Charakterystyka cukrów

Źródło zdjęcia

Cukry to związki zbudowane z C, H, i O. Dzielimy je na proste (monosacharydy) i złożone, do których zaliczamy dwucukry (disacharydy) i wielocukry (polisacharydy).

Monosacharydy to cukry mające 3-7 atomów węgla w cząsteczce. Z punktu widzenia odżywiania najważniejsze są cukry 6-ciowęglowe:

-glukoza
-fruktoza
-galaktoza
-mannoza

Disacharydy zbudowane są z dwóch cząsteczek cukrów prostych połączonych wiązaniem glikozydowym. Są to:

– maltoza- składająca się z dwóch cząsteczek glukozy,
– sacharoza- składająca się z jednej cząsteczki glukozy i jednej cząsteczki fruktozy,
– laktoza- składająca się z jednej cząsteczki glukozy i jednej galaktozy,
– celobioza – składająca się z dwóch cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem b-glikozydowym.

Polisacharydy składają się z wielu połączonych ze sobą wiązaniem glikozydowym cząsteczek cukrów prostych.

Najważniejsze to skrobia i glikogen, które zbudowane są z wielu tysięcy cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem a-glikozydowym i celuloza zbudowana z wielu cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem b-glikozydowym
Glukoza to cukier gronowy. Znajduje się w sokach roślinnych, miodzie, owocach, kwiatach. U zwierząt i ludzi gromadzona jest w postaci formy zapasowej (glikogenu) w mięśniach i wątrobie. We krwi człowieka stanowi ok. 0,1%.
Fruktoza to cukier owocowy. Zawarta jest w miodzie i owocach. W organizmie człowieka jest szybko metabolizowana lub zamieniana na glukozę.

Galaktoza – składnik cukru mlekowego – laktozy, rzadko występuje w stanie wolnym.
Mannoza- składnik cukrowców połączonych z białkami.
Sacharoza – cukier trzcinowy lub buraczany. Jest powszechnie używany do słodzenia napojów i potraw.
Laktoza- cukier zawarty w mleku.
Maltoza- cukier słodowy (słód zawarty jest w ziarnach zbóż jęczmienia)
Skrobia- zawarta jest w ziarnach zbóż, ziemniakach, nasionach roślin strączkowych (grochu, fasoli).
Celuloza – to główny cukier budulcowy roślin.
Celuloza, pektyny, hemicelulozy, lignina, gumy i śluzy stanowią tzw. błonnik. Nie jest on trawiony w przewodzie pokarmowym człowieka ze względu na brak odpowiednich enzymów. Ma bardzo duże znaczenie, choć nie pełni funkcji odżywczej. Usprawnia perystaltykę jelit, dzięki czemu zapobiega zaleganiu pokarmu i jego gniciu. Ma także zdolność wiązania wody, zwiększa więc objętość kału zapobiegając nowotworom jelita grubego. Absorbuje na swojej powierzchni cholesterol, działając przeciw-miażdżycowo. Błonnik jest też pożywką dla bakterii symbiotycznych żyjących głównie w jelicie grubym. Bakterie te są źródłem cennych witamin, aminokwasów i hormonów.

Nasza dieta powinna być bogata w cukry złożone, przede wszystkim w skrobie, która zawarta jest w ciemnym, pełnoziarnistym pieczywie, makaronach, kaszach, nasionach roślin strączkowych, owocach i warzywach. Trawienie skrobi odbywa się stopniowo, a uwalniana glukoza powoli wnika do krwi. Należy ograniczyć spożycie cukrów prostych oraz sacharozy, ponieważ nie wymagają trawienia (bądź są trawione łatwo jak sacharoza) i szybko przechodzą do krwi. Duże ich spożycie może doprowadzić do hiperglikemii (wzrost poziomu cukru we krwi). Prawidłowy poziom cukru we krwi wynosi 90-125 mg/dl. Dzienne zapotrzebowanie organizmu na węglowodany wynosi 5-6 g/kg wagi ciała i zależy od ilości wydatkowanej energii. Nadmiar cukrów w diecie (zwłaszcza prostych) zamieniany jest na tłuszcze, które magazynowane są w tkance tłuszczowej.

 

Glukoza.

 

Glukoza, zwana także cukrem gronowym o wzorze sumarycznym C6H12O6, jest cukrem prostym, występującym we wszystkich organizmach żywych zarówno w postaci wolnej, jak i jako składnik wielu bardziej złożonych środków. W roślinach glukoza powstaje w procesach fotosyntezy. Zwierzęta i człowiek zaspokajają swoje zapotrzebowanie na glukozę, pobierając ją w postaci wolnej, a także jako składnik cukrów złożonych, wraz z pokarmem. Glukoza dostarcza głównej części energii do procesów życiowych. Jest także substratem w wielu reakcjach przemiany materii. Glukoza w organizmie człowieka to jedyny cukier prosty występujący w większej ilości, ponieważ wszystkie inne cukry, które zjadamy, są przekształcone w glukozę przez wątrobę. W organizmie człowieka jest jedyną formą transportową cukrów i jej stężenie we krwi musi być utrzymywane na stałym poziomie (około 0,1 w stosunku do masy ciała). Spadek stężenia tego cukru powoduje zwiększenie pobudliwości pewnych komórek mózgu, mogące objawiać się skurczami, drgawkami, utratą świadomości a nawet śmiercią. Z kolei w pewnych zaburzeniach przemiany cukrowej w organizmie, nazywanych cukrzycą, glukoza we krwi utrzymuje się na podwyższonym poziomie. Stałe stężenie glukozy we krwi jest zachowane dzięki wielce skomplikowanemu mechanizmowi biochemicznemu.

Fruktoza.

 

Fruktoza, zwana także cukrem owocowym, to inny bardzo rozpowszechniony cukier prosty. Fruktoza jest ketozą. Ma taki sam wzór sumaryczny jak glukoza, ale inne wzajemne ułożenie atomów w cząsteczce. Fruktoza jest zatem izomerem 6 glukozy. W stanie wolnym występuje w wielu owocach i miodzie. Fruktoza stanowi łatwo przyswajalny składnik pożywienia. Stosuje się je jako środek słodzący w cukrzycy oraz w leczeniu niedomogi mięśnia sercowego. Fruktoza jest najsłodsza z cukrów. W rzeczywistości jest tak, że nie wszystkie cukry są jednakowo słodkie. Aby osłodzić określoną porcję pożywienia fruktozą, wystarczy wziąć jej prawie dwukrotnie mniej niż sacharozy. Mówiąc o zdolności do słodzenia, warto uświadomić sobie, że istnieją związki chemiczne – nie mające nic wspólnego z cukrami – charakteryzujące się ogromną słodkością. Popularna sacharyna, syntetyczny środek słodzący, stosowany przez ludzi chorych na cukrzycę, jest słodsza od zwykłego cukru 550 razy. Inaczej mówiąc, trzeba by wysypać ponad pół tony naszego cukru używanego w gospodarstwie domowym, aby uzyskać efekt słodzący 1 kilograma sacharyny.

Sacharoza.

 

Dwucukrem o największym zastosowaniu praktycznym jest sacharoza, czyli znany z zycia codziennego cukier kosumpcyjny. Ponieważ sacharoza jest dwucukrem, łatwo się domyślić, że jej cząsteczka składa się z dwoch cząsteczek cukrów prostych: cząsteczki glukozy i cząsteczki fruktozy. Jednak wzór sumaryczny sacharozy nie jest prostym podwojeniem wzoru glukozy lub fruktozy. Przy łączeniu się dwóch cząsteczek cukrów w dwucukier wydziela się cząsteczka wody. Zatem wzór sumaryczny sacharozy przyjmuje postać C12H22O11. Sacharoza, biała, krystaliczna substancja, doskonale rozpuszczalna w wodzie, była znana w Indiach i Chinach już kilka tysięcy lat temu. W 1494 roku przeniesiono uprawę trzciny cukrowej na Santo Domingo, a następnie na Kubę, do Brazylii i Meksyku. W XVI cukier sprowadzono do Europy, jednak jego wysoka cena zmuszała do poszukiwań surowca roślinnego bogatego w ten związek i dobrze znoszącego chłodny klimat. W 1747 roku A. Marggrafotrzymał krystaliczną sacharozę z buraków cukrowych.

W Polsce sacharozy zaczęto używać dośc późno, bo dopiero w początkach XIX wieku. Wcześniej środkiem słodzącym był miód pszczeli. Obecie światowa produkcja cukru przekracza 100 milionów ton rocznie. Polska zalicza się do żużych producentów sacharozy.

Laktoza.

 

Laktoza (cukier mleczny) C12H22O11,  disacharyd zbud. z reszt D-galaktozy i D-glukozy, występujący w mleku wszystkich ssaków (mleko ludzkie 6,7%, krowie 4,5%), otrzymywany jako produkt uboczny z serwatki w przemyśle serowarskim; laktoza jest białą krystal. substancją o słabo słodkim smaku (3 razy mniej słodka niż sacharoza); rozp. w wodzie, nie ulega fermentacji przez zwykłe drożdże; stosuje się ją jako składnik mleka i żywności dla niemowląt, a także jako wypełniacz w przemyśle farm.; laktozy nie mogą spożywać osoby, których organizm nie jest zdolny do przyswajania powstałej z niej galaktozy, gromadzi się ona w ustroju i jest przyczyną choroby – galaktozemii.

Maltoza.

