Көкөністердегі көмірсулардың мөлшері
МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3
I Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5
0.1 Көмірсулар туралы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5
1.1.1 Көмірсулардың құрылысы мен классификациясы ... ... ... ... ... ... ... .
6
1.1.2 Моносахаридтер және олардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...
8
1.1.3 Күрделі қанттар. Полисахаридтер және олардың қасиеттері ... ... ...
11
1.2 Көмірсулардың физиологиялық маңызы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
1.3 Тағам өнімдеріндегі көмірсулардың жалпы сипаттамасы ... ... ... ... ... ... .
17
18
1.3.1 Дәнді дақылдардың химиялық құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ..
1.3.2 Жеміс-жидектер мен көкөністердің химиялық құрамы ... ... ... ... ...
19
21
1.4 Көмірсулардың тағамдық құндылығы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Көмірсулардың ас қорыту жүйесіндегі өзгерістері ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Көмірсулардың технологиялық процестердегі айналымдары ... ... ... ... ...
23
26
27
1.6.1 Көмірсулар гидролизі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.6.2 Қоңыр түсті өнімдердің түзілу реакциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.6.3 Ашыту процестері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
27
31
36
1.7 Азық-түлік өнімдеріндегі моносахаридтер мен олигосахаридтердің функциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.8 Тағамдық өнімдердегі полисахаридтердің функциялары ... ... ... ... ... ... .
37
40
ІІ Эксперименттік бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
52
2.1 Азық-түлік өнімдеріндегі көмірсулардың мөлшерін анықтау әдістері ...
52
2.2 Бал құрамындағы фруктоза мөлшерін анықтау әдістемесі ... ... ... ... ... ...
53
2.3 Сүт құрамындағы лактозаның массалық үлесін анықтау әдістемесі ... ...
55
2.4 Крахмал мөлшерін фотоколориметрлік анықтау әдістемесі ... ... ... ... ... ..
56
2.5 Алынған нәтижелерді талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
57
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
62
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
63
Кіріспе
Тамақтану тұрғындардың денсаулығын анықтайтын маңызды факторлардың бірі. Дұрыс тамақтану балалардың қалыпты өсуі мен дамуын қамтамасыз етеді, аурулардың алдын алуға, жұмысқа қабілеттіліктің артуына ықпал етеді және олардың қоршаған ортаға бейімделуіне жағдай жасайды. Адам тамақтануындағы негізгі маңызды элементтердің бірі - көмірсулар.
Көмірсулар тағамдық рационның негізгі құрамдас бөлігі. Организмнің тәуліктік энергия шығынының 50-60 %-ы көмірсулар есебінен өтеледі. Солардың арқасында организмнің қызмет етуі іске асады. Көмірсулар тірі организмдегі ең маңызды энергетикалық заттар. Көмірсулар физикалық жұмыстың барлық түрлерінде энергия көзі болып табылады. 1 г сіңірілетін көмірсулардың тотығуы кезінде ағзада 4 ккал энергия бөлінеді.
Көмірсулар ДНҚ, РНҚ, гликопротеидтер, липополисахаридтер, хитин құрамына, көптеген тағамдық өнімдер мен азық-түліктер құрамына, кейбір дәрілер құрамына, адам өміріне қажетті кейбір өндірістік заттар құрамына кіреді.
Тамақтанудағы көмірсулардың көздері негізінен өсімдік тектес өнімдер - нан өнімдері, жармалар, картоп, көкөністер, жемістер, жидектер. Жануарлардан алынатын өнімдерден көмірсулар сүтте (сүт қанты) кездеседі.
Егер көмірсулар тағамман жеткілікті мөлшерде түссе, бауыр мен бұлшықетте жануар крахмалы гликоген түрінде қорға жиналады. Одан әрі гликоген қоры организмде глюкозаға дейін ыдырап, қан мен басқа да ұлпаларға түсіп, ағзаның қажеттілігі үшін пайдаланылады. Артық тамақтанғанда көмірсулар ағзада майға ауысады. Басқа тағамдық заттармен салыстырғанда көмірсулар бір түрден екінші түрге белгілі энергия тудырып жеңіл айналады, сол энергия адам өміріне өте қажет.
Дипломдық жұмыс тақырыбының өзектілігі: қазіргі кезде мектеп оқушыларымен ғылыми жұмыс ұйымдастырып, өткізуге көп көңіл бөлінеді. Сондықтан тағам өнімдері анализінің қолжетімді әдістемелерін таңдап алып, оларды мектеп мұғалімдеріне ұсыну жұмысы актуальді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: адам тамақтану рационындағы кейбір азық-түлік өнімдерінің құрамындағы көмірсулардың мөлшерін анықтау.
Осы мақсатқа жету үшін келесідей міндеттер қойылады:
- көмірсулар туралы әдебиеттер мен мәліметтерді жинақтап, олардың тағамдық құндылығын зерттеп, ерекшеліктерін саралау;
- адам тамақтануында көмірсулардың маңызын зерттеу;
- зерттеу объектілеріне сипаттама беру;
- тағамдық өнімдердегі көмірсулардың сандық мөлшерін физико-химиялық әдістермен анықтау;
- тәжірибе нәтижелерін салыстыру және қорытынды жасау.
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны: ара балы, шикі сүт, ақ нан, жүгері, картоп, күріш, кәді.
Дипломдық жұмыстың практикалық маңыздылығы:
Көмірсуларды сандық анықтау әдістемесін студенттер және мектеп мұғалімдері оқушылардың ғылыми жұмыстарын ұйымдастыру барысында пайдалана алады.
Дипломдық жұмыстың базасы: Өмірзақ Сұлтанғазин атындағы Қостанай мемлекеттік педагогикалық университетінің жаратылыстану ғылымдары кафедрасының лабораториясы.
І ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Көмірсулар туралы түсінік
Күнделікті өмірде алуан түрлі тұрмыстық техникалармен қатар, азық-түлік өнімдерін немесе басқа да табиғи өнімдерді пайдалану барысында әлем халықтары табиғатта өзге де химиялық қосылыстар мен заттар барын әдетте ойлай бермейді. Кез келген химиялық қосылыс өзіне ғана тән құрамы мен құрылысына сай ерекшеленеді. Адам жер бетінде пайда болған сәттен бастап құрамында крахмал бар өсімдік тағамдарын, глюкоза, сахароза және басқа да көмірсулар бар жемістер мен көкөністерді өз қажеттіліктері үшін пайдаланып келді. Бірақ тек XIX ғасырдың басында ғана табиғи жоғары молекулалық заттардың химиялық құрамын, олардың молекулаларының құрылысын зерттеу мүмкін болды. Сол уақыттан бастап адам баласы химияның кейбір салаларын меңгеріп, көптеген жаңалықтар енгізді.
Органикалық қосылыстардың ішінде көміртек пен судан бірігетін қосылыстар бар. Олар көмірсулар деп аталады. Алғаш рет көмірсу терминін Дерптадан шыққан орыс химигі К.Шмидт 1844 жылы ұсынған болатын. 1811 жылы К.Г.Сигизмунд крахмалды гидролиздеу арқылы глюкозаны синтездеп алды. Көмірсулар табиғатта және адамзаттың тұрмысында елеулі орын алатыны сөзсіз.
Көмірсулар кейбір заттар құрамынан тек ХІХ ғасырда ғана табылғанымен, адам оны ерте замандардан бастап қолданып келген. Ертеде көмірсуларды ашытып ағаш немесе қағаз, мата және де басқа тұрмысқа қажетті заттар алған. Ең алғаш таза күйінде өндірілген органикалық зат сахароза болып саналады. Көмірсулар мен органика терминдерін дамытқан, органикалық қосылыстаржәне қанттектес заттардан формальдегидті синтездеп алу теориясының авторы А.М. Бутлеров болатын. Әрі қарай Бутлеров пен Вант-Гоффтың еңбектеріне зерттеу жүргізген неміс ғалымдары Килиани мен Фишер ХІХ ғасырдың аяғында қарапайым қанттың құрылысын анықтап, дәлелдеп көрсеткен. Ал ХХ ғасырдың 20 жылдары ағылшын ғалымы Хороуст полисахоридтердің құрылымын зерттеген. ХХ ғасырдың ІІ жартысында химия мен биология салаларында елеулі ғылыми жаңалықтардың ашылуы орын алды. Бұл жаңалықтар кейінірек қазіргі химияның дамуы мен теориясына оң өзгерістер алып келді.
Көмірсулар тірі организмдердің құрамында жиі кездесетін органикалық қосылыстардың белсенді өкілі болып саналады. Олардың жалпы формуласы CnH2nOn немесе Cn(H2O)n. Көмірсулар көміртегі мен судан тұратын қосылыстар болып табылатындықтан бұл оларды көмірсулар деп атауға негіз болды. Бірақ көмірсулардың ішінде берілген формулаға сәйкес келмейтін кейбір заттар кездеседі, мысалы, рамноза C6H12O5 және т.б. Сонымен қатар құрамы бойынша көмірсулардың жалпы формуласына сай келгенімен қасиеттері бойынша оларға жатпайтын кейбір заттар белгілі (сірке қышқылы C2H4O2 немесе C2(H2O)2). Осыған орай 1927 жылы халықаралық комиссия химиялық номенклатураларға реформа жасау барысында көмірсулар терминін глицидтер терминіне ауыстыруға ұсыныс жасалынды. Алайда химиялық түрі мен құрамына байланысты глицидтер термині қалың көпшілікке тарай қоймады. 1978 жылғы халықаралық химиктер одағы жария еткен биохимиялық номенклатуралардың ішінде аталмыш класстың қосылыстар атауы көмірсулар деп сақталып қалды.
Химиялық классификация бойынша барлық көмірсулар полигидроксикарбонильді қосылыстар болып есептеледі. Олардың номенклатурасы табиғи химияның көп жағдайларындағы сияқты тривиалды сипатқа ие, полимерлік жүйелерді қоспағанда, барлық көмірсулардың соңына - оза жалғауы жалғанып аталады. Көмірсулар әдетте моносахаридтер, олигосахаридтер және полисахаридтер болып бөлінеді. Алайда моносахаридтер көмірсудың фундаменталды бірлігі болып келеді, ал олигосахаридтер пен полисахаридтер оның айнымалысы, дегенмен де оларды бөлек қарастырмайды, оларды моносахаридтердің туындылары есебінде қарастырады [1].
Көмірсулар адам тамақтану рационының үлкен бөлігін (негізгі) құрайды. Сонымен қатар, олар азық-түлік және кондитерлік өнімдерді өндіруде кеңінен қолданылады (крахмал, сахароза, пектиндік заттар, агар). Сондай-ақ, спирттік ашыту барысында этил спирті мен сыра өнімдерін және де бидай өнімдерін дайындау барысында да пайдаланылады. Ағзаға көмірсулардың жеткілікті мөлшерде түсіп отыруы адам организмінің қалыпты жұмыс жасауына ықпал етеді. Айта кететін жайт, көмірсуларды ашыту барысында глюкоза, глицерин, глюкон қышқылын және басқа да қосылыстырды алуға болады.
Көмірсулар химиясы мен биохимиясының зерттеудегі басты мәселелердің бірі - табиғи көмірсулардың құрылысы мен синтезін анықтау әдістерін жетілдіру, олардың құрылымы мен ағзадағы қызметі арасындағы байланысты анықтау болып табылады. Осы мәселелерді қазіргі уақытта әлемнің ең үздік химиктері мен биологтары биохимиялық және биологиялық, молекулалық қосылыстарын зерттеп қарастыруда.
1.1.1 Көмірсулардың құрылысы мен классификациясы
Көмірсулар - құрамына бірнеше гидроксил тобы және альдегид (немесе кетон) тобы кіретін органикалық қосылыстар және олардың туындылары.
Көмірсулар барлық тірі организмдердің құрамына кіреді. Өсімдіктерде көмірсулар ткань құрғақ затының 80 %-на дейін құрайды. Жануарлар мен адамда көмірсулар бауырда (5-10 %), бұлшықетте (1-3 %), жүрек бұлшықетінде (0.5 %), мида (0,2 %) болады.
Сахароза, лактоза, крахмал, инулин, гликоген сияқты күрделі көмірсулар - қорға жиналатын қоректік заттар. Өсімдіктерде клетчатка, жәндіктер мен шаян тәрізділерде хитин, жануарлар мен адамда гиалурон қышқылы, хондроитинсульфат тканьдерге механикалық беріктілік береді. Белоктармен, нуклеин қышқылдарымен және липидтермен байланысқан түрде көмірсулар организмнің құрылыс материалы да бола алады. Жасыл өсімдіктер көмірсуларды күн сәулесінің энергиясын пайдалана отырып, көмірқышқыл газы мен судан синтездейді (фотосинтез). Жануарлар мен адам көмірсуларды синтездей алмайды, олардың организміне көмірсулар тағаммен барады.
Өз молекуласының күрделілігіне қарай көмірсулар 3 класқа бөлінеді. Олар: моносахаридтер, дисахаридтер мен олигосахаридтер және полисахаридтер.
1. Моносахаридтер немесе жай қанттар. Моносахаридтер гидролизге ұшырамайды, оларға: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза, дезоксирибоза және басқалар жатады.
2. Дисахаридтер мен олигосахаридтер. Дисахаридтер гидролиз кезінде моносахаридтердің екі молекуласына ыдырайды. Олар: сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза. Олигосахаридтер дегеніміз - әр молекуласы үш және одан көп (онға дейін) моносахаридтерден тұратын көмірсулар. Мысалы, рафиноза молекуласы глюкозаның, галактозаның және фруктозаның қалдықтарынан тұрады.
3. Полисахаридтер - құрамына жүздеген немесе мыңдаған моносахарид қалдығы кіретін, молекулалық массасы жоғары күрделі заттар. Олар толық гидролизденген кезде n моносахаридтер молекуласына (n - молекула саны) ыдырайды. Полисахаридтерге жатататындар: крахмал, целлюлоза, гликоген, инулин т.б. [2].
