MONOSAHARIDI (PROSTI ŠEĆERI)

Nastavak -oza za aldoze (trioza, tetroza, pentoza, heksoza), a -uloza za ketoze (triuloza, tetruloza, pentuloza, heksuloza).

POJEDINI PREDSTAVNICI

Tetroze:

C

C

C

CH2OH

OH

OHH

H

H O

OH OH

OH

O

D-Eritroza

Pentoze: D-riboza (b-D-ribofuranoza) je komponenta nukleinskih kiselina, koenzima, vitamina.

L-arabinoza (b-L-arabinofuranoza). Dobija se kiselom hidrolizom melase šečerne repe ili smole trešnje. Nalazi se u hemicelulozama, biljnim gumama, smolama i sluzima.

OH OH

OCH2OH OH

C

C

C

CH2OH

OH

OHH

H

H OH

CH O

L-arabinoza a-D-arabinofuranoza

O

CH2OH

OH

OH

OH

O

CH2OH

OH

OH

OH

C

C

C

CH2OH

H

HHO

HO

H OH

CH O

b-L-arabinofuranoza

D-Ksiloza (b-D-ksilopiranoza) je najrasprostranjenija aldopentoza. Najviše je ima u hemiceluloza-ma slame, kukuruznih šapurika, bukve, breze, ljuskama badema. Koristi se u konditorskoj industriji.

C

C

C

CH2OH

OH

HHO

H

H OH

CH O

O

OH

OH

HO

OH

Heksoze

D-(+)-glukoza, dekstroza, grožđani šećer, (b-D-glukopiranoza). Najrasprosranjeniju ugljeni hidrat. U slobodnom stanju nalazi se u biljnim plodovima, telesnim tečnostima. Ulazi u sastav oligo- i poli-saharida. D-glukoza je osnovni energetski izvor žive ćelije (glukozo-1-fosfat). Koristi se u prehrambenoj industriji, umesto saharoze, mada je manje slatka od nje, a takođe regu-liše i njenu kristalizaciju.

D-(+)-manoza (b-D-manopiranoza) je epimer glukoze. Nađena je u plodovima palme i urme. Dobija se kiselom hidrolizom nekih hemiceluloza.

C

C

C

C

C

CH2OH

OH

H

H

H

H

OH

OH

OH

HO

O

OH

OH

HO

OH

CH2OH

D-(+)-glukoza

C

C

C

C

C

CH2OH

OH

HO

H

H

H

H

OH

OH

HO

O

OH

HO

OH

CH2OH

OH

D-(+)-manoza

b-D-glukopiranoza b-D-manopiranoza

D-(+)-galaktoza, (b-D-galaktopiranoza), je sastavni deo mlečnog šećera, laktoze i polisaharida agar-agar. Od glukoze se razlikuje samo konfiguracijom na C-4 atomu. Važan oksidacioni proizvod je GALAKTURONSKA kiselina (detoksikacija organizma).

D-(-)-fruktoza, levuloza, (b-D-fruktofuranoza), voćni šećer, je epimer glukoze i najvažnija ketohek-soza. U prirodi se nalazi i u piranoznom i u furanoznom obliku, kako slobodna u voću tako i u obliku oligo- i polisaharida (saharoza, inulin, rafinoza).

C

C

C

C

C

CH2OH

OH

H

HO

H

H

OH

H

OH

HO

O

OH

HO OH

CH2OH

OHC

C

C

C

CH2OH

O

HO

H

OH

H

OH

H

CH2OH

O

CH2OH

OH

OH

OH

CH2OH

D-(+)-galaktoza

D-(-)-fruktoza

b-D-galaktopiranoza

b-D-fruktofuranoza

NEENZIMSKO TAMNJENJE

Po Hurstu (1972) ova reakcija se odvija u pet faza: 1. FAZA - nastajanje N-supstituisanih glikozilamina tokom reverzibilnih reakcija; 2. FAZA - glikozilamini podležu Amadorijevom premeštanju i nastaju aldozoamini i ketozoamini; 3. FAZA - reakcije sekudarnog premeštanja ketozoamina u prisustvu drugog mola aldoze i formiranje diketozoamina ili reakcija aldozoamina sa drugim molom amino kiseline uz nastajanje diamino šećera; 4. FAZA - degradacija amino šećera uz gubitak jednog ili više mola vode i nastaja-nje amino ili ne amino jedinjenja; 5. FAZA - kondenzacija proizvoda nastalih u fazi 4 (međusobna kondenzacija proizvoda ili kondenzacija proizvoda sa drugim amino jedinjenjima uz nastajanje polimernih jedinjenja i braon pigmenata (melanoidini).

KARAKTERISTIKE MAILARDOVE REAKCIJE

- važni procesi koji se dešavaju tokom proizvodnje hrani pri kojima nastaju poželjni, ali i neže-ljeni proizvodi.

