Глюкоза фруктоза сахароза примеры
Углеводы, моносахариды, полисахариды, мальтоза, глюкоза, фруктоза.
Углеводы — это обширная группа органических соединений, которые играют большую роль в жизнедеятельности организма. Распространены углеводы главным образом в растительном мире.
Организму человека требуется 400-500 г углеводов в сутки (в том числе не менее 80 г сахаров). Они являются важным источником энергии. Усвояемость углеводов, содержащихся в фруктах, составляет 90 %; в молоке и молочных продуктах — 98; в столовом сахаре — 99 %.
Примерами углеводов могут служить глюкоза (С6Н2О6), или виноградный сахар, названный так из-за его большого содержания в винограде; тростниковый или свекловичный сахар (С6Н22011); крахмал и целлюлоза (СбН10О5). Эти вещества состоят из углерода, водорода и кислорода. Причем соотношение двух последних элементов такое же, как в воде, т. е. на два атома водорода приходится один атом кислорода. Таким образом, углеводы как бы построены из углерода и воды, отсюда и произошло их название.
Углеводы делятся на моносахариды (например, глюкоза) и полисахариды. Полисахариды в свою очередь разделяются на низкомолекулярные, или олигосахариды (представителем их является свекловичный сахар), и высокомолекулярные, например крах — мал и целлюлоза. Молекулы полисахаридов построены из остатков молекул моносахаридов и при гидролизе расщепляются на более простые углеводы.
Моносахариды. Из моносахаридов наибольшее значение для организма человека — имеют глюкоза, фруктоза, галактоза и др. Все они кристаллические вещества, растворимые в воде.
Глюкоза в свободном состоянии распространена в плодах многих растений. В связанном состоянии она находится в растениях в виде полисахаридов (сахарозы, мальтозы, крахмала, декстрина, целлюлозы и др.). В промышленности глюкозу получают из крахмала.
Безводная глюкоза плавится при температуре 146 С , она хорошо растворима в воде Глюкоза примерно в 2 раза менее сладкая, чем сахароза. —
При действии на глюкозу сильных окислителей образуется сахарная кислота. При восстановлении она переходит в шестиатомный спирт — сорбит. Сорбит обнаружен в ягодах рябины, соке вишен, слив, яблок, груш и других плодов, плавится при температуре 110-111 С, обладает сладким вкусом Применяется в кондитерской промышленности для изготовления диетических кондитерских изделий.
Фруктоза ( плодовый сахар) содержится вместе с глюкозой во многих сладких плодах. смесь равных количеств фруктозы и глюкозы составляет преобладающую часть (80 %) меда. Фруктоза значительно слаще сахарозы, входит в состав тростникового сахара и инулина (полисахарида). В кондитерской промышленности фруктоза мало применяется в чистом виде, но она является компонентом почти всех кондитерских изделий, так как входит в состав инвертного сиропа.
Галактоза — часть молочного сахара (лактозы), из которого ее — получают гидролизом. Галактоза в чистом виде — кристаллическое вещество сладкого вкуса, плавится при температуре 165 ° С , хорошо растворима в воде. Входит в кондитерские изделия как составная часть молочного сахара.
Характерным свойством моносахаридов является их способность сбраживаться под влиянием дрожжей до этилового спирта (и диоксида углерода сО2).
Полисахариды. Это группа углеводов, молекулы которых, присоединяя воду, расщепляются до моносахаридов. Низкомолекулярные полисахариды большей частью хорошо кристаллизуются, растворимы в воде, обладают сладким вкусом. Простейшими из них являются дисахариды.
К дисахаридам относятся свекловичный сахар (сахароза), солодовый сахар (мальтоза), — молочный сахар (лактоза) и др.
Сахароза широко распространена в растительном мире. В соке сахарной свеклы и сахарного тростника ее содержание достигает 25% . Из этих растений сахарозу получают в виде сахара.
Мальтоза в свободном виде не встречается, она содержится в солоде — продукте, получаемом из проросших и смолотых зерен хлебных злаков. При гидролизе мальтоза распадается на две молекулы глюкозы. В промышленности мальтозу получают осахариванием крахмала ферментами и кислотой. Температура плавления мальтозы 108 °С. Мальтоза входит в состав многих кондитерских изделий как составная часть патоки.
Лактоза (молочный сахар) находится в молоке (4-5 %). Молочно — кислые бактерии сбраживают этот сахар в молочную кислоту. Являясь составной частью молока, лактоза входит во все кондитерские изделия, содержащие молоко. При нагревании растворов лактозы она разлагается и повышает цветность раствора.
Низкомолекулярные полисахариды обладают различной степенью сладости. Степень сладости определяют органолептическим путем. Если принять степень сладости сахарозы за 100 единиц, то сладость других сахаров может быть выражена следующими величинами: фруктозы — 173, глюкозы — 74, мальтозы и галактозы — 32, лактозы — 16. Следовательно, наиболее сладким сахаром из перечисленных является фруктоза, а наименее — лактоза.
Высокомолекулярные полисахариды широко распространены в растительных организмах. Одни из них, такие как крахмал, инулин, гликоген, являются запасными питательными веществами, другие, к примеру целлюлоза, образуют остов растений. К полисахаридам относятся и пектиновые вещества. Общим признаком всех полисахаридов является то, что они представляют собой высокомолекулярные соединения.
Крахмал накапливается в виде запасного вещества в семенах, клубнях, луковицах, а иногда в стеблях и листьях растений. Он состоит из амилопектина и амилозы. Амилопектин дает клейстер, амилоза образует коллоидный раствор. Присоединяя воду, крахмал постепенно расщепляется до более простых углеводов. Вначале он превращается в растворимый крахмал (растворяется в горячей воде без образования клейстера), затем расщепляется на декстрины — твердые вещества, растворимые вводе.
Декстрины являются полисахаридами, но менее сложного строения, чем крахмал. При гидролизе декстринов получается мальтоза, которая, как было сказано выше, расщепляется на две молекулы глюкозы. Таким образом, конечным продуктом гидролиза крахмала является глюкоза. В кондитерской промышленности крахмал не только входит в состав кондитерских изделий, но и широко применяется как вспомогательный материал для изготовления форм при отливке корпусов конфет.
Гликоген содержится в печени и различных тканях животных и человека в виде запасного вещества, поэтому его называют иногда животным крахмалом.
Инулин содержится в клубнях ряда растений. Он легко растворяется в воде, образуя коллоидные растворы. При кислотном или ферментативном гидролизе инулин полностью превращается во фруктозу.
Целлюлоза, или клетчатка, является главной составной частью оболочек растительных клеток.
Пектиновые вещества в большом количестве содержатся в плодах некоторых растений (крыжовнике, землянике, яблоках). Пектиновые вещества являются кальциевыми и магниевыми солями полигалактуроновой кислоты; они подразделяются на протопектин и пектин. Протопектин откладывается преимущественно в стенках клеток и в процессе созревания плодов и овощей превращается в растворимый пектин , чем и объясняется размягчение тканей. Благодаря присутствию пектиновых веществ сахарные фруктовые сиропы, нагретые до кипения и затем охлажденные, способны образовывать желеобразные массы. Это свойство пектиновых веществ используют в производстве мармелада, желе, пастилы.
Источник
Углеводы
Углеводы – органические соединения, имеющие общую формулу СmH2nOn (n, m >3). Их разделяют на три группы: моно-, олиго- и полисахариды.
Моносахариды – углеводы, которые не могут гидролизоваться с образованием более простых углеводов (глюкоза, фруктоза).
Олигосахариды – углеводы, представляющие собой продукты конденсации двух или нескольких моносахаридов (сахароза).
Полисахариды – углеводы, образованные большим числом молекул моносахаридов (крахмал, пектин, целлюлоза).
Моносахариды. Глюкоза
Глюкоза (С6Н12О6) – представляет собой кристаллы белого цвета, сладкие на вкус и хорошо растворимые в воде. Молекулы глюкозы могут существовать в линейной (альдегидоспирт с пятью гидроксильными группами) и циклической форме (α- и β-глюкоза), причем вторая форма получается из первой при взаимодействии гидроксильной группы при 5-м атоме углерода с карбонильной группой (рис. 1).