Көмірсулар - полиоксиальдегидтер немесе полиоксикетондар және олардың туындылары. Моносахаридтер - көмірсулардың элементар бөлігі, оның молекуласы қаныққан көмірсутек атомының тізбегінен тұрады, олардың әр қайсысында гидроксил тобы болады да, біреуі альдегидке дейін немесе кетон тобына дейін тотыққан болады.
4-9 көміртек атомының тізбегінен тұратын көмірсуларды монозалар дейді, ең негізгі монозалар 5-6 көміртек атомдарынан тұрады. Тізбекке кіретін көміртек атомдарының санына байланысты монозалар тетроза-4, пентоза-5, гексоза-6, тағы басқа болып бөлінеді.
Құрамында альдегид тобы бар көмірсуларды альдоза, ал кетон тобы бар көмірсуларды кетоза дейміз. Сонымен тізбекке бес көміртек атомы және альдегид тобы бар моносахаридтерді альдопентоза, ал тізбекке алты көміртек атомы және альдегид тобы барын - альдогексоза дейміз. Кетон тобы бар және бес немесе алты көміртек атомының тізбегінен тұратын монозаны - кетопентоза немесе кетогексоза дейміз.
Монозалардың тізбегін нөмірлегенде әрқашан кетон тобы немесе карбонил тобы жақын жақтан көміртектен басталады. Тізбектегі шеткі CH2OH бөлшегі карбоксил тобына дейін тотыға алады, бұл жағдайда моносахаридтердің ең кең таралған класы - урон қышқылы туады (мысалы, альдопентоурон қышқылы: CHO-CHOH-CHOH-CHOH-COOH).
Егер көміртек атомындағы гидроксил тобы жоқ болса, онда дезоксиқанттар пайда болады. Дезоксиқанттар кең таралған ДНҚ құрамына кіреді, мысалы - 2-дезокси-D-рибоза. Ал бір немесе бірнеше гидроксил топтары амин тобына алмасқан болса, ондай қанттарды аминоқанттар дейміз. Мысалы, 2-амино-дезокси-альдогексоза CHO-CHNH2-(CHOH)3-CH2OH - басқаша айтқанда оларды гексозамин дейді. Табиғи көмірсулар құрылысы және құрылымы жағынан классикалық жалпы формуласы - Cn(H2O)n.
1.1.2 Моносахаридтер және олардың қасиеттері
Моносахаридтер - ең қарапайым көмірсулар, қанттың бір ғана молекуласынан тұрады және суда ерігіш дәмі тәтті қатты кристалды заттар. Олар - құрамында бірнеше гидроксил топтары бар альдегидтер немесе кетондар, сондықтан альдозалар не кетозалар деп аталады. Белгілі бір жағдайларда оңай тотығады, соның нәтижесінде альдегидоспирттер қышқылдарға айналады, ал тотықсызданған кезде сәйкес спирттерге айналады. Моносахаридтер бір-біріне оңай изомерленеді [3].
Моносахаридтер молекула құрамына кіретін көміртек атомдарының санына қарай триозалар (С3Н603), тетрозалар (С4Н804). пентозалар (C5H10O5), гексозалар (С6Н12О6), гептозалар (С7Н14О7) бола алады. Сонымен қатар моносахаридтер молекулада карбонил тобының орналасу орнына қарап, альдозалар және кетозалар болып бөлінеді. Мысалы:
Триозалар - құрамында үш көміртегі атомы бар көмірсулар, тетрозалар - төрт, пентозалар - бес, гексозалар - алты. Адам ағзасында триозалардың ішінде глицериндік альдегид және диоксиацетон маңызды рөл атқарады. Олар глюкозаның ыдырауының аралық өнімі болып табылады. Тетрозалардың ішінде эритроза зат алмасу үдерістеріне белсенді қатысады.
Бес және одан көп көміртек атомдары бар моносахаридтердің молекулалары сызықтық (тізбекті) және циклдік (сақиналы) формада бола алады. Ерітіндіде моносахаридтердің бұл формалары бір мезгілде бола алады және бір-біріне айналуға қабілетті. Мұндай изомерлік формалар сақиналы-тізбекті таутомерлер деп аталады. Мысалы:
Гексозалар жануарлар және өсімдіктер әлемінде анағұрлым көп кездеседі және зат алмасу үдерістерінде үлкен рөл атқарады. Оларға: глюкоза, галактоза, фруктоза және т.б. жатады.
Глюкоза (жүзім қанты) бос күйінде де жануарлар мен өсімдіктер ұлпасында кездеседі және биологиялық тұрғыдан аса маңызды қантқа жатады. Глюкозаның маңызды қызметі - энергияның негізі көзі. Барлық мүшелер оны қаннан алады, ал кейбір мүшелер энергияның негізгі көзі ретінде глюкозаға толық байланысты: ми, бүйректің қыртысты заты, эритроциттер. Ол олиго-, полисахаридтердің негізін құрайды, осмостық қысымды тұрақты сақтауға қатысады. Глюкозаның ыдырауы нәтижесінде түзілген аралық өнімдер амин қышқылдары мен майлардың синтезіне қолданылады. Қандағы глюкозаның мөлшері бойынша ағзадағы көмірсу алмасуының күйі анықталады. Глюкоза бос күйінде балда, жүзімде және басқа да жемістерде көбінесе байланысқан күйінде, дисахаридтер мен полисахаридтер құрамында кездеседі
Галактоза - жануарлар көмірсуы. Ол төртінші көміртегі атомының OH-тобының орналасуымен ерекшеленетін глюкозаның кеңістіктегі изомері. Лактозаның, кейбір полисахаридтер мен гликолипидтердің құрамына кіреді. Галактоза глюкозаға изомерлене алады (сүт безінде, бауырда).
Фруктоза (жеміс қанты) - өсімдіктерде, әсіресе жемістерде көп мөлшерде болады. Жеміс-жидектерде, қант қызылшасында, балда көп болады. Глюкозаға оңай изомерленеді. Фруктозаның ыдырау жолы глюкозаға қарағанда қысқа және энергетикалық тиімді. Бос күйінде бал құрамында болады.
Глюкоза мен галактоза химиялық құрылысы бойынша альдегидоспирттер болып табылады, фруктоза - кетоноспирт. Глюкоза мен фруктоза құрылысындағы айырмашылық олардың кейбір қасиеттеріндегі айырмашылықты сипаттайды. Глюкоза металлдарды олардың оксидтерінен тотықсыздандырады, ал фруктоза мұндай қасиетке ие емес. Фруктоза глюкозаға қарағанда ішекте 2 есе баяу сіңіріледі.
Сурет 1 - Фишер проекциясы бойынша альдогексозаның және кетогексозаның кеңістіктік формуласы
Бірінші суреттегі формуладан көріп отырғандай альдоза-гексозада көміртегінің асимметриялық немесе хиральдық (грек тілінен аударғанда cheir - қол) 4 атомы бар, олар жұлдызшамен белгіленіп көрсетіледі. Ал кетоза-гексозада ондай атомдар саны - 3. Демек, гексоза-альдозаның 2n=24=16, гексоза-кетозаның 2n=23=8 стереоизомерлері болады (мұнда n көміртегінің асимметриялық атомдары санын көрсетеді). Стереоизомерлер оптикалық активті заттар - олар жарықтың поляризацияланған сәуле жазықтығын оңға немесе солға қарай айналдыратын изомерлер түрінде кездесуі мүмкін.
Әр стереоизомердің кеңістік құрылысын D және L әріпімен белгілейді. Стереоизомерлердің пішін үйлесімін салыстыру үшін бастапқы зат ретінде глицерол альдегиді қабылданған, ол екі антипод түрінде кездеседі:
Мұнда формуладан байқалғандай, С асимметриялық атомның - OH тобы оң жағындағысы D-стереоизомер, - OH тобы сол жағына орналасқаны L-стереоизомер болады.
Конфигурациясы D-глицерол альдегидінің конфигурациясына ұқсас заттарды D-қатарына, конфигурациясы L-глицерол альдегидінің конфигурациясына ұқсастарын L-қатарына жатқызады. Көптеген моносахаридтерде көміртегінің хиральдік атомдары екеу және одан көп болатындықтан, олардың D-қатарға немесе L-қатарға жататынын карбонильдік топтан ең қашық орналасқан көміртегінің асимметриялық атомының конфигурациясы бойынша анықтайды. Егер ең қашықтағы көміртегі асимметриялық атомына жалғасқан гидроксильдік топ формулада оң жаққа орналасса , ондай көмірсуды D-қатарға жатқызады, ал егер сол жаққа орналасса L-қатарға жатқызады.
Бес және одан да көп көміртегі атомынан тұратын моносахаридтер ерітінділерінде молекула ішіндегі атомдардың орын ауыстыруына байланысты тұйық циклдік құрылым түрінде болады. Бұл кезде бірінші көміртегі атомы ассиметриялық болады, осыған байланысты моносахаридтердің екі изомері - α және β түрінде болады.
Табиғатта глюкозамин, галактозамин, глюкурон қышқылы сияқты моносахаридтердің туындылары кездеседі:
Моносахаридтердің α- және β-изомерлерінің ағзада бір-біріне айналуын мутаротация деп атайды. Қанттардың циклдік түрлерін көрсету үшін К.Хеуорстың проекциялық формулалары қолданылады.
Гексоза молекуласының алтыншы көміртегі атомының тотығуы нәтижесінде гексурон қышқылдары түзіледі: глюкозадан - глюкурон қышқылы, галактозадан - галактурон қыщқылы. Глюкурон қышқылы ағзадағы алмасу үдерістеріне белсенді қатысады, мысалы, улы заттарды залаласыздандырады, мукополисахарид құрамына кіреді және т.б. [4].
1.1.3 Күрделі қанттар. Полисахаридтер және олардың қасиеттері
Олигосахаридтер - бірінші ретті полисахаридтер, олардың молекулаларында гликозидті байланыс арқылы байланысқан 2-ден 10-ға дейін моносахаридтердің қалдықтары болады. Осыған сәйкес олар дисахаридтер, трисахаридтер және т.б. болып бөлінеді. Табиғатта неғұрлым кең таралған олигосахаридтер - бұл дисахаридтер.
Дисахаридтер - күрделі қанттар, олардың әр молекуласы гидролиз кезінде екі моносахарид молекуласына ыдырайды. Дисахаридтер полисахаридтермен қатар адам мен жануарлардың тамағындағы көмірсулардың негізгі көздерінің бірі болып табылады. Құрылымы бойынша дисахаридтер - бұл гликозидтер, онда екі моносахарид молекуласы гликозидті байланыс арқылы біріктіріледі. Дисахаридтердің ішінде мальтоза, сахароза және лактоза ерекше танымал. Мальтоза полисахаридтер (крахмал) ыдырауының аралық өнімі ретінде түзіледі. Ол екі глюкоза қалдығынан тұрады, олар бір-бірімен α-1,4-гликозидтік байланыс арқылы байланысқан.
Сахароза - ең көп кездесетін дисахаридтердің бірі, қарапайым тағамдық қант, өсімдіктер әлемінде неғұрлым кең таралған және маңызды дисахарид. Адам үшін бағалы қоректік зат болып табылады. Сахароза α-глюкоза және β-фруктоза қалдықтарынан тұрады, олар α, β-1,2- гликозидтік байланыспен жалғасқан. Көптеген дисахаридтерден айырмашылығы, сахароза бос жартылай ацеталды гидроксилге және қалпына келтіру қасиеттеріне ие емес.
Лактоза адам және жануарлар сүтінде болады. Лактоза β-D-галактоза мен D-глюкозадан тұрады, олар бір-бірімен β-1,4- гликозидтік байланыс арқылы байланысқан.
Табиғи трисахаридтердің ішіндегі ең танымалы - рафиноза (фруктоза, глюкоза және галактоза қалдықтарынан тұрады). Ол қант қызылшасында және көптеген басқа өсімдіктерде, атап айтқанда бұршақты дақылдарда көп мөлшерде кездеседі. Жалпы, өсімдік тіндерінде кездесетін олигосахаридтер жануар тіндерінің олигосахаридтеріне қарағанда құрамы жағынан әр түрлі.
Полисахаридтер - мономерлері моносахаридтер болып табылатын биополимерлер. Егер полисахарид құрамында бір түрдегі моносахарид қалдықтары болса, онда бұл - гомоиолисахарид. Егер әр түрлі моносахарид қалдықтарынан тұрса, онда бұл - гетерополисахарид.
Физиологиялық маңызды гомополисахаридтерге крахмал және гликоген жатады. Сонымен қатар клетчатка, декстран және хитин табиғатта кездеседі.
Маңызды гетерополисахаридтер - гиалурон қышқылы, хондроитинсульфат және гепарин.
Крахмал - глюкоза қалдықтарынан тұратын гомополисахарид. Ол - өсімдіктерде қорға жиналатын зат. Крахмал құрылысы және қасиеттері бойынша ерекшеленетін екі фракциядан тұрады: сызықты - амилоза және тармақталған - амилопектин, олардың жалпы формуласы (C6H10O5)n. Қағида бойынша, крахмалдағы амилоза мөлшері 10-30 % құраса, амилопектин 70-90 % құрайды. Крахмал полисахаридтері амилоза мен α-1,4-байланысты амилопектиннің желілік тізбегінде біріктірілген глюкоза қалдықтарынан құралса, амилопектиннің тармақталған нүктелерінде тізбекаралық α-1,6-байланыстан құралады.
Амилопектин молекуласында глюкоза қалдықтары тармақталған тізбек түзеді. Амилоза ыстық суда жақсы ериді, ал амилопектин ерімейді.
Гликоген - адам және жануар организмінде қорға жиналатын қоректік зат. Оны басқаша "жануар крахмалы" деп атайды. Адам ағзасында ол бауырда (20 %) және бұлшықетте (2 %) жиналады. Гликоген құрылысы жағынан амилопектинге ұқсас, бірақ гликогенде молекуланың тармақталу дәрежесі көбірек, олардың жалпы саны 5-50 мың глюкозидті (молекулалық массасы 1 - 10 миллион) құрайды. Сондықтан гликоген молекуласы неғұрлым компактілеу. Гликоген де α-глюкоза қалдықтарынан тұратын полисахарид. Ол өсімдіктер әлемінде клетка қабырғасының структуралық компоненті ретінде кездеседі.
