Моносахариды

Моносахариды – простейшие углеводы, состоящие из одного звена. Обычно это твердые сладкие вещества, хорошо растворимые в воде, хуже – в спирте и практически не реагирующие с эфиром.

Общая характеристика

Название «моносахариды» переводится с греческого как «один сахар». Эти простые углеводы состоят из одного элемента и не могут быть разбиты на более мелкие блоки. Моносахариды — простейшая форма углеводов, но они могут объединяться, образуя более сложные соединения. Например, 2 моносахарида образуют дисахариды, соединение от 3 до 10 элементов — это уже олигосахариды, а еще 11 моносахаридов, связанных вместе, образуют полисахариды.

Исследователям впервые удалось получить глюкозу в 1811 году: русский ученый Константин Сигизмунд гидролизовал это вещество из крахмала, а спустя 33 года русский ученый К. Шмидт дал название углеводам.

В пищевых продуктах моносахариды представлены 3 веществами: глюкозой, фруктозой, галактозой.

В природе простейшие углеводы обычно представлены в виде глюкозы.

Все они подробнее объявление формулой – С6Н12О6. А так как каждый из них содержит по 6 атомов углерода, то они относятся к группе гексоз. Однако, несмотря на общую молекулярную формулу, расположение атомов в каждом из этих веществ различно. Это позволяет называть их структурными изомерами.

Классификация простых углеводов

В современной науке для определения типов моносахаридов используются разные классификации.

Но для начала важно сказать, что существуют две формы этих веществ:

• открытая (оксоформа);
• циклическая.

открытые моносахариды – это вещества, молекула которых состоит из карбонильной и нескольких гидроксильных групп. Это означает, что они могут быть альдегидными спиртами и кетоновыми спиртами. Отсюда и названия групп – альдозы и кетозы.

Моносахариды циклической формы могут образовывать так называемые циклы, замыкаясь в кольца. Этот вид веществ более стабилен, поэтому в природе они представлены в большем количестве.

Кроме того, моносахариды различают по длине углеродной цепи (количеству атомов колебора). Отсюда систематизация веществ на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и так далее.

Изомеры моносахаридов

В составе практически всех моносахаридов есть асимметричные атомы углерода. Благодаря этому существует два оптических стереоизомера – D и L. При этом исходным материалом для всех моносахаридов считается глицериновый альдегид. Все последующие преобразования исходного материала в результате обеспечивают его цепей. D- и L-формы моносахаридов являются зеркальным отражением друг друга. В природе чаще встречаются «представители» D-формы, а синтетические вещества в основном представлены в виде L-варианта. В то же время важно сказать, что обе формы обладают разными свойствами.

Биохимические свойства

Их свойства зависят от функциональных групп моносахаридов. Так, они могут вовлекаться в реакции окисления и восстановления.

В результате окисления моносахаридов образуются разные классы кислот. Альдоновые кислоты образуются в результате окисления альдегидной группы С1 –атом до карбоксильной группы. Алдаровые кислоты возникают при окислении альдегидной или первичной спиртовой группы С6– атом углерода. Альдуроновая кислота образуется за счет окисления первичной спиртовой группы С6-углерод.

Образование моносахаридов под действием ферментов или других веществ сопровождается образованием полиспиртов, например сорбитола или рибитола. Последний, кстати, является составной частью витамина В2.

Функции простых сахаров

Моносахариды в первую очередь являются источниками энергии. Большинство из них, как и другие углеводы, содержат примерно 4 килокалории в 1 грамме вещества.

Мозгу для адекватного функционирования требуется не менее 160 г этого сладкого вещества.

Моносахариды не относятся к числу незаменимых питательных веществ для организма, но каждый из представителей «вида» важен для человека своими уникальными функциями. Глюкоза, например, является основным топливом для клеток организма. Фруктоза участвует в обменных процессах. У лиц с третьей группой крови в эритроцитах обнаружена галактоза. Моносахарид рибоза входит в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты в хромосомах.

Моносахариды и сахар в крови

Моносахариды, как и большинство других питательных веществ, всасываются организмом на уровне тонкой кишки. Их можно усваивать без предварительного брожения и расщепления. При этом все остальные, более сложные углеводы «проглатываются» организмом в виде моновещества. Глюкоза и галактоза усваиваются легче и быстрее, чем другие углеводы, а организму требуется больше времени и усилий для усвоения фруктозы, при этом она усваивается не полностью. После употребления глюкоза и галактоза быстро попадают в кровь и резко повышают уровень сахара, поскольку имеют высокий гликемический индекс. В то же время фруктоза, благодаря своему низкому гликемическому индексу, медленнее и мягче повышает уровень сахара в крови.

В роли питательных веществ

Моносахариды в качестве питательных веществ используются в естественных и полуискусственных формах.

Но все они играют роль основной «подпитки» для мозга, клетки которого не смогли бы полноценно функционировать без достаточного количества сахара.

В природе природными моносахаридами являются:

• глюкоза (декстроза);
• фруктоза;
• галактоза;
• манноза;
• рибоза;
• дезоксирибоза.

Все они являются гексозами, что означает 6 атомов углерода.

Полуискусственные моносахара

Гексозы (содержат 6 атомов углерода):

• D и L-аллоза;
• D и L-альтроза;
• D и L-фукоза;
• D и L-гулоса;
• D-сорбоза;
• D-тагатоза.

Пентозы (содержащие 5 атомов углерода):

• D и L-арабиноза;
• D и L-ликкоза;
• рамноза;
• D-рибоза;
• рибулоза и ее синтетическая форма;
• D-ксилоза (древесный сахар).

