Водна разтворимост глюкоза

Глюкоза С6Н12О6 е най-разпространеният и най-важен монозахарид - хексоза. Тя е структурна единица на повечето диетични ди- и полизахариди..

Биологичната роля на глюкозата

Глюкозата се образува естествено в процеса на фотосинтеза, който протича под въздействието на слънчевата светлина в листата на растенията:

Глюкозата е ценно хранително вещество. Той е незаменим компонент на кръвта и тъканите на животните и пряк източник на енергия за клетъчните реакции. Когато се окисли в тъканите, се отделя енергия, която е необходима за нормалното функциониране на организмите:

Глюкозата е основен компонент на метаболизма на въглехидратите. Необходим е за образуването на гликоген в черния дроб (съхранение на въглехидрати при хора и животни).

Нивото на кръвната захар на човек е постоянно. Целият кръвен обем на възрастен човек съдържа 5-6 g глюкоза. Това количество е достатъчно, за да покрие енергийните разходи на тялото за 15 минути от живота му..

С понижаване на нивото му в кръвта или висока концентрация и невъзможност да се използва, както се случва при захарен диабет, настъпва сънливост, може да настъпи загуба на съзнание (хипогликемична кома).

Структурата на глюкозата. Изомерия

Молекулата на глюкозата съдържа алдехидни и хидроксилни групи.

Видео опит "Разпознаване на глюкоза чрез качествени реакции"

Монозахаридите също се характеризират с различна структура в резултат на вътремолекулна реакция между карбонилна група с един от алкохолните хидроксиди. Такава реакция в рамките на една молекула е придружена от нейната циклизация.

Известно е, че най-стабилните са 5- и 6-членни пръстени. Следователно, като правило, се получава взаимодействието на карбонилната група с хидроксила в 4-ти или 5-ти въглероден атом.

В резултат на взаимодействието на карбонилната група с една от хидроксилните групи, глюкозата може да съществува в две форми: отворена верига и циклична.

Образуване на циклична форма на глюкоза по време на взаимодействието на алдехидна група и алкохолен хидроксил при Спет води до появата на нов хидроксил при С1 наречен полуацетален (крайно вдясно). Тя се различава от другите по по-голямата си реактивност и цикличната форма в този случай се нарича още хемиацетална.

В кристално състояние глюкозата е в циклична форма, и когато се разтвори, той частично се превръща в отворен и се установява състояние на подвижно равновесие.

Например, във воден разтвор на глюкоза съществуват следните структури:

Мобилното равновесие между взаимопревръщащите се структурни изомери (тавтомери) се нарича тавтомерия. Този случай се отнася до цикловерижния тавтомер на монозахаридите.

Цикличните α- и β-форми на глюкоза са пространствени изомери, различаващи се в положението на хемиацеталния хидроксил спрямо равнината на пръстена.

В α-глюкозата, този хидроксил е в позиция на транс към хидроксиметил група -СН2ОН, в β-глюкоза - в позиция на цис.

Като се вземе предвид пространствената структура на шестчленния цикъл

формулите за тези изомери са:

Видео филм "Глюкоза и нейните изомери"

Подобни процеси протичат в разтвор на рибоза:

В твърдо състояние глюкозата има циклична структура.

Обичайната кристална глюкоза е α формата. Β-формата е по-стабилна в разтвора (при стационарно равновесие тя представлява повече от 60% от молекулите).

Съотношението на алдехидната форма в равновесно състояние е незначително. Това обяснява липсата на взаимодействие с фуксинова сярна киселина (качествена реакция на алдехиди).

Феноменът на съществуването на вещества в няколко взаимосвързващи се изомерни форми е определен от А. М. Бутлеров като динамичен изомеризъм. По-късно това явление беше наречено тавтомерия..

Освен феномена на тавтомеризма, глюкозата се характеризира със структурна изомерия с кетони (глюкозата и фруктозата са структурни междукласни изомери) и оптичната изомерия:

Физични свойства на глюкозата

Глюкозата е безцветно кристално вещество, лесно разтворимо във вода, сладко на вкус (лат. "Глюкози" - сладко).

Той се намира в растителните и живите организми, особено в гроздови сокове (оттук и името - гроздова захар), в узрели плодове и плодове. Медът се състои главно от смес от глюкоза и фруктоза.

В човешката кръв съдържа около 0,1%

Видео експеримент "Определяне на глюкоза в гроздов сок"

Получаване на глюкоза

Основният метод за получаване на монозахариди, който е от практическо значение, е хидролизата на ди- и полизахариди.

1. Хидролиза на полизахариди

Глюкозата най-често се получава чрез хидролиза на нишесте (метод за промишлено производство):

2. Хидролиза на дизахариди 3. Кондензация на формалдехид с алдол (реакция на А. М. Бутлеров)

Първият синтез на въглехидрати от формалдехид в алкална среда е извършен от A.M. Бутлеров през 1861г.

4. Фотосинтеза

В природата глюкозата се образува в растенията в резултат на фотосинтеза:

Приложение на глюкоза

Глюкозата се използва в медицината като укрепващо средство при симптоми на сърдечна слабост, шок, за приготвяне на лекарствени препарати, за запазване на кръвта, интравенозна инфузия, за голямо разнообразие от заболявания (особено при изчерпване на организма).

Глюкозата се използва широко в сладкарските изделия (приготвяне на мармалад, карамел, джинджифил и др.)

Глюкозата се използва широко в текстилната промишленост за боядисване и печат..

Глюкозата се използва като изходен продукт при производството на аскорбинова и глюконова киселина, за синтеза на редица захарни производни и др..

Използва се в производството на огледала и украси за коледни елхи (сребро).

В микробиологичната индустрия като хранителна среда за производството на фуражни дрожди.

Процесите на ферментация на глюкоза са от голямо значение. Така например, при кисели зеле, краставици, мляко, млечнокисела ферментация на глюкоза, както и при добавяне на храна. Ако масата, която трябва да се добива, не е достатъчно уплътнена, тогава под въздействието на прониквания въздух настъпва ферментация на маслена киселина и захранването става неподходящо за употреба..