Целлюлоза (немесе талшық) - өсімдіктердің кең таралған гомополисахаридтерінің бірі. Ол өсімдіктердің тірек материалының рөлін атқарады, одан сабақтардың, жапырақтардың қатты қаңқасы құрылады. Таза түрінде целлюлоза мақта жүні мен фильтрлік қағаз түрінде белгілі (жазу және басқа да барлық қағаздар желімделеді). Ағаш жартылай талшықтардан тұрады, сонымен қатар оған лигнин қосылады - фенолдық сипаттағы жоғары молекулалық зат. Целлюлоза құрамында 600-900 глюкоза қалдықтары бар полимер (орташа молекулалық массасы 1-1, 5 млн).
Целлюлоза молекуласында глюкоза қалдықтары полимердің сызықтық құрылымын анықтайтын β-(1,4)-гликозидтік байланыс арқылы біріктірілген. Целлюлоза сүтқоректілердің асқазан-ішек жолының кәдімгі ферменттерімен бөлінбейді, ал шөп қоректілердің ішек флорасынан бөлінетін целлюлаза ферментінің әсерінен целлюлодекстриндерге (олигоцелосахаридтер) және целлюлобиозға ыдырайды. Целлюлозаға әсіресе мақта талшықтары бай (98-99 %).
Декстрандар - бұл гликозидті байланыстың басым түрі бар D-глюкоза қалдықтарынан құрылған гомополисахаридтер; α-(1,6)-бүйірлік тармақтар орталық тізбекке 3-ші және 4-ші позицияларда орналасады. Декстран бактериялар шығаратын арнайы декстрансахараза ферментінің әсерінен сахарозадан түзіледі. Қолданылатын бактериялардың штаммына байланысты декстрандар әр түрлі дәрежеде синтезделеді. Декстрандар әртүрлі маркадағы молекулярлы елек сепадекстерін шығару үшін қолданылады.
Пентозандар - ксилозадан, арабинозадан және басқа пентоздардан жасалған целлюлоза тәрізді полисахаридтер. Жаңғақтардың қабықтары, күнбағыс, жүгері бақалары, сабан, қара бидай пентозандарға өте бай.
Инулин - суда еритін, сипрт қосылған кезде су ерітінділерінен тұндырылатын жоғары молекулалық көмірсу. Қышқылдардың көмегімен гидролиз кезінде фруктофураноза мен аз мөлшерде глюкопираноза түзеді. Жер алмұрт және дахлия түйнектерінде, бақбақ, көксағыз және цикорий тамырларында, артишоктарда, гваюла сағызды өсімдіктердің гуайула өсімдігінің тамырлары, жапырақтары мен сабақтарында (Parthenium argentatum) болады. Бұл өсімдіктерде инулин крахмалды алмастырады. 1-ші және 2-ші көміртек атомдарының арасындағы гликозидті байланыс арқылы инулин молекуласында байланысқан фруктоза қалдықтарының мөлшері 34-ке тең. Демек, инулин молекуласының құрылымын былайша көрсетуге болады:
Өсімдіктерде, зең саңырауқұлақтары мен ашытқыларда фруктоза түзілуімен инулинді гидролиздейтін инулаза деп аталатын ерекше фермент бар [5].
Шырыш және гумми (шайыр) - өте тұтқыр және жабысқақ ерітінділерді құрайтын, суда еритін көмірсулардан тұратын коллоидті полисахаридтер тобы. Бұл топтың әдеттегі өкілдері - шие, қара өрік немесе бадам ағаштарының бұтақтары мен діңгектері зақымданған жерлерінен бөлінетін гумми. Шырыш зығыр және қара бидай дәндерінде көп мөлшерде кездеседі.
Шие желімінің полисахаридтерінің құрамын зерттеу барысында олардың галактоза, манноза, арабиноза, n-гликурон қышқылы мен аз мөлшерде ксилозаның қалдықтарынан тұратындығы анықталды. Қара бидай дәнінің шырыштығын зерттеу олардың 90 % дерлік пентозандардан тұратындығын дәлелдеген. Шырыш суда қатты ісінеді және өте тұтқыр ерітінділер береді.
Шырыш өндірісте кеңінен қолданылады, өйткені олардың тұтқырлығы, жабысқақтық, ісіну және т.б. сияқты құнды қасиеттері бар. Сонымен қатар, олар (аработрогавант) байланыстырғыш және қоюлатқыш ретінде қолданылады, эмульгаторлар, косметикалық және фармацевтикалық кремдер мен пасталардың негізі, тамақ өнеркәсібіндегі тұрақтандырғыш ретінде қызмет етеді.
Өсімдік шырындары мен жемістердің құрамындағы пектиндік заттар α-(1,4)-гликозидтік байланыспен байланысқан галактурон қышқылының қалдықтарынан түзілген гетерополисахаридтер болып табылады. Галактурон қышқылының карбоксил топтары бір дәрежеде немесе басқа метил спиртімен анықталады. Осыған байланысты пектинді заттарды келесідей жіктейді:
- протопектин - суда ерімейтін күрделі химиялық құрамдағы қосылыс (протопектинде полигалактурон қышқылының ұзын тізбегі басқа заттармен байланысады: целлюлоза, арабан, галактан және басқа да полиоздар, сондай-ақ ақуыз заттар);
- пектин қышқылдары - аз мөлшерде метанолдың қалдықтарымен эталонданған полигалактурон қышқылдары;
- пектин - бұл толығымен эфирленген пектин қышқылы.
Пектиндік заттар жеміс гельдерінің негізін құрайды. Пектиндер суда ериді, коллоидты ерітінділер түзеді. Протопектиндер суда ерімейді. Молекулалық массасы 20-30 мың шамасында болады.
Гемицеллюлозаларға химиялық құрылымдары бойынша әртүрлі өсімдік гетерополисахаридтері жатады: глюкоманнандар, галактоманнаннан және бүйірлік тізбектерінде арабиноз, глюкоз бар ксиландар және т.б. Целлюлоза мен лигнин әдетте өсімдіктердегі гемицеллюлозалармен жалғасады, ал ксиландар мен глюкоманнанттар целлюлоза бетіне берік адсорбцияланады.Әр түрлі өсімдіктерден бөлінетін гемицеллюлозалар құрылымы бойынша ерекшеленеді. Ағаштар мен тұқымдарда олар β-(1,4)-гликозидтік байланыспен біріктірілген β-D-манноза және β-D-глюкозаның қалдықтары бар сызықтық глюкоманнан тұрады. Гемицеллюлозалар шөптер мен ағаштан табылған, олардың тізбегі 3-(1,4)-гликозидтік байланыстармен біріктірілген ксилопираноза қалдықтарынан құралған, бұл ретте негізгі тізбекте әртүрлі тармақтар бар.
Гликозидтер - реакция кезінде суды элиминациялау нәтижесінде пайда болатын өнімдер:
Тұрғындардың тамақтану рационында гликозидтердің өте аз мөлшері ғана кездеседі. Алайда, олардың мәні көбінесе санға емес, физиологиялық рөлге байланысты. Табиғи түрде пайда болатын бірқатар гликозидтер күшті көбіктендіргіштер мен тұрақтандырғыштар болып табылады.Флавоноид гликозидтері тамақ өнімдеріне ащы дәм немесе белгілі бір хош иіс пен түс бере алады. S-гликозидтері табиғи түрде қыша дәндері мен желек тамырларында кездеседі. Оларды гликозинолат деп атайды. S-гликозидтер класының ең танымалы синигрин деп аталады. Бұл тағамға белгілі бір дәм береді, бірақ кейбір авторлардың S-гликозидтерді немесе олардың ыдырау өнімдерін (сурет 2) тағамдық токсиканттарға жатқызуға болады деп санайтын жұмыстары бар.
Сурет 2 - Табиғи тиоглюкозидазаның әсерінен бұзылу
D-глюкозаның пиролизі нәтижесінде О-глюкозид түзіледі (левоглюкозан) (сурет 3).
Сурет 3 - О-глюкозидтердің түзілуі
Левоглюкозанның аз мөлшері пиролиз жағдайында ұн өнімдерін қуыру, пісіру және қант пен қант сироптарын жоғары температурада қыздыру кезінде түзіледі. Ащы дәмге байланысты тағамда көп мөлшерде болуы тиімсіз [6].
Адам тамақтануындағы маңызды гликозидтердің тағы бір класы - цианогенді гликозидтер. Цианогенді гликозидтердеградация кезінде HCN беретін қосылыстар; олар табиғатта кеңінен таралған (ащы бадам тұқымдары, маниок, бал жүгері, шабдалы мен өрік дәнектері және т.б.). Осы гликозидтердің тозуы нәтижесінде пайда болған цианид, әдетте, тиоцианатқа айналу арқылы детоксикацияланады. Бұл реакцияға CN- ионы, SO3- ионы және S-трансфераза ферменті қатысады. Алайда, егер детоксикация жолын гликозидтің көп мөлшерін енгізуімен тоқтатылса, уыттылық пайда болуы мүмкін. Кейбір зерттеу нәтижесінде маниокты, ащы бадамды қолдану нәтижесі ретінде улану; жетілмеген тары немесе бал жүгеріні пайдалану кезінде - ірі қара малдың улануы анықталған.
Цианидтердің улануынан ең мықты қорғаныс - цианогенді тағамды жою (немесе толықтай жою). Бұл тағамдарды өте қысқа уақытқа сақтау керек. Жемістерді жинағаннан кейін соққыланғандардың болмауы үшін шаралар қолдану қажет. Жемістерді мұқият іріктеп алып, цианидті кетіру үшін жақсылап жуған абзал.
1.2 Көмірсулардың физиологиялық маңызы
Көмірсулар адам ағзасы үшін барлық жасушалардың тіршілігі, тіндер мен органдардың, әсіресе мидың, жүректің, бұлшықеттің тіршілігі үшін қажет басты энергия көзі болып табылады. Көмірсулардың биологиялық тотығуы нәтижесінде (сонымен қатар майлар және аз мөлшерде ақуыздар) ағзада энергия бөлінеді, ол энергияға бай қосылыс - аденозин трифосфор қышқылы түрінде жиналады. 1 г көмірсулардың тотығуы кезінде организмде 16,7 кДж (4 ккал) энергия пайда болады.
Көмірсулардың адам ағзасындағы рөлі олардың тек энергия көзі ретіндегі маңыздылығымен шектелмейді. Бұл заттар тобы пластикалық материалдар бола отырып, әртүрлі ұлпалар мен сұйықтықтардың құрамына кіреді. Олар биологиялық мембрананың, плазматикалық мембрананың гликокаликсінің негізін құрайды және ферменттер, нуклеопротеидтер және т.б. заттардың түзілуіне қатысады. Олардың молекулалары - жасуша аралық матрикстің маңызды құрам бөлігін құрайды, әсіресе дәнекер ұлпасының. Дәлірек айтқанда, дәнекер тіннің құрамында көмірсулар мен олардың туындылары бар мукополисахаридтер болады.
Көмірсулардың реттеуші қызметі әртүрлі. Олар майлардың тотығуы кезінде кетон денелерінің жинақталуына қарсы тұрады. Осылайша, көмірсулар алмасуының бұзылуынан, мысалы, қант диабеті кезінде ацидоз дамиды.
Кейбір көмірсулар мен олардың туындылары организмде арнайы функцияларды орындайтын биологиялық белсенділікке ие. Мысалы, гепарин - тамырларда қанның ұюына, гиалурон қышқылы бактериялардың жасуша мембранасы арқылы және т.б. енуіне жол бермейді.
Көмірсулардың ағзадағы, әсіресе бауырдағы қорғаныс реакцияларындағы маңызды рөлін атап өткен жөн. Мысалы, глюкурон қышқылы кейбір улы заттармен біріктіріліп, улы емес эфирлерді түзеді, суда ерігіштігіне байланысты организмнен несеппен шығарылатын улы емес эфирлерді түзеді.
Адамның көмірсулар қоры өте шектеулі, олардың мөлшері дене салмағының 1 %-нан аспайды. Қарқынды жұмыс кезінде олар тез таусылады, сондықтан көмірсулар ағзаға күнделікті тамақпен бірге түсіп отыру керек. Көмірсулардың адам үшін тәуліктік қажеттілігі орташа есеппен 400-500 г құрайды (80 %-ы крахмал). Ол адамның жасына, жынысына, еңбек қызметіне және т.б. факторларға байланысты болады (кесте 1) [8].
Кесте 1
Тұрғындардың әртүрлі топтарының көмірсуларға қажеттілігі
Тұрғындардың кәсіби тобы
Жынысы
Қажеттілігі, гтәул.
Дене еңбегін қажет етпейтін жұмысшылар
Е
Ә
415
378
Механикалық дене еңбегін қажет ететін жұмысшылар
Е
Ә
485
445
Студенттер
Е
Ә
451
384
1.3 Тағам өнімдеріндегі көмірсулардың жалпы сипаттамасы
Адам организмінің тіршілігін қaлыпты ұстау үшін, оның энeргетикaлық шығынының орнын толтырy және тканьдерді кaлпына келтірy үшін тaғамдық заттар керек. Олар адам организміне энергия көзі, құрылыс (пластикалық) материалы болып табылатын тағаммeн бірге түседі және зат алмасу процесін реттеуге қатысады. Өнiмнің сапасы оның химиялық құрамына, тeхнологиялық тәртібі мен өндіру әдісiне, сақтау және тасымaлдау жағдайларына және басқа факторларға байланысты. Азық-түлік өнімдерінің құрамына бейорганикалык және органикалық заттар кіреді. Бейорганикалық заттарға су және минералды (күл) қосылыстар; ал органикалық заттарға көміpсу, май, белок, фермент, витaминдер, органикалық қышқылдаp, бояғыш, аpоматты т.б. заттаp жатады.