Тетроза (содержат 4 атома красора):

• D и L-эритроза;
• эритрулоза;
• D и L-треоза.

Примеры продуктов, содержащих моносахариды:

• фрукты и фруктовые соки (глюкоза, фруктоза);
• мед (глюкоза, фруктоза);
• сиропы (глюкоза, фруктоза);
• десертные вина (глюкоза, фруктоза);
• напитки (безалкогольные, энергетики, ликеры), шоколад, молочные десерты (преимущественно глюкоза).

Характеристика пищевых моносахаров

Глюкоза

Название этого моносахарида с древнегреческого означает «сладкий», а в химии глюкоза также известна под названием «виноградный сахар». Он содержится в виноградном соке, фруктах, а также в крови. Это вещество с формулой С6Н12О6 представляет собой сладкий белый кристалл, довольно легко растворяющийся в воде.

Этот тип моносахаридов считается наиболее важным в природе. Глюкоза входит в состав дисахаридов и полисахаридов. В природных условиях возможны результаты фотосинтеза. Он также производится из полисахаридов, таких как целлюлоза и крахмал, в результате гидролиза и ферментации. В процессе ферментации глюкозы образуются углекислый газ и этиловый спирт. И эта способность свойственна всем углеводам, так как позволяет крови транспортировать сахар ко всем клеткам организма. В организме человека он играет роль поставщика энергии и необходим для работы мышц.

Фруктоза

Свое второе название – «фруктовый, или фруктовый сахар» – фруктоза получила свое название от того, что в основном содержится в ягодах и фруктах. А вот химики называют это вещество левулезой. Входит в состав сахарозы и лактулозы. И хотя фруктоза содержится во многих фруктах в паре с глюкозой, фруктовый сахар является более сладким веществом. Он также входит в состав меда. И что интересно, это единственный тип сахара, обнаруженный в сперме человека и быка.

Основное отличие фруктозы от глюкозы заключается в ее неустойчивости к щелочным и кислым растворам. Активно применяется для производства мороженого, как вещество, препятствующее образованию кристаллов. Употребляемая в больших контактах, выполнение прошедно пищеварения. А также повышает концентрацию липидов в крови, что, как говорят, является фактором риска развития кардиологических заболеваний.

Галактоза

Как правило, в природе не встречается, а гидролизуется из лактозы, содержащейся в молоке. Хотя галактоза не так активно растворяется в воде и является менее сладким веществом, чем глюкоза, она имеет ряд других преимуществ. В частности, он образует гликолипиды и гликопротеины, которые содержатся во многих тканях.

Моносахарид галактоза присутствует сразу в двух формах: циклической и ациклической. Он содержится в тканях растений, а также является элементом некоторых полисахаридов, в том числе бактериальных, поэтому часто становится участником процессов брожения и превращения в так называемые лактозные дрожжи. В организме человека он представлен лактозой (молочным сахаром) и некоторыми другими веществами. В результате химических реакций легко превращается в глюкозу, что способствует лучшему усвоению углеводов. Также при определенных обстоятельствах он может меняться на галактуроновую или аскорбиновую кислоту. В женском организме галактоза может воспроизводиться из глюкозы и далее превращаться в лактозу, содержащуюся в молочных железах.

Наличие галактозы обнаружено в молоке, помидорах и многих других овощах и фруктах. В пищевой промышленности галактоза активно используется в качестве активного ингредиента энергетических напитков.

Галактоза обладает различными уникальными свойствами. В частности, он способствует более быстрому похудению и удержанию веса, служит профилактическим средством против сахарного диабета у взрослых. Это также стабильный источник энергии для спортсменов и людей, которые работают физически.

Учитывая уникальные свойства галактозы, исследователи все чаще называют ее «сахаром новой эры», хотя и признают, что многие свойства этого вещества до сих пор неизвестны.

Потребность в моносахаридах

Лучшие материалы месяца

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: насколько они эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живыми на наших дорогах?

Обычно люди, которые много работают физически или умственно, а также спортсмены нуждаются в более чем достаточном количестве моносахаридов. Тем, в период интенсивного роста, людям с психическими расстройствами, депрессиями, заболеваниями желудочно-кишечного тракта, слишком малому весу и в период интоксикации также необходимо «сладкое».

А вот кому состояние больше частичного калории и грободов в часть в часть, так это лица с жирностью размение стадий, гипертоникам, жилым, а также ведет малоподвижный образ жизни.

Кроме того, моносахариды необходимы людям с дефицитом кальция и витамина С, так как эти углеводы помогают усвоению названных полезных веществ.

Понять, что организм испытывает недостаток моносахаридов, можно по сниженному сахару в крови, резкому похудению, депрессивным состояниям, а также постоянному чувству голода. Наоборот, дистрофия печени, симптомы гипертонии и кислотно-щелочного дисбаланса служат сигналами к уменьшению сладкой порции. Также нельзя употреблять сахар людям с непереносимостью молока и молочных продуктов.

Моносахариды – важная часть нашего повседневного рациона. Они необходимы человеку для восполнения жизненных сил, хорошего настроения и правильной работы мозга. Поэтому позаботьтесь о том, чтобы эти вещества присутствовали в вашем рационе.

Источники

1. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая, П. В. Сергиев. – Моно-и дисахариды (учебное пособие для студентов III курса), Часть I, 5-е издание, Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010 г. – 82 с.
2. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая. – Моно-и дисахариды (учебное пособие для студентов III курса), Часть II, 5-е издание, Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010 г. – 86 с.