 

Maltoza (cukier słodowy) C12H22O11, disacharyd zbudowany z dwóch cząsteczek D-glukozy; tworzy się ze skrobi i glikogenu pod działaniem enzymu diastazy lub amylazy albo jako produkt przejściowy kwaśnej hydrolizy; dalsza kwaśna hydroliza maltozy lub działanie enzymu maltazy prowadzi do D-glukozy; maltoza jest substancją białą, krystal., mniej słodką od sacharozy (0,6 słodyczy sacharozy); duże jej ilości znajdują się w słodzie i pośrednich produktach przemysłu fermentacyjnego (zacier, brzeczka, syrop skrobiowy).

Celuloza.

 

Celuloza jest roślinnym polisacharydem zbudowanym z kilkutysięcy cząsteczek glukozy połączonych w nie rozgałęziony łańcuch. Czysta celuloza jest białą, ierozpuszcalną w wodzie substancją. Stanowi podtsawowy element roślinnej ściany komórkowej, nadaje tkankom wytrzymałość mechaniczną i elastyczność. Niektóre włókna roślinne (len, bawełna) są prawie czystą celulozą; w drewnie zawartość celulozy sięga 50 procent. Z tego względu celuloza jest związkiem organicznym występującym na Ziemi w największej ilości.
Warto wiedzieć, że żaden ssak nie wytwarza enzymu celulazy potrzebnego do trawienia celulozy. Zatem w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt mięsożernych celuloza nie ulega degradacji. Natomiast zwierzęta roślinożerne mogą ją trawić, poieważ w ich przewodzie pokarmowym znajdują się bakterie i pierwotniaki wytwarzające potrzebny enzym.

Skrobia.

Skrobie jet również polisacharydem roślinnym. Podobnie do celulozy jest złożona wyłącznie z cząsteczek glukozy, jednak łączą się one w inny sposób. Poza tym skrobia stanowi mieszaninę dwóch polisacharydów: nie rozgałęzionej amylozy 7 i rozgałęzionej amylopektyny 8. Skrobia jest najważniejszym polisacharydem zapasowym u roślin, które magazynują go w owocach, nasionach, korzeniach i kłączach. Szczególnie bogate w skrobie są ziarna zbóż i bulwy ziemniaka. Skrobia występuje w postaci ziaren o charakterystycznym wyglądzie, różnym dla poszczególnych gatunków roślin. Jest białą substancją stałą, pozbawioną smaku i zapachu. Nierozpuszczalna w zimnej wodzie, w gorącej tworzy roztwór koloidalny zwany kleikiem skrobiowym, który po ochłodzeniu ulega zgęstnieniu. Zjawisko to wykorzystuje się w przygotowaniu kisieli i budyniów. Cecha charakterystyczną dla skrobi jest jej zdolność do tworzenia fioletowo granatowego zabarwienia z jodem. Pod wpływem ogrzewania jej zabarwienie znika, by po oziębieniu kleiku ponownie się pojawić.

Skrobie dzielimy na:

 

amyloza – nie rozgałęziony składnik skrobi. Składa się z cząsteczek glukozy w liczbie od kilkuset do kilkutysięcy. Cząsteczki amylozy, choć nie rozgałęzione, nie tworzą długiego łańcucha, lecz mają kształt śrubowy. Na jeden śrub przypada 6 jednostek glukozy.

 

amylopektyna – rozgałęziony składnik skrobi. Proste łańcuchy o długości od kilkudziesięciu do kilkuset reszt glukozowych są połączone ze sobą, tworząc rozgałęzioną strukturę. Rozgałęzienia w cząsteczce amylopektyny pojawiają się średnio co 8 – 10 reszt glukozy.

 

Glikogen.

Trzecim ważnym wielocukrem, składającym się wyłącznie z cząsteczek glukozy, jest glikogen, zwany także skrobią zwierzęcą. Porównanie do skrobi wynika, po pierwsze, ze strukturalnego podobieństwa glikogenu do amylopektyny, a po drugie, z jego funkcji. Glikogen jest główną formą magazynowania cukrów u zwierząt i pod tym względem stanowi odpowiednik skrobi u roślin. Występuj głównie w wątrobie (do 6 procent jej masy) i w mięśniach (około 1 procentu). Z powodu znaczie większej masy mięśni glikogen mięsniowy stanowi pulę 3 – 4 razy większą niż glikogen wątrobowy.
Glikogen mięsniowy jest źródłem glukozy przetwarzanej w samych mięśniach. Proces ten ma zapokajać potrzeby energetyczne mięśni podzcas ich pracy. Glikogen wątrobowy magazynuje glukoże niezbędną do utrzymania stałego, fizjologicznego stężenia tego związku we krwi między posiłkami. Nie jest to zapas duży. Wystraczy przez kilkanaście godzin nie dostarzcać cukru organizmowi w posiłkach, a wątroba stanie się niemal całkiem pozbawiona glikogenu. I wtedy organizm włącza inne mechanizmy metabolityczner.

Dodatkowe materiały, zdjęcia i komentarze forumowiczów do artykułu znajdziesz na forum klikając TUTAJ

Autor: zakrześ (sfd)