- nastali proizvodi utiču na izgled (boju) i aromu. - hemijska reakcija između D-glukoze i slobodnih amino kiselina ili amino grupa amino kiselina

proteina. 1. FAZA. Nastajanje glikozilamina (uspostavljanje ravnoteže zavisi od sadržaja vlage u hrani). Manja količina vode – veća brzina reakcije. Ova reakcija uključuje adiciju amino grupe na karbonilnu grupu šećera u otvorenom obliku,

eliminaciju molekula vode i zatvaranje prstena. 2. FAZA. Daljim reakcijama, nazvanim Amadorijevo premeštanje, u slučaju glukoze nastaje

1-amino-1-deoksi-D-fruktoza.

3. i 4. FAZA. Reakcija se nastavlja, naročito pri pH=5 i formiraju se derivati furana, u slučaju heksoza 5-hidroksimetil-2-furaldehid (neprijatni miris). To je degradacije ketozo-amina 1,2- i 2,3-enolizacijom uz nastajanje enolamina. Od enolamina nastaju Šifove baze koje se gubitkom vode prevode u hidroksimetilfuraldehid.

5. FAZA. Od reaktivnog jedinjenja, 5-hidroksimetil-2-furaldehida, nastaju nerastvorljivi polimerni

proizvodi tamne boje (melanoidini). Oni imaju različitu količinu azota.

- Pri većem sadržaju vode, braon boja je posledica reakcije karamelizacije. - Pri nižem sadržaju vode i višem pH braon boja je posledica Mailardovih reakcionih

proizvoda. - Pentoze su reaktivnije od heksoza, a heksoze od redukujućih disaharida. - Od a-amino kiselina najreaktivniji je glicin - U proteinima amino grupa lizina je izuzetno osetljiva na Mailardove reakcije - Sprečavanje Mailardovih reakcija – dodatak sulfita

NaHSO3 + RCHO RCHOHSO3Na

DISAHARIDI I OLIGOSAHARIDI

Disaharidi formalno nastaju intermolekulskom dehidratacijom između dva molekula monosaharida. Monosaharidi mogu biti isti ili različiti. Oligosaharidi sadrže od 3-20 monosaharidnih jedinica. Fizičke osobine oligosaharida: - čvrste ili sirupaste supstance - rastvaraju se u vodi, nižim alkoholima i sirćetnoj kiselini - rastvorljivost im opada sa porastom molekulske mase - optički su aktivni - slatkog su ukusa - Najrasprostranjeniji disaharidi: saharoza, laktoza, maltoza, celobioza, trehaloza

GLIKOZIDNA VEZA

- Monosaharidi u sastav disaharida ulaze u svom cikličnom obliku.

1. REDUKUJUĆI ŠEĆERI:

- Nastaju reakcijom poluacetalne OH grupe jednog monosaharida sa jednom od OH grupa (najčešće sa OH grupom na C-4 atomu) drugog monosaharida.

- Sadrže latentnu karbonilnu grupu (slobodnu poluacetalnu grupu)

- Ovo je glikozidna veza maltoznog tipa

- Redukujući šećeri imaju redukcione osobine, grade ozazone i podležu mutorotaciji

- Predstavnici: maltoza, laktoza, celobioza, koji se mogu naći i kao a- i kao b- anomeri

- NOMENKLATURA: monosaharid bez poluacetalne OH grupe označava se sa IL (gliko-

zil-glikoze)

Iz naziva se zaključuje da se poluacetalna grupa prvog monosaharida nalazila u a-po-ložaju Glukopiranozil ostatak se nalazi na O atomu C-4 atoma osnovne D-glukopiranoze Maltoza sadrži a-glukozidnu vezu, a-(1-4) vezu i sastoji se od dva molekula glukoze Maltoza se dobija hidrolizom skroba ili glikogena dejstvom enzima a-amilaze

MALTOZA 4-O-(a-D-glukopiranozil)-D-glukopiranoza

O

O

OH

HO

H

CH2OH

OHH

H

H

OH

O

OH

H

CH2OH

OHH

H

Mlečni šećer - hidrolizom se razlaže na D-galaktozu i D-glukozu U reakciju je stupila poluacetalna OH grupa D-galaktoze (b-anomer) i OH grupa sa C-4 atoma molekula D-glukoze Laktoza sadrži b-(1-4) vezu Beli kristalni prah, slabo sladak, slabo rastvoran u hladnoj vodi Dobija se iz surutke mleka Vrenjem laktoze nastaje mlečna kiselina, pa se koristi za pravljenje kiselog mleka i dr. mlečnih proizvoda

LAKTOZA 4-O-(b-D-galaktopiranozil)-D-glukopiranoza

OH

O

OH

CH2OH

OHH

H

H

O

H

H

H OH

CH2OH

H

OH

OHO

CELOBIOZA 4-O-(b-glukopiranozil)-D-glukopiranoza

- Osnovna strukturna jedinica celuloze

- Hidrolizom nastaju dva molekula D-glukoze

- Hidroliza se odvija pod dejstvom b-glukozidaze, što ukazuje na prisustvo b-glikozid-ne veze (poluacetalna OH grupa je bila u b-položaju)

- Nastaje parcijalnom hidrolizom celuloze

O

OH

HO

CH2OH

OHH

H

H

H

O H

H OH

CH2OH

OH

O

OH

H

2. NEREDUKUJUĆI ŠEĆERI

- Nastaju reakcijom poluacetalne OH grupe jednog monosaharida sa poluacetal-nom OH grupom drugog monosaharida.