На практика се използва и алкохолна ферментация на глюкоза, например при производството на бира.

Фруктоза

Фруктоза (плодова захар) C6Н12ОТНОСНО6 - изомер на глюкозата. Безплатна фруктоза се намира в плодовете и меда. Той е част от захароза и инсулинов полизахарид. По-сладък е от глюкозата и захарозата. Ценен хранителен продукт.

За разлика от глюкозата, тя може да проникне от кръвта в тъканните клетки без участието на инсулин. Поради тази причина фруктозата се препоръчва като най-безопасният източник на въглехидрати за диабетици..

Подобно на глюкозата, тя може да съществува в линейни и циклични форми. В линейна форма фруктозата е кетонов алкохол с пет хидроксилни групи.

Структурата на неговата молекула може да бъде изразена чрез формулата:

Имайки хидроксилни групи, фруктозата, подобно на глюкозата, е в състояние да образува захари и естери. Поради липсата на алдехидна група, тя е по-малко податлива на окисляване от глюкозата. Фруктозата, подобно на глюкозата, не се подлага на хидролиза.

Фруктозата влиза във всички реакции на многоатомни алкохоли, но за разлика от глюкозата не реагира с амонячен разтвор на сребърен оксид.

Защо захарта се разтваря във вода

Захар или захароза, тръстиковата захар е важно вещество за организма, което влиза в нея с храната или чрез венозно приложение. Често при готвене захарта се разтваря във вода или друга течност за създаване на тесто, напитки и т.н. Малко хора се замислят защо захарта се разтваря толкова лесно, за разлика от нишестето или други подобни вещества. Свойството на захарозата да се разтваря бързо се основава на нейните физични и химични свойства..

Химична формула на захарозата

На химически език захарта се пише така: С12Н22О11. Формулата съдържа въглерод, водород и кислород. Тези елементи най-лесно се разграждат от водата и лесно реагират с нея. Именно съставът на захарта обяснява лесната й разтворимост както в студена, така и в топла вода. Не са необходими катализатори за обменната реакция (разтваряне на захарта).

Реакция на разпад на молекулата

Когато веществото се разтвори във вода, възниква реакция на хидролиза:

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Резултатът е две глюкозни молекули. Захарта е олигозахарид, тоест вещество, което съдържа само две молекули. Следователно, под въздействието на водата, тези молекули, практически по никакъв начин не са свързани помежду си, лесно се "разпръскват" и губят предишната си връзка, превръщайки се в друго вещество.

Разтваряне на веществото в студена и топла вода

Защо вещество се разтваря по-бързо в топла течност, отколкото в студена? Това е още един въпрос, който възниква за тези, които се интересуват от разтварянето на захарта. Отговорът трябва да се търси във физиката..

Както знаете, молекулите и техните атоми са постоянно в движение. Колкото по-висока е температурата, толкова по-бързо се движат частиците. Реакциите на хидролизата се основават именно на скоростта на движение на йони и атоми. Под въздействието на топлината частиците се разпръскват по-бързо, образувайки две нови молекули глюкоза.

Извод: характеристики на захарта при взаимодействие с вода

Захарозата е едно от най-лесно разтворимите вещества поради простата си формула и олигозахарид. При взаимодействие с вода той влиза в реакция на хидролиза, поради която настъпва разтваряне.

Дата на публикуване: 10 октомври 2017 г.

311. Глюкозум

311. Глюкозум

Описание. Безцветни кристали или бял фин кристален прах, без мирис, сладък вкус.

Разтворимост. Нека се разтвори в 1,5 часа вода, трудно е да се разтвори в 95% алкохол, практически неразтворим в етер.

Автентичност. Към разтвор от 0,2 g от лекарството в 5 ml вода се добавя 10 ml реагент на Fehling и се нагрява до кипене; тухлена-червена утайка.

Специфично въртене от + 51,5 ° до + 53 ° (10% воден разтвор). Лекарството е предварително изсушено при 100-105 ° до постоянно тегло. Измерването на ъгъла на въртене се извършва след добавяне на 2 капки разтвор на амоняк към лекарствения разтвор.

Прозрачност и цвят на разтвора. 5 g от лекарството се разтварят в 25 ml прясно преварена и охладена вода. Полученият разтвор трябва да е бистър и безцветен..

Киселинността. Полученият по-горе разтвор се разрежда с прясно преварена и охладена вода до 100 ml. При добавяне към 10 ml от този разтвор няколко капки разтвор на фенолфталеин и 0,2 ml 0,01 N. разтвор на сода каустик трябва да изглежда розов цвят.

Хлориди. 2 ml от същия разтвор, разредени с вода до 10 ml, трябва да издържат на хлоридния тест (не повече от 0,02% в препарата).

Сулфати. 10 ml от същия разтвор трябва да издържат на сулфатния тест (не повече от 0,02% в препарата).

Калций. 10 ml от същия разтвор не трябва да реагират на калций.

Бариев. Към 10 ml от същия разтвор се добавят 0,5 ml разредена солна киселина и 0,5 ml разредена сярна киселина; разтворът не трябва да се променя в рамките на 15 минути.

Декстрин. 2 g от препарата се разтварят чрез загряване в 3 ml вода. След добавяне на 3 ml алкохол към 1 ml от този разтвор, разтворът трябва да остане бистър.

Отслабване при сушене. Около 0,5 g от препарата (точно претеглено) се суши при 100-105 ° до постоянно тегло. Отслабването не трябва да надвишава 10%.

Сулфатна пепел и тежки метали. Сулфатната пепел от 1 g от препарата не трябва да надвишава 0,1% и трябва да издържа на теста за тежки метали (не повече от 0,0005% в препарата).

Арсен. 0,5 g от лекарството не трябва да реагира на арсен.

Съхранение. В добре запечатан контейнер.

