4.2.1.3. Углеводы / КонсультантПлюс

4.2.1.3. Углеводы

Углеводы представляют собой многоатомные альдегидо- и кетоспирты, которые подразделяют на простые (моно- и дисахариды) и сложные (олиго- и полисахариды). Усвояемые углеводы (простые углеводы и крахмал) являются важнейшими источниками энергии.

Физиологическая потребность в усвояемых углеводах для взрослого человека составляет 56 — 58% от энергетической суточной потребности: от 301 до 551 г/сутки для мужчин и от 238 до 435 г/сутки для женщин.

Физиологическая потребность в углеводах — для детей до 1 года 13 г/кг массы тела в сутки, для детей старше 1 года (с увеличением возраста) — от 188 до 421 г/сутки.

Моносахариды и дисахариды. К моносахаридам относятся глюкоза, фруктоза и галактоза, к дисахаридам — сахароза, лактоза и мальтоза.

Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) — наиболее известный и широко применяемый в питании и пищевой промышленности углевод, который вносят (добавляют) в пищевую продукцию при производстве, приготовлении и/или непосредственном употреблении (добавленные сахара).

Наряду с сахарозой в пищевую продукцию добавляют другие сахара (моно- и дисахариды), в том числе из меда, сиропов, фруктовых и овощных соков и их концентратов.

Потребление добавленных сахаров для детей и взрослых не должно превышать 10% от калорийности суточного рациона. Для лиц с избыточной массой тела (ИМТ 25 — 29) и ожирением (ИМТ более 30) рекомендовано снижение потребления добавленных сахаров до уровня 5% от калорийности суточного рациона [17, 34]. Эти рекомендации не относятся к потреблению природных (собственных) сахаров, естественным образом содержащихся в непереработанных фруктах, овощах и молоке.

Полисахариды — сложные углеводы, представляющие собой высокомолекулярные соединения, состоящие из большого числа мономеров глюкозы и других моносахаридов, подразделяются на крахмальные (усвояемые) полисахариды (крахмал и гликоген) и некрахмальные (неусвояемые) полисахариды — пищевые волокна (клетчатка/целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины и другие).

Крахмал является основным полисахаридом, обеспечивающим физиологическую потребность организма в усвояемых углеводах.

Пищевые волокна — съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике (полисахариды, олигосахариды, лигнин и ассоциированные растительные вещества). Пищевые волокна относятся к некрахмальным полисахаридам, которые перевариваются в толстом кишечнике в незначительной степени, однако при этом оказывают существенное влияние на процессы переваривания, усвоения, микробиоциноз и эвакуацию остатков пищи. Эффекты физиологического воздействия пищевых волокон зависят от их растворимости в воде. Растворимые пищевые волокна (пектин, альгинаты, полидекстроза и др.) способны оказывать опосредованное влияние на метаболизм холестерина и липидов (липопротеины низкой плотности и триглицериды), на гликемическую нагрузку пищи, уровень глюкозы и инсулина, проявлять пребиотическое действие, связывать и выводить тяжелые металлы. Нерастворимые волокна (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) выполняют функции энтеросорбента, участвуют в механизме предупреждения кариеса.

Физиологическая потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 20 — 25 г/сутки или 10 г/1000 ккал, для детей старше 1 года — 10 — 22 г/сутки.

Гликемический индекс пищевой продукции. В целях регулирования потребления углеводов и, в частности, сахаров, необходимо учитывать гликемический индекс — относительный показатель влияния углеводов, содержащихся в пищевом продукте, на уровень глюкозы в крови. Гликемический индекс позволяет провести сравнение гликемического эффекта различных пищевых продуктов, содержащих равное количество углеводов и классифицировать их в зависимости от выраженности постпрандиального гликемического эффекта.

Чем выше гликемический индекс пищевого продукта, тем быстрее в крови повышается уровень глюкозы. Продукт с высоким гликемическим индексом может вызывать резкое повышение уровня сахара, представляющее собой риск для здоровья у людей с сахарным диабетом.

Продукты с низким гликемическим индексом (менее 55) медленнее перевариваются, всасываются и метаболизируются, что приводит к более медленному росту уровня глюкозы и инсулина в крови. Рационы с низким гликемическим индексом позволяют контролировать уровень глюкозы в крови и снижают риск развития сахарного диабета 2 типа и ишемической болезни сердца.

Справочные таблицы гликемических индексов пищевой продукции позволяют рассчитать гликемическую нагрузку, оптимизировать рацион и исключить нарушения структуры питания.

Открыть полный текст документа

Углеводы: дисахариды. Важнейшие представители

Дисахариды – это углеводы, в состав которых входят остатки двух молекул моносахаридов.

К дисахаридам относится сахароза, мальтоза, лактоза.

Сахарозу в быту называют просто сахаром. Она содержится в сахарной свёкле, сахарном тростнике.

Мальтоза – это солодовый сахар, содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений.

Лактоза содержится в молоке. Много людей обладают так называемой «непереносимостью» молока, это объясняется незначительным содержанием у них фермента лактазы. Больше всего лактазы у младенцев, затем с возрастом её количество уменьшается.

Молекула сахарозы имеет формулу С₁₂Н₂₂О_11.  В состав молекулы сахарозы, как и в молекуле глюкозы, входит несколько гидроксильных групп. Доказательством этого является образование ярко-синего раствора со свежеприготовленным гидроксидом меди (II).

Однако сахароза не даёт реакцию с аммиачным раствором оксида серебра (I) и с гидроксидом меди (II) при нагревании, поэтому в молекуле сахарозы отсутствует альдегидная группа. Поэтому сахарозу относят к невосстанавливающим сахарам.

По физическим свойствам сахароза представляет собой бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления от 160 ⁰C до 185 ⁰С. Сахароза хорошо растворима в воде, сладкая на вкус. Если расплавить сахарозу, то при застывании она превращается в

смесь аморфных веществ – карамель.

Рассмотрим химические свойства сахарозы. Если нагреть раствор глюкозы с разбавленной серной кислотой, то образуется два моносахарида – глюкоза в циклической α-форме и фруктоза в циклической β-форме.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

 Смесь глюкозы и фруктозы, которую получают при кислотном гидролизе сахарозы, называется искусственным мёдом и применяют в пищевой промышленности.

При действии на сахарозу концентрированной серной кислоты происходит процесс дегидратации сахарозы и образуются продукты чёрного цвета, кроме них ещё содержится СО и СО₂.

Мальтоза и лактоза – это восстанавливающие углеводы. Их молекулярная формула также

С₁₂Н₂₂О₁₁. Это кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. Мальтоза состоит из остатков глюкозы. Мальтоза получается при ферментативном гидролизе крахмала. Её применяют в производстве пива и этилового спирта. Лактоза получается из молочной сыворотки.

Сахарозу в промышленных масштабах получают из сока сахарной свёклы или сахарного тростника.

Получение сахарозы состоит из нескольких этапов. Клубни свёклы измельчают в мелкие стружки, В сосуды со стружками пропускают горячую воду, в результате чего в раствор переходит почти вся сахароза с различными примесями: белками, красящими веществами, органическими кислотами. Полученный таким образом раствор, обрабатывают известковым молоком, он образует комплекс с сахарозой. На другом этапе через этот раствор пропускают оксид углерода (IV), при этом комплекс разрушается и выделяется чистая сахароза. Её отделяют и фильтруют через активированный уголь или ионнообменные смолы и получают сахарозу белого цвета.

Таким образом, представителями дисахаридов являются сахароза, мальтоза и лактоза. Сахароза относится к невосстанавливающим углеводам, а мальтоза и лактоза – к восстанавливающим. При кислотном гидролизе сахарозы образуется глюкоза и фруктоза.

Тесты по углеводам с правильными ответами 11 класс

Тест «УГЛЕВОДЫ»

1вариант

1. К углеводам относятся вещества с общей формулой

1) C_xH_yO_z   2) C_n(H₂O)_m   3) C_nH_2nO₂   4) C_nH_2n+2O

2. 

Моносахариды, содержащие пять атомов углерода называются

1) гексозы 2) пентозы 3) тетрозы 4) триозы

3. Наиболее распространенный моносахарид гексоза

1) глюкоза 2) фруктоза 3) рибоза 4) сахароза

4. При полном гидролизе полисахаридов чаще всего образуется

1) фруктоза 2) глюкоза 3) рибоза 4) галактоза

5. Основная функция глюкозы в клетках животных и человека

1) запас питательных веществ 3) передача наследственной информации

2) строительный материал 4) источник энергии

6.Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, получившее

название «виноградный сахар», — это

1) сахароза 2) глюкоза 3) фруктоза 4) крахмал

7.По своему химическому строению глюкоза является

1) кислотой 2) сложным эфиром 3) альдегидоспиртом 4) кетоспиртом

8.С аммиачным раствором оксида серебра глюкоза реагирует в виде

1) α-циклической формы 3) β-циклической формы

2) линейной (альдегидной) формы 4) смеси α- и β-циклических форм

9. Раствор ярко-синего цвета образуется при взаимодействии глюкозы с

1) Ag₂О/NH₃ 2) Cu(OH)₂ 3) H₂/Ni 4) СН₃СООН

10. При спиртовом брожении глюкозы образуется

1) CH₃COOH 2) C₂H₅OH 3) CH₃CHOHCOOH 4) CH₃CH₂CH₂COOH

11. Белый аморфный порошок, не растворяется в холодной воде, в горячей образует

коллоидный раствор (клейстер) — это

1) целлюлоза 2) сахароза 3) крахмал 4) мальтоза

12.В клетках растений крахмал выполняет функцию

1) передачи наследственной информации

3) строительную и конструкционную

2) запаса питательных веществ

 4) катализатора биологических процессов

13.Содержание амилопектина в крахмале составляет

1) 10-20% 2) 30-40% 3) 50-60% 4) 80-90%

14. Конечным продуктом гидролиза крахмала является

1) мальтоза 2) фруктоза 3) глюкоза 4) галактоза

15. При полном окислении 1 моль крахмала выделяется CО₂ в количестве

1) 6 моль 2) 6n моль 3) 12 моль 4) 12n моль

16.  Общая формула целлюлозы, с выделением свободных ОН-групп

1) [С₆Н₇О₂(ОН)₃]_n 2) [С₆Н₈О₃(ОН)₂]_n 3) [С₆Н₉О₄(ОН)]_n 4) [С₆Н₆О(ОН)₄]_n

17. Чтобы отличить глюкозу от фруктозы, используют

1) H₂/Ni 2) Ag₂O/NH₃ 3) C₂H₅OH/H⁺ 4) CH₃COOH

18. Продуктом восстановления глюкозы водородом на никелевом катализаторе

является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

Глюкоза АБВ

 

1) ацетат натрия 2) этаналь 3) этил ацетат 4) этилен

20.  При молочнокислом брожении 160 г глюкозы получили молочную кислоту с

выходом 85%, Определите массу полученной молочной кислоты

1) 116 г 2) 126 г 3) 136 г 4) 146 г

 

 

 

 

Тест «УГЛЕВОДЫ»

2 вариант

1.К углеводам относится вещество

1) CH₂O 2) C₂H₄O₂ 3) C₅H₁₀O₅ 4) C₆H₆O

2.Моносахариды, содержащие шесть атомов углерода, называются

1) гексозы 2) пентозы 3) тетрозы 4) триозы

3. К дисахаридам не относится

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

4. К полисахаридам не относится

1) крахмал 2) гликоген 3) целлюлоза 4) сахароза

5. РНК и ДНК, содержащие остатки рибозы и дезокси- рибозы, выполняют функцию

1) запаса питательных веществ 3) передачи наследственной информации

2) строительного материала 4) источника энергии

6. Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, получившее

название «фруктовый сахар», — это

1) сахароза 2) глюкоза 3) фруктоза 4) крахмал

7. Изомер глюкозы — фруктоза — является

1) кислотой 2) сложным эфиром 3) альдегидоспиртом 4) кетоспиртом

8. Продуктом восстановления глюкозы водородом на никелевом катализаторе

является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

9. Максимальное число молекул уксусной кислоты, с которыми может прореагировать

глюкоза при образовании сложного эфира, равно

1) одной 2) двум 3) трем 4) пяти

10. При молочнокислом брожении глюкозы образуется

1) CH₃COOH 2) C₂H₅OH 3) CH₃CHOHCOOH 4) CH₃CH₂CH₂COOH

11. Твердое волокнистое вещество, нерастворимое в воде

1) целлюлоза 2) сахароза 3) крахмал 4) мальтоза

12. В клетках растений целлюлоза выполняет функцию

1) передачи наследственной информации 3) строительную и конструкционную

2) запаса питательных веществ 4) катализатора биологических процессов

13. В горячей воде растворяется

1) амилоза 2) амилопектин 3) крахмал 4) целлюлоза

14. Общая формула целлюлозы, с выделением свободных OH-групп

1) [C₆H₇O₂(OH)₃]_n 2) [C₆H₈O₃(OH)₂]_n 3) [C₆H₉O₄(OH)]_n 4) [C₆H₆O(OH)₄]_n

15. Взрывчатое вещество «пироксилин» — это

1) тринитроцеллюлоза 2) ди- и триацетилцеллюлоза

3) мононитроцеллюлоза 4) триацетилкрахмал

16. Общая формула полисахаридов, образованных глюкозой

1) (CH₂O)_n 2) (C₂H₄O₂)_n 3) (C₆H₁₀O₅)_n 4) (C₆H₆O)_n

17.Молочный сахар — это дисахарид

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

18.Продуктом окисления глюкозы аммиачным раствором оксида серебра является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

целлюлозаАБB

1) глюкоза 2) бутадиен-1,3 3) этилен 4) этанол

20. При взаимодействии 126 г глюкозы с избытком аммиачного раствора оксида

серебра получен металлический осадок массой 113,4 г. Определите выход продуктов

реакции в процентах.

1) 80 2) 75 3) 70 4) 60

 

 

 

 

Тест «УГЛЕВОДЫ»

3 вариант

1.   По способности углеводов гидролизоваться не выделяют группу

1) моносахаридов 2) дисахаридов 3) трисахаридов 4) полисахаридов

2. Пентоза, входящая в состав РНК, называется

1) глюкоза 2) фруктоза 3) рибоза 4) дезоксирибоза

3. Пищевой сахар — это дисахарид

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

4. Общая формула полисахаридов, образованных глюкозой

1) (CH₂O)_n 2) (C₆H₁₂O₆)_n 3) (C₆H₁₀O₅)_n 4) (C₆H₆O)_n

5.  Для растительных клеток целлюлоза выполняет функцию

1) запаса питательных веществ 3) передачи наследственной информации

2) строительного материала 4) источника энергии

6. Конечными продуктами окисления глюкозы в организме человека являются

1) СО₂ и Н₂О 2) СО₂ и Н₂ 3) СО₂ и Н₂О₂ 4) СО и Н₂О

7. В растворе глюкоза существует в виде

1) одной циклической α-формы 3) двух линейных форм

2) двух циклических и одной линейной формы 4) одной линейной формы

8. Продуктом окисления глюкозы аммиачным раствором оксида серебра является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

9. Образование ярко-синего раствора в результате взаимодействия глюкозы с Сu(ОН)₂

является доказательством наличия в молекуле глюкозы

1) альдегидной группы 3) кето-группы

2) двух и более гидроксогрупп 4) одной гидроксогруппы

10. При диабете в качестве заменителя сахара используется

1) фруктоза 2) крахмал 3) глюкоза 4) сорбит

11. Наибольшее количество крахмала (до 80%) содержится

1) картофеле 2) пшенице 3) рисе 4) кукурузе

12. Более короткие макромолекулы крахмала, имеющие линейную структуру,

называются

1) гликогеном 2) амилозой 3) амилопектином 4) декстрином

13. Крахмал — макромолекула, структурным звеном которой являются остатки

1) α-циклической формы глюкозы 3) β-циклической формы глюкозы

2) линейной формы глюкозы 4) линейной формы фруктозы

14. В каждом структурном звене молекулы целлюлозы число свободных

гидроксогрупп равно:

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

15. При синтезе 0,5 моль крахмала в листьях растений выделяется кислород в

количестве

1) 6 моль 2) 6n моль 3) 3 моль 4) 3n моль

16. К углеводам относится вещество

1) СН₂О 2) С₂Н₄О₂ 3) С₅Н₁₀О₅ 4) С₆Н₆О

17. Чтобы отличить крахмал от целлюлозы используют

1) Ag₂О/NH₃ 2) раствор I₂ 3) Сu(ОН)₂ 4) HN0₃

18. Продуктами взаимодействия глюкозы с гидроксидом меди(II) при нагревании

являются

1) сорбит и Cu₂О 3) молочная кислота и Cu₂О

2) глюконовая кислота и Cu₂О 4) фруктоза и Сu

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

крахмалАБВ

1) глюкоза 2) этанол 3) этаналь 4) уксусная кислота

20. Глюкозу окислили аммиачным раствором оксида серебра, получив при этом 32,4 г

осадка. Определите массу шестиатомного спирта, который можно получить из того же

количества глюкозы, если выход продуктов реакции количественный.

