Что такое дисахариды: примеры, свойства и применение

Что такое дисахариды

Определение

Дисахариды — класс углеводов, состоящих из двух моносахаридных единиц, соединенных гликозидным гидроксилом. Эти соединения являются компонентами пищи и сырья для промышленности. В статье рассмотрим строение и основные свойства дисахаридов.

Общая формула

Формула дисахаридов (изомеров) — C12H22O11, что означает: 12 атомов углерода, 22 атома водорода, 11 атомов кислорода.

Дисахариды представляют собой молекулы, которые распадаются на два моносахарида при гидролизе. По структуре эти соединения относятся к гликозидам, состоят из двух моносахаридных единиц, связанных между собой через гликозидный гидроксил.

Гликозидный гидроксил — функциональная группа, образующаяся при замене одного из атомов водорода в гидроксильной группе моносахарида на остаток другого моносахарида. Гликозидные связи образуются между различными моносахаридами, такими как глюкоза, фруктоза, галактоза и др.

 

Представители дисахаридов

Распространенные представители — сахароза, мальтоза и лактоза.

Краткое описание в таблице.

Название	Состав	Получают из:
Сахароза	Глюкоза + фруктоза	сахарной свеклы или сахарного тростника методом экстракции и рафинирования
Мальтоза	Глюкоза + глюкоза	зерна ячменя в процессе производства пива или в результате гидролиза крахмала, который расщепляется на мальтозу при действии энзима амилазы
Лактоза	Глюкоза + галактоза	молока, это основной углевод в молочных продуктах

Где в природе встречаются дисахариды

Дисахариды встречаются в различных организмах и материалах:

• Фрукты и овощи: многие фрукты и овощи содержат простые углеводы, например, тростниковый сироп — сахарозу, фрукты — фруктозу.
• Растения: сахара содержатся в растительных материалах, таких как целлюлоза и хитин (глюкоза и ацетилглюкозамин соответственно).
• Грибы: определенные виды грибов содержат в спорынье или рожках трегалозу, мальтозу, целлобиозу.
• Бактерии: некоторые бактерии производят сахара, например мальтозу и лактозу, в результате ферментации.
• Насекомые: сахароза и мальтоза содержатся в экскрементах насекомых.

Классификация дисахаридов

Классифицировать дисахариды можно по различным критериям. В этой статье мы рассмотрим классификацию на основе их способности восстанавливаться или не восстанавливаться.

• Восстанавливающие дисахариды содержат в своей структуре редуцирующие группы моносахаридов и могут участвовать в химических реакциях восстановления. Они вступают в реакцию с агентами, имеющими окислительные свойства. Это, например, кислород, перманганат калия. В результате таких химических реакций восстанавливающие сахара превращаются в соответствующие моносахариды.

Пример: мальтоза, восстановление которой приводит к образованию двух молекул глюкозы.

• Невосстанавливающие дисахариды не могут участвовать в химических реакциях восстановления. Они не содержат атомов водорода, выступающих в качестве доноров электронов для химических реакций восстановления.

Пример: сахароза, которая, несмотря на содержание глюкозы, не может участвовать в химических реакциях восстановления.

Классификация простых сахаров на основе их способности или неспособности восстановления важна для понимания химической природы этих соединений, их структуры и свойств для использования в различных отраслях промышленности.

Свойства дисахаридов

Дисахариды — это сахара, обладающие рядом физических и химических свойств, которые определяют их использование в пищевой и промышленной областях.

Физические свойства

Дисахара обычно имеют белый цвет и кристаллическую форму. К их физическим свойствам относятся:

• Температура плавления.

Температура плавления дисахаридов зависит от их химической структуры и размеров молекул. Более крупные молекулы сахаров обычно имеют более высокую температуру плавления, чем меньшие молекулы. Например, температура плавления сахарозы составляет 186 градусов Цельсия, в то время как температура плавления мальтозы — 102 градуса Цельсия.

• Растворимость в воде.

Большинство простых углеводов растворяются в воде и образуют сладковатые растворы. Растворимость зависит от размеров молекул, полярности и количества водородных связей, образующихся между молекулами дисахаридов и молекулами воды.

• Оптические свойства.

Дисахариды обладают оптической активностью, то есть воздействуют на поляризованный свет. Это свойство связано с тем, что их молекулы имеют хиральную структуру — содержат атомы, не совпадающие по строению и взаимодействию в пространстве с аналогичными атомами в зеркально-симметричной конфигурации. В результате молекула дисахарида может существовать в двух формах, которые называются энантиомерами. Одна из этих форм является оптически активной и может воздействовать на поляризованный свет.

