الكربوهيدرات carbohydrates
مقدمة:
من المعروف أن ثمار الحاصلات البستانية تحتوى على مواد كيماوية عديدة يوجد بعضها بكميات كبيرة كالماء وبعضها بكميات متوسطة مثل الكربوهيدرات والبعض الأخر بكميات ضيئلة كالفيتامينات وتعتبر الثمار أعضاء تخزين تستمد هذة المكونات من المجموع الخضري وانتقالة خلال الحاء الى الثمار وقد ثبت أن بعض المواد تتكون داخل الثمار كما يتم تحويل بعض المركبات البسيطة الى مركبات معقدة أو العكس في حالات أخرى .
وتختلف نسبة وجود الكربوهيدرات من نبات لأخر ويختلف أيضا في النبات نفسة
فيوجد منه 25% في الافوكادرو , و 10 % في الشليك و 12 % في الموالح و 27 % في العنب و 7% في الجوافة 20% في الموز
2- 5 % في الطماطم
وهى من أهم مكونات الثمار للفاكهة والخضر وتستخدم في توليد الطاقة وتوجد في صور متعددة.
تتواجد الكربوهيدرات في الأنسجة النباتية والحيوانية , وكذلك في الكائنات الحية الدقيقة . وذلك على صور مختلفة , وبنسب متباينة.
وفى الأعضاء الحيوانية .. وفى الحيوانات ... ويتم تخزين الكربوهيدرات على هيئة جليكوجين . أما في النبات فيتواجد بها عدد كبير متباين من السكريات الأحادية وسكريات الاوليجو . ويتم تخزين الكربوهيدرات في النبات على صورة نشا .
كما ان السكر العديد الذى يدخل في تركيب جدر الخلايا هو السليولوز.
وتمثل الصموغ مجموعة أخرى من السكريات العديدة التي يمكن الحصول عليها من النباتات ومن حامول البحر ( أعشاب بحرية ) seaweeds . وكذلك من الأحياء الحية الدقيقة .
وللمواد الكربوهيدراتية استخدام واسع في مجال عمليات التصنيع الأغذية , بسبب خواصها الطبيعية .
تقسيم الكربوهيدرات :
تقسيم المواد الكربوهيدراتية الى الأقسام التالية
( ا) السكريات الأحادية وتشمل :
1- ابنتوزات :
مثل الارابينوز – رامينوز – ورايبوز – وزيلوز.
2- الهكسوزات hexoses: ومنها:-
ا-الادوهكسوزات :
مثل الجلوكوز – والجلاكتوز - والمانوز
ب – الكيتوهكسوزات:
مثل : الفركتوز – السوربوز.
( ب) سكريات الاوليجو oligosaccharides: وتشمل :
(1) السكريات الثنائية : ومنها :
ا – المختزلة : مثل الاكتوز – المالتوز – السلوبيوز – الميليبيوز
ب- غير مختزلة ك مثل السكروز .
(2) السكريات الثلاثية : مثل
الميليزبتوز – الرافينوز
(3)السكريات الرباعية : مثل
ستاكيوز
( ج ) السكريات العديدة: polysaccharides: وتنقسم الى :-
(1) المتجانس : ( المحتوى على نوع واحد من السكريات الاحادية ) , ومنها :
أ- البنتوز : مثل الاربان والزيلان
ب- الهكسوزان : ومنها
1- الجلوكوزان : مثل السلسوز – الدكسترين – الجليكوجين – النشا
2- الفركتوزان : مثل الاينولين.
(2) غير متجانس ( المحتوى على نوعين او اكثر من السكريات الاحادية )
مثل : الصموغ والميوسيلاج والبكتين .
(3) المتوية على النروجين : مثل الكايتين .
السكريات الاحادية
الدهيد الجليكوليد هو السكر الاحادى الثنائى الوحيد وهو ابسط انواع السكريات وهذا المركب ليس له اهمية من حيث كونة سكرا الا انة يستخدم – هنا – لتوضيح المجموعة الهامة للسكر الاحادية حيث يلاحظ وجود مجموعة كحول - (oH) وكذلك مجموعة كربونيل (CH2 OH. CHO) C=O
وهناك نوعان من السكريلت الاحادية الثلاثية وهما الدهيد الجليسريك واسيتون ثنائى الهيدروكسيل.
