2.3.Ugljikohidrati

UGLJIKOHIDRATI

Ugljikohidrati

Definicija ugljikohidrata

Vrste ugljikohidrata u hrani

Funkcije u organizmu

Dnevne potrebe

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Ugljikohidrati

Ugljični hidrati proizvodi oksidacije

polivalentnih alkohola, odnosno oni su aldehidi ili ketoni alkohola ili jedinjenja nastala kondenzacijom polivalentnih alkohola.

Ugljični hidrati su spojevi ugljika-karbonilni spojevi, sastavljeni od jedne ili više jedinica poli-hidroksi-aldehida ili ketona.

Ugljični hidrati koji sadrže aldehidnu grupu nazivaju se aldoze, a keto grupu ketoze.

U romanskim jezicima nazivaju ih glicidi (franc, glucides, tal. glicidi. Često se upotrebljava i naziv saharidi (prema lat. saccharum = šećer).

Ugljikohidrati

Najznačajniji jednostavni šećeri su:

• glukoza, • fruktoza i • galaktoza. • monomerne jedinice u

gradnji karbohidratnih komponenata hrane.

• Vezivanjem glukoze i fruktoze nastaje saharoza

• vezivanjem galaktoze i glukoze nastaje laktoza i oni su u prehrani značajniji disaharidi.

Škrob je homoglikan sastavljen od lanca glukoze i

neprobavljiva celuloze. heteroglikani polisaharidne • gume i • Pektini• sluzi

• monosaharidi (najčešće pentoze i heksoze, odnosno aldoze i ketoze),

• disaharide i • polisaharide.

Uloga

Grade strukturalne komponente u slučaju celuloze,

sačinjavaju energetske rezerve u slučaju biljnih škrobova,

imaju esencijalne funkcije kao komponente nulkeinskih kiselina u slučaju riboze

komponente vitamina u slučaj riboflavina

Ugljikohidrati

• ugljikohidrati (sadrže zalihe energije, reguliraju stanične procese, negdje su i gradivne molekule)

• monosaharidi (jednostavni šećeri) – pentoze (pet ugljikovih

atoma)– deoksiriboza i riboza; – heksoze (šest ugljikovih

atoma) glukoza (univerzalno stanično

gorivo), fruktoza (voćni šećer) i galaktoza (u majčinom

mlijeku)

• oligosaharidi (disaharidi, trisaharidi, tetrasaharidi) – saharoza (disaharid, spoj

glukoze i fruktoze, imaju ga šećerna repa i trska, koristi se u industriji šećera i alkohola)

– laktoza (disaharid, mliječni šećer, spoj glukoze i galaktoze)

– maltoza (disaharid, spoj dviju molekula glukoze, u proizvodnji piva)

Šećeri

Šećeri mogu biti reducirajući i nereducirajući.

Reducirajući šećeri imaju slobodnu aldehidnu skupinu ( reducens) ili keto-skupinu koja može izomerizirati u slobodni aldehid.

Kod polisaharida razlikujemo reducirajuće i nereducirajuće krajeve lanaca, ovisno o tome može li se prsten monosaharidne jedinice na kraju lanca otvoriti u slobodnu aldehidnu skupinu.

Saharoza je primjer nereducirajućeg disaharida.

Kod saharoze glikozidna veza spaja dva anomerna ugljika (C1 glukoze i C2 fruktoze) te nije moguće otvaranje niti jednog od dvaju prstenova.

GrupaStepen

polimer.Podgrupa

Komponente uprehrani

Jednostavni šećeri

1 do 2monosaharidi glukoza, galaktoza, fruktoza

polioli sorbitol, manitol

Oligosaharidi

2 disaharidisaharoza, laktoza,maltoza, trehaloza

3 do 9malto-

oligosahridimaltodekstrini, rafinoza stahioza

Polisaharidi Veći od 9

škrobamiloza, amilopektin, modificirani

škrob

neškrobni polisaharidi

Celuloza, hemiceluloza, pektini, sluzi, gume

Monosaharidi, disahardi i njihovi derivati.

Pentoze Heksoze Derivati monosaharida

Arabinoza Fruktozašećerni alkoholi: glicerol, inozitol, manitol,

sorbitol, dulcitol

Riboza Galaktoza amino šećeri: galaktozamin, glukozamin

Ksiloza Glukozašećerne kiseline: askorbinska, glukonska,

glukuronska

PentozePentoze sadrze pet atoma ugljika

i pet molekula vode (C5H10O5).

Vaznije pentoze su • arabinoza i • ksiloza, dok je riboza sastavni dio

nukleinskih kiselina i nekih koenzima koji se nalaze u svim stanicama, ali u vrlo malim razmjerima.

Valja jos spomenuti Ksilozu, te dvije ketoze:

• ribulozu i • ksilulozu, koje se pojavljuju samo u

biosintezi.

Arabinoza se nalazi u slobodnom obliku, ali u relativno malim kolicinama, u nekim vrstama voca i gomolja odnosno lukovica, npr. u sljivi, visnji, luku. Ljudski je organizam ne moze metabolizirati.

Ksiloza se, takoder u manjim kolicinama, nalazi slobodna u nekim vrstama voca (npr. u marelici). Ni nju ljudski organizam ne moze metabolizirati.

Šećeri

Heksoze. Heksoze su najvazniji i u prirodi najrasireniji seceri. Nalaze se kao slobodni ili kao vezani spojevi.

To su • Glukoza i • Fruktoza• Galktoza te za prehranu manje

vazne • manoza i • ramnoza

• Glukoza (C6H12O6) je grozdani , obilno prisutna u vocu

• Osnovni je izvor ugljikohidratne energije.

• Glukoza najvažniji šećer za živu ćeliju ogromne većine organizama.

• čini najveći dio ugljenih hidrata koji se koristi u ishrani čoveka, domaćih životinja, kao i u metabolizmu biljaka.

Glukoza

Fruktoza

Fruktoza (lat. fructus = plod, Ijetina), je vocni secer., a nalazi se i u mnogom povrcu, a u medu su podjednake kolicine fruktoze i glukoze.

U spoju s drugim supstancama fruktoza se krije u velikom broju oligosaharida (saharozi, rafinozi, inulinu i drugima)

Fruktoza

+

+

+

Glukoza Galaktoza

Glukoza

Glukoza

Glukoza

LaktozaLaktoza

Maltoza

Saharoza

Fruktoza

Hidroliza saharoze

glukoza + fruktoza saharoza + voda

Tvar Relativna slatkoća

Šećeri

Ksiloza 0,7

Glukoza 0,5 – 0,8

Fruktoza 1,2 – 1,5

Galaktoza 0,6

Manoza 0,4

Laktoza 0,2

Maltoza 0,5

Saharoza 1,0

Polioli

Manitol 0,6

Laktitol 0,3

Izomaltitol 0,4 – 0,6

Ksilitol 1,0

Sorbitol 0,5

Maltitol 0,8

Hidrogenirani kukuruzni sirup 0,3 – 0,75

DisaharidiDisaharidi su šećeri sastavljeni od dvije molekule monosaharida

spojene glikozidnom vezom. Tako, primjerice, saharoza (C12H22O11) nastaje međusobnim povezivanjem jedne molekule glukoze (C6H12O6) i jedne molekule fruktoze (C6H12O6).

Disaharidi

• Među najraširenije disaharide ubrajamo: saharozu, laktozu, maltozu i celobiozu.

• Saharoza (poznata kao šećer,suhroza) je glukoza + fruktoza.

• Laktoza (mliječni šećer) je glukoza + galaktoza.

• Maltoza je produkt slada Nastaje međusobnim povezivanjem dvije molekule glukoze, gdje su monomeri glukoze povezani sa α(1→4) vezama.

• Trehaloza je prisutna kod gljiva i insekata.Takođe nastaje međusobnim povezivanjem dvije molekule glukoze, gdje su monomeri glukoze povezani sa α(1→1) vezama.

• Celobioza je još jedna glukoza + glukoza disaharid, gdje su monomeri glukoze povezani sa β(1→4) vezama.

Galaktoza je monosaharid, zajedno sa glukozom, daje disaharid laktozu

.

Osobine šećera.

Šećeri kao što je glukoza, fructoze, maltoza i saharoza učestvuju u :

• snabdijevanju energijom u toku prehrane i metabolizma,

• fermentiraju pomoću mikroorganizama

• U visokim koncentracijama preveniraju rast mikoorganizama pa se koriste kao konzervansi

• Pri zagrijavanju mijenjaju boju potamnjuj ili karameliziraju

• Neki od njih u reakciji sa proteinima poznato kao reakcije posmedjivanja

Osobine šećera.

Zarazliku od saharoze, fruktoza je mnogo sladja i lakse se topi u vodi.

Kako je fruktoza lijevo okrenuta ketoheksoza zovu je, osobito u farmakologiji, levuloza. Iz crijeva se resorbira brze nego glukoza.

Celobioza. Celobioza se sastoji od dviju molekula glukoze. Nastaje djelomicnim cijepanjem celuloze. Nema veceg prakticnog znacenja za ljudski organizam.

Trisaharidi.To su oligosaharidi s tri molekule monosaharida. Od prakticne je vaznosti rafinoza. Nalazi se u melasi (meduproizvod pri proizvodnji secera) secerne repe. Hidrolizom daje galaktozu, glukozu i fruktozu.

Stupanj slatkoce vaznijih ugljikohidrata usporeden sa saharozom, kao referentnim

saharidom

Fruktoza 114Ksilitol 102Saharoza 100invertni secer 95glukoza i manitol l69ksiloza 67galaktoza 63sorbitol 51maltoza 46laktoza 16

Ključni pomovi

• Prosti ugljični hidrati, nalaze se u namirnicama: slatkišima, kolačima, gaziranim sokovima, kristalnom šećeru.

• Postoji puno hemijskih modifikacija ovih molekula u prirodi.

• U prehrani su najzastupljeniji: glukoza, fruktoza, galaktoza.

• Od disaharida najčešće se u prehrani koriste saharoza i laktoza.

Oligosaharidi

• Oligosaharidi se sastoje od određenog broja (3 do 10) molekula glukoze.

• Oligo znači «malo». • Oligosaharidi nastaju

razgradnjom škroba.

• Oni su prelazna faza pri preradi škroba u glukozu, kao finalni proizvod.

• Sladovi, osim maltoze, sadrže i dekstrine.

Oligosaharidi

Majčino mlijeko sadrži više od stotinu različitih oligosaharida, koji variraju u zavisnosti od trajanja trudnoće, dužine dojenja i genetske predispozicije.

Ono što su dijetalna vlakna za odrasle, to su oligosaharidi za dojenčad, jer omogućavaju lakše formiranje stolice.

Oligosaharidi takođe imaju zaštitnu ulogu, tj. štite dojenče od uzročnika nekih bolesti, tako što se vežu za njih i omogućuju izbacivanje iz organizma.

Oligosaharidi iz majčinog mlijeka takođe obezbjeđuju sijalinsku kiselinu koja je esencijalna za razvoj mozga.

Hemijske strukture rafinoze i stahioze

Polisaharidi Polisaharidi (grc. polys = mnogi) se

sastoje od deset i vise molekula monosaharida.

Nastaju njihovim udruzivanjem u visokomolekulski spoj uz odvajanje vode.

Vazniji su polisaharidi • homoglikani i • heteroglikani.

Medu homoglikane ubrajamo• skrob, • glikogen i • celulozu, a medu heteroglikane• mukopolisaharide, • gume I • pektine.Od velikog prakticnog znacenja su

skrob i celuloza, ali i rezervni biljni polisaharid inulin.

Svi spomenuti spojevi sluze kao rezerve ugljikohidratne energije (skrob,) ili izgraduju cvrste stanicne strukture, tvoreci »Kostur « stanice (celuloza).

Škrob

Skrob se stvara u zelenim dijelovima biljaka kao primarni proizvod fotosinte-ze. Najvise ga ima u krumpiru i zitaricama.

Najvaznija je ugljikohidratna hrana covjeka.

Velika se molekula skroba sastoji od glukoznih ostataka, a zrnca skroba od dviju frakcija razlicite grade:

amiloze (oko 10-20%) i amilopektina (80-90%).

Amiloza se nalazi u skrobnom zrncu, a amilopektin u njegovu povrsinskom sloju.

Skrob se u ljudskom organizmu pocne vec u ustima cijepati na molekule maltoze djelovanjem enzima amilaze (ptijalina).

Škrob

Dekstrini su meduproizvodi koji se stvaraju pri enzimskoj ili pri kiseloj razgradnji skroba na sobnoj temperaturi.

U tankom se crijevu skrob prethodno razgraden amilazom na maltozu dalje razgraduje posredstvom enzima maltaze u glukozu i resorbira se.

Neke vaznije osobine škroba :

• Predstavljaju rezerve energije u biljkama i snabdijevaju energijom ljudsko tijelo tokom prehrane

• Stvaraju u sjemenu i krtolama karakteristične škrobne granule

Glikogen je rezervni ugljikohidrat u ćelijama sisara.

Glavna mjesta skladištenja glikogena u organizmu su jetra i skeletni mišići, ali je prisutan i u drugim tkivima.

Glikogen odložen u jetri služi za održanje koncentracije glukoze u krvi.

Glavni je izvor glukoze u krvi u periodima između obroka.

Molekulska masa glikogena je izuzetno velika.

Razgradnja glikogena unutar ćelije, glikogenoliza, odvija se djelovanjem glikogen fosforilaze

Celuloza• Celuloza. Celuloza,

hemiceluloza, pentozani (sirova vlakna) .Variraju po udjelu u pojedinim dijelovima voća i povrća, od vrste do vrste pa i sorte voća i povrća. Celuloze ima između 0,2 - 6% pa i 8%.

• Pentozana od 0,45 do 2,7%. • Sirovih vlakana najviše ima u

malinama (3,44 do 9,38%), zatim u kupinama, borovnicama,u trešnjama (0,23 do 0,37%), u šljivama (0,42 do 0,76%).

• Celuloza je kvantitativno najzastupljeniji ugljikohidrat u prirodi.

• Nalazi se iskljucivo u biljkama,

• Glavni je sastojak staničnih membrana, u kori, sjemenkama isl.

• Ljudski organizam ne moze iskoristiti celulozu jer nema enzima celulazu .

• Svi biljozderi imaju celulazu, pa je za njih celuloza vazan izvor ugljikohidratne hrane.

• Bakterije prisutne u debelom crijevu imaju znacajnu ulogu u konacnoj razgradnji neprobavljenih ostataka hrane, ali tek neznatnu ulogu u razgradnji celuloze u ljudskom kolonu.

CelulozaCeluloza je vrlo stabilan

ugljikohidrat, netopljiv u vodi. Ipak zadrzava vodu, tvori glavnu masu neprobavljene hrane, pospjesuje praznjenje crijeva.

Povoljno djeluje i na dijabeticne bolesnike, omogucavajuci posredno bolju utilizaciju ugljikohidrata

Neke vaznije osobine celuloze i hemiceluloze :

• Primarno održavaju i čine strukturu i održavaju konfiguraciju biljnih listova i zelenih dijelova biljke

• Nerastvorljivi u toploj i hladnoj vodi;

• Nisu probavljivi u ljudskom organizmu i ne daju energetski prinos u njem

• To su tzv biljna vlakna i imaju funkciju u stvaranju balasta u organizmu

Inulin

• Inulin nastaje polimerizacijom fruktoze, pa ga nalazimo samo u biljkama (cikorija, gomolji mnogih biljaka, od kojih su mnoge Ijekovite).

• Sadrzi oko 30 molekula fruktoze (fruktoznih ostataka).

• Ljudski ga organizam ne moze upotrijebiti kao hranu jer nema za to potrebnih enzima, pa ga nepromijenjena izlucuje putem bubrega.

• Beta glukani su polisaharidi razgranatih glukozih jednica.

• Ova vlakna se nalaze u velikim količinama u prosu i ječmu.

• Vlakna beta glukana su naročito efikasna u snižavanju nivoa holesterola u krvi.

• Hitin i hitosan su polisaharidi koji se nalaze u egzoskeletu rakova i u ćelijskom zidu većine gljiva.

• Hitin i hitosan se prvenstveno konzumiraju kao dodatak ishrani.

• Smatra se da su korisni za kontrolu težine.

• Saplementi hitosana mogu oslabiti apsorpciju vitamina topivih u masti i nekih minerala

Beta glukani, hitin i hitosan.

• Minimalna potreba glukoze je oko 100 g / dan

• COH ne spada medju esencialne sestavine hrane, jer može nastati iz bjelančevina i masti glukoneogenezom

Energetika glikolize in dišne verige

Figure 25.10• korisni učinek 66%, ostalo - toplota