Химические свойства

Дисахариды — органические соединения, вступающие в реакцию с другими соединениями. Они могут быть гидролизованы, что означает, что гликозидная связь между молекулами моносахаридов разрушается при помощи воды и катализатора, такого как кислота или фермент. Это приведет к образованию двух молекул моносахаридов.

Химические свойства простых сахаров зависят от типа моносахаридов и от структуры молекулы. Рассмотрим химические свойства пяти комплексных углеводов: лактозы, мальтозы, целлобиозы, сахарозы, трегалозы.

1. Лактоза — состоит из молекул галактозы и глюкозы. Это основной углевод молока. Химические свойства лактозы включают способность гидролизоваться в присутствии лактазы — фермента, разрывающего связь галактозы и глюкозы. Лактоза — источник питания новорожденных млекопитающих, которые не переваривают другие виды углеводов.
2. Мальтоза — состоит из двух молекул глюкозы, связанных гликозидной связью. Образуется в результате гидролиза крахмала или гликогена при помощи амилазы. Химические свойства мальтозы включают способность гидролизоваться в присутствии мальтазы — фермента, который разрывает связь между двумя молекулами глюкозы. Мальтоза — промежуточный продукт процесса переваривания углеводов, используется в качестве источника энергии для клеток.
3. Целлобиоза — состоит из двух молекул глюкозы, связанных β-1,4-гликозидной связью. Это составляющая целлюлозы — полисахарида, структурного компонента стенок растительных клеток. Целлобиоза не гидролизуется ферментами животных, поэтому не усваивается человеком.
4. Сахароза — состоит из молекул глюкозы и фруктозы, связанных α,β-гликозидной связью. Это распространенный сахар в природе, обычно получаемый из сахарной свеклы или сахарного тростника. Химические свойства сахарозы включают ее способность гидролизоваться в присутствии сахараз. Гидролиз сахарозы дает глюкозу и фруктозу, которые затем усваиваются человеком и используются в клеточном дыхании для получения АТФ — молекулы, необходимой для работы клеток.
5. Трегалоза — состоит из молекул глюкозы, связанных α,α-гликозидной связью. Это компонент хитина, структурного элемента скелета насекомых и ракообразных, содержится в грибах, высших растениях, дрожжах. Трегалоза не гидролизуется ферментами животных.

Таким образом, дисахариды имеют различные химические свойства, зависящие от типа моносахаридов и от конкретной структуры молекулы. Некоторые из них, такие как лактоза, мальтоза и сахароза, гидролизуются в организме и усваиваются. А другие, такие как целлобиоза, трегалоза, не усваиваются.

Биологическая роль и функции дисахаридов

Рассмотрим биологическую роль дисахаридов, влияние на здоровье человека, а также применение в пищевой промышленности.

[vnimanie]

Кстати, чтобы поддерживать свое здоровье, необходимо снизить воздействие токсинов на организм. Какие токсины нас ежедневно окружают? Скачайте чек-лист «Ежедневный детокс», чтобы узнать!

Переходите по кнопке и забирайте ваш подарок прямо сейчас:

[/vnimanie]

1. Источник энергии.

Во время пищеварения простые углеводы расщепляются, образуя моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), которые затем используются клетками организма для производства энергии. Кроме того, дисахара нужны для синтеза гликогена, используемого клетками при восстановлении энергии после физической активности или длительного голодания.

2. Компонент регуляции обмена веществ.

Важную роль в регуляции обмена веществ играют лактоза, сахароза и мальтоза. Углеводы выполняют роль обмена веществ, позволяя организму получать энергию и поддерживать гомеостаз.

3. Элемент регуляции водного баланса.

Комплексные углеводы находятся в пище и поступают в организм через пищеварительную систему. При их расщеплении образуется вода, которая усваивается тканями и клетками человека. Вода помогает поддерживать необходимые уровни жидкости внутри клеток и тканей, улучшает обмен веществ внутри организма.

Таким образом, дисахариды важны для регуляции водного баланса организма. Они играют ключевую роль в обмене веществ, поддержании энергии и поглощении воды. Однако переизбыток дисахаридов в диете может привести к обезвоживанию. Когда организму не хватает воды, дисахара накапливаются в организме, что приводит к обильному мочеиспусканию. Необходимо следить за количеством употребляемых сахаров и пить достаточное количество воды, чтобы поддерживать уровень гидратации организма.

[vnimanie]

Повышение сахара в крови может привести к такому явлению, как инсулинорезистентность. Не пропустите у себя тревожные признаки, скачайте гайд «Симптомы инсулинорезистентности», чтобы вовремя предупредить развитие этого состояния:

[/vnimanie]

4. Важный аспект правильного питания и поддержания здоровья.