ولهذا السكريات الاحادية الثلاثية اهمية فى التقسيم السكريات الاحادية حيث ان الدهيد الجليسريك عبار عن الدوز والداى هيدروكسى اسيتون عبارة عن كيتون ولمركب الدهيد الجليسريك صفة ارى تظهر من رمزة التركيبى فهو جزىء غير متناسق مما يعنى ان لة مشابهات ضوئية تتمثل فى الصورتين L , D احدهما هي صورة مرآة للأخرى .
وتتواجد السكريات الأحادية على هاتين الصورتين وفى كل حالة فان مجموعة الكحول الثانية تكون صورة D يتم تحديدو على اساس ان مجموعة OH الموجودة على ذرة الكربون المجاورة لمجموعة -CH2OH تكون الى اليمين عند تكةن مجموعة -CHO على قمة الرمز او اعلاة , بينما تكون مجموعة -CH2OH موجودة اسفل الرمو .
وهذة القاعدة تسرى على جميع السكريات الاحادية . بصرف النظر عن كونة يمين الدورة او يسارى الدورة فعلى سبيل المثال ... فان سكر د . فركتوز يسارى الدورة ولتحديد اتجاة دورة الضوء ... تستخدم الاشارات + لليمنى الدورة - لليسارى الدورة .
وسكر د. جلوكوز من اهم السكريات الحادية ويشتق من السكر البسيط د. جليسر الدهيد الذى يصنف تحت قسم الالدوتريوز
ان وصف السكريات بانها سكريات الدونية او الكيتونية ... انما يدل على ان لهذا السكر صفة احتزالية اى انه سكر مختزل ويمكن تمثيلة – ببساطة – وبواسطة الرمز التالى المفتوح السلسلة والمسمى بصورة فيشر
وهذة الرموز توضح مجموعة الالدهيد الحرة , واربع مجاميع هيدروكسيل ثانوية نشطة ضؤئيا
ونظرا لان التفاعلات الكيميائية للسكريات لا تتمشى مع هذا التركيب ..ز فان التركيب الحلقى – والذى يتضمن تكوين هيمى اسيتال بين ذرة الكربون الاولى و الخامسة – ويكون اكثر دقة بالنسبة لتمثيل تركيب السكريات الاحادية.
ويطلق على التركيب الحلقى الخماسى الاضلاع اسم الفورانوز بينما يطلق على السداسية الاضلاع بيرانوز وهذة الحلقات حلقات غير متجانسة لان احد اضلاعها تشترك فيها ذرة اوكسجين . وعندما تدخل المجموعة المختزلة فى التركيب حلقة الهيمى اسيتال ... فان ذرة الكربون الاولى تصبح غير متناسقة وعند ذلك يتكون – بسبب ذلك مشابهان اخران.
ومعظم السكريات الطبيعية تتبع السلسلة D حيث تشير الرموز L اوD الى سلسلتين من السكر . ففى السلسلة D تحمل ذرة الكربون غير متناسقة ذات الرقم الاعلى مجموعة OH متجهة الى اليمين عند كتابة الرموز بطريقة فيشر fischer اما فى السلسله L فان مجموعة الهيدروكسيل المحمولة على ذرة الكربون غير المتناسقة ذات الرقم الاعلى تكون متجهة الى اليسار ويمكن تمثيل ذالك فى حالة L – glyceraldehydes و D
بعض السكريات الحادية الهامة:
الجلوكوز
يسمي الجلوكوزـ أيضا ـ الكستروز, وكذا سكر الجريب وهو السكر الذي يؤكسد في الجسم لا نتاج الطاقة . ويحتوي الدم ـ دائما ـ علي الجلوكوز والذي تختلف كميته من
08% ألي 15% , فبعد تناول الكربوهيدرات مباشره وفي حا له مرض البول السكري فان نسبه السكر بالدم ترتفع عن المعتاد أو عن المعدل الطبيعي , حيث قد تصل نسبه السكر الي 12% ويوجد الجلوكوز ـ بكثير ـ في الفواكه والخضروات , ويتم تصنيعه بكميات كبيرة من النشا ,ويمكن بلورته في وجود جزيء من الماء الهيدراتي , كما يفقد جزي من الماء عند تسخينه ألي 110 م والجلوكوز الهيدراتي ينصهر عند87 م والصورة غير الما ئيه عند 146م وتزداد درجه ذوبان الجلوكوز
ـ سريعا ـ بارتفاع درجه الحراره ؛ فالمحلول المشبع منه يحتوي علي 27% جلوكوز وعند 20م و علي 80 % جلوكوز عند 80 م ويذوب ـ بقله ـ في كحول
95 % وفي ألا ثير
الجالاكتوز
قليلا ما يوجد هذا السكر علي حاله حره في الطبيعة , ولكن يمكن الحصول عليه بالتحلل المائي للاكتوز , كما يدخل ـ أيضا ـ في تركيب بعض السكريات العديدة . وينصهر علي 168 م , ويذوب بقله في الماء. ويقوم حمض النيتريك المركز بأكسدته
ألي حامض الميوسيك أما آذ ا كان موجودا علي حاله حره ام داخل في تكوين سكريات الاوليجو أو العديدة ـ كما يستخدم هذا التقدير كطريقه نصف كميه لتقديره.وحمض الميوسيك لا ينوب في محاليل ألا حماض الضعيفة. وكميه الناتج من هذا الحمض بالا كسده تمثل75 % فقط من وزن السكر و يمكن الحصول علي نتائج طيبه ا ذا أجريت عمليات الاكسده تحت ظروف قياسية. أما أحماض السكاريك الاخري.. فهي ذائبة .