Рис. 1. Формы существования глюкозы: а) β-глюкоза; б) α-глюкоза; в) линейная форма
Для углеводов, в частности для глюкозы, характерны следующие химические свойства:
1. Реакции, протекающие при участии карбонильной группы:
— глюкоза окисляется аммиачным раствором оксида серебра и гидроксидом меди (II) в глюконовую кислоту при нагревании
— глюкоза способна восстанавливаться в шестиатомный спирт – сорбит
— глюкоза не вступает в некоторые реакции, характерные для альдегидов, например, в реакцию с гидросульфитом натрия.
2. Реакции, протекающие при участии гидроксильных групп:
— глюкоза дает синее окрашивание с гидроксидом меди (II) (качественная реакция на многоатомные спирты);
— образование простых эфиров. При действии метилового спирта на один из атомов водорода замещается на группу СН3. В эту реакцию вступает гликозидный гидроксил, находящийся при первом атоме углерода в циклической форме глюкозы
— образование сложных эфиров. Под действием уксусного ангидрида все пять групп –ОН в молекулу глюкозы замещаются на группу –О-СО-СН3.
Моносахариды. Фруктоза
Фруктоза предсттавляет собой изомер глюкозы. Как и глюкоза, она может существовать в линейной (кетоноспирт) и циклической форме (рис. 1).
Рис. 1. Формы существования фруктозы
Фруктоза вступает во все реакции, характерные для глюкозы, но, в отличие от неё не вступает в реакцию «серебряного зеркала».
Олигосахариды. Сахароза
Сахароза (C12H22O11) – представляет собой белое кристаллическое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде.
Молекула сахарозы содержит 2 цикла – 6-тичленный (остаток глюкозы) и 5-тичленный (остаток фруктозы), соединенных между собой за счет гликозидного гидроксила глюкозы:
Для сахаразы характерно наличие следующих химических свойств:
2. Сахароза реагирует с гидроксидом кальция с образованием сахарата кальция.
3. Сахароза не вступает в реакцию «серебряного зеркала», поэтому её называют не восстанавливающим дисахаридом.
Полисахариды
Крахмал — (С6Н10О5)n – белый порошок, нерастворимый в холодной воде и образующий коллоидный раствор в горячей воде.
Это природный полимер. Его молекулы состоят из линейный и разветвленных цепей, содержащих остатки α-глюкозы. Фрагмент структуры крахмала выглядит следующим образом:
Крахмал способен гидролизоваться при нагревании в кислой среде, причем конечным продуктом гидролиза является глюкоза:
Крахмал дает интенсивное синее окрашивание с йодом — это качественная реакция на йод.
Целлюлоза – (С6Н10О5)n – природный полимер, молекулы которого состоят только из линейных цепей, содержащих остатки β-глюкозы:
Для целлюлозы также, как и для крахмала характерна способность гидролизоваться при нагревании в кислой среде:
Каждое структурное звено молекулы целлюлозы содержит по три –ОН группы, которые могут реагировать с азотной и уксусной кислотами с образованием сложных эфиров:
Примеры решения задач
| Задание | Полученное из глюкозы соединение С3Н6О3 в реакции с натрием образует соединение состава C3H4Na2O3, с карбонатом кальция — С6Н10СаО6, с этанолом в присутствии серной кислоты — С5Н 10О3. Назовите это соединение и напишите уравнения реакций |
| Решение | При молочнокислом брожении из глюкозы получается молочная (2-гидроксипропановая) кислота: |
В реакции молочной кислоты с натрием участвуют и гидроксильная и карбоксильная группы:
С карбонатом кальция и с этанолом молочная кислота реагирует как обычная карбоновая кислота:
| Задание | Сколько грамм глюкозы потребуется для реакции «серебряного зеркала», если выделяется 4,32 г осадка? |
| Решение | Запишем уравнение реакции: |
В осадок выпадает серебро, следовательно, масса выделившегося осадка – это масса серебра. Найдем количество вещества серебра:
v(Ag)=m(Ag)/M(Ag) = 4,32/108 = 0,04 моль
По уравнению реакции количество моль глюкозы равно 1/2 v(Ag) = 0,02 моль. Тогда масса глюкозы, вступившей в реакцию:
Источник