Дәріс кешені тағамдық биохимия курстың мақсаты және міндеті

Дәріс 3 Көмірсулар. Көмірсулардың классификациясы. Көмірсулардың биологиялық рөлі

жүктеу/скачать 209,74 Kb. бет 3/61 Дата 08.02.2022 өлшемі 209,74 Kb. #124341

Дәріс 3 Көмірсулар. Көмірсулардың классификациясы. Көмірсулардың биологиялық рөлі Көмірсулар деп молекуласы көбінесе химиялық элементтерден – көміртек, сутек және оттегінен тұратын органикалық қоспаларды айтады. Көмірсулар деп аталуы, олардың алғашқы зерттелген өкілдері /С6Н12О6/ су мен көміртек атомынан құралған тәрізді. Жалпы формуласы : Сn/H2 O/n. Тарихы аты сол уақыттардан бері сақталып отыр. К. А. Тимирязев өсімдіктердің жасыл жапырағында ауадан алынатын көмірқышқыл газы мен тамыр арқылы келетін судан күрделі органикалық заттардың құралатынын, осы процесс кезінде ауаға өсімдіктерден оттегінің бөлініп шығатынын дәлелдеді. Бұл процесті фотосинтез /”фото” –сәуле, “синтез” – жинау фотосинтез процесінің мәні химиялық мынандай процестермен өрнектеледі : 6СО2 +6Н2О жарық энергиясы С6Н12О6 + 6О2 хлорофилл Глюкоза Көмірсулар табиғатта кең таралған, олардың үлесіне өсімдіктердің 80-90% құрғақ заттары, ал жануарлардың 1-2 % құрғақ заттары жатады. Көмірсулардың маңызы көп қырлы. Олар өсімдік клеткаларының негізін құрайды және қоректік заттардың қоры /крахмал/ түрінде жиналады. Жануар мен адам организмінде көмірсулар химиялық энергияның ең басты көзі болып табылады. Жануар организмінің тканьдерінде гликоген түрінде қор болып жиналады. Біз ішетін тағамдардың ағзамызға қажет маңызды құрамдас бөліктерінің бірі - көмірсулар. Олардың 400–500 грамы адамның тәулікте ішетін асының жартысынан көбірегімен, яғни 1600-2000 калориямен қамтамасыз етеді. Соңғы кезде ғалымдар семіруге тек майлы тамақ қана емес, сонымен қатар көмірсулары мол тамақ та себеп болады деген пікірге келіп жүр. Дене еңбегімен шұғылданбайтын адамға шамамен тәулігіне 300-350 грамм көмірсу қажет. Егер адам бұл шамадан көбірек жесе, семіріп кетуі мүмкін. Қантты көп жеу қантты диабетке ғана емес, атеросклероз бен жүрек қан тамырлары сырқаттарына әкеліп соқтыра алады. Онша көп күш жұмсамайтын адам тәтті тағамдарды шамадан көбірек жесе, тек қанттан ғана емес, крахмалдан да ағзасында артық заттар жинала бастайды. Артық желінген қант зат алмасуын бұзып, қандағы холестериннің мөлшерін арттырады, ішектегі микробтардың витаминдерді, әсіресе организмге қажет В12 витаминін синтездеу қабілетін төмендетеді. Көптеген зертханаларда жүргізілген бақылауларға қарағанда, адамның қанында қант ұзақ уақыт бойы сақталып, адам ағзасы оны уақытында сіңіруге үлгермейді екен. Осы жағдайлардың бәрін ескерген шетелдік зерттеушілердің барлығы да қантты шамадан тыс жеуге қарсы. Қантты жемеу керек дегенді әсіресе егде, семіз адамдарға айтқан дұрыс. Диета ұстанушыларға қантты тағамдарды, кәдімгі тазартылған шақпақ қантты, тәтті бәліштерді жемеу керек. Егде және аз қимылдайтын адамдардың тәулігіне қантты 50 грамнан асырмағаны жөн. Одан да, тәтті жеміс-жидек пен табиғи өнімдерді жегеніңіз дұрыс. 