Забележка. При вземане на разтвори за инжекции: 1. Лекарството се приема в по-голямо количество от посоченото в рецептата, като се взема предвид съдържанието на вода на кристализация, според изчислението:

където a е количеството безводна глюкоза, посочено в рецептата; b - процент на вода в препарата според анализа. 2. 5% разтвор на лекарството трябва да издържа на теста за пирогенност; тестова доза 10 ml на 1 kg тегло на животните (стр. 953).

Водна разтворимост глюкоза

ХИМИЯТА е царството на чудесата, щастието на човечеството е скрито в него,

ще бъдат направени най-големите завоевания на разума

точно в тази област. (М. GORKY)

Периодична таблица на химичните елементи

Универсална таблица за разтворимост

Колекция от таблици за уроци по химия

Химични свойства на глюкозата. Получаване, кандидатстване

I. Получаване на глюкоза

1. В промишлеността

2. В лабораторията

  • От формалдехид (1861 А. М. Бутлеров):

3. В природата

4. Други начини

захароза глюкоза фруктоза

II. Химични свойства на глюкозата

1. Специфични свойства

Най-важното свойство на монозахаридите е тяхната ензимна ферментация, т.е. разпадане на молекулите на фрагменти под действието на различни ензими. Ферментацията протича в присъствието на ензими, секретирани от мая, бактерии или плесени. В зависимост от естеството на активния ензим се разграничават реакции от следните видове:

1.Алкохолна ферментация:

2. Млечнокисела ферментация:

3. Ферментация на маслена киселина:

2. Свойства на алдехидите

1. Реакция на сребърното огледало:

2. Окисляване с меден (II) хидроксид:

3. Възстановяване:

сорбитол - шестхидратен алкохол

3. Свойства на многоатомните алкохоли

1. Образуване на етери с алкохоли

Под действието на метилов алкохол в присъствието на газообразен хлороводород, водородният атом на гликозид хидроксил се заменя с метилова група.

2. Качествена реакция на многоатомни алкохоли

Добавете няколко капки разтвор на меден (II) сулфат и алкален разтвор към разтвора на глюкозата. Не се образува утайка от меден хидроксид. Разтворът става ярко син. В този случай глюкозата разтваря меден (II) хидроксид и се държи като многохидротен алкохол, образувайки сложно съединение - ярко синьо.

4. Окислителни реакции

III. Приложение

Глюкозата е ценен хранителен продукт. В организма той претърпява сложни биохимични трансформации, в резултат на които се образуват въглероден диоксид и вода, а енергията се освобождава според крайното уравнение:

Тъй като глюкозата се усвоява лесно от организма, тя се използва в медицината като укрепващо средство за симптоми на сърдечна слабост, шок, тя е част от кръвната заместителна и антишокова течност. Глюкозата се използва широко в сладкарските изделия (приготвяне на мармалад, карамел, джинджифил и др.), В текстилната промишленост като редуциращ агент, като първоначален продукт при производството на аскорбинова и глюконова киселина, за синтеза на редица захарни производни и др. Процесите на ферментация на глюкоза са от голямо значение. Така например, при кисели зеле, краставици, мляко, млечнокисела ферментация на глюкоза, както и при добавяне на храна. Ако масата, която трябва да се добива, не е достатъчно уплътнена, тогава под въздействието на прониквания въздух настъпва ферментация на маслена киселина и захранването става неподходящо за употреба. На практика се използва и алкохолна ферментация на глюкоза, например при производството на бира.

глюкозата е разтворима във вода, нишестето не е

STARCH е най-важният доставчик на въглехидрати. Образува се и се натрупва в хлоропластите на зелените части на растението под формата на дребни зърна, откъдето чрез процесите на хидролиза се превръща във водоразтворими захари, които лесно се транспортират през клетъчните мембрани и по този начин попадат в други части на растението, семена, корени, грудки и други..

В човешкото тяло нишестето от сурови растения постепенно се разлага в храносмилателния тракт, докато разлагането започва в устата. Слюнката в устата частично я превръща в малтоза. Ето защо доброто дъвчене на храната и намокрянето й със слюнка е от основно значение (не забравяйте правилото да не се пие по време на хранене).

В червата малтозата се хидролизира до монозахариди, които проникват в чревната стена. Там те се превръщат във фосфати и в тази форма влизат в кръвта. По-нататъшният им път е пътят на монозахарида.

Молекулата на нишестето е неразтворима нито във вода, нито в алкохол, нито в етер. Тези неразтворими нишестени частици, попадайки в кръвоносната система, запушват кръвта, добавяйки към нея един вид зърнени култури. Кръвта в процеса на циркулация има тенденция да се освобождава от тази зърнена култура, което прави сгъваемо място за нея. Когато се консумират храни, богати на нишесте, особено бяло брашно, чернодробната тъкан се втвърдява. Превръщането на нишесте в организма е насочено главно към задоволяване на нуждата от захар. Нишестето се преобразува в глюкоза последователно чрез серия междинни продукти. Под въздействието на ензими (амилаза, диастаза) и киселини нишестето се подлага на хидролиза с образуването на декстрини: първо, нишестето преминава в амилодекстрин, а след това в еритродекстрин, ахродекстрин, малтодекстрин. С тези трансформации се увеличава степента на разтворимост във вода. И така, образуваният в началото амилодекстрин се разтваря само в гореща, а еритродекстрин - в студена вода. Ахродекстрин и малтодекстрин се разтварят лесно при всякакви условия. Крайната конверсия на декстрините е образуването на малтоза, която е малцова захар с всички свойства на дизахариди, включително добра разтворимост във вода. Получената малтоза се превръща в глюкоза под въздействието на ензими. Наистина е трудно и отнема много време. И този процес може лесно да бъде прекъснат чрез използване на грешна вода. Освен това, наскоро учените са установили, че за образуването на 1000 килокалории в организма от 250 грама протеин или въглехидрати трябва да се консумират значително количество биологично активни вещества, по-специално витамин B - 0,6 mg, B ;, - 0,7, B3 (PP ) - 6,6, С - 25 и т.н. Тоест витамините и микроелементите са необходими за нормалното усвояване на храната, защото действията им в организма са взаимосвързани. Без това състояние нишестето ферментира, гние, ни трови. Почти всеки кашля нишестена слуз всеки ден, което затрупва тялото ни и причинява безкраен ринит и настинки. Ако, напротив, консумирате само 20% нишестени храни (а не 80%) в ежедневната си диета и спазвате съответно съотношението на биологично активни вещества, вие, напротив, ще дишате лесно и ще се наслаждавате на здравето си.