1) 27, 3 г 2) 29,3 г 3) 31,3 г 4) 33,3 г

Тест «УГЛЕВОДЫ»

4 вариант

1.   Углеводы, которые не гидролизуются, называются

1) моносахаридами 2) дисахаридами 3) трисахаридами 4) полисахаридами

2. Пентоза, входящая в состав ДНК, называется

1) глюкоза 2) фруктоза 3) рибоза 4) дезоксирибоза

3. Солодовый сахар — это дисахарид

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

4. В качестве эталона сладости используется сладкий вкус

1) фруктозы 2) глюкозы 3) сахарозы 4) галактозы

5. Крахмал, гликоген и сахароза выполняет функцию

1) запаса питательных веществ 3) передачи наследственной информации

2) строительного материала 4) источника энергии

6. Энергетическая потребность живых организмов в значительной степени

обеспечивается за счет окисления

1) сахарозы 2) глюкозы 3) фруктозы 4) рибозы

7.  Из трех форм существования глюкозы в растворе, максимальное содержание (около

67%) приходится на

1) β-циклическую форму 3) линейную (альдегидную) форму

2) α-циклическую форму 4) смесь линейной и α-циклической форм

8. Продуктами взаимодействия глюкозы с гидроксидом меди(II) при нагревании

являются

1) сорбит и Сu₂О 3) молочная кислота и Сu₂О

2) глюконовая кислота и Cu₂О 4) фруктоза и Сu

9. Чтобы отличить глюкозу от фруктозы, используют

1) H₂/Ni 2) Ag₂О/NH₃ 3) С₂Н₅ОН/Н⁺ 4) СН₃СООН

10. При изготовлении зеркал и елочных игрушек используется

1) фруктоза 2) крахмал 3) глюкоза 4) сорбит

11. Наибольшее количество целлюлозы (до 95%) содержится в волокнах

1) древесины 2) хлопка 3) льна 4) конопли

12. Часть крахмала с растворённой структурой молекул называется

1) гликогеном 2) амилозой 3) амилопектином 4) декстрином

13. Целлюлоза — макромолекула, структурным звеном которой являются остатки

1) α-циклической формы глюкозы 3) β-циклической формы глюкозы

2) линейной формы глюкозы 4) линейной формы фруктозы

14. При образовании сложного эфира с молекулой целлюлозы может максимально

прореагировать

1) Зn С₂Н₅ОН 2) 3n СН₃СООН 3) 2n С₂Н₅ОН 4) 2n СН₃СООН

15. Искусственный шелк — это продукт переработки

1) тринитроцеллюлозы 3) мононитроцеллюлозы

2) ди- и триацетилцеллюлозы 4) триацетилкрахмала

16. К углеводам относятся вещества с общей формулой

1) C_xH_yO_z 2) С_n(Н₂О)_n 3) C_nH_2nO₂ 4) С_nН_{2n + 2}O

17. Конечными продуктами окисления глюкозы в организме человека являются

1) СО₂ и Н₂О 2) СО₂ и Н₂ 3) СО₂ и Н₂О₂ 4) СО и Н₂О

18. Раствор ярко-синего цвета образуется при взаимодействии глюкозы с

1) Ag₂О/NH₃ 2) Cu(OH)₂ 3) H₂/Ni 4) СН₃СООН

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

глюкозаАБВ

1) сорбит 2) этанол 3) этаналь 4) уксусная кислота

20. Массовая доля целлюлозы в древесине составляет 50%. Какая масса спирта может

быть получена при гидролизе100кг древесных опилок и брожения полученной глюкозы,

если выход этанола в процессе брожения составляет 75%?

1) 15,3 кг 2) 17,3 кг 3) 19,3 кг 4) 21,3 кг

 

Ответы

1вариант

1) 2;

2) 2;

3) 1;

4) 2;

5) 4;

6) 2;

7) 3;

8) 2;

9) 2;

10) 2;

11) 3;

12) 2;

13) 4;

14) 3;

15) 2;

16) 1;

17) 2;

18) 2;

19) 1;

20) 3;

 

2вариант

1) 3;

2) 1;

3) 4;

4) 4;

5) 3;

6) 3;

7) 4;

8) 2;

9) 4;

10) 3;

11) 1;

12) 3;

13) 1;

14) 1;

15) 1;

16) 3;

17) 3;

18) 1;

19) 2;

20) 2;

 

3вариант

1) 3;

2) 3;

3) 1;

4) 3;

5) 2;

6) 1;

7) 2;

8) 1;

9) 2;

10) 4;

11) 3;

12) 2;

13) 1;

14) 3;

15) 4;

16) 3;

17) 2;

18) 2;

19) 3;

20) 1;

 

4вариант

1) 1;

2) 4;

3) 2;

4) 2;

5) 1;

6) 2;

7) 1;

8) 2;

9) 2;

10) 3;

11) 2;

12) 3;

13) 3;

14) 2;

15) 2;

16) 2;

17) 1;

18) 2;

19) 4;

20) 4;

 

 

 

 

тесты по химии для 10 класса на тему «Углеводы»

Подать заявку на конкурс

Скачать материал

·         Химия

Описание:

Данный материал содержит 4 варианта тестовых заданий по 20 вопросов. Каждый вопрос имеет четыре варианта ответа, один из которых является правильным. В конце приведены ответы.

Содержание вопросов соответствует учебнику О.С. Габриеляна «Химия. 10 класс».

Материал  может быть использован на уроках химии в 10 классе для обобщения или контроля знаний по теме «Углеводы». Материал может быть полезен преподавателям техникумов и профессиональных училищ для студентов. получающих среднее (полное) общее образование.

Скачать материал

Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Ваше Имя: *

Ваш E-mail: *

Комментарий:

​

Введите символы, которые изображены на картинке: 

Получить новый код

Проверочный код: *

* Обязательные для заполнения.

Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓

1 д. 10 ч. 2 м. 15 с.

 

Похожие материалы

Разработка урока по химии на тему: «Алкены» (11класс)

18. 11.2014 
Просмотров: 719

Урок по химии «Типы химических реакции»

18.11.2014 
Просмотров: 609

Бинарный урок химии и физкультуры в 8 классе «Периодическая система химических элементов»

18.11.2014 
Просмотров: 522

учебный проект по химии » Мы выбрали футбол вместо сигарет!»

18.11.2014 
Просмотров: 448

презентация к игре «Химическая взрывчатка»

18.11.2014 
Просмотров: 372

Элективный курс по химии «Строение и свойства кислородсодержащих органических соединений» (10 класс)

18.11.2014 
Просмотров: 724

«ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. ПРЕДМЕТ ХИМИИ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ»

18.11.2014 
Просмотров: 882

Все права защищены © 2007-2016 metod-kopilka.ru
При использовании материалов сайта, активная ссылка на источник обязательна! 

·         Обратная связь

 

·         Кнопки и баннеры

         

КОНКУРСЫ по 27 ПРЕДМЕТАМ ВИДЕОУРОКИ на USB 

 

Какие бывают углеводы и в чём их отличие? | КОСМОС

Сахара – это общее название для группы сладких растворимых углеводов, многие из которых используются в пищевых продуктах. Эти углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода.

Существует разные типы сахаров. Самый простой – это моносахариды (органические соединения, которые не расщепляются водой на более простые углеводы). Например, фруктоза, галактоза и глюкоза. Столовый сахар, который мы используем в пище, – это дисахарид сахароза. Дисахариды – органические вещества, которые расщепляются на две молекулы сахаридов.

Олигосахариды – углеводы, которые содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков.

Некоторые моносахариды формируют связь с другими моносахаридами, образуя дисахариды (сахароза) и полисахариды (крахмал). При употреблении сахара в пищу энзимы (ферменты) расщепляют эти связи и сахар переваривается. После этого моносахариды превращаются в глюкозу, фруктозу и галактозу.

Моносахариды пентоза и гексоза имеют кольцевую структуру.

ОСНОВНЫЕ МОНОСАХАРИДЫ

К ним относятся фруктоза, глюкоза и галактоза.

Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) встречается в фруктах и растительных соках. Она является первоначальным продуктом фотосинтеза. Глюкозу можно получить из крахмала путём добавления энзимов (ферментов) или в присутствии кислот.

Фруктоза или фруктовый сахар присутствует во фруктах, некоторых корнеплодах, тростниковом сахаре и мёде. Это самый сладкий сахар. Фруктоза входит в состав столового сахара (сахарозы).

Галактоза не встречается в чистом виде, но она входит в состав молочного сахара (дисахарида лактозы). Она менее сладкая, чем глюкоза. Галактоза входит в состав антигенов, находящихся на поверхности кровеносных сосудов.

ДИСАХАРИДЫ

Сахароза, мальтоза и лактоза относятся к дисахаридам.

Они образуются благодаря соединению двух молекул моносахаридов, за исключением одной молекулы воды.

Сахароза содержится в корнеплодах сахарной свеклы, моркови, стеблях тростникового сахара. Молекула сахарозы представляет собой соединение молекул фруктозы и глюкозы.

Мальтоза образуется во время всходов семян некоторых растений, таких как ячмень. Молекула мальтозы появляется благодаря соединению двух молекул глюкозы. Этот сахар менее сладкий, чем глюкоза, сахароза и фруктоза.

Лактоза встречается в молоке. Ее молекула представляет собой соединение молекул галактозы и глюкозы.

Как видим, сахара в том или ином виде содержатся в разных продуктах питания.

Автор: Маргарита Харенко. Редакция: Фёдор Карасенко.

Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.

Сахароза — урок. Химия, 8–9 класс.

Дисахариды — углеводы, при гидролизе которых их молекула распадается на две молекулы моносахаридов.

Общая формула дисахаридов — C12h32O11. Наиболее известный дисахарид — сахароза, или свекловичный сахар.

 

Сахароза широко распространена в растительном мире. Она содержится в соке всех растений. Особенно много её в корнеплодах сахарной свёклы, в стеблях сахарного тростника, в соке сахарного клёна. Эти растения специально выращивают, чтобы получать из них сахарозу.

 

Рис. \(1\). Сахарный тростник

 

Рис. \(2\). Сахарная свёкла

 

Сахароза — кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус.

 

Она подвергается гидролизу, т. е. разложению водой. Если к раствору сахарозы добавить раствор серной кислоты и смесь прокипятить, то образуется смесь двух моносахаридов — глюкозы и фруктозы. Поэтому сахарозу относят к дисахаридам.

 

C12h32O11+h3O→C6h22O6+C6h22O6.

 

При нагревании сахароза легко плавится, обугливается, но не горит. Смесь же сахарной пыли с воздухом может взрываться.

 

Применяется сахароза в питании для придания продуктам сладкого вкуса. В организме она расщепляется на глюкозу и фруктозу и в таком виде затем усваивается.

 

Рис. \(3\). Сахар

 

Употребление слишком большого количества сахара может привести к серьёзным нарушениям обмена веществ и вызвать сахарный диабет.

Источники:

Рис. 1. Сахарный тростник

https://cdn.pixabay.com/photo/2014/09/09/02/33/sugarcane-439880_960_720.jpg

Рис. 2. Сахарная свёкла

https://cdn.pixabay.com/photo/2019/04/18/21/46/sugar-beet-4138196_960_720.jpg

Рис. 3. Сахар

https://cdn.pixabay.com/photo/2017/07/16/20/45/sugar-2510536_960_720.jpg

Что такое дисахариды?

Дисахариды — это углеводы, которые образуются при соединении двух моносахаридов. Создание дисахарида включает в себя объединение двух моносахаридов, которые подвергаются процессу, в котором молекула воды удаляется как часть объединения. Подобно двум моносахаридам, которые объединяются для образования одного дисахарида, углевод сладок на вкус и имеет тенденцию растворяться в воде с относительной легкостью.

Процесс, посредством которого создаются дисахариды, известен как синтез дегидратации или реакция конденсации. Это относится к экстракции молекулы воды во время соединения двух моносахаридов. То, что осталось, — это сухое вещество, которое можно хранить с относительной легкостью и использовать в качестве ингредиента при создании различных продуктов.

Дисахариды относятся к одному типу из нескольких различных химических групп или комбинаций углеводов. Другие примеры включают полисахариды и олгиосахариды. Классификация конкретной комбинации углеводов имеет тенденцию зависеть от типа используемых молекул и количества, участвующего в создании группы.

Одним из наиболее известных дисахаридов является сахароза. В этой конкретной формуле дисахарида молекула фруктозы соединена с молекулой глюкозы. В результате получается сладкое вещество, которое можно использовать для выпечки и создания множества различных видов или обработанных сладостей. Тростниковый сахар является примером сахарозы.

Другим популярным типом дисахаридов является лактоза. Этот дисахарид, также известный как молочный сахар, создается путем объединения молекулы глюкозы с молекулой галактозы. В отличие от некоторых других дисахаридов, у некоторых людей лактоза вызывает аллергическую реакцию, которая привела к созданию большего количества сахара и молочных продуктов, которые полагаются на другие вещества для подслащивания продукта.

Есть даже некоторые типы дисахаридов, которые используются, потому что они вызывают меньший всплеск сахара в крови. Это делает их идеальными для людей, страдающих диабетом 2 типа, так как это позволяет им в умеренных количествах наслаждаться некоторыми продуктами, которые в противном случае они вообще должны были бы исключить из своего рациона. Мальтозу часто используют при создании мягких конфет, таких как шоколадные конфеты и фруктовые лакомства. В то время как молекулы глюкозы все еще присутствуют, они имеют тенденцию вызывать меньший всплеск уровня сахара в крови и обычно всасываются в организм легче, чем углеводы, которые составляют обычный столовый сахар. Тем не менее, диабетикам обычно советуют ограничить потребление этих более безопасных дисахаридов, поскольку слишком много из этих альтернативных лечений, употребляемых в одно и то же время, могут вызвать некоторую степень гастрономического расстройства, включая диарею.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Биология — 9

Для обсуждения

Ключевые слова

• биополимер
• моносахарид
• дисахарид
• полисахарид

Моносахариды легко растворяются в воде, сладки на вкус. Самыми распространенными в природе моносахаридами являются глюкоза, фруктоза, галактоза и входящие в состав нуклеиновых кислот и АТФ дезоксирибоза и рибоза.

При соединении двух моносахаридов образуется дисахарид. Дисахариды сходны по своим свойствам с моносахаридами — они также легко растворимы в воде и обладают сладким вкусом. К дисахаридам относятся свекловичный и тростниковый сахар (сахароза) и молочный сахар (лактоза).

При соединении большого количества моносахаридов образуются полисахариды. По мере возрастания числа моносахаридных звеньев в полисахаридной цепочке уменьшается их способность растворяться в воде и исчезает сладкий вкус. К полисахаридам относятся содержащиеся преимущественно в растительных клетках крахмал и целлюлоза, входящий в состав животных клеток гликоген, образующий наружный скелет насекомых хитин и др.

