних умовах не окислюється. При обережному окисленні в особливих умовах може окислюватися неальдегідна група, а спиртова, розмішена при останньому атома карбона моносахарида

О О

СН₂ОН – (СНОН)₄ - С НООС – (СНОН)₄ - С

галактоза Н галактуронова кислота Н

Галакитуронові кислоти - основна частина пектинових речовин, що знаходяться в плодах, овочах, фруктах. При більш енергійному окисленні в кислому середовищі ( ) окисляються одночасно і альдегідна, і спиртова група, розміщена у останнього атома карбона

О

СН₂ОН – (СНОН)₄ - С НООС – (СНОН)₄ - СООН

глюкоза Н сахарна кислота

Окислення моносахаридів у лужному середовищі так же як і альдегідів, проводять при нагріванні в присутності аміачного розчину оксиду срібла та гідроксиду міді (2). Оксид срібла відновлюється до металевого срібла (реакція срібного дзеркала ), а гідроксид міді (2) - до оксиду міді (1). Це якісна реакція на альдози:

О

СН₂ОН – (СНОН)₄ - С + Ag₂O СН₂ОН – (СНОН)₄ – СООН + 2Ag

Н

Ці дві реакції дають і пентози. При окисленні пентози розщеплюються з утворенням більш простих молекул

С Н₂ОН – (СНОН)₃ - С - СН₂ОН + 2O СН₂ОН – (СНОН)₂ – СООН + СН₂ОН – СНОН

O

фруктоза триоксімасляна оксіацтова

кислота кислота

Відновлення моносахаридів. Всі моносахариди (альдози і пентози), подібно альдегідам кетонам, відновлюються з утворенням спиртів (у випадку,гексоз - шестиатомний спирт)

О

СН₂ОН – (СНОН)₄ - С + Н₂ СН₂ОН – (СНОН)₄ – СН₂ОН

глюкоза Н сорбіт

Відповідно при відновленні галактози утворюється спирт дульцит.

Реакція гідроксильних груп. Моносахариди дають всі хімічні реакції характерні для багатьох атомних спиртів. При взаємодії з гідроксидами металів вони утворюють сахарити (цукрати).

С₅Н₆(ОН)₅СНО + Сu(ОН)₂ С₅Н₆(ОН)₃(OС₄О) + Сu₂О + 2Н₂О

глюкоза глюконат міді

Моносахариди дають прості і складні естери. Якісної реакції на фруктозу є реакції «Селіванова». Утворення глюкозидів і глюкозиди харчових продуктів. Глікозиди утворюються заміщенням атома гідрогена полуацетального гідроксиду моносахарида на радикал. Загальному вигляді глікозиди можна представити слідуючим видом:

піранозна форма одної із альдогексоз грікозид

Полуацетальний гідроксил називається глікозиди, а естери цукрів утворенні за рахунок цього гідроксила - глікозидами, не цукриста частина глікозида називається агліконом, а залишок цукру геліконом.

Питання 3. Глікозиди харчових продуктів: амігдалін, вакцинін, синігрин, соланін.

Глікозиди глюкози називаються глюкозидами, глікозиди галактози - галактози дами. Глікозиди на відміну від простих естерів підлягають гідролізи під дією мінеральних кислот. Багато глікозидів гідролізуються під впливом ферментів. Глікозиди представляють собою кристалічні речовини, мають специфічний аромат, гіркий смак, широко розповсюдження в природі. Природні глікозиди утворюються різними агліконами: кислотами, барвниками. В складі харчових продуктів зустрічаються слідуючі глікозиди.

Амігдалін — знаходиться в кісточках вишні, слив, персиків, абрикос, в гіркому мигдалі, в лавровому листі. При його гідролізі утворюється бензойний альдегід, глюкоза і вільна синильна кислота, яка є сильнішою отрутою, а тому тривале зберігання вишневих настойок з кісочками не безпечні.

2Н₂О

С₂₀Н₂₇О₁₁N 2С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₅CHO + HCN

амігдалін глюкоза бензойний синильна

альдегід кислота

Вакцинін знаходяться в клюкві, брусниці. При гідролізі дає глюкозу і бензойну кислоту.

