5.2: Підручник з вуглеводів біомаси

Last updated
Save as PDF

Page ID: 31822

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

5.2 Підручник з вуглеводів з

Коли слово вуглевод використовується, я зазвичай думаю про вуглеводи в їжі. Вуглеводи - це цукру і складні одиниці, що складаються з цукрів. У цьому розділі буде описано кожен.

Цукор ще називають сахаридами. Мономерні одиниці - це одиниці цукрів, які називаються моносахаридами. Димерні одиниці - це подвійні одиниці цукрів, які називаються дисахаридами. Полімери містять кілька одиниць мономерів і димерів і називаються полісахаридами.

Отже, що ж являють собою типові моносахариди? Вони складаються з молекули, яка знаходиться в кільцевій структурі з вуглецями та киснем. На малюнку 5.9а показана структура глюкози; вона складається з C ₆ H ₁₂ O ₆. Глюкоза відрізняється своєю структурою: п'ять вуглеців в кільці з одним киснем; СН ₂ ОН приєднаний до вуглецю; і ОН і Н групи приєднані до інших вуглецю. Цей цукор відомий як цукор у крові і є безпосереднім джерелом енергії для клітинного дихання. На малюнку 5.9b показана галактоза поруч з глюкозою, і ми бачимо, що галактоза майже схожа на глюкозу, за винятком вуглецю № 4, ОН і Н є ізомером і просто трохи відрізняються (виділені червоним кольором на молекулі галактози). Галактоза - це мономер цукру в молоці та йогурті. На малюнку 5.9c показана фруктоза; хоча вона все ще має аналогічну хімічну формулу, як глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₅), це п'ятичленне кільце з вуглецями та киснем, але дві групи CH ₂ OH. Це цукор, який міститься в меді і фруктах.

Структура глюкози з нумерацією вуглецю — Малюнок 5.9a: Структура глюкози з вуглецями пронумеровані.

*Кредит: Palaeos.com*

Структура галактози поруч з глюкозою, щоб виділити основну різницю в структурах (Н і ОН перевертаються на С4) — Малюнок 5.9b: Структура галактози поруч з глюкозою, щоб виділити основну різницю в структурах.

*Кредит: Palaeos.com*

Малюнок 5.9c: Структура фруктози.

*Кредит: Palaeos.com*

У нас також є дисахариди як цукру в їжі. Дисахариди - це димери мономерів, про які ми щойно обговорювали, і показані нижче. Одним з найпоширеніших дисахаридів є сахароза, яка є звичайним столовим цукром і показана на малюнку 5.10а. Це димер глюкози і фруктози. Ще один поширений цукровий димер - лактоза. Це основний цукор в молоці і димер галактози і глюкози (див. Рис. 5.10b). Мальтоза (5.10c) також є цукровим димером, але є продуктом перетравлення крохмалю. Це димер, що складається з глюкози та глюкози. У наступному розділі ми обговоримо, з чого складається крохмаль і целюлоза, щоб зрозуміти, чому мальтоза є продуктом перетравлення крохмалю.

Хімічна структура сахарози (глюкоза + фруктоза). — Малюнок 5.10а: Хімічна структура сахарози (глюкоза+фруктоза).

*Кредит: Світ молекул*

Малюнок 5.10b: Лактоза (галактоза + глюкоза).

*Кредит: OptusHOMe.com*

Малюнок 5.10c: Хімічна структура мальтози (глюкоза + глюкоза).

*Кредит: Мальтоза Хаворт: з Вікісховища*

Структура гідрату вуглеводів

Всі вуглеводні полімери - це мономери, які з'єднуються з тим, що називається глікозидним зв'язком. Наприклад, сахароза є димером глюкози і фруктози. Для того щоб зв'язок утворилася, існує втрата Н і ОН. Отже, ще один спосіб показати це:

С ₁₂ Н ₂₂ О ₁₁ = 2 С ₆ Н ₁₂ О ₆ − Н ₂ О

А оскільки можуть утворюватися димери, полімери будуть утворюватися і називатися полісахаридами. Типові полісахариди включають 1) глікоген, 2) крохмаль і 3) целюлозу. Глікоген - молекула, в якій тварини зберігають глюкозу шляхом полімеризації глюкози, як показано на малюнку 5.11.

Макромолекула: велика спіраль молекул цукру. рівень зв'язку: прямі ланцюги цукрів і деякі розгалуження від інших цукрових ланцюгів — Малюнок 5.11: Глікоген як а) макромолекула і в б) рівень зв'язку.

*Кредит: Glico*

Крохмалі схожі на глікоген, з трохи іншою структурою. Крохмаль складається з двох полімерних молекул, амілози і амілопектину. Структури обох показані на малюнку 5.12а і 5.12b.

Амілоза, частина крохмалю, яка не розгалужена. альфа-1,4-глікозидні зв'язки — Малюнок 5.12а: Амілоза, частина крохмалю, яка не розгалужена.

*Кредит: маршал.edu*

Амілопектин, частина крохмалю, яка розгалужена, альфа-1,6-глікозидний зв'язок робить гілку — Малюнок 5.12б: Амілопектин, частина крохмалю, яка розгалужена.

*Кредит: харчова біохім.blogspot.com*

Близько 20% крохмалю складається з амілози і являє собою прямий ланцюжок, який утворюється в спіральну форму з α-1,4 глікозидними зв'язками, а решта крохмалю - амілопектином, який розгалужується α-1,4, і α-1,6 глікозидними зв'язками. На малюнку 5.13 показана структура целюлози. Целюлоза є основною молекулою в рослинному світі; це також єдина найпоширеніша молекула в біосфері. Він являє собою полімер глюкози і має роз'єми молекули глюкози, відмінні від крохмалю; зв'язками є β-1,4 глікозидні зв'язки. Полімер целюлози такий, що може утворювати щільні водневі зв'язки з киснем, тому вона більш жорстка і кристалічна, ніж молекули крохмалю. Жорсткість ускладнює руйнування.

структура целюлози — Малюнок 5.13: Структура целюлози. Глікозидні зв'язки є β-1,4 зв'язками.

Кредит: Z.H Гао, JY Gu, X‐M Ван, Z.G Li, XD Бай, (2005) «Дослідження FTIR та XPS реакції фенілізоціанату та целюлози з різним вмістом вологи» Технологія пігменту та смоли, Том 34 Iss: 5, pp.282 - 289