- Ne sadrže latentnu karbonilnu grupu (slobodnu poluacetalnu grupu)

- Ovo je glikozidna veza trehaloznog tipa

- Neredukujući šećeri nemaju redukcione osobine, ne grade ozazone, ne podležu mutorotaciji

- Predstavnici: saharoza

- NOMENKLATURA: monosaharid bez poluacetalne OH grupe označava se sa IL, a drugi monosaharid sa ID (glikozil-glikozid)

- Glikozidnom vezom je povezana poluacetalna OH grupa na C-1 atomu a-glukopiranoze i po-luacetalna grupa na C-2 atomu b-D-fruktofuranoze;

- Da bi se veza uspostavila neophodno je da prvo dođe do rotacije b-D-fruktoze oko horizontalne ose i nastalog oblika oko vertikalne ose;

- Dobija se iz šećerne repe; - Ima konstantantnu vrednost specifičnog ugla skretanja 66,5o; - Nakon hidrolize taj ugao iznosi -40o. Došlo je do inverzije, a nastala je jednaka količina D-glu-

koze (52.5o) i D-fruktoze (-92,5o); - Smeša jednakih količina D-glukoze i D-fruktoze naziva se invertni šećer; - Invertni šećer je znatno slađi od saharoze i teže kristališe; - Med je prirodni invertni šećer nastao u organizmu pčela pod dejstvom invertaze.

SAHAROZA a-D-glukopiranozil-(1-2)-D-fruktofuranozid

HO

O

OH

H

CH2OH

OHH

H

O

H

OCH2OH

CH2OH

OH

HOH

H

H

Trisaharid: RAFINOZA a-D-galaktopiranozil-(1-6)-a-D-glukopiranozil-(1-2)-b-D-fruktofuranozid

TREHALOZA - a-D-glukozil-D-glukozid sadrži (1-1) glikozidnu vezu

O

OH

H

CH2OH

OHH

H

H

H

H OH

CH2OH

H

HO

OH

O

O

HO

OCH2OH

CH2OH

OH

HO

H

H

H

H

HO

CH2OH

O

H

OH

OH

H

H O

OH

HO H

CH2

O

OH

H

H

H

O

KARAMELIZACIJA

- Formiranje karamel pigmenata reakcijama neenzimskog tamnjenja ali bez prisus-tva azotovih jedinjenja;

- Kada se šećeri zagrevaju bez prisustva vode ili u rastvorima velikih koncentracija formiraju se obojeni proizvodi – KARAMEL;

- KARAMEL ukus je smeša šećera i dehidratacionih proizvoda, diaceetala, sirćetne kiseline, i drugih degradacioih proizvoda;

- Inicijalna faza reakcije je formiranje anhidro šećera (glukoza daje 1,2-anhidro-a-D-glukozu);

- Nastala jedinjenja podležu reakcijama dimerizacije formirajući različite disaharide; - Karamelizacija se odvija pri temperaturama 200o C; - Nakon 55 minuta zagrevanja saharoze (gubitak 4 molekula vode) nastaje pig-

ment karamelan, rastvoran u vodi, gorkog ukusa. Nakon još 55 minuta zagre-vanja nastaje karamelen (gubitak 8 molekula vode). Dodatnim zagrevanjem nas-taje veoma taman nerastvoran pigment karamelin.

- Neredukujući šećeri kristališu relativno lako; - Kristalizacija redukujućih šećera otežana je postojanjem anomernih oblika; - Smeša različitih šećera kristališe lakše od pojedinačnih oblika - Kristalizacija je u hrani često nepoželjna (laktoza u slatkom kondenzovanom mleku) - Na rast kristala utiče: zasićenost rastvora šećera, temperature, prisustvo nečistoća,

priroda kristalne površine; - Kristalizacija saharoze odvija se u dve faze: prenos mase molekula saharoze na povr-

šinu kristala (reakcija prvog reda) i ugradnja molekula u kristalnu površinu (reakcija drugog reda);

- Pakovanje molekula saharoze u kristalnu rešetku uslovljeno je formiranjem vodonič-nih veza između hidroksilnih grupa fruktoznog ostatka;

- Laktoza kristališe u dva oblika: a-hidrati (manje rastvoran) i b-anhidrovanoj formi (više rastvoran).

KRISTALIZACIJA