Въглехидрати

Въглехидратите са естествени органични вещества. Формулата им съдържа въглерод и вода. Благодарение на тези елементи тялото черпи енергия, която е необходима за поддържане на нормалното функциониране. В зависимост от химическата структура въглехидратите са прости и сложни..

Какво представляват въглехидратите

Въглехидратите са основната съставка на повечето храни и осигуряват енергия за човешкото тяло. В зависимост от броя на структурните единици, въглехидратите са прости и сложни.

Първата категория се нарича също бързи въглехидрати. Те са високо смилаеми и водят до бързо повишаване на кръвната захар. Това означава, че веществата се характеризират с висок гликемичен индекс..

Такива елементи провокират метаболитни нарушения и причиняват увеличаване на телесното тегло. Систематичната консумация на храни, съдържащи прости въглехидрати, води не само до затлъстяване, но и причинява много други заболявания.

Сложните въглехидрати, които включват нишесте и фибри, съдържат много свързани захариди. Те съдържат голям брой структурни елементи. Храни с тези въглехидрати се считат за много здравословни. В процеса на храносмилането той постепенно насища организма с енергия. Дава дълготрайно усещане за ситост..

Функции на въглехидрати в организма

Основната функция на въглехидратите в организма е да ги трансформират в енергия. АТФ, който е универсален енергиен източник, съдържа монозахаридната рибоза. Образуването на АТФ възниква поради гликолиза. Този процес се състои в окисляване и разграждане на глюкозата в пирувинова киселина.

Гликолизата се извършва на няколко етапа. Въглехидратите се окисляват до вода и въглероден диоксид. Този процес е придружен от освобождаването на енергия.

Основните функции на въглехидратите включват следното:

  1. Структурно. Полизахаридите са материал за поддържащи елементи. Целулозата, която е част от структурата на клетъчните стени, придава на растенията тяхната твърдост. Хитинът присъства в състава на гъбичните клетки.
  2. Енергия. Въглехидратите са основният източник на енергия. Разграждането на 1 g въглехидрати ви позволява да освободите 17,6 kJ енергия.
  3. Защитен. Бодлите и тръните на растенията са направени от тези елементи..
  4. Съхраняване. Въглехидратите се съхраняват под формата на нишесте в структурата на растенията и гликоген при животни. Когато липсата на енергия, тези вещества се разграждат до глюкоза..
  5. Осмотично. Веществата допринасят за регулирането на осмотичното налягане.
  6. Рецептор. Елементите присъстват в състава на клетъчните рецептори.

Отделните въглехидрати образуват сложни структури с протеинови елементи и липиди. В резултат на това се образуват гликопротеини и гликолипиди. Тези елементи присъстват в състава на клетъчните мембрани.

Класификация на въглехидратите

Въглехидратите се предлагат в много разновидности. Това трябва да се вземе предвид при съставяне на диета. Класификацията на въглехидратите се разделя на прости и сложни или бързи и бавни.

Простите или бързи въглехидрати включват следното:

  1. Монозахариди. Тази категория включва галактоза, фруктоза, глюкоза. Тези компоненти присъстват в горски плодове, плодове, мед. Такива вещества бързо се абсорбират и драстично повишават кръвната захар. В резултат на това в тъканите се образува гликоген, който е необходим за енергия. С излишъка си веществата образуват мастни натрупвания. За да се избегнат негативни последици, количеството монозахариди трябва да бъде не повече от 25-35% от общия обем въглехидрати, които са били изядени през деня..
  2. Дизахариди. Те включват главно захароза, която включва обикновена захар и малтоза. Този компонент присъства в малца, меласата, меда. Той се намира и в млечната захар..

Сложните или бавни въглехидрати включват полизахариди. Тези вещества съдържат голям брой монозахариди. Те отнемат много време за храносмилане и вкус по-малко сладко от обикновените въглехидрати.
Основните полизахариди включват следното:

  1. Нишесте и гликоген. Тези вещества присъстват в зърнените култури, бобовите култури, картофите, царевицата.
  2. Целулоза. Елементът се намира в зърнени храни, семена, зеленчуци, плодове, трици.
  3. Целулоза. Компонентът включва салатни листа, ябълки, круши, моркови.
  4. Пектинът. Веществото присъства в морковите, зелето, цитрусовите плодове, ягодите.
  5. Инулинът. Открива се в цикория, лук, ечемик, чесън.

Основното предимство на сложните въглехидрати е бавното насищане на организма. Благодарение на това чувството на глад не възниква преждевременно..

Прости въглехидрати

Тези въглехидрати имат проста структура. Благодарение на това те бързо се абсорбират в тялото. При липса на упражнения веществата повишават кръвната захар. След това той бързо пада, което провокира усещане за глад. Неизползваните въглехидрати се трансформират в телесни мазнини. В същото време липсата им причинява умора и повишена сънливост..

Простите въглехидрати са разделени на 2 категории - монозахариди и дизахариди.

Монозахаридите включват:

  • глюкоза - тя се намира в повечето плодове и плодове. Компонентът присъства и в фрагменти от мед и зелени растения;
  • фруктозата е вещество, съдържащо се в мед, плодове и плодове. Включва се и в семената на отделни растения;
  • галактозата е единственият монозахарид, който е от животински произход. Той се намира в лактозата или млечната захар.

Дисахаридите се считат за най-важните за човешкото хранене. Молекулата съдържа глюкоза. Втората захар може да бъде фруктоза, галактоза или глюкоза.

Съществуват тези видове дизахариди:

  • захароза - тя включва глюкоза и фруктоза. Тази категория включва захар от тръстика или цвекло;
  • малтоза - веществото съдържа 2 остатъка от глюкоза. Той се намира в захар от женско биле;
  • лактоза - елемент включва глюкоза и галактоза и се намира в млякото от бозайници.

Списък на здравословни храни, които съдържат бързи въглехидрати:

В същото време има вредни продукти, които трябва да бъдат напълно елиминирани..

  • печива, приготвени от първокласно брашно;
  • сладкарски изделия;
  • сладки газирани напитки;
  • закуски;
  • алкохолни напитки;
  • торти, вафли, бисквитки.

Сложни въглехидрати

Тези продукти са базирани на полизахариди - нишесте и целулоза. Такива вещества осигуряват нормално храносмилане и насищат човек дълго време..

Списъкът с храни, които съдържат много сложни въглехидрати, включва следното:

  • всички зеленчуци - изключението са картофите и тиквата;
  • цитрусов плод;
  • горски плодове;
  • ябълки и круши;
  • кайсии;
  • просо, перлен ечемик, елда, овесени ядки;
  • бобови растения.

Напитките от тази категория включват неподсладен чай и кафе. В месото и рибата има и някои сложни въглехидрати. Те се намират в яйца, кефир, извара.

Бързи въглехидрати

Бързите въглехидрати се считат за прости и съдържат само 1-2 молекули:

  • 1 молекула съдържа монозахариди;
  • В състава на дизахаридите присъстват 2 молекули.

Всички бързи въглехидрати имат висок гликемичен индекс. Той надвишава 70. Такива вещества имат сладък вкус и са отлично разтворими във вода..

Разграждането на прости въглехидрати започва в устата. Те проникват в кръвта много бързо. В рамките на няколко минути след консумацията нивото на глюкозата се повишава значително. В същото време той остава на високо ниво за не повече от 30-40 минути. Тогава също толкова внезапно намалява.

Необходими са бързи въглехидрати за възстановяване на енергийните резерви след трудно физическо натоварване или стрес. Те допринасят за отстраняването на човек от хипогликемична кома.

Не бива обаче постоянно да използвате такива вещества. Това провокира изтощение на панкреаса и го принуждава да функционира при стрес. Именно излишъкът от прости въглехидрати провокира развитието на диабет тип 2. Когато се консумират прости въглехидрати през нощта, те се превръщат в мазнини.

Храните с висок гликемичен индекс включват следното:

  • захар, мед;
  • печени картофи, картофено пюре;
  • варени моркови и тиква;
  • банани, пъпеши, дини, ананаси;
  • сладкарски изделия;
  • дати;
  • хлебни изделия.

Бавни въглехидрати

Бавните въглехидрати се наричат ​​и сложни въглехидрати. Те включват 3 или повече молекули. Следователно, тези вещества се характеризират с бавно разграждане. Обикновено се абсорбират в червата. Сложните въглехидрати включват декстрин, нишесте, целулоза, гликоген, глюкоманан.

Консумацията на бавни въглехидрати насърчава плавния поток на глюкоза в човешкото тяло. Не се наблюдават върхове или скокове. Това са сложни въглехидрати, които насищат човек за дълго време, поддържат стабилно настроение и го правят по-балансиран.

Гликемичният индекс на такива храни е в границите 0-40.

Те включват следното:

  • макаронени изделия от твърда пшеница;
  • кафяв ориз, ечемик, перлен ечемик, елда, просо;
  • бобови растения;
  • плодове - праскови, портокали, череши, ябълки, круши;
  • зеленчуци и билки - лук, спанак, тиквички, чушки, домати, зеле;
  • гъби.

Структурата на въглехидратите

Структурата на въглехидратите включва няколко карбонилни и хидроксилни групи.

В зависимост от структурата, веществата се разделят на 3 категории:

Монозахаридите са най-простите захари, които съдържат само 1 молекула. Те имат няколко групи, които се различават по броя на въглеродните атоми в молекулата. Монозахаридите, които съдържат 3 въглеродни атома, се наричат ​​триози. Ако в състава има 5 атома, те се наричат ​​пентози, ако 6 - хексози.

Пентозите, които присъстват в състава на нуклеиновите киселини, се считат за най-ценните за живите организми. Също така от голямо значение са хексозите, които съставляват полизахаридите..

Олигозахаридите съдържат 2-10 структурни елемента.

В зависимост от сумата има:

Най-значими са дизахаридите, които включват захароза, малтоза и лактоза, както и трисахариди. Тази категория включва мелицитоза, рафиноза, малтотриоза.

Олисахаридите могат да съдържат хомогенни и хетерогенни структури.

В зависимост от това се разграничават следните видове:

  • хомоолигозахариди - всички молекули имат една и съща структура;
  • хетеро-олигозахариди - молекулите се различават по структура.

Най-сложните въглехидрати са полизахаридите. Те включват много монозахариди - от 10 до няколко хиляди.

Тези вещества включват следното:

Полизахаридите имат по-твърда структура от олигозахаридите и монозахаридите. Те са неразтворими във вода и нямат сладък вкус..

Състав на въглехидрати

Съставът на въглехидратите е разделен на следните категории:

  1. Монозахариди - включват 1 мономерна единица и не се хидролизират, за да се получат по-прости въглехидрати. Мономерите са разнообразни. Това се дължи на разликата в структурата. Обикновено монозахаридите на живите организми са пръстеновидни въглеродни вериги, които съдържат 5 или 6 въглеродни атома. Най-важните монозахариди са рибозата и дезоксирибозата, които присъстват в нуклеиновите киселини. Те също включват глюкозата като източник на енергия и фруктоза..
  2. Дизахариди - Включва 2 мономерни единици. Можем да кажем, че те са съставени от 2 монозахарида. Веществата се комбинират чрез хидроксилни групи. В този случай водата се разделя. Най-известният дизахарид е захарозата. Молекулата му включва остатъци от глюкоза и фруктоза. 2 глюкозни остатъци са част от малтозата.
  3. Полизахариди - включват повече от 10 мономерни единици. Тази категория включва нишесте, хитин, целулоза и др. Нишестето и гликогенът се натрупват в организмите като резервно хранително вещество. Нишестето е по-малко разклонено от гликогена. Целулозата образува стените на растителните клетки. Благодарение на това той реализира структурни и защитни функции. Хитинът решава подобни проблеми при гъбички и животни.

Свойства на въглехидратите

Основните свойства на въглехидратите включват следното:

  1. Молекулярна маса. Сред въглехидратите можете да намерите много прости елементи, чието молекулно тегло е около 200, и гигантски полимери. Тяхното молекулно тегло достига няколко милиона.
  2. Разтворимост във вода. Монозахаридите се разтварят лесно във вода и образуват сиропи.
  3. Окисляване: Този процес произвежда съответните киселини. Например окисляването на глюкозата с амонячен разтвор на хидрат на сребърен оксид води до образуването на глюконова киселина.
  4. Възстановяване. При редуциране на захари е възможно да се получат многоатомни алкохоли. Водородът в никела, литиевия алуминиев хидрид и др. Действат като редуциращо средство..
  5. Алкилиране. Този термин означава образуването на етери.
  6. Ацилиране. Тази концепция включва образуването на естери.

Храносмилане на въглехидрати

От въглехидратите в човешкото тяло се смилат главно полизахаридите - нишесте от растителни продукти и гликоген, който присъства в животинската храна.

Полизахаридите се разграждат от храносмилателните ензими до градивни елементи - без D-глюкоза. Този процес протича под въздействието на слюнната амилаза и е придружен от образуването на смес от малтоза, глюкоза и олигозахариди.

Храносмилането на въглехидратите продължава и завършва в тънките черва. Този процес се влияе от амилазата на панкреаса, която навлиза в дванадесетопръстника..

Хидролизата на дизахариди се задейства от ензими, които присъстват във външния слой на епителните клетки, облицоващи тънките черва. В епителните клетки на тънките черва има частична трансформация на D-фруктоза, D-галактоза, D-маноза в D-глюкоза. Смес от прости хексози се абсорбира от епителните клетки и влиза в черния дроб с кръвен поток.

Метаболизмът на въглехидратите в организма

Метаболизмът на въглехидратите в човешкото тяло се основава на описаните по-долу процеси:

  1. Мозъкът няма запас от гликоген, поради което постоянно се нуждае от глюкоза. Въглехидратите са единственият източник, който помага да се покрият енергийните разходи на мозъка. Това е мозъчната тъкан, която абсорбира 70% от глюкозата, отделяна от черния дроб.
  2. Мускулната тъкан по време на активна работа получава голямо количество глюкоза от кръвта. В тях това вещество се трансформира в гликоген. Когато гликогенът се разгражда, има достатъчно енергия за свиване на мускулите.
  3. Съдържанието на глюкоза в кръвта се регулира от хормони - глюкагон, хормон на растежа, кортизол, инсулин, адреналин. Инсулинът помага за намаляване на кръвната глюкоза, когато се повишава, улеснява влизането й в клетките и осигурява отлагането на веществото в тъканите под формата на гликоген. С намаляване на параметрите на кръвната захар, хормонът на растежа, кортизолът, адреналинът и глюкагонът инхибират усвояването на глюкозата от клетките. Поради това гликогенът се трансформира в глюкоза..

Храни, богати на въглехидрати

Следните са храни, богати на въглехидрати във високи количества:

  1. Хляб. Пшеничното брашно се счита за важен източник на такива вещества. Трябва да се има предвид, че хлябът трябва да се консумира умерено. Освен нишесте, пълнозърнест продукт съдържа протеини, минерали, витамини и мазнини. Тези вещества са много полезни.
  2. Фиг. Оризът съдържа много въглехидрати и витамини от група В. В същото време диетолозите се съветват да дават предпочитание на неполирани сортове.
  3. Бобови растения. Тези продукти имат висока хранителна стойност. Те се характеризират с твърда целулозна мембрана, така че е важно да се обърне внимание на правилния метод на приготвяне..
  4. Картофи: Този продукт съдържа малко по-малко въглехидрати - около 20%. Останалото се поема от вода. Освен това съдържа витамини и минерали.
  5. Зелени зеленчуци. Освен сложни въглехидрати, тези храни съдържат много витамини. Особено полезно е да ядете пресни зеленчуци. Предпочитание трябва да се даде на маруля, черен пипер, зелен фасул, млад грах, зеле. Не забравяйте да ядете спанак, тъй като съдържа много желязо.

Нормата на въглехидратите на ден за организма

Нуждата от въглехидрати зависи от интензивността на интелектуалната и физическата активност. Средно нормата на въглехидрати на ден за организма е 300-500 г. Около 20% могат да бъдат въглехидрати, които лесно се усвояват.

Възрастните трябва да консумират максимум 300 грама въглехидрати на ден. Освен това броят на прости елементи не трябва да бъде повече от 15-20%.

При наличие на излишно тегло и други патологии, количеството на въглехидратите трябва да бъде ограничено. В същото време това трябва да става постепенно. Благодарение на това тялото ще може да се адаптира към промените в метаболитните процеси. Ограничението трябва да започне с 200-250 g на ден. След седмица количеството на въглехидратите може да бъде намалено до 100 g.

Ако рязко намалите количеството на въглехидратите за дълъг период от време, съществува риск от развитие на различни нарушения.

Те включват следното:

  • понижаване на нивата на кръвната захар;
  • обща слабост;
  • силно намаляване на интелектуалната и физическата активност;
  • отслабване;
  • метаболитно разстройство;
  • повишена сънливост;
  • виене на свят;
  • главоболие;
  • тремор на ръцете;
  • чувство на глад;
  • рак на дебелото черво;
  • запек.

Неприятните симптоми могат да бъдат елиминирани чрез консумация на захар или други захарни храни. Те обаче трябва да се консумират в дозировка. Това ще помогне да се избегне наддаването на тегло..

Излишъкът от въглехидрати, особено прости, също е вреден за организма. Това води до високи нива на кръвна захар. В резултат на това някои от веществата не се използват и водят до натрупване на мастни натрупвания. Това провокира захарен диабет, кариес, атеросклероза. Съществува и риск от метеоризъм, затлъстяване, сърдечни заболявания и кръвоносни съдове..

Калорично съдържание на въглехидрати

Калоричното съдържание на въглехидрати зависи от конкретния продукт. Средно 1 g въглехидрати съдържа 4,1 kcal или 17 kJ.

Въглехидратите са важни елементи, които осигуряват на човешкото тяло енергия. Освен това те са разделени на 2 основни категории - прости и сложни. За да се избегнат здравословни проблеми, трябва да се даде предпочитание на сложните въглехидрати..

гликоза

Характеристики и физични свойства на глюкозата

Молекулите на глюкозата могат да съществуват в линейна (алдехиден алкохол с пет хидроксилни групи) и циклични форми (α- и β-глюкоза), а втората форма се получава от първата, когато хидроксилната група в 5-ти въглероден атом взаимодейства с карбонилната група (фиг. 1).

Фиг. 1. Форми на съществуване на глюкоза: а) β-глюкоза; б) α-глюкоза; в) линейна форма

Получаване на глюкоза

В промишлеността глюкозата се получава чрез хидролиза на полизахариди - нишесте и целулоза:

Химични свойства на глюкозата

Глюкозата има следните химични свойства:

1) Реакции, включващи карбонилната група:

- глюкозата се окислява чрез разтвор на амоняк на сребърен оксид (1) и меден (II) хидроксид (2) в глюконова киселина при нагряване

- глюкозата е в състояние да се редуцира до хексаедричен алкохол - сорбитол

- глюкозата не влиза в някои от реакциите, характерни за алдехидите, например с натриев хидросулфит.

2) Реакции, включващи хидроксилни групи:

- глюкозата дава синьо оцветяване с меден (II) хидроксид (качествена реакция на многоатомни алкохоли);

- образуването на етери. Под действието на метилов алкохол върху един от водородните атоми той се замества от СН групата3. Тази реакция навлиза в гликозидния хидроксил, разположен на първия въглероден атом в цикличната форма на глюкоза

- образуването на естери. Под действието на оцетен анхидрид всички пет -OH групи в глюкозната молекула се заменят с -O-CO-CH групата3.

Приложение на глюкоза

Глюкозата се използва широко в текстилната промишленост за боядисване и отпечатване на модели; изработка на огледала и украса за коледно дърво; в хранително-вкусовата промишленост; в микробиологичната промишленост като хранителна среда за производството на фуражни дрожди; в медицината за голямо разнообразие от заболявания, особено с изчерпване на организма.

Примери за решаване на проблеми

ЗадачатаСъставете уравненията за реакциите между глюкозата и следните вещества: а) водород (в присъствието на катализатор); б) азотна киселина; в) амонячен разтвор на сребърен оксид. При какви условия протичат тези реакции??
ОтговорКогато глюкозата взаимодейства с водорода в присъствието на катализатор (обикновено никел) и при нагряване се намалява. Продуктът на тази реакция е хексаедричен алкохол - сорбитол, който се използва като заместител на захарта:

Качествена реакция към алдехидната група е реакцията „сребърно огледало“ (глюкозата е алдехиден алкохол), в резултат на което се отделя чисто сребро и се образува карбоксилна киселина:

Окисляването на глюкозата при тежки условия, като концентрирана азотна киселина, води до образуването на глюкарова киселина:

ЗадачатаИзчислете обема на въглеродния оксид (IV), намален до нормални условия, който ще се освободи по време на алкохолна ферментация 225 g глюкоза.
решениеНека напишем уравнението за реакцията на алкохолна ферментация на глюкоза:

Нека изчислим количеството глюкозно вещество:

М (С6Н12О6) = 2 × Ar (C) + 12 × Ar (H) + 6 × Ar (O) = 2 × 12 + 12 × 1 + 6 × 16 = 180 g / mol;

Според уравнението на реакцията n (С6Н12О6): n (CO2) = 1: 2, така че

Нека да намерим обема на освободения въглероден диоксид:

Водна разтворимост глюкоза

Глюкоза С6Н12О6 е най-разпространеният и най-важен монозахарид - хексоза. Тя е структурна единица на повечето диетични ди- и полизахариди..

Биологичната роля на глюкозата

Глюкозата се образува естествено в процеса на фотосинтеза, който протича под въздействието на слънчевата светлина в листата на растенията:

Глюкозата е ценно хранително вещество. Той е незаменим компонент на кръвта и тъканите на животните и пряк източник на енергия за клетъчните реакции. Когато се окисли в тъканите, се отделя енергия, която е необходима за нормалното функциониране на организмите:

Глюкозата е основен компонент на метаболизма на въглехидратите. Необходим е за образуването на гликоген в черния дроб (съхранение на въглехидрати при хора и животни).

Нивото на кръвната захар на човек е постоянно. Целият кръвен обем на възрастен човек съдържа 5-6 g глюкоза. Това количество е достатъчно, за да покрие енергийните разходи на тялото за 15 минути от живота му..

С понижаване на нивото му в кръвта или висока концентрация и невъзможност да се използва, както се случва при захарен диабет, настъпва сънливост, може да настъпи загуба на съзнание (хипогликемична кома).

Структурата на глюкозата. Изомерия

Молекулата на глюкозата съдържа алдехидни и хидроксилни групи.

Видео опит "Разпознаване на глюкоза чрез качествени реакции"

Монозахаридите също се характеризират с различна структура в резултат на вътремолекулна реакция между карбонилна група с един от алкохолните хидроксиди. Такава реакция в рамките на една молекула е придружена от нейната циклизация.

Известно е, че най-стабилните са 5- и 6-членни пръстени. Следователно, като правило, се получава взаимодействието на карбонилната група с хидроксила в 4-ти или 5-ти въглероден атом.

В резултат на взаимодействието на карбонилната група с една от хидроксилните групи, глюкозата може да съществува в две форми: отворена верига и циклична.

Образуване на циклична форма на глюкоза по време на взаимодействието на алдехидна група и алкохолен хидроксил при Спет води до появата на нов хидроксил при С1 наречен полуацетален (крайно вдясно). Тя се различава от другите по по-голямата си реактивност и цикличната форма в този случай се нарича още хемиацетална.

В кристално състояние глюкозата е в циклична форма, и когато се разтвори, той частично се превръща в отворен и се установява състояние на подвижно равновесие.

Например, във воден разтвор на глюкоза съществуват следните структури:

Мобилното равновесие между взаимопревръщащите се структурни изомери (тавтомери) се нарича тавтомерия. Този случай се отнася до цикловерижния тавтомер на монозахаридите.

Цикличните α- и β-форми на глюкоза са пространствени изомери, различаващи се в положението на хемиацеталния хидроксил спрямо равнината на пръстена.

В α-глюкозата, този хидроксил е в позиция на транс към хидроксиметил група -СН2ОН, в β-глюкоза - в позиция на цис.

Като се вземе предвид пространствената структура на шестчленния цикъл

формулите за тези изомери са:

Видео филм "Глюкоза и нейните изомери"

Подобни процеси протичат в разтвор на рибоза:

В твърдо състояние глюкозата има циклична структура.

Обичайната кристална глюкоза е α формата. Β-формата е по-стабилна в разтвора (при стационарно равновесие тя представлява повече от 60% от молекулите).

Съотношението на алдехидната форма в равновесно състояние е незначително. Това обяснява липсата на взаимодействие с фуксинова сярна киселина (качествена реакция на алдехиди).

Феноменът на съществуването на вещества в няколко взаимосвързващи се изомерни форми е определен от А. М. Бутлеров като динамичен изомеризъм. По-късно това явление беше наречено тавтомерия..

Освен феномена на тавтомеризма, глюкозата се характеризира със структурна изомерия с кетони (глюкозата и фруктозата са структурни междукласни изомери) и оптичната изомерия:

Физични свойства на глюкозата

Глюкозата е безцветно кристално вещество, лесно разтворимо във вода, сладко на вкус (лат. "Глюкози" - сладко).

Той се намира в растителните и живите организми, особено в гроздови сокове (оттук и името - гроздова захар), в узрели плодове и плодове. Медът се състои главно от смес от глюкоза и фруктоза.

В човешката кръв съдържа около 0,1%

Видео експеримент "Определяне на глюкоза в гроздов сок"

Получаване на глюкоза

Основният метод за получаване на монозахариди, който е от практическо значение, е хидролизата на ди- и полизахариди.

1. Хидролиза на полизахариди

Глюкозата най-често се получава чрез хидролиза на нишесте (метод за промишлено производство):

2. Хидролиза на дизахариди 3. Кондензация на формалдехид с алдол (реакция на А. М. Бутлеров)

Първият синтез на въглехидрати от формалдехид в алкална среда е извършен от A.M. Бутлеров през 1861г.

4. Фотосинтеза

В природата глюкозата се образува в растенията в резултат на фотосинтеза:

Приложение на глюкоза

Глюкозата се използва в медицината като укрепващо средство при симптоми на сърдечна слабост, шок, за приготвяне на лекарствени препарати, за запазване на кръвта, интравенозна инфузия, за голямо разнообразие от заболявания (особено при изчерпване на организма).

Глюкозата се използва широко в сладкарските изделия (приготвяне на мармалад, карамел, джинджифил и др.)

Глюкозата се използва широко в текстилната промишленост за боядисване и печат..

Глюкозата се използва като изходен продукт при производството на аскорбинова и глюконова киселина, за синтеза на редица захарни производни и др..

Използва се в производството на огледала и украси за коледни елхи (сребро).

В микробиологичната индустрия като хранителна среда за производството на фуражни дрожди.

Процесите на ферментация на глюкоза са от голямо значение. Така например, при кисели зеле, краставици, мляко, млечнокисела ферментация на глюкоза, както и при добавяне на храна. Ако масата, която трябва да се добива, не е достатъчно уплътнена, тогава под въздействието на прониквания въздух настъпва ферментация на маслена киселина и захранването става неподходящо за употреба..

На практика се използва и алкохолна ферментация на глюкоза, например при производството на бира.

Фруктоза

Фруктоза (плодова захар) C6Н12ОТНОСНО6 - изомер на глюкозата. Безплатна фруктоза се намира в плодовете и меда. Той е част от захароза и инсулинов полизахарид. По-сладък е от глюкозата и захарозата. Ценен хранителен продукт.

За разлика от глюкозата, тя може да проникне от кръвта в тъканните клетки без участието на инсулин. Поради тази причина фруктозата се препоръчва като най-безопасният източник на въглехидрати за диабетици..

Подобно на глюкозата, тя може да съществува в линейни и циклични форми. В линейна форма фруктозата е кетонов алкохол с пет хидроксилни групи.

Структурата на неговата молекула може да бъде изразена чрез формулата:

Имайки хидроксилни групи, фруктозата, подобно на глюкозата, е в състояние да образува захари и естери. Поради липсата на алдехидна група, тя е по-малко податлива на окисляване от глюкозата. Фруктозата, подобно на глюкозата, не се подлага на хидролиза.

Фруктозата влиза във всички реакции на многоатомни алкохоли, но за разлика от глюкозата не реагира с амонячен разтвор на сребърен оксид.

Хлорофилин-OZ (Хлорофилин-OZ)

Екстрапирамидни разстройства. Сортове, признаци и причини за възникване