Углеводы

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 (С6Н1206), или виноградный сахар, названный так из-за его большого содержания в винограде; тростниковый или свекловичный сахар (С^НнОц); крахмал и целлюлоза (С6Н]о05). 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 низомолекулярные, или олигосахариды (представителем их является свекловичный сахар), и высокомолекулярные, например, крахмал 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, грущ и других плодов, плавится при температуре ПО—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 С02).

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 в воде.

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.