Көмірсулар негізінен өсімдік текті өнімдерде болады. Олар белгілі бір мүшенің функционалдық кызметі мен пластикалык процесстерде, зат алмасуда және организмнің корғаныштық реакциясында елеулі маңызды орын алады. Адамның күнделікті тамақтану рационында көмірсулар жетіспесе энергия түзу үшін белок көп жұмсалады, ал көмірсулар көп бoлса, адам денесінде май түзілe бастайды. Көмірсулар - адам тіршілігінде үлкен роль атқаратын көптеген маңызды органикалық косылыстардан тұрaды. Көмірсулар негізінен өсімдіктер құрамында көп кездеседі. Жоғарыда айтылғандай адам организміне тәулігіне 400-500 г көмірсулар қажет болса соның ішінде 80г қaнт болуы керек. Олар негізгі энергия көздерінің бірі. Көмірсy компоненттерінің сіңімділігі өте жоғары. Мыслы, фруктозаның сіңімділігі 90 %, сүт пен сүт өнімдерінің сіңімділігі 98 %, ал қанттыкі 99 % [9].
Моносахаридтер адам организміне жеңіл сіңеді, ашытқымен, сүт кышқылды бактериялармен оңай ашиды (бұл қасиет спирт, шарап, нан, ашытылған жеміс пен кекөніс, сүт қышқылды өнімдерді өндіруге қолданады). Глюкоза - бос күйінде көптеген өсімдіктер мен жемістердің құрамында болады, ал байланысқан күйінде өсімдіктерде полисахарид түрінде (сахароза, мальтоза, крахмал, декстрин, целлюлоза т.б.), және көптеген глюкозидтер (глюкозаньщ баска органикалық қосылыстармен қосылыстары) түрінде кездеседі. Фруктоза - балда, тәтті жемістер мен сусындар кұрамында глюкозамен бірге болады. Сахарозадан тәтті болады, құрақ қантының және инулиннің құрамында болады.
Олигосахаридтердің ішіндегі сахароза - күнделікті тұтынылатын қант құрамының негізгі бөлігі. Сахароза - қызылша құрақ қантының құрамьнда 25 %-ке дейін болады. Мальтоза - өндірілген және майдаланған астық дакылдарында болатын қант. Сірненің құрамына кіреді. Лактоза - сүт құрамында (4-5 %) болатын қант.
Крахмал өзіне тән форма мен өлшемде дән түрінде өсімдіктердің түйіндерінде, тамырында, сабағында, тұқымында жиналады. Дәнді дақылдар, картоп, үн, нан крахмалға бай. Крахмал суда ерімейді, ал ыстық суда ісініп, клейстер түзеді. Ферменттер, кышқылдар әсерінен крахмал глюкозаға дейін ыдырайды да, адам организмінде жеңіл сіңеді. Инулин өсімдіктерде крахмалға қарағанда аз кездеседі. Ол цикорий тамырында, топинамбур түйіндерінде және т.б. болады. Клетчатка (целлюлоза) клетка қабырғаларының негізін құрай отырып, өсімдіктердің беттік тканьдерінін құрамына кіреді. Оны глюкозаға дейін ыдырататын фермент болмағандықтан, адам организмінде сіңірілмейді, бірақ ол асқазан сөлінің секрециясын жоғарылатады да, тамақтың козғалысына әсер етеді. Өнімде клетчатка көп болса, оның тағамдық құндылығы мен сіңімділігі төмендейді.
Пектин заттары жемістер мен көкөністерде болады, қант пен кышқыл катысында сілікпе түзу касиетіне ие. Бұл касиет кеңінен кондитер өндірісінде мармелад, джем, желе және т.б. жасауда қолданылады. Бұлардың әсерінен қантты жемісті қою шырындар қайнатып суытқанда тоңба түзіледі. Осы қасиеті үшін пектинді заттар мармелад, желе, пастила өндірісінде пайдаланады.
1.3.1 Дәнді дақылдардың химиялық құрамы
Дәнді дақылдар өнімдеріне ұн, жарма, нан және макорон өнімдері, сондай-ақ жарма концентраттары жатады. Дәнді дақылдар астық дақылдары (бидай, қарабидай, сұлы, жүгері, тары, күріш, сорго), қарақұмық және бұршақ дақылдары (асбұршақ, үрмебұршак, жасымық, соя) болып бөлінеді. Астық дақылдарында дәндердің химиялық қасиеті ұқсас келеді, анотомиялық құрылымдары да бірдей: қабықша, алейрон қабаты, эндосперм және ұрықтан құралады. Қабықша (гүлді, жемісті, тұқымды) клетчаткадан, пентозаннан, лигнин, минералды заттардан және пигменттерден тұрады.
Дәнді дақылдардың химиялық құрамы оның түріне, сортына, климаттьқ жағдайына, топырақты өңдеу және жинау әдісі мен мерзіміне, т.б. факторларға байланысты (кесте 2). Химиялық құрамы жағынан дәнді дақылдарды үш топқа бөліп қарастыруға болады: крахмалға бай, белокқа бай және майға бай дақылдар. Бірінші топқа көмірсу мөлшері шамамен 70-80 % және белогы 10-15 % аралығындағы дақылдар, яғни бидай дақылдары және карақұмық жатады. Екінші топқа бұршақ тұкымдастары жатады, оларда шамамен 25-30% белок және 50-55% көмірсу болады. Үшінші топқа май мөлшері жоғары майлы дақылдар біріктіріледі, құрамындағы май мөлшері 25-35% [10].
Кесте 2
Дәнді дақылдардың химиялық құрамы
Дақыл түрі
Массалық үлесі, %
Энергети-калық құндылы-ғы, ккал
Су
Белок
Май
Қант
Крахмал
Клетчатка
Бидай
14
11,2
2,1
1,2
54
2,4
290
Қарабидай
14
9,9
2,2
1,5
54
2,6
287
Сұлы
13,5
10
6,2
1,1
36,5
10,7
250
Арпа
-
10,3
2,4
1,3
48,1
4,3
264
Тары
13,5
11,2
3,9
1,9
54,7
7,9
311
Қарақұмық
14
10,8
3,2
1,5
52,9
10,9
295
Күріш
14
7,4
2,6
0,9
55,2
9
283
Жүгері
14
8,3
4
1,6
59,8
2,1
320
Бұршақ
14
20,5
2
4,6
44
5,7
298
Соя
12
34,9
17,3
5,7
2,5
4,3
332
Көмірсулар дәннен өндірілетін өнімдердің тұтынушылық қасиетіне әсер етеді. Дәнді дақылдар құрaмындағы көмірсулардың ішіндегі ең мaңыздысы - крахмал. Ол aдам ағзасының негізгі энергия көзі ретінде жұмсалады. Крахмалдың негізгі көзі - ұн жармалары, бұршақ дақылдары, жүгері, картоп. Крахмал адам тұтынатын барлық көмірсулардың шамамен 80 %-ын құрайды. Дақылдардағы орташа мөлшері 37-71 % аралығында ауытқиды (сояда 2,5 %). Крахмалдьң маңызды касиеттеріне ісінуі, клейстер түзудің төмен температурасы, клейстердің жоғары тұтқырлығы жатады. Мұндай қасиетке бидай, қарабидай, карақұмық, күріш, тары крахмалы ие. Жүгері, арпа, бұршақ дақылдарының крахмалы жоғары температурада ақырын клейстер түзеді. Крахмалдың қасиеттері жарманың пісу ұзақтығы, ботқа консистенциясы, дәмдік касиеті, көлемінің үлғаюы сияқты сапалық көрсеткіштеріне негізделеді. Дәндердегі қант мөлшері - 2-5 %, оларға глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза жатады. Олар дақылдарды өңдеу кезінде дәмдік ерекшеліктеріне, дәннің тыныс алу интенсивтілігіне әсер етеді (кесте 3).
Кесте 3
Дәнді дақылдар құрамындағы көмірсулар (%)
Өнім
Крахмал
Қанттар
Клетчатка, гемицеллюлоза т.б.
Барлығы
Бидай
52-55
2-3
8-14
60-70
Бидай ұны
67-68
1,7-1,8
0,1-0,2
73-74
Макарон
62-69
1,7-4,6
0,1-0,2
72-75
Күріш
55
3
4-10
63-65
Қарақұмық
63-64
2
1-2
67-68
Жүгері
57
2,5-3
6-10
67-70
Дәнді дақылдар құрамында тағамдық талшықтар да кездеседі. Олар дәннің қабағында болады және өңдеу кезінде толығымен немесе бір бөлігі алынып тасталады. Олардың ұнда немесе жармада болуы тағамдық заттардың сіңімділігін төмендетеді және түсін нашарлатады. Неғұрлым дән жақсы тазартылса, соғұрлым ұн ақ болады. Бірақ балластты заттар тамақ құрамында белгілі бір мөлшерде болуы керек, себебі олар ішек микрофлорасын қалыптастырады.
1.3.2 Жеміс-жидектер мен көкөністердің химиялық құрамы
Жеміс-жидектер мен көкөністер және олардың өнімдері адам тамақтануында ерекше маңызға ие. Жемістер мен көкөністердің пайдалы қасиеттері оның химиялық қасиетіне негізделген. Олардың тағамдық құндылығы оның құрамындағы көмірсулар, органикалық кышқылдар, азотты және минералды заттар, сонымен қатар витаминдердің болуымен байланысты. Олар тәбетті арттырады, ағзаға түскен басқа тағамдық өнімдердің сіңімділігін жоғарылатады. Кейбір жемістер мен кекөністер емдік қасиетімен ерекшеленеді (таңқурай, кара қарақат, жүзім, қаражидек, бүлдірген, анар, сәбіз және т.б.), бұл олардың құрамында адам ағзасында белгілі бір физиологиялық рол атқаратын иілік заттар, бояғыш және пектинді заттар, фитонцидтер және басқа қосылыстар болуымен түсіндіріледі [11].
Көмірсулар өсімдік тканінің құрылыс материалы және энергия көзі ретінде белгілі. Адам тұтынатын жемістер мен көкөністерде қант (глюкоза, фруктоза), сіңімді көмірсулар (крахмал), сіңірілмейтін көмірсулар (клетчатка, гемицеллюлоза, пектин) және тағы басқа да көмірсулар болады. Жемістерде қант 2-24 %-ға дейін, көкөністерде 0,1-17 %-ға дейін кездеседі. Жемістер мен көкөністер бір-бірінен қант мөлшерімен ерекшеленуі мүмкін. Тұқымды жемістерде (алма, алмұрт, айва т.б.) фруктоза көбірек, өрік пен көк өрікте глюкоза мен сахароза, ал жидектерде глюкоза мен фруктоза тең мөлшерде, ал сахароза аз мөлшерде кездеседі. Глюкоза сәбізде, қауында, ал фруктоза қарбызда көбірек. Крахмал жемістер мен көкөністерде олардың өсу бағытымен (картоп, жасыл бұршақ, жүгері) жинақталады. Көкөністер жетілген сайын (картоп, асбұршақ, үрме бұршақ) крахмалдың массалық үлесі жоғарылайды, ал жемістерде (алма, өрік) кемиді. Жемістер мен көкөністерде клетчатка мөлшері - 0,3-4 %. Кейбір көкөністер аса өсіп кеткенде (қияр, шалғам, бұршақ) клетчатка мөлшері артады да, оның тағамдық құндылығы мен сіңімділігі төмендейді. Сонымен қоса, өсімдік ұлпаларының құрамына гемицеллюлоза да кіреді. Олар клетчатка сияқты жоғары молекулалы қосылыс, бірақ беріктігі төмен және оңай гидролизденеді. Олар жемістер мен көкөністер құрамында тентозондар, және гексозондар түрінде болады және мөлшері 0,2-3,3 % аралығында болады. Пектинді заттар - көмірсу табиғатына ұқсас жоғары мoлекулалық қосылыстар. Оның ішінде жемістер мен көкөністeрде протопектин, пектин және пектин қышқылы кездеседі. Протопектин піспeген жемістерде болып, өсімдік ұлпаларына қaттылық береді. Жемістер мен көкөністер жетілген сайын протопектин протопeктиназа ферментінің әсерінен пектинге айналaды да, ткань консистенциясы жұмсарады. Пектиннің судағы ерітіндісін қантпен қыздырғанда сілікпе түзіледі. Бұл қасиет желе, мармелад, ластила және т.б. өнімдер өндірісінде қолданылады. Пектин қышқылы пектин гидролизі кезінде үлпек тәрізді тұнба түрінде түзіледі [12].
Жеміс-жидектерде негізінен фруктоза, глюкоза, сахарозаның мол қоры бар (кесте 4), сондай-ақ, аз мөлшерде талшық пен пектинді заттар болады (пектинді заттар қарақатта 1,1 %; қара өрікте 0,9 %; қара мүкжидекте 0,7 %; цитрус қабығында 20-30 %; алма қабығында 8 - 20 %).
Кесте 4
Жемістер құрамындағы әртүрлі көмірсулар (%)
Жеміс
Қанттар
Пектинді заттар
Клетчат-ка
Барлық көмірсулар
Сахароза
Глюкоза
Фруктоза
Алма
3,0
3,8
8,1
1,1
0,6
11-17
Шабдалы
6,3
5,1
4,4
0,6
1,0
17-18
Жүзім
0,6-4,0
8-10
7-10
0,6
0,6
17-25
Лимон
0,9
0,6
0,6
1,1
0,5
3-4
Жабайы құлпынай
0,4
2,8
3,3
1,6
1,4
9-10
Көкөністерде орташа есеппен 4 % қант бар. Тамыржемістілерде (сәбіз, қызылша) және қауын мен қарбызда қант мөлшері жоғары. Қызанақ, кәді, бұрыш, гүлді қырыққабат құрамында глюкоза мен фруктоза басымырақ болса, жасыл бұршақта сахароза мөлшері басымырақ. Көкөністер құрамында крахмал мөлшері өте аз (кесте 5).
