Složeni ugljikohidratiOligosaharidi i Polisaharidi

Predavač:

Omerdić Galib

Oligosaharidi

Oligosaharidi su spojevi koji hidrolizom daju do 6 molekula monosaharida, pa se prema broju molekula monosaharida nazivaju:

- Disaharidi: Maltoza, Laktoza, Saharoza, Celobioza

- Trisaharidi: Rafinoza, Nigerotrioza, Maltotrioza, Maltotriuloza

- Tetrasaharidi: Stahioza, Nigerotetraoza, Lihinosa, Sezamoza Maltotetraoza, Nistoza

Najveći značaj imaju disaharidi.

Disaharidi

Disaharidi su bijele kristalne tvari, rastvorljive u vodi i slatkog su okusa. Nastaju spajanjem dva molekula monosaharida uz izdvajanje molekula vode.Kod svih disaharida bar jedan od monosaharida spja se preko –OH grupe anomernog C atoma glukozidnom vezom. Prema mjestu vezivanja u drugom molekulu monosaharida, kod disaharida postoje dva načina vezivanja:

a) Kod prvog tipa –OH grupa sa anomernog C atoma prvog molekula se vezuje sa –OH grupom sa četvrtog C atoma sa drugog molekula monosaharida. Ostaje slobodna jedna aldehidna grupa i zovu se redukujući šećeri. Ovaj tip vezivanja se susreće kod Maltoze i naziva se maltozna veza.

b) Kod drugog tipa disaharida vezu ostvaruju –OH grupa sa anomernog C atoma oba molekula monosaharida. Ovakvi disaharidi nemaju slobodnu aldehidnu grupu i ne djeluju redukciono, ne redukuju Felingov i Tolensov reagens, kao pvi tip disaharida. Zato se ova vrsta disaharida zove neredukuijući šećeri. Ovaj tip vezivanja se ostvaruje kod trehaloze i veza se zove trehalozna veza.

Maltoza (C12H22O11)

Maltoza se nalazi u pivskom sladu (malcu). U crijevima nastaje kao proizvod razlaganja škroba. Sastoji se iz dva molekula glukoze. Previre se kvascem i nastaje etanol i CO2.

Laktoza (C12H22O11)

Sastoji se od jednog molekula glukoze i jednog molekula galaktoze. Ima slobodnu jednu aldehidnu grupu pa spada u grupu redukujućih šećera. Nalazi se u majčinom mlijeku 3-7%, kao i u mlijeku svih sisara, pa se naziva mliječni šećer. Dobiva se iz mlijeka. Nakon odvajanja masti i bjelančevina zaostaje sirutka iz koje se, isparavanjem vode, dobiva mliječni šećer. Manje je sladak od saharoze. Upotrebljava se kao dijetalna hrana i hrana za dojenčad. Sa kvascem ne previre. Razlažu ga fermenti raznih bakterija i nastaje mliječna kiselina

Saharoza (C12H22O11)

Nastaje vezivanjem molekula glukoze i fruktoze preko –OH grupa na anomernim C atomima, pa spada u neredukujuće šećere. Kuhanjem sa HCl-om hidrolizuje na sastavne dijelove. Zbog ove hidrolize dolazi do tzv. inverzije pa se dobivena smjesa naziva invertni šećer. Obrće ravan polarizovane svjetlosti ulijevo.Saharoza je jedan od najznačajnijih disaharida. U prirodi je mnogo rasprostranjena. Nalazi se u šećernoj trsci i šećernoj repi, iz kojih se i dobija. Dobro se rastvara u vodi, a slabije u alkoholu.Upotrebljava se u domaćinstvu kao vrlo važan prehrambeni artikal. Koristi se za izradu slatkiša, bombona i karamela. Djelovanjem fermenata razlaže se na sastavne monosaharide.

Celobioza (C12H22O11)

Molekul celobioze sastoji se od dva molekula ß-glukoze koji su povezani 1-4’ vezom. Nastaje specifična veza između molekula monosaharida koja se naziva celobiozna veza. Dobiva se hidrolizom celuloze. Sa kvascem ne previre. Celobioza je enzimski produkt nekih bakterija (npr. Acidothermus cellulolyticus).

Polisaharidi

Polisaharidi su ugljikohidrati koji nastaju međusobnim vezivanjem velikog broja monosaharida uz izdvajanje vode:

nC6H12O6 (C6H10O5)n + 6 H2O

Polisaharidi su po svojim fizičkim i hemijskim osobinama potpuno drugačiji od monosaharida i disaharida. U vodi su nerastvorljivi, ako se i rastvaraju daju koloidne rastvore. Nemaju redukcionih osobina niti su slatkog okusa. Hidrolizom, pomoću kiselina kao katalizatora, nastaju monosaharidi. Ako se hidroliza vrši uz prisustvo fermenata ili enzima kao katalizatora, nastaju disaharidi.Polisaharidi su vrlo rasprostranjeni u biljnom i životinjskom svijetu. U biljkama služe kao tvari za izgradnju ćelija (celuloza), ili kao rezervne hranjive tvari u sjemenkama i gomolju (škrob). Kao rezervna hranjiva tvar u životinjskim organizmima nalazi se glikogen ili životinjski škrob.

Škrob (amylum)

Nastaje u zelenim dijelovima biljaka, naročito u lišću, procesom fotosinteze:

6 CO2 + 5 H2O (C6H10O5)x + 6 O2

svjetlost

U ovoj reakciji hlorofil pomaže pretvaranje svjetlosne energije u hemijsku energiju.

Škrob se sastoji od velikog broja molekula α-glukoze koji se vežu maltoznim tipom i može se predstaviti sljedećom formulom:

Zagrijavanjem škroba sa rablaženom hloridnom kiselinom (HCl) dolazi do hidrolize, čiji je krajnji produkt maltoza, odnosno glukoza.Molekul škroba se sastoji od dvije vrste glukozidnih polimera, od kojih je jedan nerazgranat i rastvorljiv u vodi, naziva se amiloza. Drugi je razgranat i nije rastvorljiv u vodi, naziva se amilopektin.Amiloza se nalazi u unutrašnjosti zrna žita i ne daje škrobni ljepak.Amilopektin se nalazi u spoljašnjem sloju zrna žita, sa vodom daje ljepak. Molekuli u sebi imaju esterski vezanu fosfatnu kiselinu. Sa Lugolovim rastvorom (rastvor J2 u vodenom rastvoru KJ) daje plavu boju.

Škrob je bijeli prah, nerastvorljiv u hladnoj vodi. U toploj vodi daje koloidni rastvor, a ako je veća koncentracija nastaje škrobna kaša i škrobni ljepak.Škrob se industrijski dobiva iz krompira, kukuruza, ječma i drugih škrobnih materijala. Materijal se mehanički usitni, zatim se miješa i ispira sa vodom. Nastala kaša se filtrira kroz gusta sita.

Škrob se upotrebljava u ishrani. Od škroba se dobivaju dekstrini i glukoza. Dekstrini se koriste kao ljepila (poštanske markice). Glukoza se koristi za dobivanje etanola.

Glikogen

Glikogen je životinjski škrob koji se nalazi u mišićima, a naročito ga ima u jetri. To je bijeli prah, nerastvorljiv u hladnoj vodi, dok se u toploj vodi rastvara dajući koloidni rastvor. Sa Lugolovim rastvorom daje crvenu boju. Hidrolizom nastaje maltoza, odnosno glukoza. Lanci glikogena su izrazito razgranati

Celuloza

Celuloza ima makromolekule koji nastaju povezivanjem molekula ß-glukozecelobioznim tipom vezivanja. Struktura se može predstaviti formulom:

Postepenom hidrolizom nastaje polisaharid amiloid, zatim disaharid celobioza i na kraju glukoza:

(C6H10O5)n (C6H10O5)x C12H22O11 C6H12O6

celuloza amiloid celobioza glukoza

n > x

Celuloza je najrasprostranjeniji polisaharid. U lanu i konoplji se nalozi do 90%. U pamuku je najčistiji oblik celuloze i tu je ima oko 98%. U drvetu ima oko 50% celuloze, odakle se uglavnom i dobiva.Dobivanje celuloze iz drveta vrši se tako što se u drvetu rastvaraju sve druge primjese osim celuloze. U industriji se koriste dva postupka za dobivanje celuloze i to: sulfatni ili natronski i sulfitni postupak.Kod sulfatnog postupka koristi se tzv. sulfatna baza (NaOH + Na2S + Na2SO4 + Na2CO3) kao rastvarač. Dobra strana ovog postupka je što se jednom upotrijebljena baza može regenerisati i ponovo koristiti. Celuloza dobivena ovim postupkom služi za izradu jačih vrsta papira, kartona ili lepenke.

Kod sulfitnog postupka kao rastvarač se koristi kalcijum-hidrogensulfit (CaHSO3). Ovim postupkom se dobiva kvalitetnija celuloza i upotrebljava se za izradu boljih vrsta papira i za proizvodnju sintetičkih vlakana.

Celuloza je bijela amorfna tvar nerastvorljiva u vodi i razblaženim kiselinama i bazama. Celuloza se rastvara u rastvoru koji se dobiva miješanjem kuprum(II)-hidroksida i amonijum-hidroksida:

Cu(OH)2 + 4NH4OH [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O

Ovaj rastvor se zove Švajcerov reagens.

U životinjskim organizmima nema fermenata koji razlažu celulozu. Međutim, u predželucu preživara i debelom crijevu biljojeda, niz mikroorganizama luče ferment celulazu, koja pomaže hidrolizu celuloze do celobioze, čime je biljojedima omogućeno iskorištavanje velikog dijela celuloze koja se unosi hranom.

Celuloza ima veliki značaj. Odjevni predmeti od lana i pamuka su vlakna celuloze. Posebnim postupkom prerade celuloze iz drveta dobiva se vještačka svila koja se koristi za proizvodnju odjevnih i drugih predmeta. Od celuloze se dobivaju plastične mase, među kojima je posebno značajan celuloid. Velika količina celuloze se koristi za proizvodnju papira. Obradom sa nitratnom kiselinom od celuloze se dobiva nitroceluloza koja se koristi za proizvodnju eksploziva i bezdimnog baruta.

Hvala na pažnji!

Pitanja

1. Šta su oligosaharidi?2. Koje vrste veza postoje kod oligosaharida?3. Koja je razlika između redukujućih i neredukujućih

šećera?4. Nabroj neke važnije oligosaharide i njihove predstavnike.5. Šta su polisaharidi i po čemu se razlikuju od ostalih

ugljikohidrata?6. Šta su amiloza i amilopektin i gdje se koji nalazi u prirodi?7. Kako se oboji amylum, a kako glikogen sa Lugolovim

rastvorom?8. Kojim postupcima se može dobiti celuloza?