Вуглеводи на службі людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

УПРАЛІННЯ ОСВІТИ І НАУКИ

ТЕРНОВІЛЬСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ ДЕРЖАВНОЇ АДМІНІСТРАЦІЇ

ТЕРНОПІЛЬСЬКЕ ТЕРИТОРІАЛЬНЕ ВІДДІЛЕННЯ

МАЛОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ

СЕКЦІЯ ХІМІЇ

Вуглеводи на службі людини

Роботу виконав

Войтович Сергій Валерійович

Студент групи П-11

Галицького коледжу

Імені В'ячеслава Чорновола

Керівник:викладач хімії

Марушій Лілія Богданівна

Тернопіль

2012

Зміст

Вступ

1. Загальна характеристика вуглеводів

2. Моносахариди - будова ,властивості

3. Дисахариди - будова ,властивості

4. Полісахариди - будова ,властивості

5. Практичні дослідження

Висновок

Використана література

Додаток А

Вступ

Актуальність обраної теми наукового дослідження визначається необхідністю більш глибокого вивчення фізико-хімічних властивостей вуглеводів - як важливої складової організму людини

Харчування - важливий фактор, що визначає здоров'я людини. З продуктами харчування наш організм отримує необхідні білки, жири, вуглеводи. Йде постійний обмін між організмом людини і навколишнім середовищем. До найважливіших способів забезпечення здоров'я належить правильне раціональне харчування. Роль їжі в збереженні здоров'я дуже велика. Їжа має безпосередній вплив на працездатність, розумовий та фізичний розвиток, тривалість життя людини. Але харчування немовби злилося з нашим життям, сховалося в ньому, розчинилося, замаскувалося. Ми їмо, майже не помічаючи, як це робимо, так само, як не помічаємо власного дихання. Однак їжа впливає на тіло, тіло впливає на дух і, врешті-решт, правильно кажуть: «Ви є тим, що ви їсте!».

Ви їсте булочку, курку та яблуко, а не якісь білки, жири й вуглеводи. Тим не менше, ви їсте це саме заради білків, жирів і вуглеводів. Для побудови й функціонування вашого організму потрібна їжа, але не будь-яка. Справа не тільки в кількості енергії, яка надходить, але й у тому, які саме речовини потрапляють до організму. Дуже багато з цих речовин потрібні як будівельні матеріали, а якщо їх нема, в організмі стаються порушення. Тому склад їжі, так само як і її кількість, слід враховувати й контролювати.

До складу повноцінного раціону мають входити вуглеводи,жири, білки, вітаміни, неорганічні речовини й мікроелементи. Слід зважати на те, що для нормального харчування потрібно понад 40 різних, так званих незамінних речовин. До них належить і клітковина, яка хоч і не перетравлюється, проте необхідна для того, аби їжа могла нормально просуватися кишківником.

Вуглеводи - природні сполуки, які відіграють важливу роль в житті людини, тварин і рослин. Вони важлива складова організму людини - основне джерело енергії. Порушення вуглеводневого обміну призводить до цукрового діабету, утворення холестерину, що відкладається в судинах і сприяє розвитку атеросклерозу. При настанні вуглеводневого голодування організм недоодержує енергію, при цьому можуть початися необоротні зміни в обміні речовин.

Тому, включення вуглеводів в раціон вимагає глибокого вивчення фізико-хімічних властивостей як вихідних речовин, так і виробів з них. Те, як потрібно правильно споживати вуглеводи, в якій кількості вони потрібні організму, які продукти харчування, що містять вуглеводи є корисні, а які - приносять тільки шкоду? Ці питання я намагався вивчити в процесі своєї роботи.

Мета і завдання дослідження. Детально описати і встановити цінність вуглеводів для організму людини.

Для досягнення мети були поставленні наступні завдання:

- Пояснити будову вуглеводів, їх властивості.

- Виявити їх фізіологічну роль для організму людини.

- Виявити доцільність і правильність споживання продуктів харчування, які містять вуглеводи.

- Узагальнити матеріал про вуглеводи, їх властивості та роль для організму людини.

Об'єкт дослідження. Солодощі - печиво “Казкове ”

Предмет дослідження. Вуглеводи, їх будова, властивості, застосування, фізіологічна роль.

Методи дослідження. Проблемно-описовий, дослідницький та порівняльний. Результати досліджень занесені в таблиці.

Наукова новизна одержаних результатів. Проведено всебічний аналіз впливу вуглеводів на організм людини - як важливої складової органічної сполуки.

Науково-теоретичне значення цієї роботи полягає в систематизації матеріалу про будову, властивості та фізіологічну роль вуглеводів. Практичне значення цього дослідження, його корисність вбачаємо у тому, що ці матеріали можуть бути використані на уроках хімії, біології, основ здоров'я, а також для гурткової та факультативної роботи.

1. Загальна характеристика вуглеводів

вуглевод глюкоза полісахарид

Вуглеводи -- природні сполуки, які відіграють важливу роль у житті людини, тварин і рослин. Вони дуже поширенні в природі. У рослин близько 80 -90% маси сухої речовини припадає на вуглеводи, у тварин - 2%. Високомолекулярні вуглеводи (клітковина) є основним матеріалом рослинних клітин. Вони важлива складова частина організму - основне джерело енергії, входять до складу клітин і тканин і в деякій мірі беруть участь у пластичних процесах. Незважаючи на постійну витрату клітинами й тканинами своїх вуглеводів на енергетичні цілі, вміст вуглеводів у них підтримується на постійному рівні за умови достатнього й своєчасного їхнього надходження з їжею. Біополімери на основі вуглеводів - це бавовна, віскоза, деревина, крохмаль і цукор.

Вуглеводи входять до складу їжі. З складових вуглеводів побудовані нуклеїнові кислоти, необхідні для біосинтезу білків і передавання спадкових властивостей. Похідні вуглеводів відіграють також важливу роль у процесах фотосинтезу. Вуглеводи вкрай необхідні для нормальної роботи м'язів, серця й печінки. Завдяки їм підтримується необхідна концентрація цукру в крові.

В організмі вуглеводи затримуються ненадовго, а запаси їх невеликі. При великих фізичних навантаженнях, коли витрата енергії не покривається вуглеводами їжі й вуглеводних запасів, у тканинах організму починається посилене використання енергетичних можливостей білків і жирів. Зокрема , вуглеводи тісно пов'язані з обміном жиру, у результаті відбувається утворення цукру з жиру, що завжди втримується в організмі. Хоча це й заповнює потреби організму в енергії, така компенсація мало сприятлива, тому що в цьому випадку потрібна більша кількість білків і жирів, що, у свою чергу, досить різко збільшує кількість продуктів їхнього розщеплення, шкідливих для людини. Тому необхідно вчасно й повною мірою забезпечувати організм вуглеводами.

Назву «вуглеводи» (було введено у 1844 році А. Шмідтом) ці сполуки дістали тому, що їх раніше розглядали як сполуки вуглецю з водою (гідрати вуглецю) загальної формули Сn(H2O)m, в яких співвідношення водню становило 2 : 1, наприклад: С6Н12О6 - 6С 6Н2О; С12Н22О11 - 11С 11Н2О.

Глюкоза Сахароза

Згодом виявилось, що таке уявлення не точне, оскільки є вуглеводи, в молекулах яких співвідношення атомів Карбону, Гідрогену, Оксигену інше:

С6Н12О5; С5Н10О4.

Рамноза Дизоксирибоза

Однак стара назва збереглася до наших днів. Вуглеводи поділяються на моносахариди, дисахариди та полісахариди.

Моносахариди - багатоатомні альдегідо- або кетоспирти (альдози, кетози). Залежно від кількості карбонових атомів у ланцюзі вони поділяються на тріоди (3С), тетраози (4С), пентози (5С), гексози (6С), гептози (7С), октози (8С), нонози (9С), декози (10С). Моносахариди, що містять альдегідну групу, називають альдозами, а ті, що містять кетонну групу - кетозами.

Полісахариди утворюються з моносахаридів у процесі біосинтезу: виділяється молекула води і молекула сахариду ускладнюється: (С6Н10О5)n

Гідроліз полісахаридів викликає зворотний процес: приєднується молекула води, розривається ланцюг за місцем кисневих містків і молекула спрощується: nC6H12O6

Полісахариди складаються із залишків моноз і поділяються на сахароподібні (олігосахариди) і несахароподібні. Низькомолекулярні сахароподібні - у молекулах сахароподібних полісахаридів міститься невелика кількість (2--10 ) залишків моноз. Деякі з них (мальтоза, лактоза) відновлюють іони двовалентного Купруму (реактив Фелінга) і називаються відновлюючими, інші (сахароза, трегалоза), що не відновлюють, - невідновлюючими.

Високомолекулярні несахароподібні - у молекулах несахароподібних полісахаридів міститься від кількох десятків до кількох тисяч залишків моноз.

2. Моносахариди - будова ,властивості

Склад більшості моносахаридів можна подати загальною формулою СnH2nOn.

Моносахариди альдози за кількістю атомів Карбону поділяються на тріози, тетрози, пентози, гексози, які можна подати загальними формулами:

Найбільше поширенні в природі пентози і гексози. Із пентоз найбільш відомі рибоза і дезоксирибоза, які входять до складу нуклеїнових кислот, і ксилоза, яка входить до складу деяких полісахаридів - пентозанів:

D-Рибоза D-Дезоксирибоза D-Ксилоза

Із альдоз, крім дуже поширеної в природі глюкози, досить часто трапляються маноза і галактоза:

D-Глюкоза D-Маноза D-Галактоза

Ізомерами альдоз є кетони, які також поділяються на тетрози, пентози, гексози та ін.:

Кетотетроза Кетопентоза Кетогексоза

Будова моносахаридів (моноз). Основними представниками моноз є глюкоза (виноградний цукор) і фруктоза (плодовий цукор), які мають однаковий склад С6Н12О6 (ізомери), а тому будову моносахаридів можна розглядати на прикладі глюкози і фруктози.

У 1869--1870 рр. у Москві О.А. Коллі встановив, що при ацилюванні глюкози утворюється пентаацетальне похідне, тобто в молекулі глюкози є п'ять гідроксильних груп. Згодом було встановлено, що і фруктоза має п'ять гідроксильних груп.

У 1886 р. Кіліані при дії на глюкозу і фруктозу ціанідною кислотою з наступним омиленням (Н2О) і відновленням (НІ) продуктів реакції встановив, що глюкоза і фруктоза мають прямий ланцюг і містять відповідно альдегідну і кетонну групи.

При обережному відновленні глюкози та фруктози утворюються шестиатомні спирти нормальної будови. Це свідчить про те, що молекули глюкози і фруктози мають ланцюг з шести атомів Карбону нормальної будови.

При окисненні глюкози в м'яких умовах утворюється глюконова кислота; глюкоза дає реакцію срібного дзеркала. Це доводить, що в її молекулі міститься альдегідна група.

Описанні дослідження дали змогу встановити формулу глюкози:

При енергійному окисненні фруктози карбоновий ланцюг її молекули розривається і утворюється щавлева і винна кислоти:

Фруктоза Щавелева Винна

Кислота кислота

Фруктоза не дає реакції срібного дзеркала. Усі наведенні вище реакції свідчать про те, що в молекулі фруктози є кетонна група, а тому фруктоза має формулу:



Фізичні властивості. Моносахариди - тверді речовини, здатні кристалізуватися. Усі моносахариди гігроскопічні, дуже легко розчиняються у воді, легко утворюють сиропи, з яких виділити їх у кристалічному стані часто буває важко. Розчини моносахаридів нейтральні, солодкі на смак (деякі не мають смаку і навіть гіркі).

Моносахариди - оптично активні речовини. Оптична активність їх змінюються доти, поки не встановиться рівновага між різними таутомерними формами (мутаротація).

При нагріванні плавляться, після чого буріють, розкладаються, обвуглюються, перетворюючись у чорну блискучу масу.

Хімічні властивості моносахаридів визначаються наявністю в їхніх молекулах карбонільної і гідроксидних груп. Оскільки у водних розчинах моносахариди є сумішшю відкритих і циклічних форм, то вони можуть виявити властивості альдегідів або кетонів, напівацеталів, багатоатомних спиртів. Для них характерні такі реакції:

n Окиснення

D-Глюкоза Глюконова кислота

n Відновлення:

n Алкілування. Внаслідок дії на моносахариди галогеналкілів (особливо йодистих) утворюються повні прості естери моносахаридів:

n Утворення сахаратів. Наявність кількох гідроксидних груп збільшує активність атомів Гідрогену. Тому у водних розчинах моносахаридів розчиняються гідроксиди лужних і лужноземельних металів з утворенням алкоголятів, які називаються сахаратами:

n Бродіння моносахаридів:

1. Спиртове бродіння

С6Н12О6 > 2 С2Н5ОН + 2 СО2^

D-Глюкоза Етиловий спирт

2. Молочнокисле бродіння Відбувається при дії молочнокислих бактерій:

С6Н12О6 > СН3 - СН(ОН) - СООН

D-Глюкоза Молочна кислота

3. Маслянокисле бродіння Відбувається при дії багатьох анаеробних бактерій:

С6Н12О6 > С3Н7СООН + 2СО2 + 2Н2О

Масляна

кислота

4. Лимоннокисле бродіння Відбувається при дії пліснявих грибів при наявності кисню повітря:

С6Н12О6 > СН2 - С(ОН) - СН2

СООН СООН СООН

Лимонна кислота

Окремі представники. Пентози С5Н10О5. У вільному стані пентози в природі не трапляються, а поширенні у вигляді полісахаридів, які називаються пентозанами. Багато пентозанів міститься в деревині (10--25%), соломі, оболонках насіння тощо. При гідролізі (під впливом мінеральних кислот) пентозани розпадаються на пентози-альдози: (С5Н8О4)n + n Н2О > n С5Н10О5

Пентози дають усі реакції моносахаридів.

Рибоза и дезоксирибоза в природі трапляються у зв'язаному вигляді глікозидів, як складові нуклеїнових кислот і нуклеопротеїдів, які є основною частиною ядер клітин і тому мають велике фізіологічне значення. Вони містяться в деяких вітамінах і ферментах.

У водних розчинах р рибоза і дезоксирибоза існують у вигляді альдегідних і циклічних форм:

Рибоза виділена з цитоплазми дріжджів, де вона міститься у складі нуклеїнової кислоти, дезоксирибоза виділена із щитовидної залози, де вона міститься у складі тимонуклеїнової кислоти.

Гексози у природі у вільному стані містяться в незначних кількостях у рослин. В значних кількостях вони поширені у вигляді різних полісахаридів, звідки їх і добувають гідролізом.

Із гексоз найбільше значення мають глюкоза, маноза, галактоза і фруктоза. Це безбарвні речовини, солодкі на смак, важко кристалізуються, добре розчиняються у воді, у спирті розчиняються важче і легко з нього кристалізуються. В ефірі вони не розчиняються.

Глюкоза, або виноградний цукор, у великих кількостях міститься в рослинах і тваринах, у меді. У крові людини завжди є від 0,08 до 0,11% глюкози.

Дуже багато глюкози міститься у сахароподібних і несахароподібних полісахаридах, а також глікозидах. Мальтоза, крохмаль, целюлоза складаються лише з глюкози.

Основним способом промислового добування глюкози є гідроліз крохмалю або целюлози за допомогою розбавлених мінеральних кислот:

(С5Н10О5)n + n Н2О > n С6Н12О6

Фруктоза, або плодовий цукор, міститься разом з глюкозою в багатьох солодких плодах. Суміш однакових кількостей фруктози і глюкози становить основну частину (80%) меду. Фруктоза входить до складу тростинного цукру й інсуліну, що міститься в деяких рослинах. Оскільки інсулін побудований з ланок фруктози, то гідролізом його легко добути фруктозу. Її можна також виділити з тростинного цукру.

Фруктоза звичайно утворює кристали складу 2С6Н12О6*Н2О. Вона значно солодша за цукор, виявляє мутаротацію. Площину поляризації обертає вліво, через це її довго називали лівулозою.

3. Дисахариди (біози) - будова ,властивості

Дисахаридами називаються вуглеводи, молекули яких, приєднуючи молекулу води, розщеплюються на дві молекули моносахаридів, наприклад, сахароза - тростинний цукор, мальтоза - солодовий цукор, лактоза - молочний цукор та целобіоза. Склад цих всіх дисахаридів виражається формулою С12Н22О11.

Дисахариди утворюються з двох молекул моносахаридів за рахунок відщеплення молекул води:

2 С6Н12О6 > С12Н22О11+ Н2О

В утворенні води і зв'язку між залишками моноз беруть участь обов'язково глікозидний гідроксил однієї молекули і глікозидний або спиртовий гідроксил другої. Отже, дисахариди є сворідними ангідридами моносахаридів, причому вони можуть складатися із залишків однакових або різних моносахаридів.

Залежно від того, за рахунок яких гідроксилів утворюється вода і здійснюється зв'язок між залишками монози, дисахариди поділяються на відновлюючі і невідновлюючі.

При нагріванні з розбавленими кислотами або під дією ферментів молекула дисахариду приєднує одну молекулу води і розкладається на дві молекули моноз:

Н2О, Ферменти

С12Н22О11 2С6Н12О6

Зв'язок між двома монозами у дисахаридах глікозидний.

Відновні дисахариди. Дисахариди -- це глікозиди, в молекулах яких атом водню глікозидного гідроксилу однієї молекули монози заміщений на залишок другої молекули монози.

У молекулах відновних дисахаридів міститься один глікозидний гідроксил. За рахунок нього вони можуть утворювати у водних розчинах відкриті (альдегідні) форми, які відновлюють реактив Фелінга, оксиди металів і вступають в усі реакції, характерні для альдоз. Найважливішими відновними дисахаридами є мальтоза (солодовий цукор), лактоза (молочний цукор) і целобіоза.

Мальтоза (солодовий цукор) утворена із двох молекул глюкопіраноз за рахунок утворення молекули води із атома Гідрогену напівацетального гідроксиду однієї молекули та спиртового гідроксиду четвертого атома Карбону другої молекули, тобто це глюкопіранозидо - 1,4-глюкопіраноза:

При окисненні мальтози в альдегідній формі утворюється мальтобіонова кислота.

Мальтоза кристалізується з однією молекулою води. Вона поширена в рослинних та тваринних організмах (вона утворюється як проміжний продукт розщеплення крохмалю у процесі обміну вуглеводів).

Добувають мальтозу при гідролізі крохмалю за допомогою ферментів (амілази, діастази), які містяться у пророслих зернах солоду, а тому мальтозу називають солодовим цукром. Дріжджі зброджують мальтозу. При гідролізі мальтози утворюється глюкоза.

При добуванні етилового спирту із картоплі або зерна проміжним продуктом гідролізу крохмалю є мальтоза.

Лактоза , або молочний цукор, утворюється із галактози та глюкози у вигляді галактозидоглюкози.

У розчині лактоза існує у трьох таутомерних формах (одна альдегідна і дві напівацетальні), які перебувають у рівновазі.

За Хеуорсом будову лактози подають за формулою:

Лактоза у 4--5 разів менш солодша, ніж сахароза. Лактоза кристалізується з однією молекулою води. У воді розчиняється погано. У кишках тварин гідролізується під впливом кислот та ферментів до моносахаридів. Не піддається спиртовому бродінню, проте зброджується молочнокислими бактеріями до молочної кислоти.

При окисненні лактози утворюється лактобіонова кислота.

Лактоза міститься в молоці, пилку багатьох рослин. Її добувають із відходів виробництва сиру, масла та з сироватки молока.

Лактоза широко застосовується як наповнювач при виготовленні таблеток та порошків.

Невідновні дисахариди. Невідновними називаються дисахариди, що утворюються внаслідок конденсації двох молекул моносахаридів з виділенням води за рахунок глікозидних гідроксидів обох молекул моносахаридів.

Найважливішими невідновними дисахаридами є тростинний і буряковий цукор, або сахароза, трегалоза (грибний цукор), трисахариди рафіноза (С18Н32О16) та тетрасахарид стахіоза (С24Н42О21).

Сахароза С12Н22О11 міститься в цукровій тростині, цукровому буряку (близько 27%), в динях, моркві тощо.

У нашій країні сахарозу добувають переважно з цукрових буряків. Подрібненні буряки вилуговують водою у дифузорах. Разом з цукром у розчин переходять ще деякі речовини (азотисті сполуки, білки, пігменти, органічні кислоти та ін.). Щоб відокремити ці домішки, розчин обробляють вапном , яке їх осаджує. Сахароза при цьому утворює кальцій сахарат, який залишається в розчині. Для розкладання кальцій сахарату і видалення надлишку вапна крізь розчин пропускають вуглекислий газ. Після фільтрації розчин упарюють у вакуум-апаратах, а кристали (цукровий пісок), що утворюються, виділяють на центрифугах. Маточний розчин (патоку) застосовують у кондитерському виробництві, а також для переробки на спирт.

Молекула сахарози утворена з молекул глюкози в піранозній формі і фруктози в фуранозній формі.Отже, сахароза є глюкозил-фруктозидом, або глюкопіранозил-фруктофуранозидом.

Будову сахарози, за Хеуорсом, можна подати такою перспективною формулою:

4. Полісахариди (поліози) - будова ,властивості.

Полісахариди є продуктами поліконденсації великої кількості (від кількох десятків до сотень тисяч) молекул моносахаридів. Залишки моносахаридів зв'язані кисневими містками у довгі прямі або розгалужені ланцюги. При утворенні ланцюгів глікозидний гідроксил однієї молекули взаємодіє із спиртовим гідроксилом (найчастіше з четвертим, рідше з шостим і дуже рідко з третім) іншої молекули, наприклад при утворенні целюлози:

Отже, кожний залишок монози зв'язаний із сусідніми глікозил-глюкозним зв'язком. Тому полісахариди можна розглядати як поліглікозиди. Вони, як і ацеталі, легко гідролізуються кислотами і ферментами на простіші сахариди аж до вихідних моноз.

В утворенні полісахаридів можуть брати участь як пентози, так і гексози. Склад кожного полісахариду можна подати загальною формулою: (С6Н10О5)n, де n становить сотні і тисячі.

Усі полісахариди є високомолекулярними сполуками - полімерами, які при слабкому кислотному або ферментативному гідролізі розпадаються на моносахариди (пентози або гексози). Наприклад, крохмаль розпадається на дисахарид мальтозу, а клітковина - на целобіозу. Мальтоза і целобіоза розпадаються на моносахариди (гексози).

Найважливішим з усіх полісахаридів є крохмаль.

Біологічне значення полісахаридів. Деякі з полісахаридів мають велику біологічну активність. Наприклад, гетерополісахариди входять до складу гепарину (антикоагулятора крові, діє на ліпідний обмін). Інші полісахариди беруть участь у мінеральному обміні, мають імунні властивості, регулюють проникність тканин в організмі.

У харчовому балансі людини та тварин полісахариди займають одне з основних місць. Так, близько 56% усієї калорійності харчів людини припадає на полісахариди.

У процесі життєдіяльності людини та тварин синтез усіх складних сполук відбувається за участю моносахаридів, що утворюються при гідролізі полісахаридів.

Крохмаль - продукт асиміляції карбон (IV) оксиду із повітря зеленими листками рослин під впливом сонячної енергії і хлорофілу. Це найпоширеніша речовина рослинного світу. Крохмаль є основною формою вуглеводів їжі (хліб,картопля та ін.). Крохмаль - неоднорідна речовина. Він є сумішшю кількох полісахаридів (С6Н20О5)n. Усі вони є залишками глюкопіранози і різняться будовою ланцюга, кількістю залишків глюкози в ланцюгу і вмістом фосфору.

У рослинах крохмаль міститься у вигляді зерен, які за формою і розміром навіть у тій самій рослині різні (від 0,002 до 0,15мм). У холодній воді крохмаль набухає (не розчиняється). При поступовому нагріванні набухання збільшується і при певній температурі утворюється колоїдний розчин - крохмальний клейстер. У гарячій воді значна частина крохмалю лишається нерозчинною.

Отже, крохмаль складається з легкорозчинної у теплій воді частини - амілози - та нерозчинної (набухає) - амілопектину. Зовнішня частина крохмальних зерен складається з амілопектину, а внутрішня - з амілози.

Вміст амілози в крохмалі становить від 15 до 25%, а амілопектину - від 75 до 85%.

Властивості крохмалю. Сухий крохмаль має вигляд білого аморфного порошку, подібного до пшеничного борошна.

Продуктивний крохмаль містить (в % сухої маси): полісахаридів - 97,5-98,9, білків - 0,28-1,5, клітковини - 0,2-0,69 і золи, (фосфатів та ін.) - 0,3--0,62.

Крохмаль за рахунок вільних трьох гідроксидів у кожному глікозидному залишку може вступати в реакції ацилування та алкілування.

Крохмаль - основне джерело вуглеводів. Він широко застосовується не тільки в харчовій промисловості, а й у багатьох галузях народного господарства, в медицині (добування вітамінів, антибіотиків), у текстильній промисловості, для виробництва плівок та ін.

Глікоген (тваринний крохмаль) (С6Н12О5)n - полісахарид, що є резервним матеріалом тваринних організмів, джерелом енергії при м'язовій роботі. Міститься у печінці, грибах та дріжджах, зерні цукрової кукурудзи. За складом і будовою він подібний до крохмалю і при гідролізі утворює глюкозу. Ланцюги його молекули побудовані з глюкопіранозних залишків. Ланцюги дуже розгалуженні (більше, ніж ланцюги амілопектину).

Глікоген - білий аморфний порошок, який розчиняється у воді. З йодом він дає червоне забарвлення.

Глікоген легко зазнає кислотного і ферментивного гідролізу. В органах та тканинах глікоген гідролізується (подібно до крохмалю) під дією ферменту амілази. При роботі м'язів під дією ферменту фосфорилази із глікогену спочатку утворюється глюкозо-1-фосфат, а потім через ряд стадій утворюється піровиноградна кислота, яка відновлюється до молочної кислоти.

Основний вуглевод у харчуванні людини - це крохмаль, що складає 80% споживаних вуглеводів. У різних продуктах, що є його постачальниками в харчуванні людини, міститься неоднакова кількість крохмалю. Головні постачальники крохмалю: борошно пшеничне і житнє - 60--68%; крупа манна - 68--73%; крупа гречана, перлова, пшоно -65; крупа вівсяна - 55; горох, квасоля - 43--47; макаронні вироби - 68; хліб житній - 45--50; хліб пшеничний - 43--47; печиво - 51--56%. Картопля, яку вважають основним крохмалистим продуктом, містить тільки 18% крохмалю, зелений горошок - 7%, а такі зовні крохмалисті продукти, як гарбуз і банани, - лише 2% крохмалю. У найбільш розповсюджених овочах - капусті білокачанній, моркві, помідорах - тільки 0,2--0,5% крохмалю.

Целюлоза, або клітковина. Целюлоза є основною речовиною, з якої побудовані стінки рослинних клітин. Дозріле бавовняне волокно має високий вміст целюлози.

Найчистішими формами целюлози є вата, фільтрувальний папір.

Гідроліз целюлози з утворенням глюкози застосовують для добування етилового спирту. Для цього використовують відходи деревини, нагріваючи їх з 0, 11% розчином сульфатної кислоти. При цьому утворюється сироп, який і переробляють та етиловий спирт.

Целюлоза - аморфна біла речовина волокнистої будови, без смаку і запаху.

5. Практична частина

Дослідження вуглеводів

Дослід 1.

Тема: Дослідження глюкози в солодощах (печиво)

Мета: дослідити вміст глюкози в печиві, виробленому на Старокостянтинівському хлібокомбінаті

Для досліду ми взяли солодощі (печиво), розтерли його товкачиком в порцеляновій ступці. Розтерте печиво залили невеликою кількістю води. Розчин добре перемішали і додали ще води.

Отриманий розчин крізь складену в кілька шарів марлю.

Частину фільтрату вливаємо в пробірку, заповнивши її об'єм на 25%, додаємо ще 1-2мл 10%-го розчину NaOH, 1-2 краплини 0,1%-го розчину купрум (ІІ) сульфату. Пробірку нагріли на полум'ї спиртівки до кипіння.

Висновок: Спостерігали утворення цегляно-червоного кольору, що доводить про наявність в печиві глюкози, яка утворилась під час гідролізу цукру.

Дослід 2.

Тема: Дослідження фруктози солодощах (печиво)

Мета: дослідити вміст глюкози в печиві, виробленому на Старокостянтинівському хлібокомбінаті

Готуємо реактив Селіванова: до 20мл дистильованої води добавляємо 50мл концентрованої хлоридної кислоти, 0,05г резорцину і суміш перемішуємо. У пробірку наливаємо ще частину того ж фільтрату 2-3мл і добавляємо стільки ж реактиву Селіванова. Суміш нагріваємо на полум'ї спиртівки. Через кілька хвилин з'являється вишнево-червоне забарвлення, що доводить наявність фруктози. Під час нагрівання фруктози з концентрованою хлоридною кислотою відбувається дегідратація і утворюється циклічний продукт - оксиметилфурфурол, який вступає в реакцію конденсації з резорцином, забарвленого в інтенсивний вишнево-червоний колір.

Висновок: в даному печиві дослідили також наявність фруктози. Це доводить, що при виготовленні печива дисахарид сахарозу, яка під час гідролізу розщеплюється до глюкози і фруктози.

Дослід 3.

Тема: Ступінчастий гідроліз крохмалю

Мета: дослідити ступінчастий гідроліз крохмалю під дією концентрованої хлоридної кислоти

У пробірку наливаємо 9мл 1%-го розчину крохмального клейстеру і добавляємо 1мл концентрованої хлоридної кислоти. Вміст пробірки ретельно перемішуємо і рівномірно розподіляємо у 5 хімічно чистих пробірок. Пробірки нагріваємо на киплячому водяному нагрівнику, виймаючи їх по одній через 3,5,8,12 і 20 хв. Вміст кожної пробірки ділимо на дві інші пробірки. В перших п'яти пробірках виконуємо реакцію Троммера. В другі п'ять пробірок добавляємо по кілька крапель йоду в розчині калій йодиду. У процесі гідролізу молекула крохмалю поступово розщеплюється через ряд проміжних продуктів ( декстринів, мальтози) до глюкози.

(С6Н10О5)n > (С6Н10О5)х > уС12Н22О11 > С6Н12О6

Крохмаль Декстрин Мальтоза Глюкоза

У перших п'яти пробірках виразна реакція Троммера спостерігається у четвертій пробірці, де є мальтоза, і в п'ятій пробірці, де утворилась глюкоза. У других п'яти пробірках спостерігається гама забарвлень: у першій - синьо-фіолетове (міститься крохмаль), у другій - червоно-буре (еритродекстрини), у третій - оранжеве ( мальтозодекстрини) , у четвертій - оранжево-жовте ( мальтоза), у пятій - жовте і світло-жовте (мальтоза і глюкоза).

Висновок: Штучний кислотний гідроліз крохмалю імітує ферментативні реакції розщеплення крохмалю в травному каналі людини. Він розпочинається в ротовій порожнині, де гідролітичне розщеплення молекул крохмалю відбувається під впливом ферментів слини (амілази і мальтози) і закінчується в тонкій кишці (під впливом ферментів підшлункової залози - тих самих амілази і мальтози).

Висновок

Вуглеводи займають помітне місце в раціоні людини. Вважають, що добова потреба в них становить 400-500 г, в п'ять разів більше, ніж в білках. В традиційному раціоні вуглеводи забезпечують 70 % енергетичних потреб. Всі вуглеводи, які всмоктуються з травного тракту, є взаємозамінними, так як перетворюються в спільні продукти - моносахариди, переважно глюкозу, а також фруктозу, галактозу.

Однак велике значення для організму має швидкість засвоєння ним вуглеводів. Швидко засвоюються моносахариди, особливо глюкоза. Основним джерелом глюкози, яка швидко засвоюється, в їжі служить сахароза, яка під впливом ферменту сахарази розщеплюється на глюкозу і фруктозу. Раптове зростання рівня глюкози в крові є основною причиною ожиріння і діабету, тому в раціоні таких хворих не повинно бути легкозасвоюваної глюкози. У здорових людей вона може становити до 100 г на добу.

Фруктоза засвоюється на 43 % повільніше від глюкози. Тому в раціональному харчуванні їй надають перевагу. Джерелом фруктози є мед, фрукти. До порівняно легко засвоюваних вуглеводів належить також лактоза молока, яка гідролізується на глюкозу і галактозу під впливом ферменту лактази. Однак, цей фермент, активний у дітей, у багатьох дорослих людей втрачає активність, в результаті чого вживання молока приводить до порушення травлення.

Полісахариди розщеплюються в травному тракті повільно, отже, не викликають значного підйому рівня глюкози в крові. Крім того, цінність їх в раціоні зумовлена тим, що вони поєднуються в продуктах з вітамінами групи В і, так званими, харчовими волокнами. Прикладами такого поєднання є продукти з непросіяного борошна, квасоля, капуста та ін.

До харчових волокон належать целюлоза і пектини, їх багато в овочах і фруктах (гарбуз та інші баштанні, яблука), де вони утворюють особливо цінні поєднання з іншими компонентами. Целюлоза в травному тракті людини не розщеплюється, оскільки в ньому не діють ферменти гідролізу Р-глікозидних зв'язків. Тому довгий час присутності харчових волокон у дієті не надавали уваги. Однак в сучасній дієтології навіть рекомендується збагачувати деякі продукти харчовими волокнами, оскільки вони покращують перистальтику кишечника, зв'язують токсичні речовини, зокрема йони важких металів (в тому числі і радіоактивних), холестерин і сприяють їх виведенню з організму.

Небезпечним є надлишкове споживання вуглеводів. Зараз це одна з основних причин обміну речовин, що сприяє розвитку ряду захворювань. Треба знати,що навіть при раціональному харчуванні до 30% вуглеводів їжі здатні переходити в жири, а при підвищеній енергоємності раціону синтез жирів з вуглеводнів значно вищий, і починається процес ожиріння.

Загальна кількість хліба в добовому раціоні дорослої людини не повинна перевищувати 350--400 грамів (200 грамів житнього і 200 грамів пшеничного). Кращий хліб з борошна грубого помелу. Не слід захоплюватися гарнірами з круп і макаронних виробів. Круп'яні страви і макаронні вироби в щоденному меню слід споживати не більше одного разу. Перевагу варто віддавати гарнірам чи самостійним стравам з картоплі та овочів.

Про цукор треба поговорити особливо, тому що його жертвами стають багато хто з нас і, насамперед, діти. Чи може людина обійтися без цукру? Вчені відповідають: так. Серед нас з'являється все більше людей, які до мінімуму доводять кількість цукру у своєму раціоні. Правда, з кожним днем робити це стає все важче, тому що наша кондитерська промисловість у достатку постачає населення своїми виробами. На кожнім кроці нас чекають красиві, смачні, солодко-жирні торти, тістечка, пряники, печиво, цукерки, вафлі тощо.

Але дієта з низьким вмістом вуглеводів негативно позначається на розумових здібностях. Основне «паливо» для роботи мозку - глюкоза, яку немає рації тримати про запас. Організм розщеплює вуглеводи до глюкози, яка надходить у мозок з кровотоком і негайно споживається нервовими клітинами. Отже, зниження споживання вуглеводів скорочує поставки в мозок глюкозу, що не може не позначитися на його роботі.

Використана література

1. Нечаев А.П. Органическая химия. М.: Высшая школа. 1988. - 319с.

2. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. Л.: Высшая школа. 1981. - 592с.

3. Потапов В.М., Татарник С.Н. Органическая химия. М.: Химия. 1980 - 464с.

4. Перекалин В.В., Зенис С.Л. Органическая химия. М.: Просвещение. 1982. - 560с.

5. Маковецький П.С. курс органічної хімії. К.: Вища школа. 1980. - 472с.

6. Білик Є.В. довідник школяра з валеології. ТОВ ВКС «БАО». 2005. - 512с.

7. Палахтій П.Д., Бадян О.П., Сущева І.В., Цигелівська О.І. Основи вікової фізіології: навчальний посібник/ за редакцією П.Д. Палахтія. - К.-П.: ПП. 2006 - 152с.

ДОДАТОК А

Дані про хімічний вміст та енергетичну цінність харчових продуктів

№ з/п	Продукти	Вміст в 100г засвоюваної частини продукту (нетто)
		Білки	Жири	Вуглеводи	Енергетична цінність калл
1	2	3	4	5	6
1. Хліб та мукомольно-круп'яна продукція
1.	Хліб житній з обдирного борошна	6,6	1,2	34,2	181
2.	Хліб пшеничний з обдирного борошна	8,2	1,4	38,1	195
3.	Хліб пшеничний з борошна 1-го гатунку	7,6	0,9	46,7	231
4.	Хліб пшеничний з борошна 2-го гатунку	8,1	1,3	42,8	221
5.	Батони прості з борошна 1-го гатунку	8,0	0,9	48,9	235
6.	Крупа гречана	12,6	3,3	62,1	335
7.	Рис	7,0	1,0	71.4	330
8.	Крупа пшоняна шліфована	11,5	3,3	66,5	348
9.	Крупа вівсяна	11,0	6,1	49,7	303
10.	Крупа перлова	9,3	1,1	66,5	320
11.	Крупа ячна	10,0	1,3	66,3 324
12.	Крупа манна	10,3	1,0	67,7	320
13.	Горох лущений	23,0	1,6	50,8	314
14.	Квасоля	21,0	2,0	46,6	292
15.	Макаронні вироби 1-го гатунку	10,7	1,3	68,4	335
2. Молоко і молочні продукти
1.	Молоко 2,5%	2,85	2,5	4,73	52
2.	Кефір, кисле молоко	2,8	3,2	4,1	56
3.	Сметана 20%	2,8	20,0	3,2	206
4.	Сир напівжирний	16,7	9,0	2,0	159
5.	Молоко незбиране коровяче	26	25	37.5	476
3. Цукор
1.	Цукор-пісок	0	0	99,8	379
2.	Цукор-рафінад	0	0	99,9	379
4. Плодоовочеві продукти
1.	Картопля	2,0	0,4	16,3	80
2.	Капуста свіжа	1,8	0,1	4,7	27
3.	Капуста квашена	1,8	-	2,2	19
4.	Буряк свіжий	1,5	0,1	9,1	42
5.	Цибуля	1,4	-	9,1	41
6.	Морква свіжа	1,3	0,1	7,2	34
7.	Яблука	2,2	-	48	199
8.	Груші	2,3	-	49	201
9.	Сливи	2,3	-	58,4	242
10.	Суміш із сухофруктів	3,0	-	56,2	232

Добова потреба в білках, жирах і вуглеводах для дітей і підлітків (у грамах)

Вік (роки)	Білки	Жири	Вуглеводи
	Загальна кількість	Зних тваринних
5 - 7	72 - 75	47	75 - 80	230 - 300
8 - 11	75 - 95	56	80 - 95	350 - 380
12 - 14	90 - 100	64	90 - 100	380 - 400
15 - 17	100 - 120	68	90 - 100	420 - 450

Размещено на Allbest.ru