Кесте 5
Көкөністердегі көмірсулардың мөлшері
Көкөніс түрі
Көмірсулар, г100г өнімде
Крахмал
Сәбіз
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3
I Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5
0.1 Көмірсулар туралы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5
1.1.1 Көмірсулардың құрылысы мен классификациясы ... ... ... ... ... ... ... .
6
1.1.2 Моносахаридтер және олардың қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ...
8
1.1.3 Күрделі қанттар. Полисахаридтер және олардың қасиеттері ... ... ...
11
1.2 Көмірсулардың физиологиялық маңызы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
1.3 Тағам өнімдеріндегі көмірсулардың жалпы сипаттамасы ... ... ... ... ... ... .
17
18
1.3.1 Дәнді дақылдардың химиялық құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ..
1.3.2 Жеміс-жидектер мен көкөністердің химиялық құрамы ... ... ... ... ...
19
21
1.4 Көмірсулардың тағамдық құндылығы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Көмірсулардың ас қорыту жүйесіндегі өзгерістері ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Көмірсулардың технологиялық процестердегі айналымдары ... ... ... ... ...
23
26
27
1.6.1 Көмірсулар гидролизі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.6.2 Қоңыр түсті өнімдердің түзілу реакциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.6.3 Ашыту процестері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
27
31
36
1.7 Азық-түлік өнімдеріндегі моносахаридтер мен олигосахаридтердің функциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.8 Тағамдық өнімдердегі полисахаридтердің функциялары ... ... ... ... ... ... .
37
40
ІІ Эксперименттік бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
52
2.1 Азық-түлік өнімдеріндегі көмірсулардың мөлшерін анықтау әдістері ...
52
2.2 Бал құрамындағы фруктоза мөлшерін анықтау әдістемесі ... ... ... ... ... ...
53
2.3 Сүт құрамындағы лактозаның массалық үлесін анықтау әдістемесі ... ...
55
2.4 Крахмал мөлшерін фотоколориметрлік анықтау әдістемесі ... ... ... ... ... ..
56
2.5 Алынған нәтижелерді талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
57
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
62
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
63
Кіріспе
Тамақтану тұрғындардың денсаулығын анықтайтын маңызды факторлардың бірі. Дұрыс тамақтану балалардың қалыпты өсуі мен дамуын қамтамасыз етеді, аурулардың алдын алуға, жұмысқа қабілеттіліктің артуына ықпал етеді және олардың қоршаған ортаға бейімделуіне жағдай жасайды. Адам тамақтануындағы негізгі маңызды элементтердің бірі - көмірсулар.
Көмірсулар тағамдық рационның негізгі құрамдас бөлігі. Организмнің тәуліктік энергия шығынының 50-60 %-ы көмірсулар есебінен өтеледі. Солардың арқасында организмнің қызмет етуі іске асады. Көмірсулар тірі организмдегі ең маңызды энергетикалық заттар. Көмірсулар физикалық жұмыстың барлық түрлерінде энергия көзі болып табылады. 1 г сіңірілетін көмірсулардың тотығуы кезінде ағзада 4 ккал энергия бөлінеді.
Көмірсулар ДНҚ, РНҚ, гликопротеидтер, липополисахаридтер, хитин құрамына, көптеген тағамдық өнімдер мен азық-түліктер құрамына, кейбір дәрілер құрамына, адам өміріне қажетті кейбір өндірістік заттар құрамына кіреді.
Тамақтанудағы көмірсулардың көздері негізінен өсімдік тектес өнімдер - нан өнімдері, жармалар, картоп, көкөністер, жемістер, жидектер. Жануарлардан алынатын өнімдерден көмірсулар сүтте (сүт қанты) кездеседі.
Егер көмірсулар тағамман жеткілікті мөлшерде түссе, бауыр мен бұлшықетте жануар крахмалы гликоген түрінде қорға жиналады. Одан әрі гликоген қоры организмде глюкозаға дейін ыдырап, қан мен басқа да ұлпаларға түсіп, ағзаның қажеттілігі үшін пайдаланылады. Артық тамақтанғанда көмірсулар ағзада майға ауысады. Басқа тағамдық заттармен салыстырғанда көмірсулар бір түрден екінші түрге белгілі энергия тудырып жеңіл айналады, сол энергия адам өміріне өте қажет.
Дипломдық жұмыс тақырыбының өзектілігі: қазіргі кезде мектеп оқушыларымен ғылыми жұмыс ұйымдастырып, өткізуге көп көңіл бөлінеді. Сондықтан тағам өнімдері анализінің қолжетімді әдістемелерін таңдап алып, оларды мектеп мұғалімдеріне ұсыну жұмысы актуальді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: адам тамақтану рационындағы кейбір азық-түлік өнімдерінің құрамындағы көмірсулардың мөлшерін анықтау.
Осы мақсатқа жету үшін келесідей міндеттер қойылады:
- көмірсулар туралы әдебиеттер мен мәліметтерді жинақтап, олардың тағамдық құндылығын зерттеп, ерекшеліктерін саралау;
- адам тамақтануында көмірсулардың маңызын зерттеу;
- зерттеу объектілеріне сипаттама беру;
- тағамдық өнімдердегі көмірсулардың сандық мөлшерін физико-химиялық әдістермен анықтау;
- тәжірибе нәтижелерін салыстыру және қорытынды жасау.
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны: ара балы, шикі сүт, ақ нан, жүгері, картоп, күріш, кәді.
Дипломдық жұмыстың практикалық маңыздылығы:
Көмірсуларды сандық анықтау әдістемесін студенттер және мектеп мұғалімдері оқушылардың ғылыми жұмыстарын ұйымдастыру барысында пайдалана алады.
Дипломдық жұмыстың базасы: Өмірзақ Сұлтанғазин атындағы Қостанай мемлекеттік педагогикалық университетінің жаратылыстану ғылымдары кафедрасының лабораториясы.
І ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Көмірсулар туралы түсінік
Күнделікті өмірде алуан түрлі тұрмыстық техникалармен қатар, азық-түлік өнімдерін немесе басқа да табиғи өнімдерді пайдалану барысында әлем халықтары табиғатта өзге де химиялық қосылыстар мен заттар барын әдетте ойлай бермейді. Кез келген химиялық қосылыс өзіне ғана тән құрамы мен құрылысына сай ерекшеленеді. Адам жер бетінде пайда болған сәттен бастап құрамында крахмал бар өсімдік тағамдарын, глюкоза, сахароза және басқа да көмірсулар бар жемістер мен көкөністерді өз қажеттіліктері үшін пайдаланып келді. Бірақ тек XIX ғасырдың басында ғана табиғи жоғары молекулалық заттардың химиялық құрамын, олардың молекулаларының құрылысын зерттеу мүмкін болды. Сол уақыттан бастап адам баласы химияның кейбір салаларын меңгеріп, көптеген жаңалықтар енгізді.
Органикалық қосылыстардың ішінде көміртек пен судан бірігетін қосылыстар бар. Олар көмірсулар деп аталады. Алғаш рет көмірсу терминін Дерптадан шыққан орыс химигі К.Шмидт 1844 жылы ұсынған болатын. 1811 жылы К.Г.Сигизмунд крахмалды гидролиздеу арқылы глюкозаны синтездеп алды. Көмірсулар табиғатта және адамзаттың тұрмысында елеулі орын алатыны сөзсіз.
Көмірсулар кейбір заттар құрамынан тек ХІХ ғасырда ғана табылғанымен, адам оны ерте замандардан бастап қолданып келген. Ертеде көмірсуларды ашытып ағаш немесе қағаз, мата және де басқа тұрмысқа қажетті заттар алған. Ең алғаш таза күйінде өндірілген органикалық зат сахароза болып саналады. Көмірсулар мен органика терминдерін дамытқан, органикалық қосылыстаржәне қанттектес заттардан формальдегидті синтездеп алу теориясының авторы А.М. Бутлеров болатын. Әрі қарай Бутлеров пен Вант-Гоффтың еңбектеріне зерттеу жүргізген неміс ғалымдары Килиани мен Фишер ХІХ ғасырдың аяғында қарапайым қанттың құрылысын анықтап, дәлелдеп көрсеткен. Ал ХХ ғасырдың 20 жылдары ағылшын ғалымы Хороуст полисахоридтердің құрылымын зерттеген. ХХ ғасырдың ІІ жартысында химия мен биология салаларында елеулі ғылыми жаңалықтардың ашылуы орын алды. Бұл жаңалықтар кейінірек қазіргі химияның дамуы мен теориясына оң өзгерістер алып келді.
Көмірсулар тірі организмдердің құрамында жиі кездесетін органикалық қосылыстардың белсенді өкілі болып саналады. Олардың жалпы формуласы CnH2nOn немесе Cn(H2O)n. Көмірсулар көміртегі мен судан тұратын қосылыстар болып табылатындықтан бұл оларды көмірсулар деп атауға негіз болды. Бірақ көмірсулардың ішінде берілген формулаға сәйкес келмейтін кейбір заттар кездеседі, мысалы, рамноза C6H12O5 және т.б. Сонымен қатар құрамы бойынша көмірсулардың жалпы формуласына сай келгенімен қасиеттері бойынша оларға жатпайтын кейбір заттар белгілі (сірке қышқылы C2H4O2 немесе C2(H2O)2). Осыған орай 1927 жылы халықаралық комиссия химиялық номенклатураларға реформа жасау барысында көмірсулар терминін глицидтер терминіне ауыстыруға ұсыныс жасалынды. Алайда химиялық түрі мен құрамына байланысты глицидтер термині қалың көпшілікке тарай қоймады. 1978 жылғы халықаралық химиктер одағы жария еткен биохимиялық номенклатуралардың ішінде аталмыш класстың қосылыстар атауы көмірсулар деп сақталып қалды.
Химиялық классификация бойынша барлық көмірсулар полигидроксикарбонильді қосылыстар болып есептеледі. Олардың номенклатурасы табиғи химияның көп жағдайларындағы сияқты тривиалды сипатқа ие, полимерлік жүйелерді қоспағанда, барлық көмірсулардың соңына - оза жалғауы жалғанып аталады. Көмірсулар әдетте моносахаридтер, олигосахаридтер және полисахаридтер болып бөлінеді. Алайда моносахаридтер көмірсудың фундаменталды бірлігі болып келеді, ал олигосахаридтер пен полисахаридтер оның айнымалысы, дегенмен де оларды бөлек қарастырмайды, оларды моносахаридтердің туындылары есебінде қарастырады [1].
Көмірсулар адам тамақтану рационының үлкен бөлігін (негізгі) құрайды. Сонымен қатар, олар азық-түлік және кондитерлік өнімдерді өндіруде кеңінен қолданылады (крахмал, сахароза, пектиндік заттар, агар). Сондай-ақ, спирттік ашыту барысында этил спирті мен сыра өнімдерін және де бидай өнімдерін дайындау барысында да пайдаланылады. Ағзаға көмірсулардың жеткілікті мөлшерде түсіп отыруы адам организмінің қалыпты жұмыс жасауына ықпал етеді. Айта кететін жайт, көмірсуларды ашыту барысында глюкоза, глицерин, глюкон қышқылын және басқа да қосылыстырды алуға болады.
Көмірсулар химиясы мен биохимиясының зерттеудегі басты мәселелердің бірі - табиғи көмірсулардың құрылысы мен синтезін анықтау әдістерін жетілдіру, олардың құрылымы мен ағзадағы қызметі арасындағы байланысты анықтау болып табылады. Осы мәселелерді қазіргі уақытта әлемнің ең үздік химиктері мен биологтары биохимиялық және биологиялық, молекулалық қосылыстарын зерттеп қарастыруда.
1.1.1 Көмірсулардың құрылысы мен классификациясы
Көмірсулар - құрамына бірнеше гидроксил тобы және альдегид (немесе кетон) тобы кіретін органикалық қосылыстар және олардың туындылары.
Көмірсулар барлық тірі организмдердің құрамына кіреді. Өсімдіктерде көмірсулар ткань құрғақ затының 80 %-на дейін құрайды. Жануарлар мен адамда көмірсулар бауырда (5-10 %), бұлшықетте (1-3 %), жүрек бұлшықетінде (0.5 %), мида (0,2 %) болады.
Сахароза, лактоза, крахмал, инулин, гликоген сияқты күрделі көмірсулар - қорға жиналатын қоректік заттар. Өсімдіктерде клетчатка, жәндіктер мен шаян тәрізділерде хитин, жануарлар мен адамда гиалурон қышқылы, хондроитинсульфат тканьдерге механикалық беріктілік береді. Белоктармен, нуклеин қышқылдарымен және липидтермен байланысқан түрде көмірсулар организмнің құрылыс материалы да бола алады. Жасыл өсімдіктер көмірсуларды күн сәулесінің энергиясын пайдалана отырып, көмірқышқыл газы мен судан синтездейді (фотосинтез). Жануарлар мен адам көмірсуларды синтездей алмайды, олардың организміне көмірсулар тағаммен барады.
Өз молекуласының күрделілігіне қарай көмірсулар 3 класқа бөлінеді. Олар: моносахаридтер, дисахаридтер мен олигосахаридтер және полисахаридтер.
1. Моносахаридтер немесе жай қанттар. Моносахаридтер гидролизге ұшырамайды, оларға: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза, дезоксирибоза және басқалар жатады.
2. Дисахаридтер мен олигосахаридтер. Дисахаридтер гидролиз кезінде моносахаридтердің екі молекуласына ыдырайды. Олар: сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза. Олигосахаридтер дегеніміз - әр молекуласы үш және одан көп (онға дейін) моносахаридтерден тұратын көмірсулар. Мысалы, рафиноза молекуласы глюкозаның, галактозаның және фруктозаның қалдықтарынан тұрады.
3. Полисахаридтер - құрамына жүздеген немесе мыңдаған моносахарид қалдығы кіретін, молекулалық массасы жоғары күрделі заттар. Олар толық гидролизденген кезде n моносахаридтер молекуласына (n - молекула саны) ыдырайды. Полисахаридтерге жатататындар: крахмал, целлюлоза, гликоген, инулин т.б. [2].