المانوز
أمكن فصل هذا السكر من البرتقال , والزيتون , و المولاس ولكنه لا يوجد بكميات
كبيرة في الطبيعة علي حاله حره .
ويتواجد في تركيب عدد من السكريات العديدة . ويمكن الحصول علي السكر عن طريق التحلل المائي للنقل ألعلاجيه و ينصهر السكر علي درجه 133 م.
الفركتوز
يعتبر الفركتوز أهم السكريات الكيتونية , كما يسمي ـ أيضا ـ بسكر الليفيوليوز
وسكر الفواكه ويوجد في عديد من عصائر الفواكه , وفي عسل النحل , كما يمكن
تحضيره علي نطاق تجاري من مصادر متعددة . وهو أكثر السكريات حلاوة
علي الإطلاق . وهو يذوب ـ بشدة ـ في الماء ؛ حيث يمكن اذابة375جم في 100مل
ماء علي درجة 20م . ويحتوي المحلول المشبع علي 79% سكرا كما يمكن إذابة
666جم سكرا في 100مل ماء علي درجة 50م , والمحلول المشبع يحتوي علي
87% سكر.
ومن الصعب بلورة الفركتوز , ولكن يمكن الحصول علي بلورته من الكحول .
ويستخدم الكحول المطلق في تجفيفه النهائي , وتنصهر البلورات علي درجة 104 م
السوربوز
هذا الكيتوز غير منتشر في الأغذية , ولكن أهميه تنحصر في كونه مادة وسطية
عند التكوين الصناعي لحامض الاسكوربيك . ويمكن تحضير هذا السكر بالتخمر
البكتيري للسو بيتول والذي يمكن الحصول عليه باختزال المجموعة الالدهيدية
للجلوكوز ألي كحول أول وتنصهر بلوراته علي 160م
المر كبات المماثلة
تحتوي السكريات الامينية ـ عادة ـ علي د ـ جلوكوز أمين ـ
(2ـ دي اوكسي ـ 2ـ امينوـ جلوكوز )
مقدمة:
من المعروف أن ثمار الحاصلات البستانية تحتوى على مواد كيماوية عديدة يوجد بعضها بكميات كبيرة كالماء وبعضها بكميات متوسطة مثل الكربوهيدرات والبعض الأخر بكميات ضيئلة كالفيتامينات وتعتبر الثمار أعضاء تخزين تستمد هذة المكونات من المجموع الخضري وانتقالة خلال الحاء الى الثمار وقد ثبت أن بعض المواد تتكون داخل الثمار كما يتم تحويل بعض المركبات البسيطة الى مركبات معقدة أو العكس في حالات أخرى .
وتختلف نسبة وجود الكربوهيدرات من نبات لأخر ويختلف أيضا في النبات نفسة
فيوجد منه 25% في الافوكادرو , و 10 % في الشليك و 12 % في الموالح و 27 % في العنب و 7% في الجوافة 20% في الموز
2- 5 % في الطماطم
وهى من أهم مكونات الثمار للفاكهة والخضر وتستخدم في توليد الطاقة وتوجد في صور متعددة.
تتواجد الكربوهيدرات في الأنسجة النباتية والحيوانية , وكذلك في الكائنات الحية الدقيقة . وذلك على صور مختلفة , وبنسب متباينة.
وفى الأعضاء الحيوانية .. وفى الحيوانات ... ويتم تخزين الكربوهيدرات على هيئة جليكوجين . أما في النبات فيتواجد بها عدد كبير متباين من السكريات الأحادية وسكريات الاوليجو . ويتم تخزين الكربوهيدرات في النبات على صورة نشا .
كما ان السكر العديد الذى يدخل في تركيب جدر الخلايا هو السليولوز.
وتمثل الصموغ مجموعة أخرى من السكريات العديدة التي يمكن الحصول عليها من النباتات ومن حامول البحر ( أعشاب بحرية ) seaweeds . وكذلك من الأحياء الحية الدقيقة .
وللمواد الكربوهيدراتية استخدام واسع في مجال عمليات التصنيع الأغذية , بسبب خواصها الطبيعية .
تقسيم الكربوهيدرات :
تقسيم المواد الكربوهيدراتية الى الأقسام التالية
( ا) السكريات الأحادية وتشمل :
1- ابنتوزات :
مثل الارابينوز – رامينوز – ورايبوز – وزيلوز.
2- الهكسوزات hexoses: ومنها:-
ا-الادوهكسوزات :
مثل الجلوكوز – والجلاكتوز - والمانوز
ب – الكيتوهكسوزات:
مثل : الفركتوز – السوربوز.
( ب) سكريات الاوليجو oligosaccharides: وتشمل :
(1) السكريات الثنائية : ومنها :
ا – المختزلة : مثل الاكتوز – المالتوز – السلوبيوز – الميليبيوز
ب- غير مختزلة ك مثل السكروز .
(2) السكريات الثلاثية : مثل
الميليزبتوز – الرافينوز
(3)السكريات الرباعية : مثل
ستاكيوز
( ج ) السكريات العديدة: polysaccharides: وتنقسم الى :-
(1) المتجانس : ( المحتوى على نوع واحد من السكريات الاحادية ) , ومنها :
أ- البنتوز : مثل الاربان والزيلان
ب- الهكسوزان : ومنها
1- الجلوكوزان : مثل السلسوز – الدكسترين – الجليكوجين – النشا
2- الفركتوزان : مثل الاينولين.
(2) غير متجانس ( المحتوى على نوعين او اكثر من السكريات الاحادية )
مثل : الصموغ والميوسيلاج والبكتين .
(3) المتوية على النروجين : مثل الكايتين .
السكريات الاحادية
الدهيد الجليكوليد هو السكر الاحادى الثنائى الوحيد وهو ابسط انواع السكريات وهذا المركب ليس له اهمية من حيث كونة سكرا الا انة يستخدم – هنا – لتوضيح المجموعة الهامة للسكر الاحادية حيث يلاحظ وجود مجموعة كحول - (oH) وكذلك مجموعة كربونيل (CH2 OH. CHO) C=O
وهناك نوعان من السكريلت الاحادية الثلاثية وهما الدهيد الجليسريك واسيتون ثنائى الهيدروكسيل.
ولهذا السكريات الاحادية الثلاثية اهمية فى التقسيم السكريات الاحادية حيث ان الدهيد الجليسريك عبار عن الدوز والداى هيدروكسى اسيتون عبارة عن كيتون ولمركب الدهيد الجليسريك صفة ارى تظهر من رمزة التركيبى فهو جزىء غير متناسق مما يعنى ان لة مشابهات ضوئية تتمثل فى الصورتين L , D احدهما هي صورة مرآة للأخرى .
وتتواجد السكريات الأحادية على هاتين الصورتين وفى كل حالة فان مجموعة الكحول الثانية تكون صورة D يتم تحديدو على اساس ان مجموعة OH الموجودة على ذرة الكربون المجاورة لمجموعة -CH2OH تكون الى اليمين عند تكةن مجموعة -CHO على قمة الرمز او اعلاة , بينما تكون مجموعة -CH2OH موجودة اسفل الرمو .
وهذة القاعدة تسرى على جميع السكريات الاحادية . بصرف النظر عن كونة يمين الدورة او يسارى الدورة فعلى سبيل المثال ... فان سكر د . فركتوز يسارى الدورة ولتحديد اتجاة دورة الضوء ... تستخدم الاشارات + لليمنى الدورة - لليسارى الدورة .