!

•	Продукты с высоким содержа- нием целлюлозы оказывают положительное влияние на работу кишечника, желчных путей, предотвращают застой пищи в кишечнике. К таким продуктам относятся капуста, свекла, горох, отруби и др.
•	Вещество пектин также являет- ся полисахаридом. Он содер- жится в основном в мякоти фруктов. Пектин обладает спо- собностью абсорбировать некоторые ядовитые вещества, в том числе тяжелые металлы. Большое количество этого вещества содержится в тыкве.

Биологическая роль углеводов. Углеводы в организме играют в основном роль источника энергии. Процессы жизнедеятельности организма, такие как движение, секреция, биосинтез, свечение и др., происходят за счет энергии.

Эта энергия поставляется углеводами. При окислении углеводы расщепляются до углекислого газа и воды. При полном расщеплении 1г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии.

Дисахариды — обзор | ScienceDirect Topics

Непереносимость дисахаридов

Непереносимость дисахаридов, особенно лактозы, является распространенной проблемой. Это обычно происходит во время или после желудочно-кишечных инсультов, таких как гастроэнтерит, невылеченная глютеновая болезнь, желудочно-кишечные операции или недоедание или другое тяжелое заболевание. Очень редко проявляется первичным, генетически обусловленным дефицитом – алактазией.

Лактаза присутствует в щеточной кайме клеток слизистой оболочки тонкой кишки.Пик концентрации приходится на период рождения, но концентрации лактозы никогда не превышают тех, которые необходимы для переваривания молочного рациона. В отличие от большинства других ферментов, концентрация, по-видимому, в некоторой степени определяется содержанием лактозы в пище. Таким образом, следы лактозы могут быть обнаружены в фекалиях младенцев в возрасте нескольких дней, но эти следы постепенно исчезают к неделе, предположительно вторично из-за увеличения продукции лактазы в желудочно-кишечном тракте. Человек необычен по сравнению с другими млекопитающими тем, что он сохраняет свою лактазную активность после отлучения от груди.Однако у тех рас, которые традиционно не пьют молоко (особенно у африканских и азиатских банту), наблюдается особая тенденция к значительному снижению уровня лактазы с возрастом. Таким образом, непереносимость лактозы часто встречается у здоровых, хорошо питающихся детей старшего возраста и взрослых представителей этих рас. Активность лактазы также очень чувствительна к любому повреждению слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.

Непереносимость лактозы обычно проявляется диареей со взрывным выделением пенистого желтого стула. Непереваренная лактоза подвергается бактериальному расщеплению в толстой кишке с образованием водорода (обнаруживаемого при анализе дыхания) и органических кислот.Гиперосмоляльность содержимого желудочно-кишечного тракта из-за непереваренной лактозы приводит к спешке кишечника, вздутию живота, дискомфорту, вторичному из-за большого количества газа в толстой кишке и перианальному раздражению из-за частого прохождения кислого стула, который обжигает перианальную кожу. Из-за мальабсорбции сахаров у младенцев, вскармливаемых преимущественно молоком, часто отмечается истощение.

Диагностика непереносимости лактозы проводится путем сбора свежего жидкого стула и выявления кислого рН (pH<5.5) и наличие редуцирующих веществ (пять капель жидкого или эмульгированного стула: десять капель воды и таблетка Clinitest (Ames): положительный ответ = >1/4% редуцирующих веществ). Кал, проверяемый на лактозу, должен быть свежим, поскольку бактериальное расщепление лактозы до органических кислот быстро разрушает восстановительную активность в стуле. Если стул очень жидкий, его следует собирать, положив ребенка на пластиковый лист. Лактоза хорошо растворяется и быстро впитывается в хлопчатобумажные простыни или салфетки.Уровни лактазы в тощей кишке можно измерить при аспирации тощекишечного сока.

Лечение непереносимости лактозы заключается в исключении лактозы из рациона до тех пор, пока функция желудочно-кишечного тракта не станет нормальной (обычно на это указывает возвращение веса к нормальному для роста). Поскольку многие дети с симптомами непереносимости лактозы являются детьми грудного возраста, все еще питающимися преимущественно молочной пищей, обычно необходимо давать им безлактозную смесь. В таблице 15.3 указан состав некоторых часто используемых безлактозных смесей.

Таблица 15.3. Основной состав некоторых формул, не содержащие лактозы

Формула	Производитель источник	Углеводы	источник белка источник	Жир
Galactomin 17 *	Корова & Gate	Сухие вещества декстрозы, мальтозы и глюкозного сиропа. Следы лактозы	Белок коровьего молока	Кокосовое и кукурузное масла
Formula S	Cow & Ворота	глюкоза сироп	соевый белк изолят + 1-метионин	растительное масло
ISOMIL	ABBOTT	кукурузных сироп твердых веществ и сахароза		соевый белковый изолят + 1-метионин	кукурузные и кокосовые масла
Nutramigen	Mead Johnson	Модифицированный крахмал и сахароза	гидролизат казеина	кукурузное масло
Pregestimil	Мид Джонсон	Модифицированный крахмал	гидролизат казеина	кукурузное масло и МСТ
Prosobee	MEAD Johnson	Глюкозное сироп Solids	Соевый белковый изолят + 1-метионин	кокос и соевый масло
Wysy
Wyeth	сахароза, кукурузный сироп SOLOP	соевый белковый изолят + 1-метионин	и растительные масла

oc Традиционно поражение желудочно-кишечного тракта приводит к непереносимости других дисахаридов, а также лактозы. Симптомы сходны с кислым стулом, но при наличии непереносимости сахарозы редуцирующие вещества в стуле не обнаруживаются, поскольку сахароза не является редуцирующим сахаром. Сахарный электрофорез стула демонстрирует значительное количество соответствующих дисахаридов. Опять же, лечение заключается в обеспечении диеты, не содержащей дисахаридов, с использованием одного из молочных продуктов, не содержащих сахарозы и лактозы, указанных в Таблице 15.3 .

Важно, чтобы детей переводили на специализированное молоко и диеты, такие как описанные выше, только при наличии четких показаний.Говоря более расхожими терминами, эти диеты следует использовать только под наблюдением врача. Нередко детей с желудочно-кишечными или другими симптомами переводят на специализированные молочные смеси и безлактозную или безмолочную диету по довольно туманным причинам. Затем может возникнуть путаница, когда симптомы сохраняются или повторяются, и соответствующее исследование симптомов может быть отложено до тех пор, пока не будет опробован эффект другого специализированного молока.

Существует тенденция — предположительно из соображений прибыли — фирм, занимающихся продажей молока, изобретать формулы, подходящие для постоянно растущего разнообразия клинических обстоятельств.Этот автор не видит места для смесей с низким содержанием углеводов, с низким содержанием жиров и с высоким содержанием белка, которые в настоящее время продаются для использования в период выздоровления после диареи, особенно потому, что такие смеси, как правило, имеют низкое общее содержание энергии, что особенно нежелательно для детей. восстановление после периодов диареи и оральной регидратационной терапии. Если дети действительно не переносят жиры и, по крайней мере, недисахаридные углеводы, им требуется тщательный педиатрический диетологический контроль, чтобы убедиться, что детские смеси и прикорм не содержат дисахаридов, но имеют адекватное содержание энергии.

Непереносимость дисахаридов обычно проходит после восстановления нормального статуса питания и устранения желудочно-кишечной инфекции. Небольшие количества разбавленного корма, содержащего дисахариды (1/4 концентрации), следует предлагать в виде одного кормления через 1 или 2 месяца после исчезновения симптомов и восстановления нормального веса для данной длины. Если это кормление не оказывает неблагоприятного воздействия, одно кормление в день следует постепенно довести до полноценного молочного кормления, а затем по мере необходимости вводить другие кормления обычной смесью или коровьим молоком (в зависимости от возраста ребенка).

Структура и характеристики углеводов в рационах для свиней: обзор | Journal of Animal Science and Biotechnology

Классификация по размеру молекулы или DP группирует углеводы на моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды [1]. Моносахариды представляют собой хиральные, полигидроксилированные альдозы или кетозы, которые не могут быть гидролизованы до более мелких углеводных единиц [11]. Их можно классифицировать по количеству атомов углерода в их структуре, которое колеблется от трех до девяти атомов углерода (т. например, триоза, тетроза, пентоза, гексоза, гептоза, октоза и ноноза), по типу карбонильной группы, которую они содержат (например, альдоза или кетоза), и по их стереохимии (например, d или ʟ ) , и имеют общую химическую формулу (CH ₂ O) _n [12]. Альдозы называют восстанавливающими сахарами из-за их восстанавливающего действия на определенные ионы или соединения, окисляя их альдегидную группу до карбонильной группы [11]. Простейшим альдозным сахаром с хиральным атомом является глицеральдегид, вторая молекула С которого присоединена к четырем различным группам, что дает возможность этому С иметь две пространственные конфигурации, поэтому глицеральдегид существует как в d , так и в ʟ — формы [2].У хиральных атомов углерода каждая из четырех тетраэдрических связей связана с другой группой [13]. Хиральность сахаров и АК обычно обозначают системой d / ʟ и называют в связи со структурой глицеральдегида [2].

Моносахариды

Наиболее распространенными моносахаридами являются 6-C альдогексозы, которые включают альдогексозу d -глюкозу и обычно присутствуют в своих кольцевых структурах, называемых пиранозным кольцом, а не в структурах с открытой цепью (рис. 1) [11]. В олиго- и полисахаридах альдопентозы могут встречаться в виде кольцевой структуры 5-C, известной как фуранозное кольцо [11]. d -Глюкоза, учитывая все ее комбинированные формы, является наиболее распространенным моносахаридом, встречающимся в природе [13]. Наиболее распространенной кетозой является d-арабино-гексулоза, более известная под своим тривиальным названием d -фруктоза [2]. Три триозы включают кетозо-дигидроксиацетон и обе энантиомерные формы глицеральдегида [14]. Эритроза и треоза являются примерами тетрозы, а пентозы включают рибозу, арабинозу, ксилозу и апиозу [2].

Рис. 1

Химическая структура моносахаридов, которые обычно связаны с легкоусвояемыми углеводами и клетчаткой. Адаптировано из Albersheim et al. [40]

Сахара, такие как глюкоза, галактоза, манноза и фруктоза, которые имеют разное строение, но имеют одинаковую химическую формулу C ₆ H ₁₂ O ₆ , называются изомерами [3]. Сахара, различающиеся по конфигурации только вокруг одного атома углерода, называются эпимерами, такие как d-глюкоза и d-манноза, которые различаются по своей структуре вокруг С-2 [2].Пара энантиомеров представляет собой особый тип изомерии, при котором два члена пары являются зеркальным отражением друг друга и обозначаются как находящиеся в структуре d — или ʟ — (т. е. d -глюкоза или ). ʟ -глюкоза), в зависимости от положения группы –ОН, связанной с наиболее удаленным от карбонильной группы асимметрическим углеродом [3].

Другие типы моносахаридов включают альдиты или полиолы, которые представляют собой альдозы или кетозы, карбонильные группы которых восстановлены до спирта [13].Примером встречающегося в природе альдита в растениях и других организмах является d -глюцитол, широко известный как сорбит, который является продуктом восстановления d -глюкозы [13]. Абсорбция и метаболизм полиолов различаются у разных типов, но большинство из них ферментируются в толстом кишечнике [15].

В дезоксисахарах отсутствует одна или несколько гидроксильных групп, присоединенных к их атомам углерода, например, 6-дезокси- -манноза ( -рамноза), которая обычно ассоциируется с пектином, 2-дезокси- d -рибоза, сахарный компонент ДНК, и 6-дезокси-—-галактоза (—-фукоза), компонент гликопротеинов и гликолипидов клеточных стенок и клеток млекопитающих [13, 14, 16].

Уроновые кислоты представляют собой сахарные кислоты, в которых концевая группа –CH ₂ OH подвергается окислению с образованием карбоновой кислоты [14]. Уроновые кислоты, входящие в состав пищевых волокон, включают компоненты неперевариваемых полисахаридов растений и водорослей, таких как d -глюкуроновая кислота, d -галактуроновая кислота, d -маннуроновая кислота и ʟ -гулуроновая кислота. 2]. Сахар из активированной формы глюкуроновой кислоты используется в синтезе гликозаминогликанов у млекопитающих, а ʟ -идуроновая кислота синтезируется из d -глюкуроновой кислоты после включения ее в углеводную цепь [3].

Дисахариды

Две моносахаридные единицы, соединенные ацетальной или кетальной связью, называются дисахаридом [14]. Гликозидная связь соединяет 2 моносахаридных звена и может быть либо α-гликозидной связью, если аномерная гидроксильная группа сахара находится в α-конфигурации, либо β-гликозидной связью, если она находится в β-конфигурации [3]. Гликозидная связь называется в соответствии с положением соединяемого атома углерода, например, α-гликозидная связь, соединяющая С-1 молекулы глюкозы и С-4 другой молекулы глюкозы в мальтозе, называется α-(1, 4) гликозидная связь (рис.2) [17]. Тремя наиболее распространенными дисахаридами являются мальтоза, лактоза и сахароза [11]. Мальтоза – восстанавливающий сахар, продукт гидролиза крахмала ферментом α-амилазой [13]. Лактоза представляет собой восстанавливающий сахар, который состоит из d -глюкозильного звена и α- d -галактопиранозильного звена, связанных β-(1,4) гликозидной связью, и присутствует в молоке и молочных продуктах, таких как обезжиренное молоко и сыворотка [17]. Сахароза состоит из глюкозы и фруктозы, связанных α-(1,2) гликозидной связью [17].В отличие от общей связи «голова к хвосту» (аномерный атом углерода к атому углерода, содержащему гидроксильную группу) в структуре олиго- и полисахаридов, в сахарозе гликозидная связь, соединяющая α- d -глюкопиранозильную единицу и β- d -фруктофураносильное звено находится в прямой последовательности (аномерный атом углерода к аномерному атому углерода), что делает его невосстанавливающим сахаром [13]. Сахароза синтезируется в процессе фотосинтеза, чтобы обеспечить энергию и атомы углерода для синтеза других соединений в растении [13].

Рис. 2

Химическая структура ди- и олигосахаридов. Адаптировано из Bach Knudsen et al. [1]

Мальтоза, лактоза и сахароза гидролизуются в составляющие их моносахаридные звенья ферментами мальтазой, лактазой и сахаразой соответственно [17]. Комплексы α-глюкозидазы мальтаза-глюкоамилаза и сахараза-изомальтаза, присутствующие в щеточной кайме тонкой кишки, расщепляют гликозидные связи в мальтозе и сахарозе соответственно, при этом большая часть мальтазной активности исходит от сахаразно-изомальтазного комплекса [2, 13, 17]. Моносахариды, образующиеся в результате переваривания этих дисахаридов, легко всасываются в тонком кишечнике [18]. Лактаза, β-галактозидаза, также экспрессируется молодыми млекопитающими, которые расщепляют лактозу на составляющие ее моносахариды, которые впоследствии всасываются в тонком кишечнике [1, 13].

Другие дисахариды, присутствующие в природе, включают трегалозу, целлобиозу и гентиобиозу [17]. Трегалоза представляет собой невосстанавливающий дисахарид, состоящий из двух α- d -глюкопиранозильных звеньев, связанных между собой α-(1,1) гликозидной связью [2].Трегалоза содержится в небольших количествах в грибах, дрожжах, меде, некоторых морских водорослях и беспозвоночных, таких как насекомые, креветки и омары [13]. Трегалоза переваривается ферментом α-глюкозидазы трегалазой, которая экспрессируется в тонком кишечнике человека и большинства животных [2]. Две молекулы глюкозы связаны между собой β-(1,4) и β-(1,6) гликозидными связями с образованием целлобиозы и гентиобиозы соответственно, и эти дисахариды могут быть утилизированы только после микробной ферментации, поскольку у свиней отсутствуют ферменты, способные переваривания этих связей [17]. Целлобиоза является продуктом деградации целлюлозы, тогда как гентиобиоза, как полагают, играет роль в инициации созревания плодов томата [19].

Олигосахариды

Олигосахариды состоят из галактоолигосахаридов, фруктоолигосахаридов и маннаноолигосахаридов, которые не перевариваются панкреатическими или кишечными ферментами, но растворимы в 80% этаноле [15, 20]. Галактоолигосахариды, или α-галактозиды, присутствующие в больших количествах в бобовых, состоят из раффинозы, стахиозы и вербаскозы, которые имеют структуру, состоящую из единицы сахарозы, связанной с одной, двумя или тремя единицами d- галактоза соответственно (рис.2) [2]. Эти олигосахариды вызывают метеоризм у свиней и людей из-за отсутствия фермента α-галактозидазы, который гидролизует гликозидные связи, связывающие моносахариды, составляющие эти α-галактозиды, и поэтому используются бактериями в толстой кишке [12, 21]. ]. В раффинозе d -галактоза связана с сахарозой α-(1,6) связью, тогда как две и три единицы d -галактозы связаны с сахарозой также через α-(1,6) гликозидную связь. связей в стахиозе и вербаскозе соответственно [17].Трансгалактоолигосахариды представляют собой еще один тип галактоолигосахаридов, которые могут оказывать пребиотическое действие на молодых свиней и коммерчески синтезируются в результате трансгликозилирующего действия β-гликозидаз на лактозу с образованием β-(1,6) полимеров галактозы, связанных с терминальной единицей глюкозы. через α-(1,4) гликозидную связь [17, 22]. Однако трансгалактоолигосахариды в природе не синтезируются [17].

Фруктоолигосахариды, или фруктаны, представляют собой цепи моносахаридов фруктозы с терминальным звеном глюкозы и классифицируются как инулины или леваны [17, 23].Инулин в основном обнаружен у двудольных, тогда как леваны в основном обнаружены у однодольных [24]. Фруктоолигосахариды не гидролизуются в тонком кишечнике из-за β-связей между их мономерами, но могут ферментироваться до молочной кислоты и SCFA в толстом кишечнике [2, 20, 25]. Инулин встречается в природе в луке, чесноке, спарже, бананах, топинамбуре, пшенице и цикории в качестве запасного углевода [13, 15, 20]. Инулин состоит из β- d -фруктофуранозильных звеньев, связанных β-(2,1) гликозидными связями, и имеет DP от 2 до 60 [13, 17].Полимер состоит из остатков фруктозы, присутствующих в форме фуранозного кольца, и часто имеет концевое сахарозное звено на восстанавливающем конце [2, 13]. Леваны — это фруктаны, которые имеют среднюю длину от 10 до 12 фруктозных единиц, связанных β-(2,6)-связями, но могут иметь DP более 100 000 фруктозных единиц и обнаруживаются у бактериальных фруктанов и у многих однодольных растений [24, 26]. ]. Леваны получают в результате реакций трансгликозилирования, катализируемых ферментом левансахаразой, который секретируется некоторыми бактериями и грибами, которые преимущественно используют d -гликозильную единицу сахарозы, тем самым превращая сахарозу в леваны с β-(2,1) связанными боковыми цепями. [13, 17].Полисахариды, содержащие значительное количество β-(2,1)-связей, также могут быть отнесены к «левановым» [14]. Третий тип фруктанов, называемый фруктанами граминанового типа, содержит комбинацию β-(2,1) и β-(2,6) связей и присутствует в пшенице и ячмене [27].

Маннаноолигосахариды состоят из полимеров маннозы, которые образуются из клеточных стенок дрожжей и располагаются на внешней поверхности клеточных стенок дрожжей, присоединяясь к β-глюканам внутреннего матрикса через β-(1,6) и β- (1,3) гликозидные связи [17].Маннаноолигосахариды и фруктоолигосахариды могут вести себя как пребиотики из-за их благотворного воздействия на здоровье хозяина путем стимуляции роста или активности определенных бактерий в толстой кишке [28]. Было высказано предположение, что маннаноолигосахариды регулируют реакцию свиней на иммунологические вызовы и могут предотвращать чрезмерную стимуляцию иммунной системы животного-хозяина после инфекции [29].

Полисахариды

Полисахариды представляют собой высокомолекулярные углеводы, представляющие собой полимеры моносахаридов [13].Полисахариды состоят из полимеров сахара, которые различаются по размеру и могут быть линейными или разветвленными [2]. DP варьируется в зависимости от типа полисахарида и может составлять от 7000 до 15000 для целлюлозы и до более чем

для амилопектина [13].

Полисахариды можно классифицировать как гомополисахариды, если они содержат только один тип сахарных остатков (например, крахмал, гликоген и целлюлозу), или как гетерополисахариды, если они содержат в своей структуре два или более различных видов сахарных остатков (например,g., арабиноксиланы, глюкоманнаны и гиалуроновая кислота; 2). Полисахариды в больших количествах присутствуют в рационах свиней и подразделяются на крахмало-гликогеновые и некрахмальные полисахариды (НСП) [17, 30].

Крахмал может быть линейным или разветвленным и является запасной формой углеводов в растениях, тогда как гликоген сильно разветвлен и присутствует только в тканях животных, преимущественно в мышцах и печени [2, 31]. Крахмал является одним из самых распространенных углеводов в природе [2]. Он синтезируется для хранения энергии для роста растений и хранится в семенах, клубнях, корнях, стеблях, листьях и некоторых плодах [32].Крахмал представляет собой полимер d -глюкозы, состоящий из двух типов молекул: амилозы и амилопектина (рис. 3) [12]. Амилоза представляет собой короткий линейный полимер глюкозы со средней DP 1000 единиц глюкозы, связанных α-(1,4)-связями. Амилопектин содержит более крупные цепи глюкозы с DP от 10 000 до 100 000 с точками разветвления на α-(1,6)-связях на каждые 20–25 единиц глюкозы [15, 30]. Общее количество α-(1,6)-связей составляет всего около четырех-пяти % от общего числа гликозидных связей в амилопектине [33].Нативный крахмал содержит обе формы в виде полукристаллических гранул с различными пропорциями амилозы и амилопектина, в зависимости от растительного источника [30, 31]. Крахмальные гранулы имеют разный структурный и химический состав в зависимости от вида растения и части растения, где они расположены [18]. Размер гранул крахмала влияет на отношение поверхности к объему, и чем меньше гранула, тем больше отношение поверхности к объему, что приводит к большей площади поверхности для ферментативного гидролиза в пищеварительном тракте [30].Переваривание крахмала начинается во рту, где секретируется слюнная α-амилаза, которая действует только на α-(1,4)-связанные линейные цепи амилозы и амилопектина, пока этот фермент не деактивируется низким рН в желудке [31]. . Большое количество панкреатической α-амилазы, специфичной только к α-(1,4)-связям, секретируется в просвет двенадцатиперстной кишки, образуя мальтозу и мальтотриозу как продукты люминального расщепления амилозы и амилопектина, а также разветвленный олигосахарид α-декстрин, образующийся в результате расщепления амилозы и амилопектина. частичный гидролиз амилопектина из-за неспособности α-амилазы расщеплять α-(1,6) связи [18].Переваривание крахмала завершается олигосахаридазами (т. е. α-глюкозидазами), экспрессируемыми железами тонкой кишки. Эти α-глюкозидазы включают комплексы сахароза-изомальтаза и мальтаза-глюкоамилаза [34]. Оба комплекса имеют разную степень специфичности к продуктам расщепления α-амилазой и комплементарно расщепляют α-(1,4) и α-(1,6)-связи в α-декстринах, образуя свободную глюкозу, т.е. транспортируются в энтероциты [18].

Рис. 3

Химическая структура амилозы, амилопектина и целлюлозы.Адаптировано из Bach Knudsen et al. [1]

Крахмал можно разделить на три типа: крахмал типа А имеет открытую структуру и присутствует в злаках; Крахмал типа В присутствует в клубнях и выглядит более компактным; и крахмал типа C представляет собой комбинацию крахмалов типов A и B и присутствует в бобовых [30]. Гранулы крахмала в сыром картофеле и зеленых бананах с высоким содержанием амилозы приводят к более плотно упакованным гранулам, которые более нерастворимы и устойчивы к пищеварению по сравнению с гранулами, содержащими амилопектин, которые более разветвлены и менее плотно упакованы [2].В кукурузе, пшенице и картофеле крахмал может содержать примерно 20% амилозы и 80% амилопектина [31]. Однако восковидная кукуруза может содержать крахмал, содержащий почти 100% амилопектина, тогда как кукуруза с высоким содержанием амилозы может содержать до 75% амилозы [35]. Следовательно, крахмал не всегда может быть переварен α-амилазой, если зерна злаков не изменены физической обработкой (например, измельчением или вальцовой мельницей) и нагреванием (например, гранулированием, расширением или экструзией) [30].

Часть крахмала не переваривается α-амилазой или ферментами щеточной каймы и может подвергаться микробной ферментации в толстой кишке; это называется устойчивым крахмалом (RS) [13, 31].Крахмал может сопротивляться перевариванию, потому что он физически недоступен из-за включения в целые растительные клетки или матрицы (например, RS-1). Натуральный или сырой крахмал (RS-2) также сопротивляется перевариванию из-за нежелатинизированной кристаллической структуры гранулы, а ретроградный крахмал (RS-3) сопротивляется перевариванию, потому что он быстро охлаждается после клейстеризации путем нагревания. Если крахмал химически модифицирован, он также может сопротивляться перевариванию и обозначается как RS-4 [13, 30, 31]. Резистентный крахмал служит субстратом для ферментации в толстой кишке, но независимо от количества, поступающего в заднюю кишку, крахмал обычно полностью ферментируется в задней кишке [25].Крахмалсодержащие ингредиенты, естественно, будут содержать RS, но количество и тип крахмала будут влиять на долю общего крахмала, который является RS [36]. Обработка может влиять на долю крахмала, устойчивого к перевариванию, и значения RS обычно колеблются от 0 до 19% в большинстве злаков и от 10% до 20% в бобовых (таблица 1) [15, 37]. Приготовление или созревание снижает количество RS в сырых или незрелых фруктах или овощах, таких как зеленые бананы и картофель [38].

Таблица 1 Углеводы и лигнин в зерне злаков (г/кг сухого вещества) ^{a, b}

Гликоген, α-(1,4)- d -глюкан с α-(1,6) связанными ветвями, имеет более высокую степень ветвления по сравнению с амилопектином и присутствует в тканях животных, преимущественно в скелетных мышцах и печени [2].Как следствие, только свиньи, получающие рационы, содержащие продукты животного происхождения, будут потреблять гликоген. Точки ветвления гликогена возникают в среднем через 8-10 гликозильных единиц [3]. Полимер гликогена может содержать до 100 000 единиц глюкозы [39]. Переваривание гликогена аналогично перевариванию амилопектина, что приводит к всасыванию глюкозы в тонком кишечнике [17]. Обширное разветвление гликогена повышает его растворимость, что позволяет легче мобилизовать глюкозу [34].

Некрахмальные полисахариды

Некрахмальные полисахариды в основном присутствуют в первичных или вторичных клеточных стенках растений и состоят как из растворимых, так и из нерастворимых полисахаридов, которые, в отличие от крахмала, не содержат α-(1,4)-связанных гликозильных звеньев [15, 30].Первичные клеточные стенки, окружающие растущие клетки, в основном состоят из полисахаридов и некоторых структурных белков, тогда как зрелые клетки, которые уже дифференцировались, окружены вторичными клеточными стенками, которые также содержат полисахариды и белки, а также лигнин и большее количество целлюлозы [40]. Полисахариды клеточной стенки состоят из пентоз (например, арабинозы и ксилозы), гексоз (например, глюкозы, галактозы и маннозы), 6-дезоксигексоз (например, рамнозы и фукозы) и уроновых кислот (т.э., глюкуроновая и галактуроновая кислоты) [41]. Эти компоненты могут существовать в своих пиранозных и фуранозных формах и образовывать α- или β-связи на любой из их доступных гидроксильных групп, что приводит к широкому диапазону функциональных поверхностей за счет адаптации многочисленных трехмерных форм [42]. Фенольные остатки лигнина или его гидроксильные боковые цепи также могут связываться с гликозидными связями NSP [40]. Некрахмальные полисахариды могут приобретать гидрофобные свойства, связываясь с лигнином и суберином, тогда как степень этерификации уроновых кислот может влиять на их ионные свойства [30].Суберин, гидрофобная комплексная смесь гидроксилированных жирных кислот и эфиров жирных кислот, присутствует в сосудистых тканях, которые обеспечивают нерастворимый барьер во время нормального развития и в ответ на раневые или грибковые инфекции [40]. Некрахмальные полисахариды также могут быть классифицированы как растворимые и нерастворимые, где термин растворимый относится к растворимости НСП в воде или слабых растворах щелочей [41].

Наиболее распространенными NSP в клеточных стенках являются целлюлоза и нецеллюлозные полисахариды (NCP) [17].В среднем содержание целлюлозы в первичных клеточных стенках составляет от 20 до 30 %, тогда как вторичные клеточные стенки могут содержать до 50 % целлюлозы [40]. Первичные клеточные стенки откладываются между средней пластинкой и плазматической мембраной во время клеточного роста, тогда как некоторые специализированные клетки откладывают более толстый внутренний слой, называемый вторичной клеточной стенкой, в начале дифференцировки [43]. Целлюлоза состоит из линейных β-(1,4)-связанных d -глюкопиранозильных звеньев с DP, которая варьируется от 500 до 14000. Линейные звенья целлюлозы стабилизируются за счет водородных связей между соседними остатками глюкозы, образуя организованное расположение молекул целлюлозы внутри микрофибрилл (рис.3) [42, 44]. Кристаллические области образуются, когда высокоорганизованные микрофибриллы целлюлозы выстраиваются параллельно друг другу, чтобы обеспечить максимальную водородную связь, тогда как паракристаллические или аморфные участки образуются в менее организованных областях [45]. Трехмерная решетка, образованная плотно упакованной линейной и неразветвленной структурой целлюлозы, образует микрофибриллы, которые определяют структуру клеточных стенок растений [46]. Менее организованные аморфные участки целлюлозы гидролизуются эндоглюканазами, образуя концы цепей, которые гидролизуются экзоглюканазами (т.э., целлобиогидролазы) [45]. Полученный дисахарид, целлобиоза, гидролизуется β-глюкозидазой с образованием двух мономеров глюкозы [44].

Сильно разветвленные NCP состоят из гетерополимеров пентоз и гексоз, наиболее распространенный из которых называется ксилан или цепь β-(1,4) связанных звеньев d-ксилопиранозила с боковыми цепями, которые обычно состоят из ʟ -арабинофуранозил, d -галактопиранозил, d -глюкуронопиранозил и/или 4-О-метил- d -глюкуронопиранозил звенья [13].Нецеллюлозные полисахариды могут также содержать уроновые кислоты, полученные из глюкозы и галактозы, дающие возможность образовывать соли с кальцием и цинком [46]. Нецеллюлозные полисахариды часто служат структурными полисахаридами в тканях растений и тесно связаны с целлюлозой и лигнином [45].

Лигнин не является углеводом, а связан с полисахаридами клеточной стенки [1]. Он состоит из полимеризованных фенилпропановых звеньев (т. е. кониферилового, п-кумарилового и синапилового спиртов), связанных эфирными и углерод-углеродными связями в нерегулярной трехмерной структуре [42].Одревесневшая клеточная стенка может состоять из тонкого первичного слоя, за которым следует толстый многослойный вторичный слой с высоким содержанием целлюлозы и, возможно, третий слой [47]. Лигнин может связываться с полисахаридами, образуя ковалентные связи с остатками сахаров или феруловыми кислотами, которые этерифицируются с этими полисахаридами [1]. Лигнификация происходит только после прекращения клеточного деления, экспансии и удлинения клеток и, следовательно, представляет собой терминальную дифференцировку, за которой обычно следует запрограммированная гибель клеток [40].Лигнин предотвращает биохимическую деградацию и физическое повреждение клеточных стенок путем цементирования и закрепления микрофибрилл целлюлозы и других полисахаридов матрикса, тем самым обеспечивая структурную целостность клеточной стенки [48]. Лигнин также служит барьером для патогенов и вредителей [40]. Ткани растений одревесневают или одревесневают при высокой концентрации лигнина [49]. Лигнин более сконцентрирован во внешнем слое шелухи зерен по сравнению с клеточными стенками эндосперма, о чем свидетельствуют повышенные концентрации в побочных продуктах ингредиентов (таблица 2).

Таблица 2 Углеводы и лигнин в побочных продуктах зерна злаков (г/кг сухого вещества) ^{a, b}

Физиология, углеводы — StatPearls — NCBI Bookshelf

Введение

Углеводы являются одним из трех макроэлементов в рационе человека, наряду с с белком и жиром. Эти молекулы содержат атомы углерода, водорода и кислорода. Углеводы играют важную роль в организме человека. Они действуют как источник энергии, помогают контролировать уровень глюкозы в крови и метаболизм инсулина, участвуют в метаболизме холестерина и триглицеридов, а также помогают при брожении.Пищеварительный тракт начинает расщеплять углеводы на глюкозу, которая используется для получения энергии при употреблении. Любая дополнительная глюкоза в кровотоке сохраняется в печени и мышечной ткани до тех пор, пока не потребуется дополнительная энергия. Углеводы — это общий термин, который включает в себя сахар, фрукты, овощи, клетчатку и бобовые. Несмотря на то, что существует множество разновидностей углеводов, рацион человека в основном выигрывает от определенного подмножества.[1][2][3]

Конструкции

Моносахарид : Самая основная, фундаментальная единица углевода.Это простые сахара с общей химической структурой C6h22O6.

Динахарид: Комбинированные сахары, содержащие две моносахариды с устранением молекулы воды с общей химической структурой C12H32O11

Олигосахарид: Полимер содержит три-десять моносахаридов

полисахариды: полимеры, содержащие длинные цепи моносахаридов через гликозидные связи

Типы

Простые углеводы: Один или два сахара (моносахариды или дисахариды), объединенные в простую химическую структуру. Они легко используются для получения энергии, вызывая быстрое повышение уровня сахара в крови и секрецию инсулина поджелудочной железой.

• Примеры: фруктоза, лактоза, мальтоза, сахароза, глюкоза, галактоза, рибоза

• Продукты: конфеты, газированные напитки, кукурузный сироп, фруктовый сок, мед, столовый сахар или более сахаров (олигосахаридов или полисахаридов), связанных друг с другом в более сложную химическую структуру. Они дольше перевариваются и, следовательно, имеют более постепенный эффект на повышение уровня сахара в крови.

  • Примеры: целлобиоза, рутинулоза, амилоза, целлюлоза, декстрин

  • Пищевые продукты: яблоки, брокколи, чечевица, шпинат, неочищенные цельные зерна, коричневый рис молекулы глюкозы. Эти полисахариды вырабатывают растения.

    • Примеры включают картофель, нут, макаронные изделия и пшеницу.

    Клетчатка: Неперевариваемые сложные углеводы, которые способствуют здоровому росту бактерий в толстой кишке и действуют как наполнитель, облегчая дефекацию. Основные компоненты включают целлюлозу, гемицеллюлозу и пектин.

    • Нерастворимый: абсорбирует воду в кишечнике, тем самым смягчая и увеличивая объем стула. Преимущества включают регулярность дефекации и снижение риска дивертикулеза.

    • • Примеры: отруби, семена, овощи, коричневый рис, кожура картофеля.

    • Растворимый: Помогает снизить уровень холестерина и ЛПНП в крови, снижает напряжение при дефекации и снижает уровень глюкозы в крови после приема пищи.

    • • Примерами являются мясистые фрукты, овес, брокколи и сушеные бобы.

    Вопросы, вызывающие озабоченность

    Углеводы связаны с кариесом зубов. Известно, что употребление большого количества сладких продуктов приводит к образованию зубного налета, кариеса и кариеса. Худшим углеводом для кариеса является сахароза. С другой стороны, фруктоза служит источником энергии для бактерий ротовой полости.[4][5][6]

    Многие ошибочно полагают, что диета с высоким содержанием углеводов приводит к развитию диабета 2 типа, хотя на самом деле все наоборот. Данные показывают, что риск развития диабета 2 типа снижается по мере увеличения количества калорий из углеводов. Диеты с высоким содержанием углеводов, как правило, повышают чувствительность к инсулину. Таким образом, сегодня медицинские работники обычно рекомендуют диабетикам 2-го типа соблюдать диету с высоким содержанием углеводов. Дополнительным преимуществом диеты с высоким содержанием углеводов для диабетиков 2 типа является то, что она снижает риск сердечных заболеваний.

    Лица, придерживающиеся диеты с высоким содержанием клетчатки, также, как правило, имеют более низкий уровень холестерина в сыворотке крови и более высокий уровень ЛПВП, чем люди, придерживающиеся диеты с низким содержанием клетчатки; снижение уровня холестерина также снижает риск сердечных заболеваний.Во многих частях Африки люди, придерживающиеся диеты с высоким содержанием клетчатки, как правило, имеют очень низкий риск развития рака кишечника. Но точное количество клетчатки, необходимое для предотвращения рака толстой кишки, остается неизвестным. В неподтвержденных сообщениях утверждается, что употребление клетчатки может снизить кровяное давление, снизить частоту образования камней в желчном пузыре и снизить уровень сахара в крови.

    Сотовая связь

    Метаболизм

    Переваривание углеводов начинается во рту, где амилаза слюны начинает их расщепление. После распада в пищеварительной системе моносахариды всасываются в кровоток.По мере потребления углеводов уровень сахара в крови увеличивается, стимулируя поджелудочную железу к секреции инсулина. Инсулин сигнализирует клеткам организма поглощать глюкозу для получения энергии или хранения. Если уровень глюкозы в крови падает, поджелудочная железа вырабатывает глюкагон, стимулируя печень к высвобождению накопленной глюкозы.

    Организм не способен переваривать клетчатку, поэтому клетчатка не дает калорий и энергии. Он имеет множество преимуществ для здоровья, включая увеличение объема стула для облегчения выделения, предотвращая запоры, пребиотические свойства, ощущение сытости и проблемы с кишечником.

    Функция

    Питание

    Углеводы являются важной частью диеты. Самые полезные источники включают сложные углеводы из-за их притупляющего воздействия на уровень глюкозы в крови. Эти варианты включают необработанные цельные зерна, овощи, фрукты и бобовые. В то время как простые углеводы приемлемы в небольших количествах, белый хлеб, газированные напитки, выпечка и другие продукты с высокой степенью переработки менее питательны и вызывают резкое повышение уровня глюкозы в крови.Здоровая диета для взрослых должна включать от 45% до 65% углеводов как часть ежедневного потребления, что составляет от 200 до 300 г в день. Углеводы содержат около 4 ккал/грамм (17 кДж/г). Клетчатка также является важным углеводом. Здоровые взрослые должны потреблять около 30 г клетчатки в день, поскольку установлено, что она снижает риск ишемической болезни сердца, инсультов и проблем с пищеварением.

    Гликемический индекс — это инструмент, используемый для отслеживания углеводов и их индивидуального воздействия на уровень сахара в крови. Эта шкала ранжирует углеводы от 0 до 100 в зависимости от того, насколько быстро происходит повышение уровня глюкозы в крови при употреблении.Продукты с низким гликемическим индексом (55 или меньше) вызывают постепенное повышение уровня сахара в крови. Эти продукты включают овсяные хлопья, овсяные отруби, мюсли, сладкий картофель, горох, бобовые, большинство фруктов, некрахмалистые овощи. Продукты со средним гликемическим индексом (от 56 до 69) включают быстрорастворимый овес, коричневый рис и цельнозерновой хлеб. Продукты с высоким гликемическим индексом (от 70 до 100) повышают риск развития диабета 2 типа, сердечных заболеваний, ожирения и овуляторного бесплодия. Эти продукты включают белый хлеб, кукурузные хлопья, белый картофель, крендельки, рисовые лепешки и попкорн.[7]

    Клиническое значение

    Две вещи, которые постоянно влияют на организм, включают физическую активность и диету. Диета должна быть сбалансирована по питательным веществам, включая правильный тип и количество углеводов. Увеличение или уменьшение углеводов сверх желаемого количества может повлиять как на физиологические, так и на метаболические процессы. Увеличение количества простых углеводов может способствовать ожирению, заболеванию, которое подвергает людей еще большему риску дальнейших расстройств, таких как сердечно-сосудистые заболевания.Потребление углеводов также способствует развитию инсулиннезависимого диабета (диабета 2 типа), растущей эпидемии. Однако продукты, богатые некрахмальными полисахаридами, и продукты с низким гликемическим индексом защищают от диабета. Повышенное потребление сахара также способствует развитию кариеса.[8][9]

    Нарушение всасывания углеводов может проявляться симптомами запора, диареи, метеоризма и болей в животе. Может возникать в результате врожденных или приобретенных дефектов ферментативного обмена или слизистой оболочки кишечника.Целиакия и болезнь Крона являются примерами вторичной мальабсорбции. Избыточный бактериальный рост в тонкой кишке (СИБР) может возникать в результате обходного желудочного анастомоза или нарушений моторики желудка (хронический диабет, склеродермия), что приводит к нарушению всасывающего интерфейса и тяжелой мальабсорбции. С другой стороны, непереносимость лактозы является первичным дефицитом лактазы. Лактаза представляет собой фермент, расщепляющий дисахарид лактозу на моносахариды глюкозу и галактозу в щеточной кайме энтероцитов.Дефицит лактазы является наиболее распространенным дефицитом ферментов в мире.[10] Наиболее часто используемый метод диагностики мальабсорбции углеводов в тесте выдоха водорода. При неполном всасывании непереваренные углеводы попадают в толстую кишку, где обитают бактерии, вырабатывающие газообразный водород. Уровень газообразного водорода (h3) измеряется при первом выдохе. Неметаболизированные углеводы действуют как осмотические агенты в желудочно-кишечном тракте, способствуя возникновению симптомов диареи и метеоризма. Лечение большинства нарушений всасывания углеводов включает отказ от связанных с ними моно- или дисахаридов.[11][12]

    Ссылки

    1.

    Шах Р., Сабир С., Алхавадж А.Ф. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 20 сентября 2021 г. Физиология, грудное молоко. [PubMed: 30969612]

    2.

    Bolla AM, Caretto A, Laurenzi A, Scavini M, Piemonti L. Низкоуглеводные и кетогенные диеты при диабете 1 и 2 типа. Питательные вещества. 26 апреля 2019 г.; 11(5) [бесплатная статья PMC: PMC6566854] [PubMed: 31035514]

    3.

    Миллс С., Стэнтон С., Лейн Дж. А., Смит Г. Дж., Росс Р. П.Точное питание и микробиом, часть I: современное состояние науки. Питательные вещества. 24 апреля 2019 г.; 11(4) [бесплатная статья PMC: PMC6520976] [PubMed: 31022973]

    4.

    Hevey R. Strategies for Development of Glycomimetic Drug Candidates. Фармацевтика (Базель). 11 апреля 2019 г .; 12 (2) [Бесплатная статья PMC: PMC6631974] [PubMed: 30978966]

    5.

    Uhrig ML, Lantaño B, Postigo A. Синтетические стратегии фторирования углеводов. Орг Биомол Хим. 2019 29 мая; 17 (21): 5173-5189.[PubMed: 31017598]

    6.

    Квок С.С., Гулати М., Мишос Э.Д., Поттс Дж., Ву П., Уотсон Л., Локе Ю. К., Маллен С., Мамас М.А. Пищевые компоненты и риск сердечно-сосудистых заболеваний и смертности от всех причин: обзор данных метаанализов. Eur J Prev Кардиол. 2019 сен;26(13):1415-1429. [PubMed: 30971126]

    7.

    Maino Vieytes CA, Taha HM, Burton-Obanla AA, Douglas KG, Arthur AE. Углеводное питание и риск рака. Curr Nutr Rep. 2019 Sep;8(3):230-239. [Бесплатная статья PMC: PMC6660575] [PubMed: 30895469]

    8.

    Мантанцис К., Шлагекен Ф., Сюнрам-Леа С.И., Майлор Э.А. Сахарный ажиотаж или сахарный крах? Метаанализ влияния углеводов на настроение. Neurosci Biobehav Rev. 2019 Jun; 101:45-67. [PubMed: 30951762]

    9.

    Walsh T, Worthington HV, Glenny AM, Marinho VC, Jeroncic A. Зубные пасты с фтором различной концентрации для профилактики кариеса. Cochrane Database Syst Rev. 2019 Mar 04;3:CD007868. [Бесплатная статья PMC: PMC6398117] [PubMed: 30829399]

    10.

    Борн П.Мальабсорбция углеводов у пациентов с неспецифическими абдоминальными жалобами. Мир J Гастроэнтерол. 2007 21 ноября; 13 (43): 5687-91. [Бесплатная статья PMC: PMC4171253] [PubMed: 17963293]

    11.

    Raithel M, Weidenhiller M, Hagel AF, Hetterich U, Neurath MF, Konturek PC. Нарушение всасывания часто встречающихся моно- и дисахаридов: уровни исследования и дифференциальная диагностика. Dtsch Arztebl Int. 2013 15 ноября; 110 (46): 775-82. [Бесплатная статья PMC: PMC3855820] [PubMed: 24300825]

    12.

    Hammer HF, Hammer J. Диарея, вызванная мальабсорбцией углеводов. Гастроэнтерол Клин Норт Ам. 2012 сен; 41 (3): 611-27. [PubMed: 22

  7]

  3.2: Более пристальный взгляд на углеводы

  Навыки для развития

  • Опишите некоторые отличительные особенности углеводов.
  • Опишите различия между быстрыми и медленными углеводами.
  • Что такое углеводы и сколько их существует?

  Углеводы — идеальное питательное вещество для удовлетворения потребностей вашего организма в питании. Они питают ваш мозг и нервную систему, обеспечивают энергией все ваши клетки (и в надлежащих пределах калорийности) и помогают поддерживать ваше тело в форме и стройности. В частности, легкоусвояемые углеводы обеспечивают большую часть пищи, витаминов и минералов, в то время как неусвояемые углеводы обеспечивают хорошее количество клетчатки с множеством других преимуществ для здоровья.

  Растения синтезируют быстроусвояемый углевод, глюкозу, из углекислого газа, содержащегося в воздухе и воде, а также используя солнечную энергию. Вспомним, что растения преобразуют энергию солнечного света в химическую энергию молекулы глюкозы.Растения используют глюкозу для производства других более крупных, более медленно высвобождаемых углеводов. Когда мы едим растения, мы собираем энергию глюкозы для поддержания жизненных процессов.

  Рисунок 3.2.1: Схема классификации углеводов . Углеводы делятся на подгруппы «быстроусвояемые» и «медленноусвояемые». Эти подгруппы подразделяются на моно-, ди- и полисахариды.

  Углеводы представляют собой группу органических соединений, содержащих один атом углерода, два атома водорода и один атом кислорода.По сути, это гидратированные углероды. Слово «карбо» означает углерод, а «гидрат» означает воду. Глюкоза (также называемая декстрозой), самый распространенный углевод в организме человека, имеет шесть атомов углерода, двенадцать атомов водорода и шесть атомов кислорода. Химическая формула глюкозы записывается как \(C_6H_{12}O_6\). Синонимом термина «углевод» является греческое слово «сахарид», что означает сахар. Простейшей единицей углевода является моносахарид. Углеводы можно разделить на две подгруппы: «быстрые» и «медленные».«Быстроусвояемые углеводы» подразделяются на моносахариды и дисахариды. Медленно высвобождаемые углеводы представляют собой длинные цепочки моносахаридов. (Рисунок 3.2.1).

  Быстро высвобождаемые углеводы

  Быстро высвобождаемые углеводы также известны просто как «сахара». Быстро высвобождаемые углеводы группируются либо как моносахариды, либо как дисахариды. Моносахариды включают глюкозу, фруктозу и галактозу, а дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу.

  Моносахариды

  Для всех организмов, от бактерий до растений и животных, глюкоза является предпочтительным источником топлива. Мозг полностью зависит от глюкозы как источника энергии (за исключением экстремальных условий голодания). Моносахарид галактоза отличается от глюкозы только тем, что гидроксильная (-ОН) группа обращена в другом направлении у четвертого атома углерода (рис. 3.2.2). Это небольшое структурное изменение делает галактозу менее стабильной, чем глюкозу. В результате печень быстро превращает его в глюкозу.Большая часть поглощенной галактозы используется для производства энергии в клетках после ее преобразования в глюкозу. (Галактоза — это один из двух простых сахаров, которые связаны друг с другом, образуя сахар, содержащийся в молоке. Позже он высвобождается в процессе пищеварения. )

  Фруктоза также имеет ту же химическую формулу, что и глюкоза, но отличается по своей химической структуре, так как кольцевая структура содержит только пять атомов углерода, а не шесть (рис. 4.2.2). Фруктоза, в отличие от глюкозы, не является источником энергии для других клеток организма.Фруктоза, в основном содержащаяся во фруктах, меде и сахарном тростнике, является одним из наиболее распространенных моносахаридов в природе. Он также содержится в безалкогольных напитках, кашах и других продуктах, подслащенных кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы.

  Рисунок 3.2.2 : Структуры трех наиболее распространенных моносахаридов: глюкозы, галактозы и фруктозы. Красные кружки указывают на структурные различия между тремя.

  Менее распространенными моносахаридами являются пентозы, которые имеют только пять атомов углерода, а не шесть.Пентозы в изобилии содержатся в нуклеиновых кислотах РНК и ДНК, а также в составе клетчатки.

  Наконец, есть сахарные спирты, которые представляют собой промышленно синтезированные производные моносахаридов. Некоторыми примерами сахарных спиртов являются сорбит, ксилит и глицерин. (Ксилит похож по сладости на столовый сахар.) Сахарные спирты часто используются вместо столового сахара для подслащивания пищи, поскольку они не полностью перевариваются и усваиваются и, следовательно, менее калорийны. Бактерии во рту противостоят им, поэтому сахарные спирты не вызывают кариеса.Интересно, что ощущение «прохлады», возникающее при жевании жевательной резинки, содержащей сахарные спирты, возникает из-за их растворения во рту — химической реакции, требующей тепла изнутри рта.

  Дисахариды

  Дисахариды состоят из пар двух моносахаридов, связанных вместе. Дисахариды включают сахарозу, лактозу и мальтозу. Все дисахариды содержат по крайней мере одну молекулу глюкозы.

  Сахароза, которая содержит молекулы как глюкозы, так и фруктозы, иначе известна как столовый сахар. Сахароза также содержится во многих фруктах и ​​овощах, а также в высоких концентрациях в сахарной свекле и сахарном тростнике, которые используются для производства столового сахара. Лактоза, широко известная как молочный сахар, состоит из одной единицы глюкозы и одной единицы галактозы. Лактоза распространена в молочных продуктах, таких как молоко, йогурт и сыр. Мальтоза состоит из двух молекул глюкозы, связанных вместе. Это распространенный продукт распада растительных крахмалов, который редко встречается в пищевых продуктах в виде дисахарида. Он образуется из-за прорастания зерен.

  Олигосахариды

  Олигосахариды — это сложный сахар, содержащий от трех до десяти молекул моносахаридов, связанных в цепь. Примерами являются рафиноза и стахиоза, которые содержатся в некоторых спортивных напитках и представляют собой цепочки молекул глюкозы. Рафиноза и стахиоза перевариваются, а образующаяся глюкоза усваивается. Фасоль также содержит раффинозу и стахиозу.

  Медленно высвобождаемые углеводы

  Медленно высвобождаемые углеводы представляют собой полисахариды, длинные цепи моносахаридов, которые могут быть разветвленными или неразветвленными. Существуют две основные группы полисахаридов: крахмалы и волокна.

  Крахмалы

  Молекулы крахмала (форма хранения углеводов в растениях) в изобилии содержатся в зерне, бобовых и корнеплодах, таких как картофель. Амилоза, растительный крахмал, представляет собой линейную цепь, содержащую сотни звеньев глюкозы. Амилопектин, другой растительный крахмал, представляет собой разветвленную цепь, содержащую тысячи единиц глюкозы. Эти большие молекулы крахмала образуют кристаллы и являются запасающими энергию молекулами растений.Эти две молекулы крахмала (амилоза и амилопектин) вместе содержатся в пищевых продуктах, но меньшая молекула, амилоза, содержится в большем количестве. Употребление в пищу сырых продуктов, содержащих крахмал, дает очень мало энергии, так как пищеварительной системе трудно их расщепить. Приготовление пищи разрушает кристаллическую структуру крахмалов, что значительно облегчает их расщепление в организме человека. Крахмалы, которые остаются неповрежденными в течение всего пищеварения, называются резистентными крахмалами. Бактерии в кишечнике могут разрушить некоторые из них и принести пользу здоровью желудочно-кишечного тракта.Выделенные и модифицированные крахмалы широко используются в пищевой промышленности и при приготовлении пищи в качестве пищевых загустителей.

  Рисунок 3.2.3: Структуры растительных крахмалов и гликогена

  Люди и животные запасают энергию глюкозы из крахмала в виде очень большой молекулы гликогена. У него много ответвлений, которые позволяют ему быстро разрушаться, когда клеткам организма требуется энергия. Он преимущественно содержится в печени и мышечной ткани животных.

  Пищевые волокна

  Пищевые волокна представляют собой полисахариды, которые сильно разветвлены и сшиты. К некоторым пищевым волокнам относятся пектин, камедь, целлюлоза и лигнин. Люди не производят ферменты, расщепляющие пищевые волокна; однако бактерии в толстой кишке (толстой кишке) это делают. Пищевые волокна очень полезны для нашего здоровья. Консультативный комитет по диетическим рекомендациям заявляет, что существует достаточно научных данных, подтверждающих, что диеты с высоким содержанием клетчатки снижают риск ожирения и диабета, которые являются основными факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний.Министерство сельского хозяйства США. «Часть D. Раздел 5: Углеводы». В отчете DGAC о рекомендациях по питанию для американцев, 2010 г. По состоянию на 30 сентября 2011 г. www.cnpp.usda.gov/Publications/DietaryGuidelines/2010/DGAC/Report/D-5-Carbohydrates.pdf

  Пищевые волокна подразделяются на водорастворимые и нерастворимые. Растворимые волокна растворяются и набухают в воде. К классам растворимых волокон относятся пектины, камеди, слизи и некоторые гемицеллюлозы. Примерами растворимых волокон, которые вы можете увидеть в списках ингредиентов, являются инулин, пектин и гуаровая камедь, а источниками пищи являются горох, бобы, овес, ячмень и рожь.

  Целлюлоза, гемицеллюлоза, псиллиум и лигнин являются нерастворимыми волокнами, и некоторые пищевые источники этих волокон включают продукты из цельного зерна, лен, цветную капусту и авокадо. Целлюлоза является наиболее распространенным волокном в растениях, составляющим клеточные стенки и обеспечивающим структуру.

  Растворимые волокна более доступны для бактериальных ферментов в толстой кишке, поэтому они могут расщепляться в большей степени, чем нерастворимые волокна, но происходит даже некоторое расщепление целлюлозы и других нерастворимых волокон.

  Последний класс волокон — функциональные волокна. Функциональные волокна были добавлены в пищевые продукты, и было доказано, что они полезны для здоровья человека. Функциональные волокна могут быть извлечены из растений и очищены или получены синтетическим путем. Примером функционального волокна является шелуха семян подорожника. Научные исследования показывают, что употребление шелухи семян подорожника снижает уровень холестерина в крови, и это заявление о пользе для здоровья было одобрено FDA. Общее потребление пищевых волокон представляет собой сумму потребляемых пищевых и функциональных волокон.

  Диетические рекомендации по пищевым волокнам составляют 25-35 г/сутки для взрослых и для детей 5 г + детский возраст/сутки. Следует потреблять различные источники клетчатки, уделяя особое внимание цельному зерну, а не рафинированному. Чрезмерное потребление клетчатки > 60 г/день может вызвать закупорку кишечника, связывание минералов и вызвать кишечные газы или спазмы.

  Ключевые выводы

  • Углеводы представляют собой группу органических соединений, содержащих один атом углерода, два атома водорода и один атом кислорода.Углеводы можно разделить на две подгруппы: быстроусвояемые и медленно усваиваемые углеводы.
  • Быстро высвобождаемые углеводы представляют собой сахара и включают моносахариды и дисахариды. Медленно высвобождаемые углеводы включают полисахариды, амилозу, амилопектин, гликоген, пищевые волокна и функциональные волокна.
  • Глюкоза является наиболее важным моносахаридом в питании человека. Многие другие моносахариды и дисахариды превращаются в глюкозу в организме.
  • Научно доказано, что продукты, богатые клетчаткой, снижают риск ожирения и диабета. Функциональные волокна добавляют в продукты, потому что доказано, что они приносят дополнительную пользу для здоровья.

  Начало обсуждения

  1. Что вы едите больше всего: быстроусвояемые углеводы, крахмалы или клетчатку?
  2. Принесите упаковки хлеба, который вы едите, и сравните различные списки ингредиентов со своими одноклассниками. Хорошо ли они промаркированы? Содержат ли они какие-либо заявления о здоровье? Они сделаны из 100-процентного цельного зерна? Содержат ли они добавленный сахар? Для получения дополнительной помощи по определению продуктов, приготовленных из цельного зерна, посетите веб-сайт Совета по цельному зерну.http://www.wholegrainscouncil.org/whole-grains-101/definition-of-hole-grains

  Углеводы – классификация

  Общие углеводы
  Имя	Происхождение имени и Источник
  Моносахариды
  Глюкоза	От греческого слова «сладкое вино»; виноград сахар, сахар крови, декстроза.
  Галактоза	греческое слово, обозначающее молоко — «галакт», содержится в составе лактозы в молоке.
  Фруктоза	Латинское слово для обозначения фруктов — «фруктус», также известная как левулеза, содержится во фруктах и ​​меде; самый сладкий сахар.
  Рибоза	Рибоза и дезоксирибоза обнаружены в позвоночнике. структура РНК и ДНК соответственно.
  Дисахариды – содержат два моносахарида
  Сахароза	Французское слово для обозначения сахара — «сукре», дисахарид, содержащий глюкозу и фруктозу ; Таблица сахар, тростниковый сахар, свекловичный сахар.
  Лактоза	Латинское слово для обозначения молока — «лак»; дисахарид, обнаруженный в молоке, содержащий глюкозы и галактозы.
  Мальтоза	французское слово «солод»; дисахарид, содержащий две единицы глюкозы ; нашел в проращивании зерен, используемых для приготовления пива.

  Общие полисахариды
  Имя	Источник
  Крахмал	Растения запасают глюкозу в виде полисахарида крахмала.Зерновые злаки (пшеница, рис, кукуруза, овес, ячмень), а также клубни, такие как картофель, богаты крахмалом.
  Целлюлоза	Основной компонент жестких клеточных стенок в растений представляет собой целлюлозу и представляет собой линейный полисахаридный полимер с много моносахаридных звеньев глюкозы.
  Гликоген	Это форма хранения глюкозы у животных. и люди, которые аналогичны крахмалу в растениях.Гликоген синтезируется и запасается в основном в печени и мышцах.

  Углеводы — Классификация

  Классы: Существует множество взаимосвязанных схем классификации. Наиболее полезная схема классификации делит углеводы на группы по количеству отдельных простых сахаров единицы. Моносахариды содержат одну единицу; дисахариды содержат две единицы сахара; и полисахариды содержат много единицы сахара, как в полимерах — большинство из них содержат глюкозу в качестве моносахарида Блок.

  Углеводы
  Моносахариды	Дисахариды	Полисахариды
  Глюкоза	сахароза	Крахмал
  Галактоза	Мальтоза	Гликоген
  Фруктоза	Лактоза	Целлюлоза
  Рибоза
  Глицеральдегид

  Количество атомов углерода: Моносахариды могут быть дополнительно классифицированы по количеству присутствующие углероды. Гексозы (6 атомов углерода) являются наиболее распространенными. Число атомов углерода  Шесть = гексоза  Пять = пентоза Три = Тройка Глюкоза Рибоза Глицеральдегид Галактоза Фруктоза Функциональные группы: Альдозы содержат альдегидную группу — моносахариды в эту группу входят глюкоза, галактоза, рибоза и глицеральдегид. Кетозы содержат кетоновую группу — основной сахар в этой группе находится фруктоза. Восстанавливающие: Содержат полуацетальную или полукетальную группу. Сахара включают глюкозу, галактозу, фруктозу, мальтозу, лактозу Невосстанавливающие: Не содержат полуацетальных групп. сахароза и все полисахариды находятся в этой группе.

  Глава 5.Углеводы 1

  Глава 5. Углеводы 1

  ---

  ---

  1. ВВЕДЕНИЕ
  2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХИМИЯ
  3. УГЛЕВОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ В РЫБЕ
  4. ССЫЛКИ

  ---

  К. В. Чоу
  Продовольственная и сельскохозяйственная организация
  Рим, Италия

  J. E. Halver
  Вашингтонский университет
  Сиэтл, Вашингтон

  ^1/ Лекцию прочитал Дж. Э. Халвер

  Углеводы представляют собой широкую группу веществ, в которую входят сахара, крахмалы, камеди и целлюлозы. Общими свойствами углеводов являются то, что они содержат только элементы углерод, водород и кислород, и что их сгорание дает углекислый газ плюс одну или несколько молекул воды.

  Простейшими углеводами являются трехуглеродные сахара, играющие важную роль в промежуточном метаболизме, а наиболее сложными являются встречающиеся в природе полисахариды, преимущественно растительного происхождения.В питании животных и рыб важное значение имеют два класса полисахаридов:

  (а) структурные полисахариды, усваиваемые растительноядными видами, — целлюлоза, лигнин, декстраны, маннаны, инулин, пентозаны, пектиновые кислоты, альгиновые кислоты, агар и хитин; и

  (b) универсально усваиваемые полисахариды, в основном крахмал.

  Углеводы составляют три четверти биомассы растений, но в организме животных присутствуют лишь в небольших количествах в виде гликогена, сахаров и их производных. Гликоген часто называют животным крахмалом, потому что он отсутствует в растениях. Производные моносахариды, такие как сахарные кислоты, аминосахара и дезоксисахара, входят в состав всех живых организмов.

  ---

  2.1 Пентозы
  2.2 Гексозы
  2.3 Дисахариды
  2.4 Олигосахариды
  2.5 Полисахариды

  ---

  Углеводы обычно классифицируются по степени их сложности. Следовательно, свободные сахара, такие как глюкоза и фруктоза, называются моносахаридами; сахароза и мальтоза, дисахариды; и крахмалы и целлюлозы, полисахариды.Углеводы с короткой цепью, такие как раффиноза, стахиоза и вербаскоза, которые представляют собой соответственно три, четыре и пять сахарных полимеров, классифицируются как олигосахариды.

  2.1 Пентозы

  Пентозы представляют собой пятиуглеродные сахара, редко встречающиеся в природе в свободном состоянии. В растениях они встречаются в полимерных формах и известны под общим названием пентозаны. Таким образом, ксилоза и арабиноза являются составляющими пентозанов, присутствующих в растительных волокнах и растительных камедях соответственно. Рибоза и дезоксирибоза являются незаменимыми составляющими жизненного процесса как части сахара в нуклеиновых кислотах и ​​рибофлавине.D-рибоза имеет следующую химическую структуру:

  D-рибоза

  2.2 Гексозы

  Гексозы составляют большую группу сахаров. Основными среди них являются: глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза. В то время как глюкоза и фруктоза встречаются в природе в свободном виде, галактоза и манноза встречаются только в комбинированной форме. Гексозы делятся на альдозы и кетозы в зависимости от того, содержат ли они альдегидные или кетоновые группы.Таким образом, глюкоза — это альдосахар, а фруктоза — кетосахар. Наличие асимметричных центров у всех сахаров с тремя и более атомами углерода приводит к образованию стереоизомеров. Галактоза и манноза являются стереоизомерами глюкозы, которая теоретически является лишь одним из 16 стереоизомеров. Поскольку кетогексозы имеют только три асимметричных центра, фруктоза является одним из восьми стереоизомеров. Химические конфигурации четырех упомянутых гексоз следующие:

  D-глюкоза	D-галактоза	Д-манноза	D-Фруктоза

  Общее явление, известное как мутаротация, наблюдается в различных пентозах и гексозах, а также в некоторых дисахаридах. Например, было установлено, что существуют два изомера D-глюкозы, что требует дополнительного асимметрического центра в этом сахаре. Стало очевидным, что D-глюкоза и большинство других сахаров имеют циклическую структуру. Положение гидроксильной группы по отношению к кислороду кольца характеризует эту дополнительную модификацию конфигурации. По соглашению расположение гидроксильной группы у атома углерода 1 на той же стороне структуры, что и кислородное кольцо, описывает -модификацию; и расположение той же самой гидроксильной группы на противоположной стороне кольцевого кислорода описывает b-модификацию.

  а -D-глюкоза	b-D-глюкоза

  Карбогидразы, которые катализируют гидролиз гликозидных связей простых гликозидов, олигосахаридов и полисахаридов, часто проявляют специфичность в отношении конфигурации субстрата. Как мы увидим позже, специфичность ферментативного гидролиза некоторых олигосахаридов помогает объяснить плохое использование этого класса углеводов в питании рыб.

  Сахара, содержащие альдо- или кетогруппу, способны восстанавливать медь в щелочных растворах (раствор Фелинга) с образованием ионов меди в кирпично-красном цвете. Эти сахара называются редуцирующими сахарами, и эта реакция, хотя и не специфична для редуцирующих сахаров, используется как для качественных, так и для количественных определений.

  Глюкоза широко распространена в небольших количествах во фруктах, растительных соках и меде. Он производится путем кислотного или ферментативного гидролиза зерновых и корневых крахмалов.Глюкоза представляет особый интерес в питании, поскольку она является конечным продуктом переваривания углеводов у всех нежвачных животных, включая рыб.

  Фруктоза является единственной важной кетогексозой и содержится в свободном состоянии вместе с глюкозой в созревающих фруктах и ​​меде. В соединении с глюкозой образует сахарозу. Фруктоза несколько слаще сахарозы и в промышленных масштабах производится в качестве подсластителя.

  Галактоза встречается в молоке в сочетании с глюкозой.Он также присутствует в олигосахаридах растительного происхождения в сочетании с глюкозой и фруктозой.

  Манноза присутствует в некоторых растительных полисахаридах, которые в совокупности называются маннанами.

  2.3 Дисахариды

  Дисахариды представляют собой продукты конденсации двух молекул моносахаридов. Сахароза является преобладающим дисахаридом, встречающимся в свободной форме, и является основным веществом сахарного тростника и сахарной свеклы. Он также образуется при прорастании семян бобовых культур.Другими распространенными дисахаридами являются мальтоза и лактоза. Мальтоза представляет собой димер глюкозы, а лактоза представляет собой сополимер галактозы и глюкозы. Две молекулы глюкозы в мальтозе связаны гликозидной связью a-1,4, тогда как две гексозные единицы галактозы связаны в положении b-1,4. Глюкоза и фруктоза соединены а-1,2-связью в сахарозе. Сокращенное название сахарозы — D-Glu-(a, 1® 2)-D-Fru.

  а — Мальтоза

  b — Лактоза

  Сахароза

  2.4 Олигосахариды

  Олигосахариды раффиноза, стахиоза и вербаскоза присутствуют в значительных количествах в семенах бобовых. Рафиноза, наиболее распространенная из трех, состоит из одной молекулы глюкозы, связанной с молекулой сахарозы в положении а-1,6. Его сокращенное химическое название -D-Gal(1®6)-a-D-Glu-(1®2)-b-D-Fru. Дальнейшее удлинение цепи на конце галактозы с другой молекулой галактозы даст стахиозу. Все эти галактозо-галактозные связи находятся в положении а-1,6, и для переваривания этих олигосахаридов животными требуется высокоспецифический фермент, вырабатываемый не самими животными, а определенными бактериями, присутствующими в кишечнике животных. Постепенное исчезновение олигосахаридов из семядолей семян бобовых при прорастании является частью сложного процесса, начинающегося с поглощения воды семенами. Это поглощение влаги высвобождает гибберелловую кислоту, которая, в свою очередь, активирует ДНК в семени, тем самым запуская жизненный цикл растения. ДНК направляет производство -галактозидазы, которая необходима для гидролиза этих олигосахаридов. Любое вмешательство в процесс транскрипции ДНК блокирует выработку ферментов, о чем будет свидетельствовать продолжающееся старение семян и сохранение олигосахаридов в семядолях семян.

  2.5 Полисахариды

  Полисахариды представляют собой большую группу сложных углеводов, которые являются продуктами конденсации неопределенного количества молекул сахара. Различные подгруппы довольно плохо определены, и нет единого мнения об их классификации. Большинство полисахаридов нерастворимы в воде. При гидролизе кислотами или ферментами они в конечном итоге дают составляющие их моносахариды.

  Крахмал представляет собой высокомолекулярный полимер D-глюкозы и является основным резервным углеводом растений.Большинство крахмалов состоят из смеси двух типов полимеров, а именно; амилоза и амилопектин. Доля амилозы и амилопектина обычно составляет одну часть амилозы и три части амилопектина. Ферменты, способные катализировать гидролиз крахмала , присутствуют в пищеварительных выделениях животных и рыб внутри их клеток. α-амилазы, присутствующие практически во всех живых клетках, случайным образом расщепляют α-D-(1®4) связи и в конечном итоге вызывают полное превращение молекулы крахмала в восстанавливающие сахара.Основные а-амилазы животного происхождения продуцируются в слюнных железах и поджелудочной железе. Крахмал нерастворим в воде и окрашивается йодом в синий цвет.

  Гликоген – единственный сложный углевод животного происхождения. Он существует в ограниченных количествах в печени и мышечных тканях и действует как легкодоступный источник энергии.

  Декстрины представляют собой промежуточные соединения, образующиеся в результате неполного гидролиза или переваривания крахмала. Наличие -D-(1®6) связей в амилопектине и неспособность -амилазы расщеплять эти связи приводят к низкомолекулярным углеводным сегментам, называемым предельными декстринами.На эти остатки действуют главным образом ацидофильные бактерии пищеварительного тракта.

  Целлюлоза состоит из длинных цепочек единиц глюкозы, удерживаемых вместе b-D-(1® 4) связями. Ферменты, расщепляющие эти связи, обычно не присутствуют в пищеварительном секрете животных и рыб, хотя считается, что некоторые виды моллюсков вырабатывают целлюлазу — фермент, катализирующий гидролиз целлюлозы. Микроорганизмы, продуцирующие целлюлазу, присутствующие в кишечнике травоядных животных и рыб, передают животным-хозяевам способность использовать в качестве пищи неперевариваемую целлюлозу.

  Другими часто встречающимися сложными полисахаридами являются гемицеллюлозы и пентозаны. Гемицеллюлоза представляет собой группу углеводов, включая арабан, ксилан, некоторые гексозаны и полиурониды. Эти вещества, как правило, менее устойчивы к химической обработке и в некоторой степени подвергаются ферментативному гидролизу в ходе нормальных пищеварительных процессов. Пентозаны представляют собой полимеры либо ксилозы, либо арабинозы, входящие в состав структурного материала растений и растительных камедей соответственно.

  ---

  3.1 Переваривание, всасывание и хранения
  3.2 Другие факторы Воздействие на метаболизм
  3.3 Преобразование энергии

  ---

  Большая часть углеводов, входящих в рацион животных, включая рыбу, имеет растительное происхождение. Таким образом, плотоядные рыбы, такие как атлантический лосось и японский желтохвост, потребляют мало углеводов. Действительно, эксперименты показали, что эти виды плохо приспособлены для обработки значительных количеств сырых углеводов в своем рационе.С другой стороны, всеядные, такие как обыкновенный карп и канальный сом, способны переваривать достаточное количество углеводов в своем рационе. Белый амур, травоядное животное, питается в основном вегетарианской диетой.

  3.1 Переваривание, всасывание и хранение

  Способность животных усваивать крахмал зависит от их способности вырабатывать амилазу. Было показано, что все виды рыб секретируют -амилазу. Также было показано, что активность этого фермента была наибольшей у травоядных.У плотоядных, таких как радужная форель и морской окунь, амилаза в основном имеет панкреатическое происхождение, тогда как у травоядных этот фермент широко распространен по всему пищеварительному тракту. Было показано, что у Tilapia mossambica поджелудочная железа является местом наибольшей активности амилазы, за которой следует верхний отдел кишечника. Хотя было показано, что переваривание крахмала и декстрина плотоядной радужной форелью постепенно снижается по мере увеличения уровня углеводов выше 20-процентного уровня, рыба может эффективно использовать до 60 процентов глюкозы, сахарозы или лактозы в рационе.Это свидетельствует о том, что, вопреки ранее существовавшему мнению, плотоядные рыбы способны эффективно использовать простые углеводы в качестве основного источника энергии.

  Кристаллическая структура крахмала, по-видимому, также влияет на его атаку амилазой, о чем свидетельствует двукратное увеличение содержания метаболизируемой энергии в полностью приготовленной (желатинизированной) кукурузе в испытаниях с кормлением канальным сомом. Также было показано, что радужная форель имеет более высокую толерантность к углеводам (присутствующим в виде пшеничного крахмала) в рационе, когда ее готовят.Процесс желатинизации включает в себя как тепло, так и воду. Если водную суспензию крахмала нагреть, гранулы не изменяют внешний вид до тех пор, пока не будет достигнута определенная критическая температура. В этот момент часть крахмальных зерен набухает и одновременно теряет свою кристалличность. Критическая температура — это температура, при которой водородные связи молекулы крахмала ослабевают, обеспечивая полную гидратацию, что приводит к явлению, известному как «набухание».

  Альфа-амилаза способствует более или менее случайной фрагментации молекулы крахмала путем гидролиза α-D-(l® 4) глюкозидных связей во внутренней и внешней цепях соединения.Результатом полного гидролиза амилозного компонента являются мальтоза и D-глюкоза, тогда как амилопектиновый компонент восстанавливается до мальтозы, D-глюкозы и разветвленных предельных декстринов. В результате такого действия α-амилазы на крахмал для полного гидролиза крахмала до D-глюкозы у рыб необходимы другие ферменты. В связи с этим было продемонстрировано, что даже плотоядные дорады обладают способностью переваривать мальтозу. С другой стороны, не было показано, что рыба секретирует целлюлазу и α-галактозидазу, хотя целлюлаза бактериального происхождения присутствует в кишечнике большинства видов карпов.Отсутствие -галактозидазы может частично объяснить слабую реакцию рыб на диетическую соевую муку, которая содержит значительные количества галактозидных олигосахаридов раффинозы и стахиозы. Как указывалось ранее, эти олигосахариды подвергаются ферментативному гидролизу в процессе прорастания с образованием галактозы и сахарозы. Следовательно, может показаться, что питательная ценность соевой муки повысится, если основная часть этого неперевариваемого крахмала будет сначала преобразована. Этого можно добиться путем замачивания бобов на 48 часов перед обработкой для производства муки. Следует также отметить, что питательная ценность бобовых и других семян бобовых может быть также улучшена для рыбы, поскольку олигосахариды составляют большую часть углеводов в семенах бобовых.

  Данные о поглощении глюкозы рыбой скудны. Работа с золотыми рыбками показала, что активный транспорт глюкозы сопряжен с транспортом Na ⁺ , как и у большинства млекопитающих. Обычно считается, что всасывание происходит на поверхности слизистой оболочки кишечных клеток. Моносахариды, образующиеся в результате переваривания углеводов, состоят в основном из глюкозы, фруктозы, галактозы, маннозы, ксилозы и арабинозы.Хотя скорость поглощения этих сахаров была определена для многих наземных млекопитающих, аналогичная информация для рыб отсутствует.

  Глюкоза, по-видимому, не является лучшим источником энергии для рыбы по сравнению с белком или жиром, хотя легкоусвояемые углеводы делают запас белка для построения тканей. Кроме того, в отличие от млекопитающих, гликоген не является значительным хранилищем энергии, несмотря на наличие активного и обратимого пути Эмдена-Мейерхоффа у рыб. Более эффективный метаболизм аминокислот по сравнению с глюкозой для получения энергии может быть связан со способностью рыб выделять азотистые отходы в виде аммиака из своих жабр без больших затрат энергии на преобразование отходов в мочевину.

  3.2 Другие факторы, влияющие на метаболизм

  Помимо генетической адаптации, климатические факторы также играют важную роль в углеводном обмене у рыб. Акклиматизация рыб, по сути, отражает акклиматизацию ферментов, поскольку способность животного к выживанию во многом зависит от его способности выполнять нормальные метаболические функции. Некоторые ферменты метаболической акклиматизации показывают хорошую компенсацию, а другие нет. Ферменты, связанные с высвобождением энергии (ферменты гликолиза, пентозного шунта, цикла трикарбоновых кислот, транспорта электронов и окисления жирных кислот), демонстрируют температурную компенсацию, тогда как те ферменты, которые в основном связаны с деградацией продуктов метаболизма, демонстрируют плохую или обратную компенсацию (см. Таблицу 1). .

  Таблица 1 Ферменты, подлежащие метаболической акклиматизации ^1/

  Ферменты, демонстрирующие компенсацию	Ферменты с обратной компенсацией или без нее
  фосфофруктокиназа	каталаза
  альдолаза	пероксидаза
  молочная дегидрогеназа	кислая фосфатаза
  6-фосфоглюконатдегидрогеназа	Оксидаза D-аминокислот
  янтарная дегидрогеназа	Mg-АТФаза
  яблочная дегидрогеназа	холин-ацетилтрансфераза
  цитохромоксидаза	ацетилхолинэстераза
  сукцинат-цитохром С редуктаза	щелочная фосфатаза
  НАД-цитохром С-редуктаза	аллантоиназа
  аминоацилтрансфераза	уриказа
  Na-K-АТФаза	амилаза
  протеаза	липаза
  	яблочный фермент
  	глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

  ^1/ Адаптировано из: Comparative Animal Physiology, под редакцией C. Л. Проссер, 1973

  Интересно отметить, что два ключевых фермента, участвующих в углеводном обмене, амилаза и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, вместе с ферментом, участвующим в переваривании жиров, липазой, не проявляют температурной компенсации. Неизвестно, связано ли это как-то с прекращением питания рыб при низких температурах. Молекулярный механизм тепловой акклиматизации изучен недостаточно и может заключаться в изменении синтеза или количества данного фермента.Различия в кинетике, изменения пропорции изоферментов, подходящих для определенных температур, и изменения кофакторов, таких как липиды, коферменты, или других факторов, таких как рН и ионы, могут иметь важное значение для приспособления животного к изменениям температуры.

  3.3 Преобразование энергии

  Несмотря на различия видов в переносимости пищевых углеводов, обычно считается, что основной конечный продукт переваривания углеводов, глюкоза, метаболизируется способом, преобладающим во всех клетках, т. е.e., через обратимый путь Эмдена-Мейерхоффа. В этом пути глюкоза имеет только одну основную судьбу: фосфорилирование до глюкозо-6-фосфата. Основные метаболические превращения изображаются следующим образом:

  Обратимые стрелки показывают стадию или стадии реакции, катализируемые одними и теми же ферментами в оба направления.
  

  Пунктирные стрелки показывают реакции на многих промежуточных стадиях.
  

  Парные сплошные стрелки показывают разные ферменты, участвующие в двух направлениях реакции.

  (адаптировано из: Principles of Biochemistry, A. White, et al ., 1978)

  Все превращения протекают с потерей свободной энергии. Таким образом, образование двух молей лактата из глюкозо-6-фосфата происходит с изменением свободной энергии D G ^o = -22000 кал/моль. Конечным результатом является образование четырех молекул АТФ. Функциональное обращение этого преобразования может произойти только через другую последовательность, требующую ввода шести молекул АТФ на моль восстановленного глюкозо-6-фосфата.

  Клетки не хранят глюкозу или глюкозо-6-фосфат. Легко доступной запасной формой является гликоген, который производится из глюкозо-1-фосфата одним путем и возвращается другим. Хотя в клетках млекопитающих глюкозо-6-фосфат превращается в жирные кислоты, у рыб такого превращения, по-видимому, не происходит. Исследования с обыкновенным карпом показывают, что предшественником липогенеза является цитрат, образующийся при активном метаболизме аминокислот в цикле трикарбоновых кислот.

  Основной формой используемой энергии во всех клетках является АТФ. В большинстве клеток эта энергетическая валюта генерируется путем окисления НАДН митохондриальными системами транспорта электронов. Восстановителями NAD ⁺ для этого процесса являются промежуточные продукты, полученные из цикла трикарбоновых кислот и жирных кислот. Выход энергии из глюкозы в дыхательной системе можно представить в виде следующей последовательности реакций:

  Реакция		Выход АТФ
  1. глюкоза® фруктозо-1,6-дифосфат		-2
  2. 2-триозофосфат® 2,3-фосфоглицерин кислота		+2
  3. 2 НАД + ® 2 НАДН® 2 НАД +		+6
  4.2 фосфоенолпируват® 2 пировиноградная кислота		+2
  5. 2 пировиноградная кислота® 2 ацетил-КоА + 2 СО 2
  	2 НАД + ® 2 НАДН® 2 НАД 2	+6
  6. 2 Ацетил-КоА® 4 СО 2		+24
  Всего:
  	C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ® 6 CO 2 + 6 H 2 O	+38

  Проссер, К.Л. (ред.), 1973 г. Сравнительная физиология животных. Филадельфия, У.Б. Компания Сондерс, 1011 с. 3-е изд.

  Уайт А., et al ., 1978 Основы биохимии. Нью-Йорк, McGraw-Hill Book Company, 1492 стр. 6-е изд.

  ---

  III. Углеводы, структуры и типы – Руководство по принципам кормления животных

  В этой главе представлены введение и обсуждение углеводов, которые важны для питания сельскохозяйственных животных.

  Новые Условия
  Амилопектин
  AmyLose
  Целлюлоза
  Диапазон
  Фруктоза
  Глабарид
  гетерополисацхарид
  Герополисахарид
  Герополисахарид
  Моносахарид
  Олигосахарид
  Полисахарид
  Крахмал
  Трисахарид

  Цели главы

  • Представить химическую структуру различных типов углеводов и их значение в питании животных

  Углеводы

  Что такое углеводы?

  Углеводы являются основными компонентами тканей растений, составляя от 60% до 90% сухого вещества (СВ).Углеводы содержат углерод, водород и кислород в той же пропорции, что и вода (CH ₂ O), и, следовательно, представляют собой гидраты углерода. Углеводы являются основным источником энергии в клетках животных. Пищевые углеводы, получаемые из продуктов растительного происхождения, служат основным источником энергии для животных. Хлорофилл в растительных клетках улавливает солнечную энергию и производит углеводы, используя углекислый газ и воду, и выделяет кислород, как показано в следующем уравнении:

  солнечная энергия + 6 CO2 + 6 ч30 → C6h3O + 6 O2.

  Углеводы являются основным источником энергии для животных.

  В растительной клетке углеводы могут присутствовать в содержимом клетки в виде сахара или крахмала или могут быть связаны со структурой клеточной стенки (например, целлюлоза). Когда животные поедают растительные материалы (например, злаки, траву, фураж), энергия, содержащаяся в углеводах корма, становится доступной в результате метаболических процессов в животной клетке. В целом метаболизм животных производит энергию в процессе, обратном процессу фотосинтеза.

  Метаболизм животных производит энергию в процессе, обратном фотосинтезу растений.

  Структура и классификация

  Один из методов классификации углеводов основан на количестве атомов углерода на каждую молекулу углевода и на количестве молекул сахара в соединении. По количеству атомов углерода углеводы можно разделить на триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С) и гексозы (6С). Суффикс « ose » в конце биохимического названия помечает молекулу как «сахар». Среди них пентозы (например, рибоза в рибонуклеиновой кислоте (РНК)) и гексозы (например, глюкоза или сахар крови) являются наиболее распространенными сахарами в тканях животных. Основываясь на количестве молекул сахара в соединении, углеводы можно классифицировать как (1) моносахарид, одна единица сахара; (2) дисахарид, два моносахарида; (3) олигосахарид, от трех до пятнадцати моносахаридов; и (4) полисахариды, крупные полимеры простых сахаров.

  A. Моносахариды часто называют простыми сахарами (например,г., глюкоза) и не могут быть гидролизованы до более простых соединений.

  Моносахариды можно разделить по количеству атомов углерода (С). В следующем списке показаны префиксы для количества атомов углерода в сахаре.

  1. Триоз (3 С)
  2. Тетроза (4 С)
  3. Пентоза (5 C; например, ксилоза и рибоза)
  4. Гексоза (6 C; например, глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза)

  Моносахариды представляют собой простейшие формы углеводов.

  Большинство моносахаридов в тканях животных состоят из сахаров 5C и 6C.Простые сахара также подразделяются на альдозы, сахара, содержащие альдегидную структуру, и кетозы, сахара, содержащие кетоновую группу. И глюкоза, и фруктоза имеют одинаковую молекулярную формулу C6h22O6 и являются гексозами (6C). Но глюкоза — это альдоза (также называемая альдогексозой), а фруктоза — это кетоза или кетогексоза.

  Три гексозы, важные с точки зрения питания и метаболизма, — это глюкоза, фруктоза и галактоза (см. рис. 3.1).

  Рисунок 3.1. Структура простых сахаров (Источник: Википедия)

   

  Наиболее важными с точки зрения питания сахарами являются пентозы или гексозы.

  Химическая структура глюкозы может быть представлена ​​в виде прямой цепи (рис. 3.1) и циклической формы (также показано на рис. 3.1). В биологической системе глюкоза существует преимущественно в циклической форме и очень редко в прямой форме (в водном растворе). Глюкоза представляет собой форму углеводов, содержащихся в циркулирующей крови (сахар в крови), и является основным углеводом, используемым организмом для производства энергии. Фруктоза, или «фруктовый сахар», содержится в созревших фруктах и ​​меде, а также образуется при переваривании дисахарида сахарозы.Галактоза содержится вместе с дисахаридом лактозой в молоке млекопитающих и высвобождается во время пищеварения.

   

  Глюкоза может существовать в виде α- и β-изомеров и имеет огромное значение для питания животных. Эти два изомера различаются своей ориентацией ОН на С #1 (показано красным на рис. 3.2).

  Рисунок 3.2. Структура альфа- и бета-глюкозы Источник: Википедия

  Например, крахмал содержит α-D-глюкозу, а целлюлоза имеет жесткие полимеры с β-D-глюкозой. Сахара, важные для питания, имеют D-форму (не L-форму).D и L относятся к стереоориентации по асимметричному углеродному положению 5 в гексозе или по углеродному положению 4 в пентозе.

  Важные для питания сахара имеют D-форму.

   

   

   

  B. Дисахариды состоят из двух моносахаридов, связанных вместе гликозидной (ковалентной) связью. Ниже приведены некоторые из распространенных дисахаридов:

  1. Сахароза-глюкоза + фруктоза (например, столовый сахар)
  2. Лактоза-глюкоза + галактоза (молочный сахар)
  3. Мальтоза-α-D-глюкоза + β-D-глюкоза (солодовый сахар)
  4. Целлобиоза-β-D-глюкоза + β-D-глюкоза (целлюлоза)

  Среди различных дисахаридов лактоза (молочный сахар) является единственным углеводом животного происхождения.Однако целлобиоза как компонент целлюлозы важна в питании животных. Животные с однокамерным желудком не могут переваривать целлюлозу, потому что они не вырабатывают фермент целлюлазу, способный расщеплять β-D-глюкозу.

  Рисунок 3.3. Важные дисахариды в питании и кормлении животных, лактоза и целлобиоза Источник: Википедия

  C. Олигосахариды образуются путем связывания вместе трех или более (от 3 до 15) моносахаридов, связанных вместе.

  1. Рафиноза (глюкоза + фруктоза + галактоза; 3 сахара)
  2. Стахиоза (глюкоза + фруктоза + 2 галактозы; 4 сахара)

  В рационах животных олигосахариды обычно содержатся в фасоли и бобовых. Некоторые олигосахариды используются в качестве веществ для усиления роста хороших микробов (пребиотиков). В последнее время возрос интерес к использованию различных олигосахаридов в качестве кормовых добавок для улучшения здоровья задней кишки (например, фруктоолигосахаридов, маннанолигосахаридов).

  D. Полисахариды, как следует из их названия, образуются путем соединения крупных полимеров простых сахаров.

  Полисахариды являются наиболее важными углеводами в кормах для животных.Полисахариды состоят из множества отдельных моносахаридных звеньев, соединенных вместе в длинные сложные цепи. Функции полисахаридов включают хранение энергии в растительных клетках (например, крахмал семян в зернах злаков) и животных клетках (например, гликоген) или структурную поддержку (растительные волокна). Компоненты структуры клеточной стенки также называются некрахмальными полисахаридами или резистентным крахмалом в питании животных, поскольку они не перевариваются ферментами животных, но ферментируются микробами задней кишки и рубца.

  Полисахариды могут быть гомополисахаридами или гетерополисахаридами.

  • а. Гомополисахарид
  • б. Гетерополисахарид

  а. Гомополисахарид: Содержит только один тип сахаридной единицы.

  Примеры гомополисахаридов, важных для питания животных, включают крахмал (неструктурная форма), гликоген (животная форма) и целлюлоза (растительная структурная форма).

  1. Крахмал: Основная сахарная форма углеводов в злаках (запас энергии семян). Основной единицей является α-D-глюкоза.Формы крахмала в зернах злаков включают
     1. Амилоза-α 1,4-связь — прямая цепь, неразветвленная, спиральная структура
     2. Связь амилопектина-α 1,4 с связью альфа 1,6 в точках ветвления

  Амилоза — простейший из полисахаридов, состоящий исключительно из единиц глюкозы, соединенных альфа-1,4-связью (рис. 3.4). Амилоза растворима в воде и составляет от 15% до 30% общего количества крахмала в большинстве растений.

   

  Рисунок 3.4. Структура амилозы с прямой связью α 1,4 Источник: Википедия

   

  Амилопектин отличается способом соединения единиц глюкозы. Преобладают связи альфа-1,4, но «ветвь» возникает из связи альфа-1,6. Такие ответвления делают структуру амилопектина более сложной, чем у амилозы. Амилопектин не растворяется в воде и составляет от 70% до 85% общего количества крахмала в растительных клетках.

  Крахмал является основным источником углеводов в рационе животных с однокамерным желудком.

  Амилопектин является основной формой крахмала в растительных клетках.

  Рисунок 3.5. Структура амилопектина с прямой связью α 1,6 Источник: Wikipedia

   

  Гликоген представляет собой форму крахмала, обнаруженную в тканях животных, поэтому его называют животным крахмалом. Гликоген представляет собой полисахарид, который физически родственен амилопектину с основной альфа-D-глюкозой, но имеет смесь α 1,4 и α 1,6 связей. Гликоген присутствует в небольшом количестве (< 1%) в печени и мышечной ткани.

  Целлюлоза — самый распространенный углевод в природе.Он обеспечивает структурную целостность клеточных стенок растений. Основной единицей является β 1,4 связь, прямая цепь, неразветвленная (рис. 3.3). Целлюлоза очень стабильна. Никакой животный фермент не может его разрушить; только микробная целлюлаза может его разрушить. Однако у жвачных животных, таких как крупный рогатый скот, в рубце есть бактерии, содержащие фермент целлюлазу. Он разрывает бета-1,4-связь глюкозы в целлюлозе, чтобы высвободить сахар для получения энергии.

  
  

  b: Гетерополисахарид: компонент клеточных стенок растений со смесью сахаров 5C и 6C (e.г., гемицеллюлоза и пектин, смесь пентозных и гексозных звеньев).

  Рисунок 3.7. Структура гетерополисахарида, показывающая смесь сахаров 6 и 5 C. Источник: Википедия.

  Ключевые моменты

  1. Углеводы представляют собой «гидраты углерода» и имеют общую структуру C(n)H(2n)O(n).
  2. Одна единица сахара представляет собой моносахарид. Они могут состоять из 3-углеродных фрагментов (триоза), 4-углеродных фрагментов (тетроза), 5-углеродных фрагментов (пентоза) и 6-углеродных фрагментов (гексоза).
  3. Наиболее важными с точки зрения питания сахарами являются пентозы или гексозы.
  4. Дальнейшая классификация сахаров включает определение либо альдозы (имеющей альдегидную группу), либо кетозы (имеющей кетоновую группу). Глюкоза, манноза и галактоза представляют собой альдозы, тогда как фруктоза представляет собой кетозу.
  5. Важные для питания сахара имеют D-форму (не L-форму). D и L относятся к стереоориентации по асимметричному углеродному положению 5 в гексозе или по углеродному положению 4 в пентозе.
  6. Сахара соединяются гликозидной связью с образованием ди- (два моносахарида) или олиго- (от 3 до 15 моносахаридов) и полисахаридов.
  7. Природа гликозидных связей влияет на структурные и химические свойства сахаров и влияет на их легкость переваривания. Сахара, которые связаны через альфа-1,4-связь, могут быть переварены ферментами млекопитающих. Сахара, связанные бета-1,4-связью, устойчивы к перевариванию.
  8. Дисахариды, важные для питания, — это сахароза и лактоза.
  9. Крахмал из растений служит основным источником энергии в рационе животных. Крахмал состоит из двух типов молекул: амилозы (альфа-1,4-связанная глюкоза) и амилопектина (альфа-1,4- и альфа-1,6-связанная глюкоза).
  10. Гликоген, форма хранения углеводов в печени и мышцах, очень похож на крахмал, также называемый животным крахмалом.
  11. Растительные полисахариды также включают целлюлозу, гемицеллюлозу и пектин (некрахмальные полисахариды). Ферменты млекопитающих не могут расщепить эти полисахариды до свободных сахаров, но микробные ферменты могут с ними справиться.

  Контрольные вопросы

  1. В чем важные отличия крахмала и целлюлозы?
  2. Какие дисахариды имеют пищевое значение?
  3. Важные для питания сахара относятся к D-форме или L-форме?
  4. Самый важный сахар в питании
  5. Перечислите две формы, в которых существует крахмал
  6. Формы крахмала в организме животных есть?
  7. Структурный гомополисахарид из глюкозы
     1. целлюлоза
     2. гемицеллюлоза
     3. пектин
     4. раффиноза
  8. Среди этих различных сахаров основным источником энергии для цыплят-бройлеров является
     1. фруктоза
     2. сахароза
     3. гликоген
     4. глюкоза
  9. Две молекулы сахара связаны этой связью
     1. пептическая связка
     2. гликозидная связь
     3. диглицеридная связь
     4. как а) так и б)
  10. Среди двух форм крахмала это основной компонент зерна злаков.