Көмірсулар - полиоксиальдегидтер немесе полиоксикетондар және олардың туындылары. Моносахаридтер - көмірсулардың элементар бөлігі, оның молекуласы қаныққан көмірсутек атомының тізбегінен тұрады, олардың әр қайсысында гидроксил тобы болады да, біреуі альдегидке дейін немесе кетон тобына дейін тотыққан болады.
4-9 көміртек атомының тізбегінен тұратын көмірсуларды монозалар дейді, ең негізгі монозалар 5-6 көміртек атомдарынан тұрады. Тізбекке кіретін көміртек атомдарының санына байланысты монозалар тетроза-4, пентоза-5, гексоза-6, тағы басқа болып бөлінеді.
Құрамында альдегид тобы бар көмірсуларды альдоза, ал кетон тобы бар көмірсуларды кетоза дейміз. Сонымен тізбекке бес көміртек атомы және альдегид тобы бар моносахаридтерді альдопентоза, ал тізбекке алты көміртек атомы және альдегид тобы барын - альдогексоза дейміз. Кетон тобы бар және бес немесе алты көміртек атомының тізбегінен тұратын монозаны - кетопентоза немесе кетогексоза дейміз.
Монозалардың тізбегін нөмірлегенде әрқашан кетон тобы немесе карбонил тобы жақын жақтан көміртектен басталады. Тізбектегі шеткі CH2OH бөлшегі карбоксил тобына дейін тотыға алады, бұл жағдайда моносахаридтердің ең кең таралған класы - урон қышқылы туады (мысалы, альдопентоурон қышқылы: CHO-CHOH-CHOH-CHOH-COOH).
Егер көміртек атомындағы гидроксил тобы жоқ болса, онда дезоксиқанттар пайда болады. Дезоксиқанттар кең таралған ДНҚ құрамына кіреді, мысалы - 2-дезокси-D-рибоза. Ал бір немесе бірнеше гидроксил топтары амин тобына алмасқан болса, ондай қанттарды аминоқанттар дейміз. Мысалы, 2-амино-дезокси-альдогексоза CHO-CHNH2-(CHOH)3-CH2OH - басқаша айтқанда оларды гексозамин дейді. Табиғи көмірсулар құрылысы және құрылымы жағынан классикалық жалпы формуласы - Cn(H2O)n.
1.1.2 Моносахаридтер және олардың қасиеттері
Моносахаридтер - ең қарапайым көмірсулар, қанттың бір ғана молекуласынан тұрады және суда ерігіш дәмі тәтті қатты кристалды заттар. Олар - құрамында бірнеше гидроксил топтары бар альдегидтер немесе кетондар, сондықтан альдозалар не кетозалар деп аталады. Белгілі бір жағдайларда оңай тотығады, соның нәтижесінде альдегидоспирттер қышқылдарға айналады, ал тотықсызданған кезде сәйкес спирттерге айналады. Моносахаридтер бір-біріне оңай изомерленеді [3].
Моносахаридтер молекула құрамына кіретін көміртек атомдарының санына қарай триозалар (С3Н603), тетрозалар (С4Н804). пентозалар (C5H10O5), гексозалар (С6Н12О6), гептозалар (С7Н14О7) бола алады. Сонымен қатар моносахаридтер молекулада карбонил тобының орналасу орнына қарап, альдозалар және кетозалар болып бөлінеді. Мысалы:
Триозалар - құрамында үш көміртегі атомы бар көмірсулар, тетрозалар - төрт, пентозалар - бес, гексозалар - алты. Адам ағзасында триозалардың ішінде глицериндік альдегид және диоксиацетон маңызды рөл атқарады. Олар глюкозаның ыдырауының аралық өнімі болып табылады. Тетрозалардың ішінде эритроза зат алмасу үдерістеріне белсенді қатысады.
Бес және одан көп көміртек атомдары бар моносахаридтердің молекулалары сызықтық (тізбекті) және циклдік (сақиналы) формада бола алады. Ерітіндіде моносахаридтердің бұл формалары бір мезгілде бола алады және бір-біріне айналуға қабілетті. Мұндай изомерлік формалар сақиналы-тізбекті таутомерлер деп аталады. Мысалы:
Гексозалар жануарлар және өсімдіктер әлемінде анағұрлым көп кездеседі және зат алмасу үдерістерінде үлкен рөл атқарады. Оларға: глюкоза, галактоза, фруктоза және т.б. жатады.
Глюкоза (жүзім қанты) бос күйінде де жануарлар мен өсімдіктер ұлпасында кездеседі және биологиялық тұрғыдан аса маңызды қантқа жатады. Глюкозаның маңызды қызметі - энергияның негізі көзі. Барлық мүшелер оны қаннан алады, ал кейбір мүшелер энергияның негізгі көзі ретінде глюкозаға толық байланысты: ми, бүйректің қыртысты заты, эритроциттер. Ол олиго-, полисахаридтердің негізін құрайды, осмостық қысымды тұрақты сақтауға қатысады. Глюкозаның ыдырауы нәтижесінде түзілген аралық өнімдер амин қышқылдары мен майлардың синтезіне қолданылады. Қандағы глюкозаның мөлшері бойынша ағзадағы көмірсу алмасуының күйі анықталады. Глюкоза бос күйінде балда, жүзімде және басқа да жемістерде көбінесе байланысқан күйінде, дисахаридтер мен полисахаридтер құрамында кездеседі
Галактоза - жануарлар көмірсуы. Ол төртінші көміртегі атомының OH-тобының орналасуымен ерекшеленетін глюкозаның кеңістіктегі изомері. Лактозаның, кейбір полисахаридтер мен гликолипидтердің құрамына кіреді. Галактоза глюкозаға изомерлене алады (сүт безінде, бауырда).
Фруктоза (жеміс қанты) - өсімдіктерде, әсіресе жемістерде көп мөлшерде болады. Жеміс-жидектерде, қант қызылшасында, балда көп болады. Глюкозаға оңай изомерленеді. Фруктозаның ыдырау жолы глюкозаға қарағанда қысқа және энергетикалық тиімді. Бос күйінде бал құрамында болады.
Глюкоза мен галактоза химиялық құрылысы бойынша альдегидоспирттер болып табылады, фруктоза - кетоноспирт. Глюкоза мен фруктоза құрылысындағы айырмашылық олардың кейбір қасиеттеріндегі айырмашылықты сипаттайды. Глюкоза металлдарды олардың оксидтерінен тотықсыздандырады, ал фруктоза мұндай қасиетке ие емес. Фруктоза глюкозаға қарағанда ішекте 2 есе баяу сіңіріледі.
Сурет 1 - Фишер проекциясы бойынша альдогексозаның және кетогексозаның кеңістіктік формуласы
Бірінші суреттегі формуладан көріп отырғандай альдоза-гексозада көміртегінің асимметриялық немесе хиральдық (грек тілінен аударғанда cheir - қол) 4 атомы бар, олар жұлдызшамен белгіленіп көрсетіледі. Ал кетоза-гексозада ондай атомдар саны - 3. Демек, гексоза-альдозаның 2n=24=16, гексоза-кетозаның 2n=23=8 стереоизомерлері болады (мұнда n көміртегінің асимметриялық атомдары санын көрсетеді). Стереоизомерлер оптикалық активті заттар - олар жарықтың поляризацияланған сәуле жазықтығын оңға немесе солға қарай айналдыратын изомерлер түрінде кездесуі мүмкін.
Әр стереоизомердің кеңістік құрылысын D және L әріпімен белгілейді. Стереоизомерлердің пішін үйлесімін салыстыру үшін бастапқы зат ретінде глицерол альдегиді қабылданған, ол екі антипод түрінде кездеседі:
Мұнда формуладан байқалғандай, С асимметриялық атомның - OH тобы оң жағындағысы D-стереоизомер, - OH тобы сол жағына орналасқаны L-стереоизомер болады.
Конфигурациясы D-глицерол альдегидінің конфигурациясына ұқсас заттарды D-қатарына, конфигурациясы L-глицерол альдегидінің конфигурациясына ұқсастарын L-қатарына жатқызады. Көптеген моносахаридтерде көміртегінің хиральдік атомдары екеу және одан көп болатындықтан, олардың D-қатарға немесе L-қатарға жататынын карбонильдік топтан ең қашық орналасқан көміртегінің асимметриялық атомының конфигурациясы бойынша анықтайды. Егер ең қашықтағы көміртегі асимметриялық атомына жалғасқан гидроксильдік топ формулада оң жаққа орналасса , ондай көмірсуды D-қатарға жатқызады, ал егер сол жаққа орналасса L-қатарға жатқызады.
Бес және одан да көп көміртегі атомынан тұратын моносахаридтер ерітінділерінде молекула ішіндегі атомдардың орын ауыстыруына байланысты тұйық циклдік құрылым түрінде болады. Бұл кезде бірінші көміртегі атомы ассиметриялық болады, осыған байланысты моносахаридтердің екі изомері - α және β түрінде болады.
Табиғатта глюкозамин, галактозамин, глюкурон қышқылы сияқты моносахаридтердің туындылары кездеседі:
Моносахаридтердің α- және β-изомерлерінің ағзада бір-біріне айналуын мутаротация деп атайды. Қанттардың циклдік түрлерін көрсету үшін К.Хеуорстың проекциялық формулалары қолданылады.
Гексоза молекуласының алтыншы көміртегі атомының тотығуы нәтижесінде гексурон қышқылдары түзіледі: глюкозадан - глюкурон қышқылы, галактозадан - галактурон қыщқылы. Глюкурон қышқылы ағзадағы алмасу үдерістеріне белсенді қатысады, мысалы, улы заттарды залаласыздандырады, мукополисахарид құрамына кіреді және т.б. [4].
1.1.3 Күрделі қанттар. Полисахаридтер және олардың қасиеттері
Олигосахаридтер - бірінші ретті полисахаридтер, олардың молекулаларында гликозидті байланыс арқылы байланысқан 2-ден 10-ға дейін моносахаридтердің қалдықтары болады. Осыған сәйкес олар дисахаридтер, трисахаридтер және т.б. болып бөлінеді. Табиғатта неғұрлым кең таралған олигосахаридтер - бұл дисахаридтер.
Дисахаридтер - күрделі қанттар, олардың әр молекуласы гидролиз кезінде екі моносахарид молекуласына ыдырайды. Дисахаридтер полисахаридтермен қатар адам мен жануарлардың тамағындағы көмірсулардың негізгі көздерінің бірі болып табылады. Құрылымы бойынша дисахаридтер - бұл гликозидтер, онда екі моносахарид молекуласы гликозидті байланыс арқылы біріктіріледі. Дисахаридтердің ішінде мальтоза, сахароза және лактоза ерекше танымал. Мальтоза полисахаридтер (крахмал) ыдырауының аралық өнімі ретінде түзіледі. Ол екі глюкоза қалдығынан тұрады, олар бір-бірімен α-1,4-гликозидтік байланыс арқылы байланысқан.
Сахароза - ең көп кездесетін дисахаридтердің бірі, қарапайым тағамдық қант, өсімдіктер әлемінде неғұрлым кең таралған және маңызды дисахарид. Адам үшін бағалы қоректік зат болып табылады. Сахароза α-глюкоза және β-фруктоза қалдықтарынан тұрады, олар α, β-1,2- гликозидтік байланыспен жалғасқан. Көптеген дисахаридтерден айырмашылығы, сахароза бос жартылай ацеталды гидроксилге және қалпына келтіру қасиеттеріне ие емес.
Лактоза адам және жануарлар сүтінде болады. Лактоза β-D-галактоза мен D-глюкозадан тұрады, олар бір-бірімен β-1,4- гликозидтік байланыс арқылы байланысқан.
Табиғи трисахаридтердің ішіндегі ең танымалы - рафиноза (фруктоза, глюкоза және галактоза қалдықтарынан тұрады). Ол қант қызылшасында және көптеген басқа өсімдіктерде, атап айтқанда бұршақты дақылдарда көп мөлшерде кездеседі. Жалпы, өсімдік тіндерінде кездесетін олигосахаридтер жануар тіндерінің олигосахаридтеріне қарағанда құрамы жағынан әр түрлі.
Полисахаридтер - мономерлері моносахаридтер болып табылатын биополимерлер. Егер полисахарид құрамында бір түрдегі моносахарид қалдықтары болса, онда бұл - гомоиолисахарид. Егер әр түрлі моносахарид қалдықтарынан тұрса, онда бұл - гетерополисахарид.
Физиологиялық маңызды гомополисахаридтерге крахмал және гликоген жатады. Сонымен қатар клетчатка, декстран және хитин табиғатта кездеседі.
Маңызды гетерополисахаридтер - гиалурон қышқылы, хондроитинсульфат және гепарин.
Крахмал - глюкоза қалдықтарынан тұратын гомополисахарид. Ол - өсімдіктерде қорға жиналатын зат. Крахмал құрылысы және қасиеттері бойынша ерекшеленетін екі фракциядан тұрады: сызықты - амилоза және тармақталған - амилопектин, олардың жалпы формуласы (C6H10O5)n. Қағида бойынша, крахмалдағы амилоза мөлшері 10-30 % құраса, амилопектин 70-90 % құрайды. Крахмал полисахаридтері амилоза мен α-1,4-байланысты амилопектиннің желілік тізбегінде біріктірілген глюкоза қалдықтарынан құралса, амилопектиннің тармақталған нүктелерінде тізбекаралық α-1,6-байланыстан құралады.
Амилопектин молекуласында глюкоза қалдықтары тармақталған тізбек түзеді. Амилоза ыстық суда жақсы ериді, ал амилопектин ерімейді.
Гликоген - адам және жануар организмінде қорға жиналатын қоректік зат. Оны басқаша "жануар крахмалы" деп атайды. Адам ағзасында ол бауырда (20 %) және бұлшықетте (2 %) жиналады. Гликоген құрылысы жағынан амилопектинге ұқсас, бірақ гликогенде молекуланың тармақталу дәрежесі көбірек, олардың жалпы саны 5-50 мың глюкозидті (молекулалық массасы 1 - 10 миллион) құрайды. Сондықтан гликоген молекуласы неғұрлым компактілеу. Гликоген де α-глюкоза қалдықтарынан тұратын полисахарид. Ол өсімдіктер әлемінде клетка қабырғасының структуралық компоненті ретінде кездеседі.