Н₂О

С₁₃Н₁₆О₇ С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₅CООH

вакцинін глюкоза бензойна

кислота

Синігрін - знаходиться в насінні гірчиці. При гідролізі утворюються глюкоза гірчична олія

Н₂О

С₁₀Н₁₆KNS₂О₉ С₆Н₁₂О₆ + С₃Н₅SCN + KHSO₄

синігрін глюкоза гірчична гідросульфат

олія калію

Соланін С₄₅Н₇₃NО₁₅ знаходиться в позитивних частинах картоплі. При гідролізі утворює глюкозу і ядовиті речовини.

Питання 4. Використання процесів бродіння в харчовій промисловості.

Бродіння називається процес розщеплення моносахаридів під впливом різних мікроорганізмів, краще всього бродінню підлягає глюкоза В якості сировини для отримання моносахаридів використовують крохмаловмісні продукти (картопля, пшениця) або клітковина Найбільш важливими видами бродіння для харчової промисловості є: Спиртове молочно кисле, масляно кисле і лимоннокисле.

Спиртове бродіння:

дріжджі

С₆Н₁₂О₆ 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 112,86 кДж

глюкоза

При бродінні утворюються побічні продукти: гліцерин, янтарна кислота і сивушні масла. Процес бродіння залежить від температури; найбільш енергійно протікає при 30-40 С також він залежить від концентрації цукру 15% . швидкість реакції залежить від кислотності середовища;нормальна реакція перебігає при рН 4-4,5.

Спиртове бродіння використовують для отримання спирту пива вина в хлібопекарні. Молочнокисле бродіння відбувається під впливом молочно кислих бактерій з утворенням молочної кислоти. Молочнокисле бродіння дає можливості виробляти різні види молочнокислих продуктів (кефір, просто, кваша, ацидофілін сметани, сирі і т.д.); воно відбувається при засолюванні огірків квашенні капусти, а також при бродінні тіста, надає йому відповідно кислотність. Масляно кисле бродіння відбувається під впливом масляно кислих бактерій з утворенням масляної кислоти.

Бродіння відбувається в молоці, сирі, в маслі в результаті його продукти набувають гіркий смак і неприємний запах властивий масляній кислоті. Лимоннокисле бродіння відбувається під впливом деяких видів плісеней,в результаті із глюкози утворюється лимонна кислота.

маслянокислі бактерії

С₆Н₁₂О₆ С₃Н₇СООН + 2Н₂ + 2СО₂

глюкоза масляна кислота

Оцтовокисле бродіння відбувається під впливом оцтовокислих бактерій, в результаті із етилового спирту утворюється оцтова кислота.

[О]

С₂Н₅ОН СН₃СООН + Н₂О

Питання 5. Пентози: арабікоза, ксілоза. Будова поширення в природі.

Пентози - моносахариди складу С₅Н₁₀О₅ . В природі зустрічається в складних вуглеводах - пентозанах (С₅Н₈О₄). Самі пентозами входять до складу деревини, ошурок, сіна, соломи. При їх гідролізі (в присутності кислоти) утворюються пентози.

HCl

(С₅Н₈О₄)_n + nH₂O nС₅Н₁₀О₅

пентозан пентоза

Так же, як і гексози, пентози - білі кристалічні речовини, солодкі на смак,розчинні в воді, дають всі основні хімічні реакції гексоз. Найбільш поширеними альдопентозами є:

Д-арабіноза Д-ксилоза Д-рибоза Д-дезоксирибоза

Арабіноза - міститься в соці фруктових дерев в буряці. Ксілоза утворюється при гідролізі ксілана (пентозан), ксілоза дає спирт - ксиліт. ксілоза не засвоюється організмом, не зброджується до спирту. Рібоза і дезоксирибоза входять до складу нуклеїнових кислот, ядерних білків - нуклеопротеїдів мають велике біологічне значення.

Контрольні питання

1. Які речовини називаються вуглеводами? В результаті якого преса утворюється вуглеводи в природі? В чому його сутність?

2. На які групи і по яким признакам діляться вуглеводи?

3. Як діляться моносахариди по числу карбованих атомів? Які вуглеводи можна віднести до пентоз, гексоз?

4. Які функціональні групи є в молекулі фруктози? Як їх можна виділити?

5. Чому розчини глюкози і фруктози проявляють оптичну активність?

6.-Як утворюється циклічна форма моносахаридів?

7. Чим відрізняється глікозидний гідроксид від других гідроксильних груп в молекул моносахаридів?

8. Які речовини називаються глюкозидами? Наведіть приклади таких речовин.

9. На чому базується процес бродіння моносахаридів? Які види бродіння простого цукру ви знаєте?

10. В яких виробництвах використовується бродіння моносахаридів?