200 гр алма, алмұрт немесе жүзімде 15 гр фруктоза, тек 2% ғана сахароза болады екен. Ал фруктоза мен лактоза қанттары кездесетін жеміс-жидектер, сүт кез келген адамға пайдалы. Жұғымды тағамда крахмал мен қантты дұрыс шамаластырып отырудың маңызы зор. Дене еңбегімен шұғылданбайтын, есейген және егде адамдарға көмірсудың жалпы мөлшерінде қант 17%-дан аспауы қажет. Ал балалар мен жасөспірімдер тамағында қанттың 25%-ға дейін болғаны жөн. Қанттың адамға қажеті кәдімгі тағам ретінде пайдаланылатын қант адам организмінің қалыпты тіршілік етуіне бірден-бір қажетті химиялық заттар – қанттармен углеводтар (көмірсулар)тобына жататын қоспалар. Қант күрделі және қарапайым болып екі топқа бөлінеді. Күрделісі – крахмал, лактоза, сахароза, қарапайымы– глюкоза, фрукоза. Күрделі қант – крахмал нанның, картоптың, жарманың құрамында, қарапайым қант –глюкозаның көп мөлшері– жүзім шырынында, фруктоза – жеміс-жидектер менбалда. Қарапайым қант организмге жеңіл сіңеді және бәрінен де көп мөлшерде күш-қуат (энергия) береді. Сол себепті адамның күш-қуатын шұғыл түрде көбейту қажет болғанында оған глюкозасы бар жеміс шырынын ішуге кеңес береді. Қантты 200 градустан жоғары қыздырғанда бояғыш заттар пайда болып, жіктеуге түседі. Қант орнына қолданылатын заттар – сорбат пен ксилит. Бұларды қантты пайдалануға болмайтын жағдайда (қант диабетімен ауырғанда) қолданады. Қанттың пайдасымен зияны адам тұтынатын тағамдардың ішіндегі заттарда көмірсулар зор маңызға ие. Олардың 400-500 грамы адамның бір тәулікте ішетін асының жартысынан көбін, яғни 1600 – 2000 калориямен қамтамасыз етеді. Ғалымдар семіруге майлы тағамдармен бірге көмірсулар мол аста себеп болатынын айтады. Содан, дене еңбегімен шұғылданбайтына дам шамамен тәулігіне 300-350 грамм көмірсу қажет екенін ұмытып, құрамында көмірсулар мол тағамды көбірек жесе де семіріп кетеді. Көмірсулар химиялық құрамы жөнінен 3 класқа бөлінеді : Моносахаридтер –қарапайым қанттар /глюкоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза/. Дисахаридтер — әр молекуласы екі моносахаридтерден тұрады / сахароза, мальтоза, лактоза/. Полисахаридтер — өте күрделі заттар/ крахмал, клетчатка, гликоген/. Моносахаридтер - қарапайым қанттар, көмірсулардың негізгі тобы. Полиоксиальдегидтер (альдозалар) немесе полиоксикетондар (кетозалар) болып саналады. Көмірсулар 3 не одан көп көміртек атомдарынан (триозалар, тетрозалар, пентозалар, гексозалар т. т.) тұрады. Циклдық және ациклдық (пираноздық және апираноздық) түрде кездеседі. Ең көп тараған моносахаридтер — глюкоза, галактоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза. Глюкоза (жүзім қанты) — денеге тез және жеңіл сіңетін қанттың қарапайым түрі. Ол жеміс-жидектерде және балда болады, денедегі суды қалпына келтіруге пайдалануға арналған ақ ұнтақ түрінде сатылады. Глюкоза — моносахарид тобындағы көмірсутек. Тамақ өнеркәсібінде, медицинада және аналитикалық химияда реактив ретінде қолданылады. Өсімдік жемістерінде және жануар организмдерінде болатын жүзім қанты. Сахароза, лактоза құрамына кіреді және крахмал, гликоген, целлюлоза түзеді. Глюкоза маңызды зат алмасу азығы болып есептеледі, тірі тіндерді энергиямен қамтамасыз етеді. Адам организміндегі қандағы глюкозаның керекті мөлшері (100 мг % шамасында) гликогеннің синтезі мен ыдырауы арқылы тұрақтандырылады.  