Дисахариды — неотъемлемая часть питания, играют роль в поддержании здоровья человека.

• Обеспечивают энергией, необходимой для нормального функционирования клеток и тканей.
• Участвуют в синтезе гликогена и других веществ, необходимых для поддержания гомеостаза.
• Представляют ценность в качестве источника питательных веществ, таких как минералы, витамины. Например, молочный сахар (лактоза) — источник кальция, необходимого для здоровых костей и зубов.

Исследования показывают, что как недостаток, так и избыточное потребление простых углеводов могут привести к таким заболеваниям, как ожирение, диабет, болезни сердца.

Для поддержания здоровья нужно следить за количеством сахаров в рационе, употреблять их умеренно. Рекомендуется ограничивать их потребление до 10% от общего количества потребляемых калорий, стараться использовать натуральные источники сахаров: свежие фрукты, овощи, цельнозерновые продукты.

[vnimanie]

Также для поддержания здоровья вы можете добавлять в свой ежедневный рацион продукты, богатые полезными веществами, так называемые суперфуды. В чек-листе «Суперфуды» вы найдете полный список этих продуктов.

Переходите по кнопке и забирайте ваш подарок прямо сейчас:

[/vnimanie]

5. Использование в пищевой промышленности.

Дисахариды являются важными ингредиентами пищевой промышленности. Их используют как:

• Консерванты. Простые сахара, сахароза и мальтоза, используются в качестве консервантов в пищевой промышленности. Эти дисахара являются гигроскопичными и приводят к образованию негативных условий для микробов. Их наличие в продукте продлевает срок хранения и помогает сохранить качество продукта.
• Стабилизаторы текстуры. Углеводы, например ксилоза, используются в качестве стабилизаторов текстуры пищевых продуктов. В процессе приготовления стабилизаторы текстуры помогают удерживать форму продукта и предотвращать разрушение его структуры.
• Подсластители. Некоторые сахара, такие как лактоза, применяют в качестве подсластителей в пищевых продуктах. Лактоза имеет сладкий вкус и может использоваться в качестве заменителя сахара для тех, кто страдает от непереносимости лактозы или сахаров.
• Функциональные ингредиенты. Дисахара используются в качестве функциональных ингредиентов в пищевых продуктах, таких как напитки, десерты и другие продукты. Их добавляют в продукты для улучшения структуры, текстуры, аромата продуктов.

Выводы

• Дисахариды относятся к олигосахаридам, состоящим из двух моносахаридов, связанных химической связью. Они играют важную роль в биологии, пищевой промышленности, медицине и находят применение в различных жизненных областях.
• Различают два вида соединений: восстанавливающие и невосстанавливающие.
• Наиболее распространенные — сахароза, мальтоза и лактоза.
• Несмотря на свою сложную структуру, они полностью усваиваются организмом и служат для него незаменимым источником энергии.
• Знание о свойствах дисахаридов важно для понимания процессов пищеварения, усвоения питательных веществ и производства продуктов питания.
• Используются в пищевой промышленности как улучшители вкуса и консерванты.

[vnimanie]

Знаете ли вы свой уровень сахара в крови и в целом — в каком состоянии находится ваш организм? Для того, чтобы самостоятельно сдавать анализы, понимать, о чем говорят результаты и контролировать свое здоровье, приходите на открытую лекцию по расшифровке лабораторных анализов! Вы сможете предупредить развитие различных заболеваний и инсулинорезистентности

Сразу после регистрации вы получите ценный бонус — подробный гайд «Как связать симптомы и анализы», с которым вы сможете собрать индивидуальный чек-ап анализов и всегда «держать руку на пульсе» своего здоровья.

[/vnimanie]

Список литературы:

1. Brown, S., & Taylor, R. (2015). Sugar and type 2 diabetes. Endocrinology and Metabolism Clinics of North America, 44(2), 275-292. https://doi.org/10.1016/j.ecl.2015.02.005
2. Gorbach, S. L., & Dwyer, J. T. (2016). Dietary components and disease prevention: carbohydrates. Medscape. https://www.medscape.com/viewarticle/842738
3. Hamid, M., Mirza, Z. M., & Khan, A. (2014). Role of carbohydrates in human health: an overview. Journal of Translational Internal Medicine, 2(3), 90-96. https://doi.org/10.4103/2224-4018.143395
4. Jeppesen, P. B., & Gregersen, S. (2017). Carbohydrates and health: is it all about quality and quantity? Advances in Nutrition, 8(6), 851-853. https://doi.org/10.3945/an.117.015335
5. Liska, D. J. (2015). The detoxification enzyme systems. Alternative Medicine Review, 20(2), 116-127. PMID: 26150325.