Замена обычного сахара на фруктозу - довольно распространенная на сегодняшний день тенденция, которую практикуют многие современные люди. Относящаяся к углеводам, фруктоза является очень сладким веществом, способным стать альтернативой сахару, но оправданность и полезность подобного шага требует более детального рассмотрения и анализа.
Организм испытывает необходимость в углеводах. Они незаменимы для обменных процессов, самыми легкоусвояемыми соединениями среди которых являются моносахариды. Наряду с фруктозой, глюкозой, мальтозой и другими природными сахаридами, существует еще и искусственный, которым является сахароза.
Ученые пристально изучаются влияние моносахаридов на человеческий организм с того самого момента, когда они были открыты. Рассматривается как комплексное воздействие, так положительные и отрицательные характеристики этих веществ.
Главной особенностью вещества является скорость всасывания кишечником. Она довольна медленная, то есть ниже, нежели у глюкозы. Однако расщепление происходит гораздо быстрее.
Отличается и калорийность. В пятидесяти шести граммах фруктозы заключено 224 килокалории, но сладость, ощущаемая от употребления этого количества, сравнима с той, которую дает 100 граммов сахара, содержащего 400 килокалорий.
Меньше не только количество и калорийность фруктозы, по сравнению с сахаром, требуемая для того, чтобы почувствовать по-настоящему сладкий вкус, но и воздействие, которое она оказывает на эмаль. Оно гораздо менее губительно.
Фруктоза имеет физические свойства шестиатомного моносахарида и представляет собой изомер глюкозы, а, значите, оба эти веществ обладают аналогичным молекулярным составом, но различное структурное строение. Она в небольшом количество содержится в сахарозе.
Биологические функции, которые выполняет фруктоза, аналогичны тем, которые выполняют углеводы. Она используется организмом преимущественно в качестве источника энергии. Всасываясь, фруктоза синтезируется либо в жиры, либо в глюкозу.
Выведение точной формулы фруктозы заняло достаточно много времени. Вещество прошло множество испытаний и только после одобрения было допущено к употреблению. Фруктозу создали во многом в результате пристального исследования диабета, в частности изучения вопроса относительно того, как можно «заставить» организм перерабатывать сахар без использования инсулина. Это стало главной причиной тому, что ученые стали искать заменитель, который не требует инсулиновой переработки.
Первые подсластители создавались на синтетической основе, но довольно скоро выяснилось, что они наносят организму гораздо больший вред, чем обычная сахароза. Результатом многочисленных исследований и стало выведение формулы фруктозы, которая была признана наиболее оптимальной.
В промышленных масштабах фруктоза начала производиться сравнительно недавно.
В отличие от синтетических аналогов, которые были признаны вредными, фруктоза представляет собой натуральное вещество, отличающееся от обычного белого сахара, получаемое из различных фруктовых и ягодных культур, а также меда.
Различие касается, прежде всего, калорийности. Чтобы почувствовать насыщение от сладкого, требуется съедать в два раза больше сахара, нежели фруктозы. Это негативно отражается на организме и вынуждает человека потреблять гораздо большее количество сладостей.
Фруктозы нужно в два раза меньше, что резко снижает количество калорий, но здесь важен контроль. Люди, привыкшие пить чай с двумя ложками сахара, как правило, машинально кладут в напиток аналогичное количество заменителя, а не одну ложку. Это становится причиной насыщения организма еще большей концентрацией сахара.
Следовательно, потреблять фруктозу, несмотря на то, что она считается универсальным продуктом, необходимо исключительно в умеренных объемах. Это касается не только тех, кто страдает от диабетической болезни, но и здоровых людей. Доказательством этому является то, что ожирение жителей США, прежде всего, связано с чрезмерным увлечением фруктозой.
Американцы потребляют в год не менее семидесяти килограммов сахарозаменителей. Фруктозу в США добавляют в газированные напитки, выпечку, шоколад и прочие выпускаемые пищевой промышленностью продукты. Подобное количество заменителя сахара, безусловно, негативно отражается на состоянии организма.
