КЛАСИФІКАЦІЯ ВУГЛЕВОДІВ (ІЗ ЗОБРАЖЕННЯМИ) - ХАРЧУВАННЯ - 2025

Класифікація вуглеводів може бути зроблено в відповідно до їх функцією, в відповідно до числа атомів вуглецю, в відповідно до положення карбонільної групи, в відповідно до одиниць , які роблять їх, в відповідно до похідними і згідно їжі.

Вуглеводи, вуглеводи або сахариди - це хімічні сполуки, що складаються з атомів вуглецю, водню та кисню, згоряння яких призводить до викиду вуглекислого газу та однієї або декількох молекул води. Вони є молекулами, широко поширеними в природі, і мають фундаментальне значення для живих істот, як з структурної, так і метаболічної точки зору.

Циклічна структура глюкози, гексози (Джерело: Edgar181, через Wikimedia Commons)

Зазвичай найкращим способом представити формулу будь-якого вуглеводу є Cx (H2O), а в двох словах означає "гідратований вуглець".

У рослинах велика частина вуглеводів утворюється під час фотосинтезу з вуглекислого газу та води, після чого вони можуть зберігатися у високомолекулярних комплексах (наприклад, крохмалі) або використовуватися для надання структури та підтримки рослинні клітини (целюлоза, наприклад).

Тварини також виробляють вуглеводи (глікоген, глюкоза, фруктоза тощо), але вони роблять це з речовин, таких як жири та білки. Незважаючи на це, основним джерелом метаболізаційних вуглеводів для тваринних організмів є те, що надходить від рослин.

Найважливішими природними джерелами вуглеводів для людини є, як правило, такі злаки, як пшениця, кукурудза, сорго, овес та інші; наприклад, бульби, такі як картопля, маніока та банани; а також багато насіння бобових рослин, таких як сочевиця, квасоля, широка квасоля тощо.

Хижі тварини, тобто ті, що харчуються іншими тваринами, опосередковано залежать від вуглеводів для виживання, оскільки їх здобич, або здобич їхньої здобичі, є травоїдними тваринами, здатними скористатися структурними і зберігати вуглеводи, що містяться в травах. вони поглинають і перетворюють їх у білок, м’язи та інші тканини тіла.

Класифікація за їх функцією

Вуглеводи можна класифікувати за загальною їх функцією на два великі класи: структурні вуглеводи та загальнозасвоювані вуглеводи або полісахариди.

Структурні вуглеводи

Структурні вуглеводи - це ті, що входять до стінки всіх рослинних клітин, а також вторинні відкладення, що характеризують тканини різних видів рослин і виконують специфічну функцію опори та «риштування».

Загальна структура целюлози (Джерело: Vicente Neto через Wikimedia Commons)

Серед них основним рослинним полісахаридом є целюлоза, але виділяються також лігнін, декстран, пентозани, агар (у водоростей) та хітин (у грибів та багатьох членистоногих).

Засвоювані вуглеводи

Засвоювані вуглеводи, з іншого боку, - це ті, які гетеротрофні організми (крім автотрофів, які "синтезують власну їжу") можуть здобувати у рослин і використовувати для живлення своїх клітин різними метаболічними шляхами.

Основний засвоюваний вуглевод - це крохмаль, який міститься в бульбах, зернах злаків та багатьох інших структурах зберігання в рослинах. Складається з двох подібних типів полісахаридів, амілози та амілопектину.

Однак простіші цукри, такі як фруктоза, наприклад, присутні у великих кількостях у плодах багатьох видів рослин, також мають велике значення.

Мед, речовина, вироблена бджолами, яка має значну комерційну цінність, також є багатим джерелом засвоюваних вуглеводів, але тваринного походження.

Глікоген - важливий запасний полісахарид у тварин (Джерело: Алехандро Порто через Wikimedia Commons)

Глікоген, що розглядається в багатьох випадках як "крохмаль тваринного походження", є запасним полісахаридом, синтезованим тваринами і може бути включений до групи перетравлюваних вуглеводів.

Класифікація за кількістю атомів вуглецю

Залежно від кількості атомів вуглецю вуглеводи можуть бути:

- Тріози з трьома вуглецями (приклад: гліцеральдегід)

- Тетросас з чотирма вуглецями (приклад: еритроза)

- Пентози , з п’ятьма вуглецями (приклад: рибоза)

- Гексози з шести вуглецю (приклад: глюкоза)

- Гептози з семи вуглецю (приклад: седогептулоза 1,7-бісфосфат)

Діаграма можливих геміацетальних структур для глюкози та маннози (Джерело: Карлхан через Wikimedia Commons)

Пентази та гексози, загалом, можна виявити у вигляді стійких кілець завдяки утворенню внутрішньої геміацетальної групи, тобто через об'єднання між альдегідною групою або кетоновою групою з алкоголем.

Ці кільця можуть мати 5 або 6 "ланок", тому вони можуть бути типу фурану або типу пірану, відповідно до яких утворюються фураноза та піраноза.

Класифікація за положенням карбонільної групи

Положення карбонільної групи (С = О) в моносахаридах також є характерним для їх класифікації, оскільки залежно від цього молекула може бути кетозом або альдозою. Таким чином, існують, наприклад, альдогексози та кетогексози, а також альдопентози та кетопентози.

Альдосас і Кетосас (Джерело: Pjvelasco, через Wikimedia Commons)

Якщо атом вуглецю, який утворює карбонільну групу, знаходиться в положенні 1 (або на одному кінці), то це альдегід. Натомість, якщо він знаходиться в положенні 2 (або будь-який інший внутрішній атом вуглецю), це кетонна група, тому він стає кетозом.

Взявши за приклад триози, тетрози, пентози та гексози попереднього розділу, ми маємо, що альдозами цих простих цукрів є гліцеральдегід, еритроза, рибоза та глюкоза, тим часом кетози - це дигідроксиацетон, еритрулоза, рибулоза та фруктоза відповідно.

Класифікація за кількістю одиниць, що їх складають

Відповідно до кількості одиниць вуглеводів, тобто за кількістю цукрів, що є результатом їх гідролізу, їх можна класифікувати як:

Моносахариди

Вони є найпростішими сахаридами або цукрами, оскільки складаються з єдиної «цукрової одиниці». У цю групу знаходяться метаболічно важливі цукри як глюкоза, метаболізм якої передбачає вироблення енергії у вигляді АТФ у клітинах практично всіх живих організмів. Також виділяються галактоза, манноза, фруктоза, арабіноза, ксилоза, рибоза, сорбоза та інші.

Дисахариди

Дисахариди, як випливає з префіксу назви, - це сахариди, що складаються з двох одиниць цукру. Основними прикладами цих молекул є лактоза, сахароза, мальтоза та ізомальтоза, целобіоза, гентіобіоза, мелібіоза, трегалоза та тураноза.

Хімічна структура мальтози, дисахарид (Джерело: NEUROtiker через Wikimedia Commons)

Олігосахариди

Вони відповідають тим вуглеводам, які при гідролізу виділяють більше двох “цукрових одиниць”. Хоча вони, мабуть, недостатньо відомі, у цій групі можна виділити рафінозу, стахіозу та вербаскозу. Деякі автори вважають, що дизахариди також є олігосахаридами.

Полісахариди

Полісахариди складаються з більш ніж 10 одиниць цукру і можуть складатися з повторюваних одиниць одного моносахариду (гомополісахариди) або відносно складних сумішей різних моносахаридів (гетерополісахаридів). Прикладами полісахаридів є крохмаль, целюлоза, геміцелюлоза, пектини та глікоген.

Зазвичай об'єднання між "цукровими одиницями" дисахаридів, олігосахаридів і полісахаридів відбувається через зв'язок, відомий як глікозидна зв'язок, який відбувається завдяки втраті молекули води.