Целлюлоза (немесе талшық) - өсімдіктердің кең таралған гомополисахаридтерінің бірі. Ол өсімдіктердің тірек материалының рөлін атқарады, одан сабақтардың, жапырақтардың қатты қаңқасы құрылады. Таза түрінде целлюлоза мақта жүні мен фильтрлік қағаз түрінде белгілі (жазу және басқа да барлық қағаздар желімделеді). Ағаш жартылай талшықтардан тұрады, сонымен қатар оған лигнин қосылады - фенолдық сипаттағы жоғары молекулалық зат. Целлюлоза құрамында 600-900 глюкоза қалдықтары бар полимер (орташа молекулалық массасы 1-1, 5 млн).
Целлюлоза молекуласында глюкоза қалдықтары полимердің сызықтық құрылымын анықтайтын β-(1,4)-гликозидтік байланыс арқылы біріктірілген. Целлюлоза сүтқоректілердің асқазан-ішек жолының кәдімгі ферменттерімен бөлінбейді, ал шөп қоректілердің ішек флорасынан бөлінетін целлюлаза ферментінің әсерінен целлюлодекстриндерге (олигоцелосахаридтер) және целлюлобиозға ыдырайды. Целлюлозаға әсіресе мақта талшықтары бай (98-99 %).
Декстрандар - бұл гликозидті байланыстың басым түрі бар D-глюкоза қалдықтарынан құрылған гомополисахаридтер; α-(1,6)-бүйірлік тармақтар орталық тізбекке 3-ші және 4-ші позицияларда орналасады. Декстран бактериялар шығаратын арнайы декстрансахараза ферментінің әсерінен сахарозадан түзіледі. Қолданылатын бактериялардың штаммына байланысты декстрандар әр түрлі дәрежеде синтезделеді. Декстрандар әртүрлі маркадағы молекулярлы елек сепадекстерін шығару үшін қолданылады.
Пентозандар - ксилозадан, арабинозадан және басқа пентоздардан жасалған целлюлоза тәрізді полисахаридтер. Жаңғақтардың қабықтары, күнбағыс, жүгері бақалары, сабан, қара бидай пентозандарға өте бай.
Инулин - суда еритін, сипрт қосылған кезде су ерітінділерінен тұндырылатын жоғары молекулалық көмірсу. Қышқылдардың көмегімен гидролиз кезінде фруктофураноза мен аз мөлшерде глюкопираноза түзеді. Жер алмұрт және дахлия түйнектерінде, бақбақ, көксағыз және цикорий тамырларында, артишоктарда, гваюла сағызды өсімдіктердің гуайула өсімдігінің тамырлары, жапырақтары мен сабақтарында (Parthenium argentatum) болады. Бұл өсімдіктерде инулин крахмалды алмастырады. 1-ші және 2-ші көміртек атомдарының арасындағы гликозидті байланыс арқылы инулин молекуласында байланысқан фруктоза қалдықтарының мөлшері 34-ке тең. Демек, инулин молекуласының құрылымын былайша көрсетуге болады:
Өсімдіктерде, зең саңырауқұлақтары мен ашытқыларда фруктоза түзілуімен инулинді гидролиздейтін инулаза деп аталатын ерекше фермент бар [5].
Шырыш және гумми (шайыр) - өте тұтқыр және жабысқақ ерітінділерді құрайтын, суда еритін көмірсулардан тұратын коллоидті полисахаридтер тобы. Бұл топтың әдеттегі өкілдері - шие, қара өрік немесе бадам ағаштарының бұтақтары мен діңгектері зақымданған жерлерінен бөлінетін гумми. Шырыш зығыр және қара бидай дәндерінде көп мөлшерде кездеседі.
Шие желімінің полисахаридтерінің құрамын зерттеу барысында олардың галактоза, манноза, арабиноза, n-гликурон қышқылы мен аз мөлшерде ксилозаның қалдықтарынан тұратындығы анықталды. Қара бидай дәнінің шырыштығын зерттеу олардың 90 % дерлік пентозандардан тұратындығын дәлелдеген. Шырыш суда қатты ісінеді және өте тұтқыр ерітінділер береді.
Шырыш өндірісте кеңінен қолданылады, өйткені олардың тұтқырлығы, жабысқақтық, ісіну және т.б. сияқты құнды қасиеттері бар. Сонымен қатар, олар (аработрогавант) байланыстырғыш және қоюлатқыш ретінде қолданылады, эмульгаторлар, косметикалық және фармацевтикалық кремдер мен пасталардың негізі, тамақ өнеркәсібіндегі тұрақтандырғыш ретінде қызмет етеді.
Өсімдік шырындары мен жемістердің құрамындағы пектиндік заттар α-(1,4)-гликозидтік байланыспен байланысқан галактурон қышқылының қалдықтарынан түзілген гетерополисахаридтер болып табылады. Галактурон қышқылының карбоксил топтары бір дәрежеде немесе басқа метил спиртімен анықталады. Осыған байланысты пектинді заттарды келесідей жіктейді:
- протопектин - суда ерімейтін күрделі химиялық құрамдағы қосылыс (протопектинде полигалактурон қышқылының ұзын тізбегі басқа заттармен байланысады: целлюлоза, арабан, галактан және басқа да полиоздар, сондай-ақ ақуыз заттар);
- пектин қышқылдары - аз мөлшерде метанолдың қалдықтарымен эталонданған полигалактурон қышқылдары;
- пектин - бұл толығымен эфирленген пектин қышқылы.
Пектиндік заттар жеміс гельдерінің негізін құрайды. Пектиндер суда ериді, коллоидты ерітінділер түзеді. Протопектиндер суда ерімейді. Молекулалық массасы 20-30 мың шамасында болады.
Гемицеллюлозаларға химиялық құрылымдары бойынша әртүрлі өсімдік гетерополисахаридтері жатады: глюкоманнандар, галактоманнаннан және бүйірлік тізбектерінде арабиноз, глюкоз бар ксиландар және т.б. Целлюлоза мен лигнин әдетте өсімдіктердегі гемицеллюлозалармен жалғасады, ал ксиландар мен глюкоманнанттар целлюлоза бетіне берік адсорбцияланады.Әр түрлі өсімдіктерден бөлінетін гемицеллюлозалар құрылымы бойынша ерекшеленеді. Ағаштар мен тұқымдарда олар β-(1,4)-гликозидтік байланыспен біріктірілген β-D-манноза және β-D-глюкозаның қалдықтары бар сызықтық глюкоманнан тұрады. Гемицеллюлозалар шөптер мен ағаштан табылған, олардың тізбегі 3-(1,4)-гликозидтік байланыстармен біріктірілген ксилопираноза қалдықтарынан құралған, бұл ретте негізгі тізбекте әртүрлі тармақтар бар.
Гликозидтер - реакция кезінде суды элиминациялау нәтижесінде пайда болатын өнімдер:
Тұрғындардың тамақтану рационында гликозидтердің өте аз мөлшері ғана кездеседі. Алайда, олардың мәні көбінесе санға емес, физиологиялық рөлге байланысты. Табиғи түрде пайда болатын бірқатар гликозидтер күшті көбіктендіргіштер мен тұрақтандырғыштар болып табылады.Флавоноид гликозидтері тамақ өнімдеріне ащы дәм немесе белгілі бір хош иіс пен түс бере алады. S-гликозидтері табиғи түрде қыша дәндері мен желек тамырларында кездеседі. Оларды гликозинолат деп атайды. S-гликозидтер класының ең танымалы синигрин деп аталады. Бұл тағамға белгілі бір дәм береді, бірақ кейбір авторлардың S-гликозидтерді немесе олардың ыдырау өнімдерін (сурет 2) тағамдық токсиканттарға жатқызуға болады деп санайтын жұмыстары бар.
Сурет 2 - Табиғи тиоглюкозидазаның әсерінен бұзылу
D-глюкозаның пиролизі нәтижесінде О-глюкозид түзіледі (левоглюкозан) (сурет 3).
Сурет 3 - О-глюкозидтердің түзілуі
Левоглюкозанның аз мөлшері пиролиз жағдайында ұн өнімдерін қуыру, пісіру және қант пен қант сироптарын жоғары температурада қыздыру кезінде түзіледі. Ащы дәмге байланысты тағамда көп мөлшерде болуы тиімсіз [6].
Адам тамақтануындағы маңызды гликозидтердің тағы бір класы - цианогенді гликозидтер. Цианогенді гликозидтердеградация кезінде HCN беретін қосылыстар; олар табиғатта кеңінен таралған (ащы бадам тұқымдары, маниок, бал жүгері, шабдалы мен өрік дәнектері және т.б.). Осы гликозидтердің тозуы нәтижесінде пайда болған цианид, әдетте, тиоцианатқа айналу арқылы детоксикацияланады. Бұл реакцияға CN- ионы, SO3- ионы және S-трансфераза ферменті қатысады. Алайда, егер детоксикация жолын гликозидтің көп мөлшерін енгізуімен тоқтатылса, уыттылық пайда болуы мүмкін. Кейбір зерттеу нәтижесінде маниокты, ащы бадамды қолдану нәтижесі ретінде улану; жетілмеген тары немесе бал жүгеріні пайдалану кезінде - ірі қара малдың улануы анықталған.
Цианидтердің улануынан ең мықты қорғаныс - цианогенді тағамды жою (немесе толықтай жою). Бұл тағамдарды өте қысқа уақытқа сақтау керек. Жемістерді жинағаннан кейін соққыланғандардың болмауы үшін шаралар қолдану қажет. Жемістерді мұқият іріктеп алып, цианидті кетіру үшін жақсылап жуған абзал.
1.2 Көмірсулардың физиологиялық маңызы
Көмірсулар адам ағзасы үшін барлық жасушалардың тіршілігі, тіндер мен органдардың, әсіресе мидың, жүректің, бұлшықеттің тіршілігі үшін қажет басты энергия көзі болып табылады. Көмірсулардың биологиялық тотығуы нәтижесінде (сонымен қатар майлар және аз мөлшерде ақуыздар) ағзада энергия бөлінеді, ол энергияға бай қосылыс - аденозин трифосфор қышқылы түрінде жиналады. 1 г көмірсулардың тотығуы кезінде организмде 16,7 кДж (4 ккал) энергия пайда болады.
Көмірсулардың адам ағзасындағы рөлі олардың тек энергия көзі ретіндегі маңыздылығымен шектелмейді. Бұл заттар тобы пластикалық материалдар бола отырып, әртүрлі ұлпалар мен сұйықтықтардың құрамына кіреді. Олар биологиялық мембрананың, плазматикалық мембрананың гликокаликсінің негізін құрайды және ферменттер, нуклеопротеидтер және т.б. заттардың түзілуіне қатысады. Олардың молекулалары - жасуша аралық матрикстің маңызды құрам бөлігін құрайды, әсіресе дәнекер ұлпасының. Дәлірек айтқанда, дәнекер тіннің құрамында көмірсулар мен олардың туындылары бар мукополисахаридтер болады.
Көмірсулардың реттеуші қызметі әртүрлі. Олар майлардың тотығуы кезінде кетон денелерінің жинақталуына қарсы тұрады. Осылайша, көмірсулар алмасуының бұзылуынан, мысалы, қант диабеті кезінде ацидоз дамиды.
Кейбір көмірсулар мен олардың туындылары организмде арнайы функцияларды орындайтын биологиялық белсенділікке ие. Мысалы, гепарин - тамырларда қанның ұюына, гиалурон қышқылы бактериялардың жасуша мембранасы арқылы және т.б. енуіне жол бермейді.
Көмірсулардың ағзадағы, әсіресе бауырдағы қорғаныс реакцияларындағы маңызды рөлін атап өткен жөн. Мысалы, глюкурон қышқылы кейбір улы заттармен біріктіріліп, улы емес эфирлерді түзеді, суда ерігіштігіне байланысты организмнен несеппен шығарылатын улы емес эфирлерді түзеді.
Адамның көмірсулар қоры өте шектеулі, олардың мөлшері дене салмағының 1 %-нан аспайды. Қарқынды жұмыс кезінде олар тез таусылады, сондықтан көмірсулар ағзаға күнделікті тамақпен бірге түсіп отыру керек. Көмірсулардың адам үшін тәуліктік қажеттілігі орташа есеппен 400-500 г құрайды (80 %-ы крахмал). Ол адамның жасына, жынысына, еңбек қызметіне және т.б. факторларға байланысты болады (кесте 1) [8].
Кесте 1
Тұрғындардың әртүрлі топтарының көмірсуларға қажеттілігі
Тұрғындардың кәсіби тобы
Жынысы
Қажеттілігі, гтәул.
Дене еңбегін қажет етпейтін жұмысшылар
Е
Ә
415
378
Механикалық дене еңбегін қажет ететін жұмысшылар
Е
Ә
485
445
Студенттер
Е
Ә
451
384
1.3 Тағам өнімдеріндегі көмірсулардың жалпы сипаттамасы
Адам организмінің тіршілігін қaлыпты ұстау үшін, оның энeргетикaлық шығынының орнын толтырy және тканьдерді кaлпына келтірy үшін тaғамдық заттар керек. Олар адам организміне энергия көзі, құрылыс (пластикалық) материалы болып табылатын тағаммeн бірге түседі және зат алмасу процесін реттеуге қатысады. Өнiмнің сапасы оның химиялық құрамына, тeхнологиялық тәртібі мен өндіру әдісiне, сақтау және тасымaлдау жағдайларына және басқа факторларға байланысты. Азық-түлік өнімдерінің құрамына бейорганикалык және органикалық заттар кіреді. Бейорганикалық заттарға су және минералды (күл) қосылыстар; ал органикалық заттарға көміpсу, май, белок, фермент, витaминдер, органикалық қышқылдаp, бояғыш, аpоматты т.б. заттаp жатады.