Не стоит заблуждаться относительно низкой калорийности фруктозы. Она обладает невысокой пищевой ценностью, но не является диетической. Минусом сахарозаменителя является то, что «момент насыщения» сладостью наступает спустя какое-то время, что создает риск бесконтрольного потребления продуктов с фруктозой, приводящего к растягиванию желудка.
Если фруктоза употребляется грамотно, то она позволяет достаточно быстро скинуть вес. Она гораздо слаще белого сахара, что способствует меньшему употребления количества сладостей, а, следовательно, и снижению калорийности рациона. Вместо двух ложек сахар, в чай кладут только одну. Энергетическая ценность напитка в этом случае становится в два раза меньше.
Употребляя фруктозу, человек не испытывает голод либо измождение, отказываясь от белого сахара. Он может продолжать вести привычный для себя образ жизни без каких-либо ограничений. Единственным нюансом является то, что к фруктозе необходимо привыкнуть и потреблять ее в малых количествах. Кроме пользы для фигуры, подсластитель снижает вероятность развития кариеса на 40%.
Большую концентрацию фруктозы содержат готовые соки. На один стакан приходится порядка пяти ложек. И если пить такие напитки регулярно, возрастает риск развития рака прямой кишки. Переизбыток подсластителя грозит диабетом, поэтому в сутки не рекомендуется выпивать более 150 миллилитров фруктовых покупных соков.
Любые сахариды в избытке способны негативно отражаться на здоровье и фигуре человека. Это касается не только заменителей сахара, но и фруктов. Обладающие высоким гликемическим индексом манго и бананы нельзя есть бесконтрольно. Эти плоды следует ограничить в своем рационе. Овощи, наоборот, можно есть и три, и четыре порции в сутки.
Благодаря тому, что фруктоза обладает низким гликемическим индексом, она допустима к употреблению тем, кто страдает от инсулинозависимого диабета первого типа. Переработка фруктозы тоже требует инсулина, но его концентрация в пять раз меньше, нежели для расщепления глюкозы.
Фруктоза не способствует понижению концентрации сахара, то есть не справляется с гипогликемией. Это обусловлено тем, что все продукты, содержащие данное вещество, не вызывают повышения в крови сахаридов.
Страдающие от диабета второго типа чаще всего подвержены ожирению и могут потреблять сахарозаменители не более, чем по 30 граммов в день. Превышение этой нормы чревато проблемами.
Представляют собой два самых популярных сахарозаменителя. Никаких однозначных доказательств относительного того, какой из этих подсластителей лучше, пока не было найдено, поэтому данный вопрос остается открытым. Оба заменителя сахарного песка являются продуктами распада сахарозы. Разница заключается лишь в том, что фруктоза немного слаще.
Основываясь на более медленной скорости всасывания, которой обладает фруктоза, многие специалисты, советуют отдавать свое предпочтение ей, а не глюкозе. Это связано с насыщением крови сахаром. Чем медленнее это происходит, тем меньше инсулина требуется. И если глюкоза нуждается в присутствии инсулина, распад фруктозы происходит на ферментном уровне. Это исключает и гормональные всплески.
Справиться с углеводным голоданием фруктоза не может. Избавиться от дрожания конечностей, потливости, головокружения, слабости может лишь глюкоза. Поэтому, испытывая приступ углеводного голодания, нужно съесть сладость.
Достаточно одного кусочка шоколада, чтобы стабилизировать свое состояние за счет попадания в кровь глюкозы. Если же в сладости присутствует фруктоза, никаких резких улучшений самочувствия не последует. Признаки углеводного дефицита пройдут лишь спустя какое-то время, то есть когда подсластитель всосется кровью.
Это, по мнению американских диетологов, и является главным недостатком фруктозы. Отсутствие сытости после употребления этого сахарозаменителя провоцирует человека на потребление большого количества сладостей. И чтобы переход от сахара к фруктозе не принес никакого вреда, нужно строго контролировать потребление последней.
И фруктоза, и глюкоза важны для организма. Первая является лучшим заменителем сахара, а вторая выводит токсины.
Для желающих похудеть фруктоза является отличным средством, позволяющим не ущемлять себя в потребности сладкого, продолжать вести активный привычный образ жизни. Главное, учитывать то, что она насыщает медленно, контролируя употребляемые дозировки.
Сладость водорода с кислородом. Соединение 2-х эти газов называется гидроксильной группой. Она входит в состав , и именно она воспринимается рецепторами во рту, как сладость. Наиболее насыщенный вкус имеет фруктоза . Ее создала природа. Веществом богаты, к примеру, мед, спелые фрукты и овощи.
Кроме гидроксильной группы, в формулу фруктозы входит углерод. Химическая запись – C 6 H 12 O 6 . Это моносахар, то есть, наиболее простой из существующих. Как это отражается на свойствах вещества и его роли в организме и вообще жизни человека?
Химические и физические свойства фруктозы
Перед их именами ставят приставку «ди». Это значит, что молекулы состоят из двух остатков моносахаридов. То есть, в обычной сахарозе есть и фруктоза. Главное, выделить ее. Только вот зачем? Есть ли преимущества перед стандартной сладостью?
Конфеты на фруктозе содержат меньше сахара, нежели обычные. Это связано с большей сладостью мономолекул, нежели диобразований. В итоге, снижается потребление сахара. В отличие от стандартного порошка, фруктоза задерживается в печени, а не попадает прямиком в .
Разлагается простой сахар быстрее тростникового. Процесс не регулируется гормоном поджелудочной железы. Это ничто иное, как инсулин. Именно поэтому, фруктозу можно употреблять диабетикам. Гликемический индекс моносахара – всего 30.
Польза фруктозы отмечена и стоматологами. Случаев кариеса у людей, заменивших привычные сахара на фруктовые фиксируется примерно в 3 раза меньше. Такова статистика Всемирной организации здравоохранения.
Выяснена и причина – мономолекулы дают меньше желтого налета и содержат меньше декстранов. Так химики именуют углеводы с разветвленными цепями остатков глюкозы. Они портят эмаль. Чем меньше декстранов, тем меньше и кариеса.
Однако, то, что содержится в ложке меда, не всегда благо. В расщеплении глюкозы не участвует не только инсулин. Останавливается выработка еще оного гормона – лептина. Благодаря ему человек чувствует насыщение. Фруктоза сладкая , но оставляет лишь чувство голода.
Хочется еще и еще. Итогом может стать ожирение. Питаясь фруктами, его не заработаешь. Природа мудро распорядилась тратить на переваривание плодов больше калорий, чем в них содержится. Последствиями чревато потребление моносахара в качестве заменителя обычного. Печень не в состоянии расщеплять излишки. Они превращаются в жир, а орган изнашивается.
Фруктоза – углеводы , столь же калорийные, как и дисахара. На 1 грамм продукта приходятся примерно 4 калории. Правда, получаются они организмом дольше, чем энергия сахарозы. Из пищеварительного тракта фруктоза впитывается в кровь лишь путем пассивной диффузии. То есть, у молекул нет переносчиков. Приходится самостоятельно проникать через поры, на что уходит время.
Сахар или фруктоза? Ответить на этот вопрос, руководствуясь внешностью веществ, почти невозможно. Моно- и дисахариды выглядят одинаково. Фруктоза – те же белые, прозрачные и твердые . Они так же растворяются в воде, как и тростниковый порошок.
Растворяется фруктоза и в спирте. При нагреве моносахар плавится. Передержишь на плите, загорится. При этом, выделится водяной пар. Температура кипения фруктозы равна 102-ум градусам Цельсия.
Фруктоза – сироп менее вязкий, нежели растворенные в воде сахароза и глюкоза. С последней совпадает реакция нагрева с кислотами. И глюкоза, и фруктоза преобразуются в оксиметилфурфурол, а после, в левулиновую кислоту. Ее применяют в фармацевтике для изготовления лекарств. А где кроме пищевой промышленности пригождается фруктоза? Давайте разбираться.
Применение фруктозы
Фруктоза при диабете – лишь одно из назначений медиков. Так, врачи назначают моносахар внутривенно при алкогольных отравлениях. Лекарство не вызывает побочных эффектов, но главное, в разы ускоряет метаболизм спиртного. Оно быстро расщепляется и выводится из организма.