Класифікація його похідних

Як це стосується багатьох молекул, що мають велике значення в природі, вуглеводи можуть функціонувати як "будівельні блоки" для інших сполук, які можуть виконувати подібні або радикально різні функції. Відповідно до цього такі похідні можна класифікувати за своїми характеристиками так:

Фосфатні ефіри

Вони, як правило, фосфорильовані моносахариди, в яких фосфорильна група приєднується до сахариду через ефірну зв’язку. Це надзвичайно важливі молекули для значної частини клітинних метаболічних реакцій, оскільки вони поводяться як "активовані сполуки", гідроліз яких термодинамічно сприятливий.

Важливі приклади включають 3-фосфат гліцеральдегіду, 6-фосфат глюкози, 1-фосфат глюкози та 6-фосфат фруктози.

Кислоти та лактони

Вони є продуктом окислення певних моносахаридів певними окислювачами. Альдонові кислоти є результатом окислення глюкози лужною міддю, і вони в розчині знаходяться в рівновазі з лактонами. Коли окислення спрямоване ферментативним каталізом, можуть утворюватися лактони та уронові кислоти.

Алдітоли, поліоли або цукрові спирти

Вони утворюються при окисленні карбонільної групи деяких моносахаридів; прикладами цього є еритритол, маніт, сорбіт або глюцитол.

Аміно цукри

Вони є похідними моносахаридів, до яких приєднана аміногрупа (NH2), як правило, на вуглеці положення 2 (особливо в глюкозі). Найвизначніші приклади - глюкозамін, N-ацетил глюкозамін, мурамічна кислота і N-ацетил мурамічна кислота; є також галактозамін.

Хімічна структура глюкозаміну (Джерело: Edgar181 через Wikimedia Commons)

Деоксисугари

Вони є похідними моносахаридів, які утворюються, коли вони втрачають атом кисню в одній із своїх гідроксильних груп, саме тому вони відомі як "дезокси" або "дезоксисагари".

Серед найважливіших є ті, що складають кістяк ДНК, тобто 2-дезоксирибоза, але є також 6-дезоксиманопіраноза (рамноза) та 6-дезоксигалактофураноза (фукоза).

Глікозиди

Ці сполуки є результатом виведення молекули води шляхом об'єднання між аномерною гідроксильною групою моносахариду та гідроксильною групою іншого гідроксильованого з'єднання.

Класичні приклади - уабаїн та амігдалін, два широко використовувані сполуки, які відповідно добуваються з африканського куща та насіння гіркого мигдалю.

Класифікація за її використанням у приготуванні їжі

Кубики цукру (Джерело: Дітмар Рабіч / Wikimedia Commons / “Würfelzucker - 2018 - 3564” / CC BY-SA 4.0 через Wikimedia Commons)

Нарешті, вуглеводи можна також класифікувати відповідно до вживання, яке може бути їм надано в процесі приготування кулінарної страви. У цьому сенсі є підсолоджуючі вуглеводи, такі як сахароза (дисахарид), фруктоза (моносахарид) і меншою мірою мальтоза (інший дисахарид).

Так само є загусники вуглеводів і гелеутворюючі вуглеводи, як це стосується, наприклад, крохмалів та пектинів.

Список літератури

1. Бадуй Дергал, С. (2016). Хімія їжі. Мексика, Пірсон Освіта.
2. Chow, KW, & Halver, JE (1980). Вуглеводи. ln: Технологія подачі риби. Програма розвитку ООН ООН, Продовольча та сільськогосподарська організація ООН, Рим, Італія, 104-108.
3. Cummings, JH, & Stephen, AM (2007). Термінологія та класифікація вуглеводів. Європейський журнал клінічного харчування, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, & Hudson, GJ (1996). Класифікація та вимірювання харчових вуглеводів. Харчова хімія, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Біохімія, ред. Сан-Франциско: Бенджамін Каммінгс
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA та Rodwell, VW (2014). Ілюстрована біохімія Харпера. McGraw-Hill.