Көмірсулар негізінен өсімдік текті өнімдерде болады. Олар белгілі бір мүшенің функционалдық кызметі мен пластикалык процесстерде, зат алмасуда және организмнің корғаныштық реакциясында елеулі маңызды орын алады. Адамның күнделікті тамақтану рационында көмірсулар жетіспесе энергия түзу үшін белок көп жұмсалады, ал көмірсулар көп бoлса, адам денесінде май түзілe бастайды. Көмірсулар - адам тіршілігінде үлкен роль атқаратын көптеген маңызды органикалық косылыстардан тұрaды. Көмірсулар негізінен өсімдіктер құрамында көп кездеседі. Жоғарыда айтылғандай адам организміне тәулігіне 400-500 г көмірсулар қажет болса соның ішінде 80г қaнт болуы керек. Олар негізгі энергия көздерінің бірі. Көмірсy компоненттерінің сіңімділігі өте жоғары. Мыслы, фруктозаның сіңімділігі 90 %, сүт пен сүт өнімдерінің сіңімділігі 98 %, ал қанттыкі 99 % [9].
Моносахаридтер адам организміне жеңіл сіңеді, ашытқымен, сүт кышқылды бактериялармен оңай ашиды (бұл қасиет спирт, шарап, нан, ашытылған жеміс пен кекөніс, сүт қышқылды өнімдерді өндіруге қолданады). Глюкоза - бос күйінде көптеген өсімдіктер мен жемістердің құрамында болады, ал байланысқан күйінде өсімдіктерде полисахарид түрінде (сахароза, мальтоза, крахмал, декстрин, целлюлоза т.б.), және көптеген глюкозидтер (глюкозаньщ баска органикалық қосылыстармен қосылыстары) түрінде кездеседі. Фруктоза - балда, тәтті жемістер мен сусындар кұрамында глюкозамен бірге болады. Сахарозадан тәтті болады, құрақ қантының және инулиннің құрамында болады.
Олигосахаридтердің ішіндегі сахароза - күнделікті тұтынылатын қант құрамының негізгі бөлігі. Сахароза - қызылша құрақ қантының құрамьнда 25 %-ке дейін болады. Мальтоза - өндірілген және майдаланған астық дакылдарында болатын қант. Сірненің құрамына кіреді. Лактоза - сүт құрамында (4-5 %) болатын қант.
Крахмал өзіне тән форма мен өлшемде дән түрінде өсімдіктердің түйіндерінде, тамырында, сабағында, тұқымында жиналады. Дәнді дақылдар, картоп, үн, нан крахмалға бай. Крахмал суда ерімейді, ал ыстық суда ісініп, клейстер түзеді. Ферменттер, кышқылдар әсерінен крахмал глюкозаға дейін ыдырайды да, адам организмінде жеңіл сіңеді. Инулин өсімдіктерде крахмалға қарағанда аз кездеседі. Ол цикорий тамырында, топинамбур түйіндерінде және т.б. болады. Клетчатка (целлюлоза) клетка қабырғаларының негізін құрай отырып, өсімдіктердің беттік тканьдерінін құрамына кіреді. Оны глюкозаға дейін ыдырататын фермент болмағандықтан, адам организмінде сіңірілмейді, бірақ ол асқазан сөлінің секрециясын жоғарылатады да, тамақтың козғалысына әсер етеді. Өнімде клетчатка көп болса, оның тағамдық құндылығы мен сіңімділігі төмендейді.
Пектин заттары жемістер мен көкөністерде болады, қант пен кышқыл катысында сілікпе түзу касиетіне ие. Бұл касиет кеңінен кондитер өндірісінде мармелад, джем, желе және т.б. жасауда қолданылады. Бұлардың әсерінен қантты жемісті қою шырындар қайнатып суытқанда тоңба түзіледі. Осы қасиеті үшін пектинді заттар мармелад, желе, пастила өндірісінде пайдаланады.
1.3.1 Дәнді дақылдардың химиялық құрамы
Дәнді дақылдар өнімдеріне ұн, жарма, нан және макорон өнімдері, сондай-ақ жарма концентраттары жатады. Дәнді дақылдар астық дақылдары (бидай, қарабидай, сұлы, жүгері, тары, күріш, сорго), қарақұмық және бұршақ дақылдары (асбұршақ, үрмебұршак, жасымық, соя) болып бөлінеді. Астық дақылдарында дәндердің химиялық қасиеті ұқсас келеді, анотомиялық құрылымдары да бірдей: қабықша, алейрон қабаты, эндосперм және ұрықтан құралады. Қабықша (гүлді, жемісті, тұқымды) клетчаткадан, пентозаннан, лигнин, минералды заттардан және пигменттерден тұрады.
Дәнді дақылдардың химиялық құрамы оның түріне, сортына, климаттьқ жағдайына, топырақты өңдеу және жинау әдісі мен мерзіміне, т.б. факторларға байланысты (кесте 2). Химиялық құрамы жағынан дәнді дақылдарды үш топқа бөліп қарастыруға болады: крахмалға бай, белокқа бай және майға бай дақылдар. Бірінші топқа көмірсу мөлшері шамамен 70-80 % және белогы 10-15 % аралығындағы дақылдар, яғни бидай дақылдары және карақұмық жатады. Екінші топқа бұршақ тұкымдастары жатады, оларда шамамен 25-30% белок және 50-55% көмірсу болады. Үшінші топқа май мөлшері жоғары майлы дақылдар біріктіріледі, құрамындағы май мөлшері 25-35% [10].
Кесте 2
Дәнді дақылдардың химиялық құрамы
Дақыл түрі
Массалық үлесі, %
Энергети-калық құндылы-ғы, ккал
Су
Белок
Май
Қант
Крахмал
Клетчатка
Бидай
14
11,2
2,1
1,2
54
2,4
290
Қарабидай
14
9,9
2,2
1,5
54
2,6
287
Сұлы
13,5
10
6,2
1,1
36,5
10,7
250
Арпа
-
10,3
2,4
1,3
48,1
4,3
264
Тары
13,5
11,2
3,9
1,9
54,7
7,9
311
Қарақұмық
14
10,8
3,2
1,5
52,9
10,9
295
Күріш
14
7,4
2,6
0,9
55,2
9
283
Жүгері
14
8,3
4
1,6
59,8
2,1
320
Бұршақ
14
20,5
2
4,6
44
5,7
298
Соя
12
34,9
17,3
5,7
2,5
4,3
332
Көмірсулар дәннен өндірілетін өнімдердің тұтынушылық қасиетіне әсер етеді. Дәнді дақылдар құрaмындағы көмірсулардың ішіндегі ең мaңыздысы - крахмал. Ол aдам ағзасының негізгі энергия көзі ретінде жұмсалады. Крахмалдың негізгі көзі - ұн жармалары, бұршақ дақылдары, жүгері, картоп. Крахмал адам тұтынатын барлық көмірсулардың шамамен 80 %-ын құрайды. Дақылдардағы орташа мөлшері 37-71 % аралығында ауытқиды (сояда 2,5 %). Крахмалдьң маңызды касиеттеріне ісінуі, клейстер түзудің төмен температурасы, клейстердің жоғары тұтқырлығы жатады. Мұндай қасиетке бидай, қарабидай, карақұмық, күріш, тары крахмалы ие. Жүгері, арпа, бұршақ дақылдарының крахмалы жоғары температурада ақырын клейстер түзеді. Крахмалдың қасиеттері жарманың пісу ұзақтығы, ботқа консистенциясы, дәмдік касиеті, көлемінің үлғаюы сияқты сапалық көрсеткіштеріне негізделеді. Дәндердегі қант мөлшері - 2-5 %, оларға глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза жатады. Олар дақылдарды өңдеу кезінде дәмдік ерекшеліктеріне, дәннің тыныс алу интенсивтілігіне әсер етеді (кесте 3).
Кесте 3
Дәнді дақылдар құрамындағы көмірсулар (%)
Өнім
Крахмал
Қанттар
Клетчатка, гемицеллюлоза т.б.
Барлығы
Бидай
52-55
2-3
8-14
60-70
Бидай ұны
67-68
1,7-1,8
0,1-0,2
73-74
Макарон
62-69
1,7-4,6
0,1-0,2
72-75
Күріш
55
3
4-10
63-65
Қарақұмық
63-64
2
1-2
67-68
Жүгері
57
2,5-3
6-10
67-70
Дәнді дақылдар құрамында тағамдық талшықтар да кездеседі. Олар дәннің қабағында болады және өңдеу кезінде толығымен немесе бір бөлігі алынып тасталады. Олардың ұнда немесе жармада болуы тағамдық заттардың сіңімділігін төмендетеді және түсін нашарлатады. Неғұрлым дән жақсы тазартылса, соғұрлым ұн ақ болады. Бірақ балластты заттар тамақ құрамында белгілі бір мөлшерде болуы керек, себебі олар ішек микрофлорасын қалыптастырады.
1.3.2 Жеміс-жидектер мен көкөністердің химиялық құрамы
Жеміс-жидектер мен көкөністер және олардың өнімдері адам тамақтануында ерекше маңызға ие. Жемістер мен көкөністердің пайдалы қасиеттері оның химиялық қасиетіне негізделген. Олардың тағамдық құндылығы оның құрамындағы көмірсулар, органикалық кышқылдар, азотты және минералды заттар, сонымен қатар витаминдердің болуымен байланысты. Олар тәбетті арттырады, ағзаға түскен басқа тағамдық өнімдердің сіңімділігін жоғарылатады. Кейбір жемістер мен кекөністер емдік қасиетімен ерекшеленеді (таңқурай, кара қарақат, жүзім, қаражидек, бүлдірген, анар, сәбіз және т.б.), бұл олардың құрамында адам ағзасында белгілі бір физиологиялық рол атқаратын иілік заттар, бояғыш және пектинді заттар, фитонцидтер және басқа қосылыстар болуымен түсіндіріледі [11].
Көмірсулар өсімдік тканінің құрылыс материалы және энергия көзі ретінде белгілі. Адам тұтынатын жемістер мен көкөністерде қант (глюкоза, фруктоза), сіңімді көмірсулар (крахмал), сіңірілмейтін көмірсулар (клетчатка, гемицеллюлоза, пектин) және тағы басқа да көмірсулар болады. Жемістерде қант 2-24 %-ға дейін, көкөністерде 0,1-17 %-ға дейін кездеседі. Жемістер мен көкөністер бір-бірінен қант мөлшерімен ерекшеленуі мүмкін. Тұқымды жемістерде (алма, алмұрт, айва т.б.) фруктоза көбірек, өрік пен көк өрікте глюкоза мен сахароза, ал жидектерде глюкоза мен фруктоза тең мөлшерде, ал сахароза аз мөлшерде кездеседі. Глюкоза сәбізде, қауында, ал фруктоза қарбызда көбірек. Крахмал жемістер мен көкөністерде олардың өсу бағытымен (картоп, жасыл бұршақ, жүгері) жинақталады. Көкөністер жетілген сайын (картоп, асбұршақ, үрме бұршақ) крахмалдың массалық үлесі жоғарылайды, ал жемістерде (алма, өрік) кемиді. Жемістер мен көкөністерде клетчатка мөлшері - 0,3-4 %. Кейбір көкөністер аса өсіп кеткенде (қияр, шалғам, бұршақ) клетчатка мөлшері артады да, оның тағамдық құндылығы мен сіңімділігі төмендейді. Сонымен қоса, өсімдік ұлпаларының құрамына гемицеллюлоза да кіреді. Олар клетчатка сияқты жоғары молекулалы қосылыс, бірақ беріктігі төмен және оңай гидролизденеді. Олар жемістер мен көкөністер құрамында тентозондар, және гексозондар түрінде болады және мөлшері 0,2-3,3 % аралығында болады. Пектинді заттар - көмірсу табиғатына ұқсас жоғары мoлекулалық қосылыстар. Оның ішінде жемістер мен көкөністeрде протопектин, пектин және пектин қышқылы кездеседі. Протопектин піспeген жемістерде болып, өсімдік ұлпаларына қaттылық береді. Жемістер мен көкөністер жетілген сайын протопектин протопeктиназа ферментінің әсерінен пектинге айналaды да, ткань консистенциясы жұмсарады. Пектиннің судағы ерітіндісін қантпен қыздырғанда сілікпе түзіледі. Бұл қасиет желе, мармелад, ластила және т.б. өнімдер өндірісінде қолданылады. Пектин қышқылы пектин гидролизі кезінде үлпек тәрізді тұнба түрінде түзіледі [12].
Жеміс-жидектерде негізінен фруктоза, глюкоза, сахарозаның мол қоры бар (кесте 4), сондай-ақ, аз мөлшерде талшық пен пектинді заттар болады (пектинді заттар қарақатта 1,1 %; қара өрікте 0,9 %; қара мүкжидекте 0,7 %; цитрус қабығында 20-30 %; алма қабығында 8 - 20 %).
Кесте 4
Жемістер құрамындағы әртүрлі көмірсулар (%)
Жеміс
Қанттар
Пектинді заттар
Клетчат-ка
Барлық көмірсулар
Сахароза
Глюкоза
Фруктоза
Алма
3,0
3,8
8,1
1,1
0,6
11-17
Шабдалы
6,3
5,1
4,4
0,6
1,0
17-18
Жүзім
0,6-4,0
8-10
7-10
0,6
0,6
17-25
Лимон
0,9
0,6
0,6
1,1
0,5
3-4
Жабайы құлпынай
0,4
2,8
3,3
1,6
1,4
9-10
Көкөністерде орташа есеппен 4 % қант бар. Тамыржемістілерде (сәбіз, қызылша) және қауын мен қарбызда қант мөлшері жоғары. Қызанақ, кәді, бұрыш, гүлді қырыққабат құрамында глюкоза мен фруктоза басымырақ болса, жасыл бұршақта сахароза мөлшері басымырақ. Көкөністер құрамында крахмал мөлшері өте аз (кесте 5).
Кесте 5
Көкөністердегі көмірсулардың мөлшері
Көкөніс түрі
Көмірсулар, г100г өнімде
Крахмал
Сәбіз
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz