13.Углеводы

целлобионовая кислота

Для целлобиозы характерны также и другие реакции, свойственные восстанавливающим дисахаридам.

В организме человека целлобиоза не расщепляется и поэтому не может быть использована в качестве продукта питания.

Л а к т о з а (молочный сахар) состоит из остатков D-галактопиранозы и D-глюкопиранозы, связанных 1,4-гликозидной связью. При этом остаток галактопиранозы, аномерный атом углерода которого (С1) участвует в образовании гликозидной связи, всегда находится в β-форме, а остаток глюкопиранозы со свободным полуацетальным гидроксилом (при С1) может

Растворы лактозы мутаротируют. Она проявляет восстановительные свойства и при окислении в мягких условиях превращается в лактобионовую кислоту:

283

лактобионовая кислота

По химическим свойствам лактоза близка мальтозе и целлобиозе. Лактоза содержится в молоке. Она в четыре с лишним раза менее сладкая,

чем сахароза, не подвергается спиртовому брожению. Применяется как питание для грудных детей. Лактоза обладает низкой гигроскопичностью, применяется

вфармации при изготовлении порошков и таблеток.

13.3.1.2.НЕВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕ ДИСАХАРИДЫ

Вмолекулах невосстанавливающих дисахаридов гликозидная связь образуется за счет полуацетальных гидроксильных групп двух моносахаридов.

Такие дисахариды не имеют в своем составе свободного полуацетального гидроксила, поэтому в растворах они существуют только в циклической форме, их растворы не мутаротируют и не обладают восстанавливающими свойствами. Невосстанавливающие дисахариды не дают реакций по альдегидной группе и гликозидному гидроксилу. Они способны лишь к образованию простых и сложных эфиров.

Представителем невосстанавливающих дисахаридов является сахароза.

С а х а р о з а (тростниковый или свекловичный сахар) состоит из остатков α-D-глюкопиранозы и β-D-фруктофуранозы:

Гликозидная связь в молекуле сахарозы образуется за счѐт полуацетальных гидроксилов α-D-глюкопиранозы и β-D-фруктофуранозы.

284

Отсутствие свободного полуацетального гидроксила в молекуле сахарозы исключает возможность существования кольчато-цепной таутомерии в еѐ растворах, а это значит, что сахароза не мутаротирует и не проявляет восстановительных свойств.

При нагревании с минеральными кислотами сахароза гидролизуется с образованием смеси D-глюкозы и D-фруктозы. Этот процесс сопровождается изменением направления вращения плоскости поляризованного луча света раствором сахара (инверсией). Правовращающая ([ ]D20= + 66,50) сахароза при гидролизе превращается в смесь эквимолекулярных количеств правовращающей D-глюкозы ([ ]D20= +52,50) и левовращающей D-фруктозы ([ ]D20= –920). Смесь эквимолекулярных количеств D-глюкозы и D-фруктозы вращает плоскость поляризованного луча света влево ([ ]D20= – 39,50) и

называется инвертным сахаром:

инвертный сахар

[ ]D20= - 39,5o

Всвязи с изменением в процессе гидролиза сахарозы знака удельного вращения процесс гидролиза сахарозы стал называться инверсией. Инвертный сахар используют в пищевой промышленности (искусственный мѐд), в медицине (заменитель глюкозы), для производства многоатомных спиртов и др.

Впромышленности сахарозу получают из сахарного тростника и сахарной свеклы (содержание 17-20%). Широко применяют в пищевой промышленности. В фармации сахароза применяется для приготовления порошков, сиропов, микстур и др.

============================================================

13.4. ПОЛИСАХАРИДЫ

============================================================

Полисахариды (полиозиды, полиголозиды, полиозы) – это высокополимерные углеводы, содержащие более десяти (и до сотен тысяч) остатков моносахаридов, объединенных гликозидными связями (по типу простых эфиров).

Полисахариды – одна из важнейших групп биополимеров, широко распространѐнных в животных, растениях и микроорганизмах.

Полисахариды называют также несахароподобными сложными углеводами. Они совсем не похожи по своим свойствам на простые сахара:

285

не дают истинных растворов. Либо совсем нерастворимы в воде (клетчатка), либо растворяются с образованием коллоидных растворов (крахмал, гликоген); не обладают сладким вкусом (обычно безвкусны);

не образуют видимых кристаллов; при гидролизе из каждой молекулы полисахарида образуется от

нескольких десятков до сотен тысяч молекул моносахаридов. Полисахариды образуют линейные (а) или разветвленные (б) полимерные

цепи:

Гликозидные связи в полисахаридах, как правило, образуются за счет гликозидного гидроксила одного и спиртового гидроксила другого моносахаридных остатков (чаще всего С1 – С2; С1 – С3; С1 – С6).

На конце полисахаридной цепи находится восстанавливающий остаток моносахарида, но поскольку его доля в молекуле ничтожна, то полисахариды с большой молекулярной массой практически не обладают восстанавливающей способностью.

Если в состав полисахаридов входят остатки только одного моносахарида, то их называют гомополисахаридами, если разных –

гетерополисахаридами.

Гомополисахариды, построенные из остатков пентоз, называют пентозанами, а из остатков гексоз – гексозанами. Подавляющее большинство природных полисахаридов – гексозаны; к ним относятся: крахмал, целлюлоза, гликоген, декстраны и др.

К р а х м а л служит основным источником резервной энергии в растениях; встречается, главным образом, в семенах, клубнях, корнях растений.

Крахмал не является индивидуальным веществом; он состоит из двух родственных полисахаридов – растворимой в воде амилозы (20-30%) и нерастворимого в воде амилопектина (70-80%). Соотношение между ними зависит от вида крахмала (картофельный, маисовый, сорговый и др.)

286

Родственными эти полисахариды являются потому, что оба построены из остатков -D-глюкопиранозы.

Амилоза – линейный полимер, в котором каждый -D-глюкопиранозный остаток связан атомом кислорода своего полуацетального гидроксила (при С1) с четвертым атомом углерода соседнего -D-глюкопиранозного остатка 1,4- гликозидной связью. Таким образом амилоза построена по типу мальтозы. Каждая молекула амилозы состоит из 200 – 350 мономерных звеньев: