MONOSAHARIDI (PROSTI ŠEĆERI) Nastavak -oza za aldoze (trioza, tetroza, pentoza, heksoza), a (triuloza, tetruloza, pentuloza, heksuloza).
POJEDINI PREDSTAVNICI
Tetroze:
H
C
O
H
C
OH
H
C
OH
O
OH OH OH
CH2OH
D-Eritroza
-uloza za
ketoze
Pentoze:
D-riboza (b-D-ribofuranoza) je komponenta nukleinskih kiselina, koenzima, vitamina. H
C
O
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH O
OH
OH OH CH2OH
L-arabinoza (b-L-arabinofuranoza). Dobija se kiselom hidrolizom melase šečerne repe ili smole trešnje. Nalazi se u hemicelulo hemicelulozama, zama, biljnim gumama, smolama i sluzima. H
C
CH2OH
O O
H
C
OH
HO
C
H
HO
C
H
O
OH
OH OH
OH
CH2OH CH2OH
L-arabinoza
OH
OH
D-Ksiloza (b-D-ksilopiranoza) je najrasprostranjenija aldopentoza. Najviše je ima u hemicelulozama slame, kukuruznih šapurika, bukve, breze, ljuskama badema. Koristi se u konditorskoj industriji.
H
C
O
H
C
OH
HO
C
H
O OH OH HO
H
C
OH OH
CH2OH
Heksoze D-(+)-glukoza, dekstroza, grožđani šećer, (b-D-glukopiranoza). Najrasprosranjeniju ugljeni hidrat. U slobodnom stanju nalazi se u biljnim plodovima, telesnim tečnostima. Ulazi u sastav oligo- i polisaharida. D-glukoza je osnovni energetski izvor žive ćelije (glukozo-1-fosfat). Koristi se u prehrambenoj industriji, umesto saharoze, mada je manje slatka od nje, a takođe reguliše i njenu kristalizaciju. H
C
O CH2OH
H
C
OH O OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
O CH2OH
HO
OH
C
H O OH
HO OH
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
D-(+)-glukoza
-D-glukopiranoza
OH
OH
HO
-D-manopiranoza CH2OH
D-(+)-manoza D-(+)-manoza (b-D-manopiranoza) je epimer glukoze. Dobija se kiselom hidrolizom nekih hemiceluloza.
Nađena je u plodovima palme i urme.
D-(+)-galaktoza, (b-D-galaktopiranoza), je sastavni deo mlečnog šećera, laktoze i polisaharida agar-agar. Od glukoze se razlikuje samo konfiguracijom na C-4 atomu. Važan oksidacioni proizvod je GALAKTURONSKA kiselina (detoksikacija organizma). H
C
O CH2OH
H HO HO H
C C C C
OH
HO
O OH
H H
OH CH2OH
OH
C
O
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
OH CH2OH
D-(+)-galaktoza
b-D-galaktopiranoza
CH2OH
D-(-)-fruktoza
CH2OH CH2OH
O OH
OH
OH
b-D-fruktofuranoza
D-(-)-fruktoza, levuloza, (b-D-fruktofuranoza), voćni šećer, je epimer glukoze i soza. U prirodi se nalazi i u piranoznom i u furanoznom obliku, kako slobodna u oligo- i polisaharida (saharoza, inulin, rafinoza).
najvažnija ketohekvoću tako i u obliku
NEENZIMSKO TAMNJENJE Po Hurstu (1972) ova reakcija se odvija u pet faza: 1. FAZA - nastajanje N-supstituisanih glikozilamina tokom reverzibilnih reakcija; 2. FAZA - glikozilamini ketozoamini;
podležu Amadorijevom premeštanju i nastaju aldozoamini i
3. FAZA - reakcije sekudarnog premeštanja ketozoamina u prisustvu drugog mola aldoze i formiranje diketozoamina ili reakcija aldozoamina sa drugim molom amino kiseline uz nastajanje diamino šećera; 4. FAZA - degradacija amino šećera uz gubitak jednog ili nje amino ili ne amino jedinjenja;
više mola vode i nastaja-
5. FAZA - kondenzacija proizvoda nastalih u fazi 4 (međusobna kondenzacija proizvoda ili kondenzacija proizvoda sa drugim amino jedinjenjima uz nastajanje polimernih jedinjenja i braon pigmenata (melanoidini).
KARAKTERISTIKE MAILARDOVE REAKCIJE -
važni procesi koji se dešavaju tokom proizvodnje hrani pri kojima nastaju poželjni, ali i neže-
ljeni proizvodi. - nastali proizvodi utiču na izgled (boju) i aromu. - hemijska reakcija između D-glukoze i slobodnih amino kiselina ili amino grupa amino kiselina proteina. 1. FAZA. Nastajanje glikozilamina (uspostavljanje ravnoteže zavisi od sadržaja vlage u hrani). Manja količina vode – veća brzina reakcije. Ova reakcija uključuje adiciju amino grupe na karbonilnu grupu šećera u otvorenom obliku, eliminaciju molekula vode i zatvaranje prstena. 2. FAZA. Daljim reakcijama, nazvanim Amadorijevo 1-amino-1-deoksi-D-fruktoza.
premeštanje, u slučaju glukoze nastaje
3. i 4. FAZA. Reakcija se nastavlja, naročito pri pH=5 i formiraju se derivati furana, u slučaju heksoza 5-hidroksimetil-2-furaldehid (neprijatni miris). To je degradacije ketozo-amina 1,2- i 2,3enolizacijom uz nastajanje enolamina. Od enolamina nastaju Šifove baze koje se gubitkom vode prevode u hidroksimetilfuraldehid.
5. FAZA. Od reaktivnog jedinjenja, 5-hidroksimetil-2-furaldehida, nastaju nerastvorljivi polimerni
- Pri većem sadržaju vode, braon boja je posledica reakcije karamelizacije. - Pri nižem sadržaju vode i višem pH braon boja je posledica Mailardovih reakcionih proizvoda. - Pentoze su reaktivnije od heksoza, a heksoze od redukujućih disaharida. - Od a-amino kiselina najreaktivniji je glicin - U proteinima amino grupa lizina je izuzetno osetljiva na Mailardove reakcije - Sprečavanje Mailardovih reakcija – dodatak sulfita NaHSO3 + RCHO RCHOHSO3Na
DISAHARIDI I OLIGOSAHARIDI
Disaharidi formalno nastaju intermolekulskom dehidratacijom između dva molekula monosaharida.
Monosaharidi mogu biti isti ili različiti. Oligosaharidi sadrže od 3 -20 monosaharidnih jedinica. Fizičke osobine oligosaharida : - čvrste ili sirupaste supstance - rastvaraju se u vodi, nižim alkoholima i sirćetnoj kiselini - rastvorljivost im opada sa porastom molekulske mase - optički su aktivni - slatkog su ukusa - Najrasprostranjeniji disaharidi: saharoza, laktoza, maltoza, celobioza, trehaloza
GLIKOZIDNA VEZA
- Monosaharidi u sastav disaharida ulaze u svom cikličnom obliku.
1. REDUKUJUĆI ŠEĆERI: - Nastaju reakcijom poluacetalne OH grupe jednog monosaharida sa jednom od OH grupa (najčešće sa OH grupom na C-4 atomu) drugog monosaharida. -
Sadrže latentnu karbonilnu grupu (slobodnu poluacetalnu grupu)
- Ovo je glikozidna veza maltoznog tipa -
Redukujući šećeri imaju redukcione osobine, grade ozazone i podležu mutorotaciji
-
Predstavnici: maltoza, laktoza, celobioza, koji se mogu naći i kao a- i kao b- anomeri
-
NOMENKLATURA: monosaharid bez poluacetalne OH grupe označava se sa IL (gliko zil-glikoze)
MALTOZA 4-O-( -D-glukopiranozil)-D-glukopiranoza CH2OH
CH2OH H
O H
H OH
H
O OH
H
H
OH
OH
O
HO H
OH
Iz naziva se zaključuje da se poluacetalna grupa prvog monosaharida nalazila u a-položaju Glukopiranozil ostatak se nalazi na O atomu C-4 atoma osnovne D-glukopiranoze
Maltoza sadrži a-glukozidnu vezu, a-(1-4) vezu i sastoji se od dva molekula glukoze Maltoza se dobija hidrolizom skroba ili glikogena dejstvom enzima a-amilaze
LAKTOZA 4-O-( -D-galaktopiranozil)-D-glukopiranoza CH2OH O
H CH2OH HO
O OH
OH
H
H
OH
OH
O
H H
H H
OH
Mlečni šećer - hidrolizom se razlaže na D-galaktozu i D-glukozu U reakciju je stupila poluacetalna OH grupa D-galaktoze (b-anomer) i OH grupa sa C4 atoma molekula D-glukoze Laktoza sadrži b-(1-4) vezu Beli kristalni prah, slabo sladak, slabo rastvoran u hladnoj vodi Dobija se iz surutke mleka Vrenjem laktoze nastaje mlečna kiselina, pa se koristi za pravljenje kiselog mleka i dr. mlečnih proizvoda
CELOBIOZA 4-O-( -glukopiranozil)-D-glukopiranoza
CH2OH
CH2OH
O
H OH
O
H
H
O
OH
H
H
OH
OH
H
HO H
OH
- Osnovna strukturna jedinica celuloze - Hidrolizom nastaju dva molekula D-glukoze - Hidroliza se odvija pod dejstvom b-glukozidaze, što ukazuje na prisustvo b-glikozidne veze (poluacetalna OH grupa je bila u b-položaju) - Nastaje parcijalnom hidrolizom celuloze
2. NEREDUKUJUĆI ŠEĆERI - Nastaju reakcijom poluacetalne OH grupe jednog monosaharida sa poluacetalnom OH grupom drugog monosaharida. - Ne
sadrže latentnu karbonilnu grupu (slobodnu poluacetalnu grupu)
- Ovo je glikozidna veza trehaloznog tipa -
Neredukujući šećeri nemaju redukcione osobine, ne grade ozazone, ne podležu mutorotaciji
- Predstavnici: saharoza - NOMENKLATURA: monosaharid bez poluacetalne OH grupe drugi monosaharid sa ID (glikozil-glikozid)
označava se sa IL, a
SAHAROZA -D-glukopiranozil-(1-2)-D-fruktofuranozid CH2OH O H
H
H
OH HO H
OH O
CH2OH O H
HO CH2OH
H OH
H
- Glikozidnom vezom je povezana poluacetalna OH grupa na C-1 atomu a-glukopiranoze i poluacetalna grupa na C-2 atomu b-D-fruktofuranoze; - Da bi se veza uspostavila neophodno je da prvo dođe do rotacije b-D-fruktoze oko horizontalne ose i nastalog oblika oko vertikalne ose; - Dobija se iz šećerne repe; - Ima konstantantnu vrednost specifičnog ugla skretanja 66,5o; - Nakon hidrolize taj ugao iznosi -40o. Došlo je do inverzije, a nastala je jednaka količina D-glukoze (52.5o) i D-fruktoze (-92,5o); - Smeša jednakih količina D-glukoze i D-fruktoze naziva se invertni šećer; - Invertni šećer je znatno slađi od saharoze i teže kristališe; Med prirodni šećer pčela pod dejstvom invertaze.
CH2OH H
O OH
H
H
OH
HO
TREHALOZA - -D-glukozil-D-glukozid sadrži (1-1) glikozidnu vezu
CH2OH O H
H OH
H O
HO H
CH2OH HO
CH2
O H
CH2OH O
O H
HO O
OH
H
H
OH
H
H H
OH
OH
H
H
HO CH2OH
O H
OH
OH
H
Trisaharid: RAFINOZA -D-galaktopiranozil-(1-6)- -D-glukopiranozil-(1-2)- -D-fruktofuranozid
KARAMELIZACIJA - Formiranje karamel pigmenata reakcijama neenzimskog tamnjenja ali bez prisustva azotovih jedinjenja; - Kada se šećeri zagrevaju bez prisustva vode ili u rastvorima velikih koncentracija formiraju se obojeni proizvodi – KARAMEL; - KARAMEL ukus je smeša šećera i dehidratacionih proizvoda, diaceetala, sirćetne kiseline, i drugih degradacioih proizvoda; - Inicijalna faza reakcije je formiranje anhidro šećera (glukoza daje 1,2-anhidro-aD-glukozu); - Nastala jedinjenja podležu reakcijama dimerizacije formirajući različite disaharide; - Karamelizacija se odvija pri temperaturama 200o C; - Nakon 55 minuta zagrevanja saharoze (gubitak 4 molekula vode) nastaje pigment karamelan, rastvoran u vodi, gorkog ukusa. Nakon još 55 minuta zagrevanja nastaje karamelen (gubitak 8 molekula vode). Dodatnim zagrevanjem nastaje veoma taman nerastvoran pigment karamelin.
KRISTALIZACIJA
- Neredukujući šećeri kristališu relativno lako; - Kristalizacija redukujućih šećera otežana je postojanjem anomernih oblika; - Smeša različitih šećera kristališe lakše od pojedinačnih oblika - Kristalizacija je u hrani često nepoželjna (laktoza u slatkom kondenzovanom mleku) - Na rast kristala utiče: zasićenost rastvora šećera, temperature, prisustvo nečistoća, priroda kristalne površine; - Kristalizacija saharoze odvija se u dve faze: prenos mase molekula saharoze na površinu kristala (reakcija prvog reda) i ugradnja molekula u kristalnu površinu (reakcija drugog reda); - Pakovanje molekula saharoze u kristalnu rešetku uslovljeno je formiranjem vodoničnih veza između hidroksilnih grupa fruktoznog ostatka; - Laktoza kristališe u dva oblika: a-hidrati (manje rastvoran) i b-anhidrovanoj formi (više rastvoran).
