Углеводы - Химия и пища - ХИМИЯ И ЖИЗНЬ

Углеводы — главные поставщики энергии организму человека. Эта энергия накопилась в процессе их фотосинтеза из углекислого газа и воды на свету в зеленых клетках растений. Мы получаем углеводы из бобовых культур, зерновых, картофеля, фруктов и овощей. В мясе их мало.

Специалисты в области питания считают, что 60 % потребности человека в энергии должны обеспечиваться углеводами. Ведь при их недостатке начинают «сгорать» жиры, а затем белки.

Человек в день должен получать не менее 500 г углеводов.

Глюкоза С₆Н₁₂О₆ — моносахарид.

В водном растворе в равновесии находятся три формы молекул глюкозы:

циклическая α-форма ⇔ линейная (альдегидная) форма ⇔ циклическая β-форма

Глюкоза легко проникает в кровь и транспортируется внутри организма. В клетках происходит окисление глюкозы, этот процесс сопровождается выделением энергии:

По отношению к фотосинтезу окисление глюкозы — обратный процесс.

Глюкоза легко усваивается организмом, ведь в ее молекуле атомы углерода и водорода частично окислены — соединены с кислородом.

Глюкоза поддерживает ослабленный организм, нормализует пищеварение. Большие таблетки глюкозы с витамином С вам должны быть знакомы с детства. Это медицинский препарат. В природе глюкоза встречается в спелых фруктах, ягодах. Особенно много ее в винограде, поэтому ее называют также виноградным сахаром. В крови человека содержится примерно 0,1 % глюкозы. Анализ крови на сахар связан с определением ее содержания. Как избыток, так и недостаток глюкозы вредны для организма.

Фруктоза С₆Н₁₂О₆ — это тоже моносахарид, изомер глюкозы.

У фруктозы есть иное название — плодовый, или фруктовый, сахар. Ее можно назвать и цветочным сахаром: из нектара пчелы переносят углевод в мед (там его массовая доля достигает 50 %). Фруктоза задерживает воду лучше, чем обычный сахар, поэтому ее добавляют в джемы и конфеты, чтобы предотвратить кристаллизацию (засахаривание).

Фруктоза определяет и лекарственные свойства меда.

Сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁ — дисахарид. В обычной жизни — просто сахар.

Сахароза содержится в большинстве растений, но особенно ее много в сахарном тростнике и сахарной свекле. В нашем организме в результате гидролиза из сахарозы образуются два моносахарида в равных количествах:

Эту смесь называют инвертным сахаром. Гидролиз сахарозы происходит и при длительном нагреве. Поэтому, когда сиропы кипятят, они становятся слаще — образуется фруктоза.

При нагревании сахара происходит ряд сложных реакций разложения, при этом самые легкие из продуктов расщепления (в том числе акролеин) или улетучиваются, или растворяются и остаются в твердой смеси сложного состава, называемой карамелью, придавая ей особые вкусовые качества.

- ЗАПОМНИ. Сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁ — дисахарид: в организме в результате гидролиза образует два моносахарида в равных количествах — фруктозу и глюкозу.

Лактоза С₁₂Н₂₂О₁₁ — дисахарид. Этот углевод еще называют молочным сахаром, так как он преимущественно содержится в молоке животных. Человек знакомится с лактозой с первых дней жизни, ведь в материнском молоке нет других углеводов, кроме лактозы.

Лактоза, как и глюкоза, подвергается брожению под действием особых ферментов. В результате этих процессов образуются вещества, которые придают молочным продуктам своеобразный вкус.

Вы обращали внимание, что на упаковке кефира очень часто можно увидеть число следующего дня, тогда как он уже не менее четырех суток находится на молокозаводе? За это время, после того как в пастеризованное молоко добавили кефирную закваску и плотно закрыли, происходят следующие процессы:

1) молоко свертывается, лактоза гидролизуется до моносахаридов;

2) при 18-20 °С идет молочнокислое брожение:

3) после охлаждения начинается и спиртовое брожение при 6-10° С:

Правда, этот процесс идет очень медленно, однако в готовом продукте (кефире) содержится незначительное количество этанола и появляется углекислый газ. Аналогичный кефиру продукт, но получаемый из кобыльего молока, называют кумысом. Технология его производства такова, что в напитке образуется 2,5 % спирт. Это сопоставимо с некоторыми сортами пива. Кефир и кумыс обладают бактерицидным действием за счет образования при их изготовлении кислоты.

- ЗАПОМНИ. Лактоза С₁₂Н₂₂О₁₁ ^— дисахарид, молочный сахар: в организме подвергается брожению под действием ферментов, образуя молочную кислоту.

Крахмал (С₆Н₁₀О₅)_n — полисахарид, состоящий из множества звеньев, которые представляют собой остатки молекул α-глюкозы. В наш организм он поступает с картофелем (массовая доля крахмала до 20 %), зерновыми (пшеница и кукуруза содержат до 70 %, а рис — до 80 %) крахмала.

Крахмал — основной углевод пищи.

Одной из причин применения крахмала в кулинарии является способность его молекул образовывать водородные связи с молекулами воды. Когда суспензию крахмала в воде нагревают, молекулы воды проникают между молекулами крахмала, при этом разрушаются водородные связи между молекулами крахмала и образуются новые водородные связи молекул воды с огромным количеством гидроксогрупп —ОН молекул крахмала. В результате крахмал сильно набухает, резко повышается его вязкость. На этом свойстве основано приготовление различных подливок и соусов.

Подобно жирам, крахмал в организме подвергается гидролизу. Этот процесс начинается уже при пережевывании пищи во рту под действием фермента, содержащегося в слюне. Если подольше пожевать хлеб (продукт, содержащий крахмал), то можно ощутить сладкий вкус. Гидролиз крахмала продолжается в желудке и кишечнике. Конечный продукт этого процесса — глюкоза. Избыток ее откладывается в печени в виде высокомолекулярного углевода — гликогена. А если этот «банк» переполнен, то в виде жировых клеток.

Гликоген («животный крахмал») по строению похож на крахмал, но отличается от него большей разветвленностью молекул. Запасенный организмом, он используется между приемами пищи, особенно при больших физических нагрузках (в частности, у спортсменов). Он гидролизуется до глюкозы по мере расходования ее в клетках организма.

- ЗАПОМНИ. Крахмал (С₆Н₁₀О₅)_n — полисахарид, основной углевод пищи. В организме подвергается гидролизу во рту, в желудке и в кишечнике. Конечный продукт — глюкоза.

Целлюлоза (С₆Н₁₀О₅)_n — растительный полисахарид, состоящий из множества звеньев, которые представляют собой остатки молекул β-глюкозы.

Гигантские молекулы целлюлозы линейны, в отличие от крахмала, имеющего в основном молекулы разветвленного строения.

Целлюлозу еще называют клетчаткой, т. к. это основной строительный материал для оболочек клеток (от лат. cellula — клетка). Примером чистой целлюлозы могут служить промокательная бумага и вата, полученная из хлопка.