Глюкозаның табиғатта түзілуі мен алынуы 1. Табиғатта глюкоза фотосинтез реакциясы нәтижесінде түзіледі. 2. Қантты заттарды, ең алғаш A. M. Бутлеров (1861 ж.) кальций гидроксиді қатысында формальдегидтен синтездеді: Химиялық қасиеті: Глюкоза құрамында альдегид тобы бар көпатомды спирт болғандықтан, альдегидтерге және көпатомды спирттерге тән екі жақты қасиет көрсетеді. Альдегид тобына тән реакциялары: Глюкоза жақсы тотықсыздандырғыш, жұмсақ тотықтырғыштардың әсерінен, мысалы, күміс оксидінің аммиактағы ерітіндісімен альдегид тобы ғана тотығып, глюкон қышқылына айналады: Мыс (II) гидроксидімен қыздырғанда, альдегид тобы тотығып, карбоксил тобына айналады және мыс (І) оксидінің қызыл түсті тұнбасы түзіледі: Тәжірибе: Жаңа даяланған мыс гидро тотығына бірнеше тамшы жүзім және алма сөлін не аптека гюкозасымен араластырамыз. Қыздырамыз. Қоспаның түсінің өзгеруін алма және жүзім құрамында глюкоза бар екені анықталды. Глюкозаның альдегид тобы тотықсыздану реакциясына да түседі. Катализатор қатысында сутекпен тотықсызданғанда, глюкоза алтыатомды спирт — сорбит түзеді: C6H12O6+H2=C6H8(OH)6сорбит Глюкозаның көпатомды спирттерге тән қасиеттері күрделі эфирлер түзілуі. Қанттардың гидроксил топтары этерификация реакциясына оңай түседі. Кең таралған этерификация реакциясы ацилдеу, оны сірке ангидридімен катализатор (ZnCl2, H2SO4 натрий ацетаты) қатысында жүргізеді. Гексозалардың тұйық құрылымы тұйық пентаацетаттар түзеді. Қышқылмен әрекеттесу реакциясы глюкозаның құрамында бес гидроксил тобы бар екенін дәлелдейді. Мысалы, глюкоза сірке ангидридімен мырыш хлориді қатысында әрекеттесіп, α - пентаацетаттар түзеді: Спирттік ашуы. Ашытқы ферменті әсерінен ашып, глюкозадан этанол түзіледі. Бұл процестің химизмі өте күрделі. Жүретін өзгерістерді қысқаша былай жазады: С6Н12O6→2С2Н5ОН+2СO2 Сүт қышқылды ашуы. Глюкоза сүт қышқылды ашығанда, сүт қышқылы түзіледі. Процесс сүт қышқылды бактерия ферменттерінің әсерінен жүреді: C6H12O6→2CH3-CH-OH-COOH сүт қышқылы. Тотығуы: Органикалық қосылыс болғандықтан, глюкоза толық тотыға алады. Ең соңғы өнім ретінде көміртек (IV) оксиді мен су түзіледі. Бұл процесті ықшамдап былай жазуға болады: С6Н12O6+6O2→6СO2+6Н2O+Q Глюкоза адам организмінде зат алмасу процесіне қатысады. Тамақ арқылы қабылданған крахмал, қант сияқты күрделі көмірсулар ферменттердің әсерінен ас қорыту жолдарында глюкозаға ыдырайды. Адам организмінде глюкозаның негізгі бөлігі энергия қоры ретінде жұмсалады. Тірі организм клеткаларында глюкоза оттекпен бірнеше саты арқылы біртіндеп тотығады. Көмірсулар тез ыдырап, организмді тез арада қажет болатын энергиямен қамтамасыз етеді. Ас қорыту каналында полисахариттер моносахариттерге дейін ыдырап, ішек бүрлерінің капилляраларындағы қанға өтеді. Егер қанттың қандағы мөлшері азайса (гипогликемия) организм шаршап, бас айналып, көз қарауытады. Бұл жағдайда қанға немесе тері астына глюкозаның ерітіндісін