Не встает вопрос и можно ли фруктозу младенцам. Они способны усваивать моносахар уже в двухдневном возрасте. А вот глюкоза и галактоза детскими организмами часто отторгаются. Отсюда непереносимость многих молочных смесей. Вот врачи и прописывают фруктозу в качестве лекарства, дабы нормализовать пищеварение, позволить новорожденному полноценно питаться.
Фруктоза является лекарством при гипогликемии. Эта патология связана с пониженным содержанием сахара в крови. Привычная сахароза лишь способствует гипогликемическим реакциям. Фруктоза меде в и фруктах, напротив, поддерживает необходимый уровень сахара. Для должного эффекта медики назначают препарат в чистом виде, в таблетках и порошках.
Состав фруктозы заинтересовал и специалистов мыловарения. Моносахар добавляют в бытовую химию, чтобы повысить устойчивость пены. Кроме того, фруктоза увлажняет и питает кожу. Добавка придает мылу особый аромат. Кажется, что пахнет сухофруктами. На самом деле, это аромат фруктозы.
Микробиологи фруктозу купить стремятся, чтобы создать питательный субстрат для размножения дрожжей, в частности, кормовых. Они – основа комбикорма, применяемого в сельском хозяйстве для питания скота. Именно на фруктозе бактерии плодятся быстро, что сокращает издержки производства, повышает его эффективность.
Добыча фруктозы
Получение фруктозы в 1847-ом году было связано с инулином. Это растительный полисахарид. Его много в земляной груше. Она, так же, известна как тапинамбур. Выделение из него моносахара было столь хлопотно, что более не применялось. Чтобы окупить затраты на производство, нужно было установить ценник на фруктозу, близкий к .
Второй попыткой производства моносахара стало его получение из сахарозы. Сырье для фруктозы инвертировали. Так называют процесс гидролиза в присутствии кислоты. Фруктозу из раствора осаждали, добавляя окись калия.
Потом, осадок нейтрализовывали двуокисью углерода. Оставалась смесь моносахара с карбонатом кальция. Удалить его оказалось непросто. Степень загрязнения кристаллов фруктозы зашкаливала.
Фруктоза в продуктах стала не единственным ее источником лишь в 20-ом веке. Постарались финские ученые. Они выделили вещество из обычного тростникового сахара. Первые партии изготовили в лабораториях акционерного общества «Суомен Сокери». Там работали авторы реакции. Они сделали фруктозу доступной для каждого.
Продукт массово хлынул на рынок. В начале 21-го века в мире насчитывалось уже более 20-ти предприятий по производству фруктозы. Отзывы о моносхаре первыми начали оставлять Европейцы, затем, китайцы. В Поднебесной и сейчас размещено большинство фабрик, изготавливающих фруктозу. В год на рынок поступает около 150 000 тонн вещества.
Цена фруктозы
Что перевешивает, вред фруктозы или ее польза, — вопрос не только для ученых, но и обычных потребителей. Они хотят знать, есть ли смысл переплачивать за моносахар, когда есть возможность купить более доступные дикристаллы. Их стоимость знают все.
За фруктозу просят, в среднем, в 3-4 раза больше. 250 граммов из аптеки обойдутся не меньше 50-ти рублей. За полукилограммовый пакет в продуктовом магазине придется отдать минимум 105 рулей. Обычно же, 500 граммов моносахара стоят 160-220 рублей.
Оптовые поставки фруктозы осуществляются, как правило, в мешках по 25 килограммов. При этом, ценник выставляется за каждую 1 000 граммов. Чем больше заказываешь, тем, как правило, больше готовы скинуть продавцы. В итоге, кило фруктозы может обойтись всего в 180-200 рублей.
Что такое фруктоза, ее полезные и вредные свойства. Можно ли использовать сахарозаменитель при диабете, при беременности и давать детям? Как правильно вводить в рацион фруктовый сахар?
Содержание статьи:
Фруктоза - это фруктовый сахар, который относится к группе простейших углеводов - моносахаридов. Другие названия вещества - кетогексоза, кетоноспирт, изомер или производное глюкозы. Впервые в чистом виде фруктозу выделили из меда в 1847 году, а искусственный синтез впервые был проведен в 1861 году Бутлеровым - исходным продуктом была муравьиная кислота.
Вязкость раствора фруктозы низкая -78,9%. Для сравнения: концентрация раствора сахарозы при той же температуре - 67,1%, а глюкозы - 47,2%.
Химические свойства фруктозы аналогичны сахарозе. Растворяется в воде чуть быстрее тростникового сахара, но не намного. При нагревании с кислотами моносахарид преобразуется сначала в оксиметилфурфурол, а затем трансформируется в левулиновую кислоту.
Синтез фруктозата кальция широко применяется в пищевой промышленности для создания пищевых соединений и лекарственных препаратов. Химическая формула моносахарида - С6Н12О6.
Фруктоза для диабетиков предлагается как заменитель сахара, так как ее гликемический индекс равен 30 - выработка инсулина значительно уменьшается.
Натуральная фруктоза содержится в овощах и фруктах. Однако для промышленного изготовления моносахарида используют кукурузу, сахарный тростник, некоторые зерновые культуры и даже целлюлозу. В США производство фруктозы отлажено в промышленном масштабе: кукурузный сироп, в составе которого она находится, пользуется огромной популярностью среди местного населения.
Всасывается фруктоза в кишечнике медленно, а вот расщепляется очень быстро на производные - жиры и глюкозу. В глюкозу трансформируется около 25% вещества, остальное всасывается печенью и преобразуется в триглицериды. Выработки инсулина при расщеплении фруктозы не происходит, лептин не вырабатывается, и поэтому чувства сытости не возникает. Именно поэтому продуктов, содержащих фруктозу, съесть можно намного больше.
Благодаря тому, что фруктозу выделили в чистом виде, удалось решить важную задачу - повысить качество жизни больным сахарным диабетом. Заменитель сахара оказывает щадящее воздействие на клетки поджелудочной железы.
Благодаря положительным свойствам фруктозу используют для производства пищевых продуктов, детского питания, лекарственных препаратов и многих биодобавок.
Энергетическая ценность чистой натуральной фруктозы - 380 кКал/100 г продукта, искусственно синтезированной - 399 кКал. В таком же количестве сахара содержится 400 кКал.
Благодаря разнице в гликемическом индексе фруктоза медленнее усваивается, при ее употреблении резкого повышения уровня сахара в крови не происходит.
Если сравнивать воздействие фруктозы и сахара на состояние полости рта, то можно отметить, что фруктовый сахар оказывает щадящее влияние на пульпу и не провоцирует развитие кариеса.
Фруктоза отличается от сахара механизмом действия на человеческий организм. Под ее воздействием обменные процессы ускоряются, а при употреблении сахара они замедляются.
При упоминании о фруктозе автоматически приходит на ум лечение сахарного диабета. Однако в медицине фруктовый сахар в чистом виде используется не только для этого - при терапевтических мероприятиях по устранению алкогольной интоксикации раствор этого вещества вводят внутривенно. Инфузивное введение стимулирует обменные процессы и помогает организму быстро очиститься от метаболитов и токсинов, образующихся при расщеплении этилового спирта.
Поскольку для переработки равного количества фруктозы, по сравнению с сахаром, выделяется в 5 раз меньше инсулина, то диабетики 1 типа могут почувствовать забытый вкус сладкого.
При сахарном диабете 2 типа углеводный обмен нарушается вследствие развития различных органических патологий, из-за которых возникает относительная инсулиновая недостаточность. К этим состояниям относятся: ожирение, сердечно-сосудистые заболевания, нарушения липидного обмена. То есть чаще всего болезнь развивается на фоне увеличения веса.
Но полностью фруктоза при диабете заменить сахар не может. Поскольку уровень глюкозы в крови не поддерживается, механизм саморегуляции нарушен, то у больных диабетом может развиваться состояние гипогликемии.
Уровень глюкозы в крови при гипогликемии значительно снижен - меньше 3 ммоль/литр, что представляет опасность для жизнедеятельности человеческого организма. Головной мозг не может функционировать при таком показателе, развивается гипогликемическая кома. Спасти пострадавшего в этом состоянии может только резкое повышение уровня глюкозы. Употребление фруктозы при гипогликемии бесполезно.
Гипогликемия может появиться и у здоровых людей при недостатке в рационе углеводов. Чтобы устранить опасное состояние, лучше всего выпить 100 г натурального виноградного сока.
Продажа фруктозы значительно выросла, но затем популярность подобного способа борьбы с лишним весом резко снизилась.
Объяснение потери популярности фруктозы для похудения в следующем. Поскольку гликемический индекс фруктового сахара ниже, то мозг сигнала о насыщении не получает. Если человек испытывает чувство голода, то он постоянно думает о еде, становится раздражительным, нервничает. В результате замена сахара фруктозой может привести к развитию депрессии.
В случае когда рефлекторное желание избавиться от голода удовлетворяют, то похудение замедляется. Кроме того, поскольку 80% из всей поступающей фруктозы откладывается в печени в виде жиров, эффективность диеты уменьшается.
Частичная замена сахара во время диеты для похудения популярна до сих пор. Но лучше всего, чтобы фруктовый сахар во время диеты поступал в естественном виде - в составе фруктов. Если так хочется сладкого, что ни о чем, кроме этого, думать невозможно, то диетологи советуют съесть горстку изюма, 2-3 штучки кураги или один финик.
Фруктовый сахар может спровоцировать набор лишнего веса, создает дополнительную нагрузку на печень. Так почему гинекологи советуют беременной использовать именно этот моносахарид в 1 и 3 триместре беременности?
В 1 триместре многие женщины мучаются от токсикоза, вызванного адаптацией к новому состоянию - негативные перемены появляются при изменении гормонального фона. Симптомы токсикоза: тошнота, рвота, диарея, головокружение, боли в голове, резкие перепады давления.
Те же признаки в 3 триместре у беременных вызывает гестоз - это состояние более опасно для организма, так как плод уже сформировался. Патологические нарушения в организме могут вызвать преждевременные роды, гипоксию, внутриутробную гибель плода. Причина гестоза - нарушение работы эндокринных органов и мочевыделительной системы, вызванное повышенной нагрузкой.
Как показала терапевтическая практика, замена сахара на фруктозу нормализует общее состояние, устраняет перепады давления, предупреждает отложение мочевой кислоты в почках.
Заменять сахар фруктозой во время беременности можно только по рекомендации лечащего врача!
Чтобы не бояться использовать детское питание промышленного производства, следует приобретать его от проверенного надежного производителя. Дозировка фруктозы в детском питании рассчитана по рекомендациям педиатров.
Если мамочка во время беременности отдавала предпочтения сладким продуктам, то ребенок будет требовать более сладкой пищи. Конечно, рассказать он об этом не сможет, но родители могут увидеть его недовольство при введении прикорма по отказу от еды и повышенной капризности. В этом случае допустимо подсластить питание фруктозой - она щадяще относится к поджелудочной железе и к уже формирующейся зубной ткани.
Если дети постарше требуют сладкого, то следует отдать предпочтение продуктам для диабетиков - зефиру, шоколаду, печенью и халве, которые изготовлены с фруктовым сахаром. Можно и самим варить для малышей варенье или компоты, выпекать кондитерские изделия с фруктозой.
Сладости детям следует давать на сытый желудок, как дополнение к основному рациону. Пища с фруктовым сахаром сытости не дает, и если вышеописанное условие не выполнено, ребенок будет переедать, и у него может развиться ожирение.
Польза и вред фруктозы для детей и взрослых зависит от количества ее употребления и от того, насколько правильно ее вводят в рацион.
Большие дозы фруктозы нарушают метаболические процессы в организме, способствуют развитию ожирения, изменяют характер отложения жировой прослойки.
Если употреблять сахарозаменитель неограниченно, могут возникнуть:
Нагревание свыше 105 градусов делает употребление продуктов с натуральным фруктовым сахаром абсолютно безопасным, но в таком виде они полностью теряют свои полезные свойства.
Правила применения фруктозы:
Рекламируя фруктовый сахар как натуральный продукт, производители часто помещают на упаковку наливное яблоко, соты, сочащиеся медом, или грушу. Это только грамотный маркетинговый ход: как уже выяснили, фруктоза - только производное глюкозы, и ее добывают из тростникового сахара.
Как применять фруктозу - смотрите на видео:
Углеводы - органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.
Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.
Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида C x (H 2 O) y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды. Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С 5 Н 10 О 4 . В то же время существуют некоторые соединения, формально соответствующие формуле C x (H 2 O) y , однако к углеводам не относящиеся, как, например, формальдегид (СН 2 О) и уксусная кислота (С 2 Н 4 О 2).
Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.
В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).
Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.
При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.
Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:
Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.
В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.
В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.
Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:
Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды. И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I). При этом альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной – образуется глюконовая кислота:
Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:
Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.
Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH) 2 образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.
При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:
Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:
Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:
Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.
Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C 12 H 22 O 11 .
Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой . Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:
Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.
Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.
Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.
В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:
Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.
Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.
Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:
А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:
Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т.е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH) 2 растворяется с образованием темно-синего раствора.
Полисахариды - сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.
Есть и другое определение полисахаридов:
Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.
В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C 6 H 10 O 5) n .
Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.
Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.
Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух. И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток. Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.
Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:
При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:
При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.
При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.
Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами.
Ее относят к группе моносахаридов, и она представляет собой важнейший природный сахар. Некоторые соединения можно встретить в виде природных продуктов. Самым важным из них является , или обыкновенный сахар, молекулы которого собраны из молекул фруктозы и глюкозы.
Образуемые фруктозой полисахариды, например, такие, как инулин и флеин, играют большую роль в жизнедеятельности растений, т.к. являются для них запасами питательных веществ. До последнего времени процесс производства фруктозы был довольно затратным и трудоемким, т.к. для ее производства использовался инсулин. Сейчас благодаря шагнувшей вперед науке фруктозу получают методом дополнительной селекции сахарозы.
Вообще, фруктоза известна ученым уже более ста лет. А многие ее полезные свойства открыты сравнительно недавно, например, ее возможность использования в рационе больных сахарным диабетом. Издавна фруктоза в разнообразном виде входила в потребляемую человеком пищу. Давно замечено, что она легко усваивается организмом, не имеет вредного влияния на организм и не оказывает побочных явлений.
Фруктоза представляет собой безводные кристаллы, имеющие форму игл, температура ее плавления составляет приблизительно 102- . Молекулярный вес ее равен 180,16, а удельный – 1,6 г/см3. Калорийная ценность примерно равна калорийности всех остальных сахаров, т.е. 4 ккал на 1г. Фруктозе свойственна способность поглощать водяные пары из окружающей среды, а концентрированные составы ее могут сохранять влагу. Также фруктоза легко растворяется в воде и . В условиях температуры около 20оС насыщенный раствор фруктозы имеет концентрацию в 78,9%, в то время как концентрация раствора сахарозы при тех же условиях составляет 67,1%, а глюкозы всего лишь 47,2%. Вязкость раствора фруктозы, напротив, гораздо ниже, чем у растворов глюкозы и сахарозы.
Длительное время фруктоза была редкостью, и поэтому применялась исключительно в фармакопейных препаратах или людьми, страдающими сахарным диабетом. Но за последнее время она стала обычным сырьем, применяемым в пищевой промышленности.
Являяся природным веществом, фруктоза имеет много положительных качеств, которые широко применяются в производстве различных продуктов питания. Наиболее важными из них являются высокая степень сладости, безопасность для здоровья зубов, отсутствие побочных явлений и противопоказаний, хороший распад в процессе метаболизма, тонизирующий эффект, способность ароматы, более того возможность образования ароматических субстанций, отличная растворимость и небольшая вязкость, влияние на метаболизм алкогольных напитков и т.д.
На сегодняшний день фруктоза получила широкое применение для изготовления лечебных препаратов и диетических продуктов.
