Фізичні та хімічні властивості вуглеводів

 

Моносахариди це безбарвні кристалічні тверді речовини, солодкі на смак, добре розчинні у воді. Вони вступають у різні реакції, властиві для карбонільної та поліоксигруп. Розглянемо ті з них, які мають важливе значення для їх біологічної функції.

Глюкоза (виноградний цукор) досить поширена в природі: міститься в зелених частинах рослин, виноградному соку, насінні, фруктах, ягодах, меді. У чистому вигляді з їжею споживається близько 15-18 г глюкози. Це лише невелика частина глюкози, яка бере участь в метаболічних процесах організму. Глюкоза входить до складу сахарози, крохмалю, клітковини, з якої вона звільняється в процесі гідролізу в травному тракті. ЦНС - головний і спинний мозок - витрачають 140 г (близько 10 столових ложок), а еритроцити крові - близько 40 г глюкози в добу. Глюкоза є основною транспортною формою вуглеводів в організмі людини.

Організм людини строго регулює концентрацію глюкози в крові на рівні 100-120 мг/100 мл навіть у стані голоду, коли глюкоза крові поповнюється за рахунок гідролізу запасів глікогену або перетворення на глюкозу амінокислот. Після їди рівень глюкози в крові підвищується порівняно з рівнем натщесерце за рахунок вуглеводів їжі, а потім поступово знижується до початкового рівня, оскільки глюкоза використовується тканинами для отримання енергії або для запасу вуглеводів у формі глікогену. Стан, при якому вміст глюкози в крові підвищується більше 160 мг/100 мл, називають гіперглікемією. Вона спостерігається при цукровому діабеті, коли порушується синтез інсуліну острівцями підшлункової залози і тканини втрачають здатність утилізувати глюкозу з крові. У результаті глюкоза виділяється з сечею.

 

При зниженні концентрації глюкози в крові до 60 мг/100 мл та менше розвивається гіпоглікемія, що супроводжується відчуттям голоду і слабкості. Стан легкої, так званої реактивної гіпоглікемії переживає кожна людина через декілька годин після їди.

Підвищення концентрації глюкози після прийому солодкої їжі викликає посилене виділення гормону підшлункової залози інсуліну. Це супроводжується падінням рівня глюкози через деякий час навіть нижче початкового натщесерце, тобто розвивається гіпоглікемія.

Відновленою формою глюкози є спирт сорбіт, який знайдений в яблуках, грушах, персиках і деяких овочах. Він підтримує рівень глюкози в крові більш тривалий час, що зменшує вірогідність розвитку гіпоглікемії та ослабляє відчуття голоду. Проте сорбіт може викликати здуття живота і пронос, що перешкоджає його широкому використанню в харчуванні. Сорбіт знайшов застосування як підсолоджувач в жувальній гумці.

Фруктоза (фруктовий цукор, левулоза) у вільному стані міститься в меді, фруктах і ягодах, насінні, зелених частинах рослин. Входить до складу сахарози і високомолекулярного полісахариду інуліну. Фруктоза солодше цукру (сахарози) і знаходить застосування у виробництві напоїв та інших продуктів. У печінці фруктоза перетворюється на глюкозу, а це означає, що використання фруктози хворими діабетом також не може бути безмежним. Фруктоза меншою мірою викликає розвиток карієсу, чим цукор. Використання фруктози в живленні обмежується економічними міркуваннями, за ціною вона дорожча, ніж цукор, а переваги перед цукром не так вагомі, щоб витіснити цукор.

Глюкоза та фруктоза мають велике значення в харчовій промисловості, будучи важливим солодким компонентом продуктів харчування і початковим матеріалом для процесів бродіння.

Галактоза входить до складу лактози - молочного цукру. Це єдиний моносахарид тваринного походження.

Пентозі (п'ятивуглецеві моноцукру) - арабіноза, рибоза, ксилоза, представлені в природі головним чином як структурні компоненти складних полісахаридів (геміцеллюлоз, пектинових речовин), а також нуклеїнові кислоти і інші природні полімери.

Галактоза є складовою частиною лактози (молочний цукор), що міститься в молоці ссавців, рослинних клітинах, насінні.

Арабіноза міститься в хвойних рослинах, входить до складу пектинових речовин, слизу, камеді, геміцелюлози.

Ксилоза входить до складу пентозанів.

D-рибоза є універсальними компонентом головних біологічно активних молекул, які відповідають за передачу спадкової інформації. РНК та ДНК, входить до складу АТФ та АДФ за допомогою яких у любому живому організмі запасається та переноситься хімічна енергія.