жіберсе, не кәдімгі қант жесе, аз уақыттың ішінде - ақ гипогликемиялық шок деп аталатын жоғарыда аталған жағдайдың барлығыжойылады. Фруктоза (левулоза, жеміс қанты) - моносахаридтер тобына жататын глюкозаның изомері. Фруктоза сахароза мен инулиннің құрамдас бөлігі болып табылады. Фруктозаның жеміс қанты деп аталу себебі, ол табиғи күйінде барлық жеміс - жидектердің құрамында кездеседі. Балдың негізгі бөлігі фруктозадан тұрады. Фруктозаның негізгі қасиеттерінің бірі – оның тәттілігі, ол сахарозадан 1, 5 - 1, 7 есе тәтті. Фруктозаны қолдану арқылы қанттың қабылдау мөлшерін 30 - 50 %- ға азайтуға болады. Фруктоза адам организмінде өте сіңімді, қорытылу кезінде инсулиннің қатысуын қажет етпейді. Сондықтан да, фруктоза диабеттерге арналған препараттар жасауда, диеталық тағамдар даярлауда және басқа да тамақ өнімдерін даярлауда кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, фруктозаның басқа да ерекше қасиеттері бар. Ол қандағы алкогольдің ыдырауын күшейтеді және де тамақтануда кәдімгі қантты фруктозамен алмастыру – тіс ауруларының алдын алуға септігін тигізеді. Дисахаридтер. Дисахаридтердің молекулалық формуласы С12Н22О11 судың бір молекуласын бөліп шығару арқылы моносахаридтердің екі молекуласынан құралған. Мұнда моносахаридтердің арасында гликозидтік байланыс қалыптасада, Табиғатта бос күйінде екі дисахарид-сахароза мен лактоза кездеседі. Ал крахмал, гликоген және целлюлоза полисахаридтері шала гидролизденгенде мальтоза, изомальтоза,целлобиозатүзіледі. I. Сахароза /қызылша немесе қамыс қанты/  (санскрит  (śarkarā), грек. sakchar — тәтті, шекер) — жүзім және жеміс қанттары қалдықтарынан құралған дисахарид.Сахароза глюкоза мен фруктозадан тұратын дисахарид, оның формуласы - C12H22O11. Ол сәбізде,қауында,үйеңкі,қайың шырындарында,қант қызылшасы мен қант қамысында кездеседі.Сахароза біздің өмірімізде маңызды зат болып табылады.Сахароза өсімдік организмінде, олардың тамырында, сабағында, жеміснде кездеседі. Әдетте сахарозаны қант қамысынан алады. Сахароза-бағалы азықтық өнім, дәмі тәтті, суда жақсы ериді. Қант — қант қызылшасы мен қант қамысынан алынатын тағамдық өнім. Ақ сары немесе қоңыр түсті, тәтті дәмді кристалл. Қант және шақпақ қант (рафинад) түрінде шығарылады. 100 г қанттың энергетикалық құндылығы (калориялылығы) 1,68 МДж (400 ккал) шамасында. Құрамы жағынан қанттардың көпшілігі – көмірсутектің суменқосылысыСn(Н2О)m. Мысалы, гексоза С6Н12О6, сахароза С12Н22О11, сондықтан оларды көмірсулар деп те атайды. Қант кондитер, нан пісіру, консервілеу, шарап жасау, т.б. өндірістерде пайдаланылады. Тағам ретінде қолданылатын қант адам организмінің қалыпты тіршілік етуіне бірден бір қажет химиялық заттар — қанттар мен көмірсулар тобына жатады. Көмірсу және май алмасуының бұзылуымен бірге жүретін кейбір ауруларда (диабет, семіру) қантты пайдалануды бірден шектеген жөн. Дене еңбегімен жеткілікті дәрежеде айналыспағанда, әсіресе қарт адамдарға қантты мөлшерден тыс пайдалану жүрек-қан тамыр ауруларын туғызады. Ең кең тараған күрделі қант — крахмал — нанның, картоптың, жарманың құрамында болады. Көкөністерде, жемістерде және басқа кейбір азық-түліктерде крахмалдан басқа, лактоза (сүт қанты), өзіндік ас қанты — сахароза (қызылша немесе қант құрағы) бар. Бұл өнімдерде жай қант та кездеседі, олардың ішінде ең жиі тарағаны глюкоза (жүзім қанты) және (жеміс-жидек қанты). Глюкозаның көп мөлшері — жүзім шырынында, ал фруктозанікі — жеміс-жидектер мен балда болады. Қарапайым қант (әсіресе глюкоза) организмге жеңіл сіңеді және бәрінен де көп мөлшерде энергия береді, сондықтан оларды шұғыл түрде адамның әл-қуатын молайтатын заттар қажет болған кезде пайдаланған жөн. Ас қантын — сахарозаны — қант қызылшасының тамырынан және қант құрағынан алады. Ас қорыту кезінде әлсіз қышқылдар мен ферменттердің әсерімен ас қанты глюкоза мен фруктозаға бөлініп организмге тез сіңеді. Ас қанты 200ᵒС-тан жоғары қыздырылғанда бояғыш заттар (яғни қанттың карамельденуі) пайда болысымен жіктеле бастайды; бұл процестер кондитер өнеркәсібінде кең қолданылады. Қоюланған (64%-тен астам) қант ерітіндісін консервілеуге болады, қайнатпа, джем, сондай-ақ жеміс пен жидекті консервілеуде қанттың қолданылуы осыған негізделген. Қант орнына қолданылатын заттар бұларға сорбит пен ксилит жатады. Оларды қантты пайдалануға болмайтын жағдайда (қант диабетімен ауырғанда, семіргенде) қолданады. Сорбит Сорбит — ақ түсті, тәтті, иіссіз, суда жақсы еритін кристалды ұнтақ. Ол шетеннің жемісінде және көптеген жеміс-жидектердің құрамында болады. Сорбиттің тәттілігі қантқа қарағанда 2 есе аз. Организмге сіңгеннен кейін, қандағы қант мөлшерін арттырмайды. Диабетпен ауырғандардың ұзақ уақыт бойына тәулігіне 100 г-ға дейін сорбитті пайдалануы оның толығынан зиянсыз екендігін анықтады. Сондай-ақ оны өт қызметін жақсартуға да пайдаланады. Ксилит те сорбит сияқты қолданылады. 50 г-нан артық пайдалануға болмайды 2. Лактоза /сүт қанты/. Лактоза (сүт қанты) – глюкоза мен галактоза молекулаларының қалдықтарынан тұратын дисахарид. Су ерітінділерінде α, β – түрлерінде кездеседі. Олардың химиялық құрамдары бірдей болғанмен, физикалық қасиеттері әр түрлі болады. Мысалы α – түрі β – түрінен тәттірек және суда жақсы ериді. Температураға байланысты олар бір түрден екінші түрге енеді. Β – лактоза балалар ішектеріндегі бифидобактериялардың тіршілігін күшейтеді, себебі бұл бактериялар сүт қышқылын бөледі және шіріткіш бактериялардың дамуын тежейді. 95°С — тан жоғары температурада сүт қанты белоктармен және кейбір бос аминқышқылдарымен әрекеттесіп, қою түсті меланоидин түзеді. Меланоидин түзу реакциясы пастерленген, стерилденген қою сүтте және құрғақ сүтте жүреді. Жоғары температурада (170 — 180°С) лактоза карамельденеді де, ерітінді қоңыр түске енеді. Сүт қанты сонымен бірге көптеген ашытылған сүт өнімдерін өндіру технологияларында үлкен роль атқарады. Сүттегі ферменттер: лактаза (сүт қантын глюкоза мен галактозаға бөледі), амилаза (полисахаридтерді мальтозаға ыдыратады), липаза (сүт майын глицерин мен май қышқылдарына ыдыратады), фосфатаза (фосфор қышқылының күрделі эфирлерін гидролизін шақырады), редуктаза. Редуктаза бактериялар көбейгенде жиналады, сондықтан редуктаза сынамасын алып, сүттің бактериологиялық тұқымдану дәрежесін анықтайды. Пероксидаза 80°С температурада ыдырайды, пероксидазаға реакция жүргізіп, сүттің пастерленгендігін анықтайды. Фосфотаза қыздыруға сезімтал, бұл ферментті сүттің пастерленгенін бақылау үшін анықтайды. Полисахаридтер деп гидролизденгенде n - молекула моносахаридтерге ыдырайтын жоғары молекулалық көмірсуларды атайды. Полисахаридтердің маңызды өкілдеріне крахмал, гликоген, клетчатка жатады. Жалпы формуласы (С6Н10О5)n. Полисахаридтер үлкен молекулалы қосылыстар, суда ерімейді. Крахмал (С6Н10О5)n - табиғатта ең көп тараған көмірсу, адамдар мен жануарлар үшін негізгі қоректік зат. Крахмал суда ерімейтін ақ ұнтақ, ыстық суда ісініп, клейстер түзеді, йодпен әрекеттескенде көк түс пайда болады. Крахмал түйіршіктері екі полисахаридтен: амилозадан (10-20%) және амилопектиннен (80-90%) тұрады. Крахмалды кондитер өндірісінде, этил, бутил спирттерін алуға, лимон қышқылын, глицерин алуға қолданады. Крахмал гидролизденгенде аралық заттар, ерімтал крахмал декстриндерге, содан кейін мальтозаға ыдырайды. Организмде крахмал ас қорытатын жолдарда ферменттердің әсерінен гидролизденіп глюкоза мен мальтозаға ыдырайды. Крахмал көп атомды спирттерге тән реакцияларға түседі, жай және күрделі эфирлер түзеді. Гликоген. Бұл көмірсу крахмалдың аналогы. Крахмал негізінде өсімдіктерде болса, гликоген адам мен жануарлар бауырының тканьдерінде глюкозадан түзіледі. Гликоген ақ түсті ұнтақ, йодпен әрекеттескенде қою қызыл түске боялады. Ол крахмал тәрізді гидролизденеді. Клетчатка (целлюлоза). Клетчатка немесе целлюлоза формуласы (С6Н10О5)n барлық өсімдіктердің құрамында болады, олар клетка қабықшасын түзеді. Клетчатка суда, эфирде, спиртте ерімейді, сұйытылған қышқылдар мен сілтілердің ерітінділеріне төзімді болады. Клетчатка тек қана Швейцар реактивінде (сұйытылған Сu(OH)2, концентрлі NH3 және концентрлі H2SO4) ериді. Таза клетчатка молекулалық массасы 100 000 және одан да астам, түссіз, иіссіз, талшықты, ақ түсті зат. Целлюлозаның әр буынында 3 гидроксил тобы болады, олар минералды қышқылдармен, органикалық қышқылдармен күрделі эфир түзуге қатысады: С6Н7О2(ОН)3 + 3HNO3® С6Н7О2(NО2)3 + 3Н2О Тринитроцеллюлоза алынады, егер бір не екі гидроксил топтары қышқылдарға алмасса, сәйкесінше нитро-, динитроцеллюлоза түзіледі. Сірке қышқылымен әрекеттесіп, ацето-, диацето-, триацетоцеллюлоза түзеді. Целлюлоза толық тотығу реакциясына түссе, көмір қышқыл газы және су түзіледі: (С6Н10О5)n + nO2  → 6 nСO2  + 5 n Н2O Көмірсуларының биологиялық рөлі. 1. Көмірсулар жасушаның барлық тіршілік әрекетінде қозғалысқа, секрецияға, биосинтезге бөлінуге, т. б. жұмсалатын энергияның көзі болып табылады. Жасушаларда үздіксіз жүретін тотығу реакцияларының нәтижесінде көмірсулар қарапайым заттарға дейін толық (СО2 және Н2О) ыдырайды. Көмірсулардың бір грамм молекуласы ыдырағанда 17,6 кДж энергия босап шығады. 2. Көмірсулар құрылыс материалының қызметін атқарады. Барлық өсімдік жасушаларының қабырғалары жасунықтан тұрады. жүктеу/скачать 209,74 Kb. Достарыңызбен бөлісу: