Лекция 4 углеводы и их значение для организма и для пищевых производств

ПЛАН

1. Общая характеристика углеводов

2. Физиологическое значение углеводов. Усвояемые и неусвояемые углеводы и их значение для организма. Обмен углеводов в организме.

3. Углеводы в пищевых продуктах

4 превращения углеводов при производстве пищевых продуктов

5 функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах

6. Функции полисахаридов в пищевых продуктах

7 методы определения углеводов в пищевых продуктах

1 Общая характеристика углеводов

Согласно принятой в настоящее время классификации углеводы под­разделяются на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. (рис. 1)

Моносахариды

Моносахариды обычно содержат от 3 до 9 атомов углерода, причем наиболее распространены пентозы и гексозы. По функциональной группе ни делятся на альдозы и кетозы.

Среди моносахаридов широко известны:

Глюкоза (виноградный сахар) в свободном виде содержится в ягодах и фруктах (в винограде до 8%; в сливе, черешне 5-6%- в меде 36%) Из молекул глюкозы построены крахмал, гликоген, мальтоза; глюкоза явля­ется составной частью сахарозы, лактозы.

Фруктоза (плодовый сахар) содержится в чистом виде в пчелином меде (до 37%), винограде (7,7%), яблоках (5,5%); является составной частью сахарозы.

Галактоза - составная часть молочного сахара (лактозы), которая со­держится в молоке млекопитающих, растительных тканях, семенах.

Арабиноза содержится в хвойных растениях, в свекловичном жоме, входит в пектиновые вещества, слизи, гумми (камеди), гемицеллюлозы.

Ксилоза (древесный сахар) содержится в хлопковой шелухе кукуруз­ных кочерыжках.. Соединяясь с фос­фором, ксилоза переходит в активные соединения, играющие важную роль во взаимопревращениях Сахаров.

D-рибоза слу­жит универсальным компонентом главных биологически активных мо­лекул, ответственных за передачу наследственной информации - рибо­нуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот- входит она и в состав АТФ и АДФ, с помощью которых в любом живом организ­ме запасается и переносится химическая энергия. Замена в АТФ одного из фосфатных остатков на пиридиновый фрагмент приводит к образова­нию еще одного важного агента НАД - вещества, принимающего не­посредственное участие в протекании жизненно важных окислительно-восстановительных процессов.

Рибулозо-1,5-дифосфат. Это соединение участвует в процессах ассимиляции угле­кислого газа растениями.

Полисахариды

Олигосахариды. Это полисахариды 1-го порядка, молекулы которых со­держат от 2 до 10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. В соответствии с этим различают дисахариды трисахариды и т. д.

Дисахариды - сложные сахара, каждая молекула которых при гидро­лизе распадается на две молекулы моносахаридов. Дисахариды наряду с полисахаридами, являются одним из основных источников углеводов в пище человека и животных.

Среди дисахаридов особенно широко известны мальтоза, сахароза и лактоза. Мальтоза, образуется в качестве промежуточного продукта при действии амилаз на крахмал (или гликоген).

Одним из наиболее распространенных дисахаридов является сахаро­за — обычный пищевой сахар.

Дисахарид лактоза содержится только в молоке.

Среди природных трисахаридов наиболее известна раффиноза. Она находится в зна­чительных количествах в сахарной свекле и во многих других растениях, в частности в бобовых. В целом олигосахариды, присутствующие в растительных тканях, разнообразнее по своему составу, чем олигосахариды животных тканей.

Полисахариды II-го порядка. Их можно разделить на две группы: гомополисахариды, и гетерополисахариды.

С точки зрения функционального назначения полисахариды могут быть разделены на структурные и резервные полисахариды. Важным структурным полисахаридом является целлюлоза, а главные резервные полисахариды — гликоген и крахмал (у животных и растений соответ­ственно).

Крахмал является главной составной частью пищи человека. Хлеб, картофель, крупы, овощи — главный энергетический ресурс его орга­низма.

Гликоген — полисахарид, широко распространенный в тканях живот­ных, близкий по своему строению к амилопектину.

Целлюлоза (или клетчатка) выполняет роль опорно­го материала растений, из нее строится жесткий скелет стеблей, листьев. Целлюло­за не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного трак­та млекопитающих.

Декстраны — гомополисахариды, образующиеся из сахарозы под действием специфического фермента декстрансахаразы, вырабатываемого бактериями. Декстраны служат для получения молекулярных ситсефадексов разных марок.

Пентозаны — целлюлозоподобные полисахариды, построенные из ксилозы, арабинозы и других пентоз. Особенно богаты пентозанами скор­лупа орехов, подсолнухов, кукурузные кочерыжки, солома, рожь.

Инулин — высокомолекулярный углевод, растворимый в воде, осаждающийся из водных растворов при добавлении спирта. Содержится в большом количестве в клубнях зем­ляной груши и георгина, в корнях одуванчика. В этих растениях инулин заменяет крахмал.

В растениях, плесневых грибах и дрожжах содержится особый фер­мент — инулаза, который гидролизует инулин с образованием фруктозы.

Слизи и гумми (камеди) — группа коллоидных полисахаридов, к кото­рым принадлежат растворимые в воде углеводы, образующие чрезвычайно вязкие и клейкие растворы. Камеди находят широкое применение в производстве, поскольку они обладают такими ценными свойствами, как повышенная вязкость, клей­кость, набухаемость и т. д. Камеди применя­ются в качестве связующих веществ и загустителей, служат эмульгатора­ми, основой для косметических и фармацевтических кремов и паст, ста­билизаторами в пищевой промышленности.

Пектиновые вещества, содержащиеся в растительных соках и плодах, представляют собой гетерополисахариды, построенные из остатков галактуроновой кислоты. Карбоксильные группы галактуроновой кислоты в той или иной степе­ни этерифицированы метиловым спиртом. В зависимости от этого су­ществует следующая классификация пектиновых веществ:

-протопектин

-пектиновые кислоты

-пектин

Пектиновые вещества составляют основу фруктовых гелей. Пектины растворимы в воде, образуют коллоидные растворы.

К гемицеллюлозам относятся разнообразные по химической струк­туре гетерополисахариды растений: глюкоманнаны, галактоманнаны и ксиланы. В рас­тениях гемицеллюлозы, как правило, сопутствуют целлюлозе и лигнину, причем ксиланы и глюкоманнаны прочно адсорбируются на поверхнос­ти целлюлозы.

Гликозиды — продукты, получающиеся при элиминации воды. Только очень малые количества гликозидов встречаются в питании человека. Ряд природно встречающихся гликозидов яв­ляются сильными пенообразователями и стабилизаторами, флавоноидные гликозиды могут придавать горький вкус и (или) определенный аро­мат и цвет пищевому продукту. S-гликозиды встречаются в природе в се­менах горчицы и корнях хрена. Они называются гликозинолаты. Синигрин он придает определенный аромат пище.

Другой класс гликозидов - цианогенные гликозиды они достаточно широко представлены в природе (семена горько­го миндаля, маниок, сорго, косточки персиков, абрикосов и др.). Были отмечены отравления цианогенными гликозидами

Идеальная защита от цианидного отравления — исключить (или по­чти исключить) цианогенную пищу.