وسكر د. جلوكوز من اهم السكريات الحادية ويشتق من السكر البسيط د. جليسر الدهيد الذى يصنف تحت قسم الالدوتريوز
ان وصف السكريات بانها سكريات الدونية او الكيتونية ... انما يدل على ان لهذا السكر صفة احتزالية اى انه سكر مختزل ويمكن تمثيلة – ببساطة – وبواسطة الرمز التالى المفتوح السلسلة والمسمى بصورة فيشر
وهذة الرموز توضح مجموعة الالدهيد الحرة , واربع مجاميع هيدروكسيل ثانوية نشطة ضؤئيا
ونظرا لان التفاعلات الكيميائية للسكريات لا تتمشى مع هذا التركيب ..ز فان التركيب الحلقى – والذى يتضمن تكوين هيمى اسيتال بين ذرة الكربون الاولى و الخامسة – ويكون اكثر دقة بالنسبة لتمثيل تركيب السكريات الاحادية.
ويطلق على التركيب الحلقى الخماسى الاضلاع اسم الفورانوز بينما يطلق على السداسية الاضلاع بيرانوز وهذة الحلقات حلقات غير متجانسة لان احد اضلاعها تشترك فيها ذرة اوكسجين . وعندما تدخل المجموعة المختزلة فى التركيب حلقة الهيمى اسيتال ... فان ذرة الكربون الاولى تصبح غير متناسقة وعند ذلك يتكون – بسبب ذلك مشابهان اخران.
ومعظم السكريات الطبيعية تتبع السلسلة D حيث تشير الرموز L اوD الى سلسلتين من السكر . ففى السلسلة D تحمل ذرة الكربون غير متناسقة ذات الرقم الاعلى مجموعة OH متجهة الى اليمين عند كتابة الرموز بطريقة فيشر fischer اما فى السلسله L فان مجموعة الهيدروكسيل المحمولة على ذرة الكربون غير المتناسقة ذات الرقم الاعلى تكون متجهة الى اليسار ويمكن تمثيل ذالك فى حالة L – glyceraldehydes و D
بعض السكريات الحادية الهامة:
الجلوكوز
يسمي الجلوكوزـ أيضا ـ الكستروز, وكذا سكر الجريب وهو السكر الذي يؤكسد في الجسم لا نتاج الطاقة . ويحتوي الدم ـ دائما ـ علي الجلوكوز والذي تختلف كميته من
08% ألي 15% , فبعد تناول الكربوهيدرات مباشره وفي حا له مرض البول السكري فان نسبه السكر بالدم ترتفع عن المعتاد أو عن المعدل الطبيعي , حيث قد تصل نسبه السكر الي 12% ويوجد الجلوكوز ـ بكثير ـ في الفواكه والخضروات , ويتم تصنيعه بكميات كبيرة من النشا ,ويمكن بلورته في وجود جزيء من الماء الهيدراتي , كما يفقد جزي من الماء عند تسخينه ألي 110 م والجلوكوز الهيدراتي ينصهر عند87 م والصورة غير الما ئيه عند 146م وتزداد درجه ذوبان الجلوكوز
ـ سريعا ـ بارتفاع درجه الحراره ؛ فالمحلول المشبع منه يحتوي علي 27% جلوكوز وعند 20م و علي 80 % جلوكوز عند 80 م ويذوب ـ بقله ـ في كحول
95 % وفي ألا ثير
الجالاكتوز
قليلا ما يوجد هذا السكر علي حاله حره في الطبيعة , ولكن يمكن الحصول عليه بالتحلل المائي للاكتوز , كما يدخل ـ أيضا ـ في تركيب بعض السكريات العديدة . وينصهر علي 168 م , ويذوب بقله في الماء. ويقوم حمض النيتريك المركز بأكسدته
ألي حامض الميوسيك أما آذ ا كان موجودا علي حاله حره ام داخل في تكوين سكريات الاوليجو أو العديدة ـ كما يستخدم هذا التقدير كطريقه نصف كميه لتقديره.وحمض الميوسيك لا ينوب في محاليل ألا حماض الضعيفة. وكميه الناتج من هذا الحمض بالا كسده تمثل75 % فقط من وزن السكر و يمكن الحصول علي نتائج طيبه ا ذا أجريت عمليات الاكسده تحت ظروف قياسية. أما أحماض السكاريك الاخري.. فهي ذائبة .
المانوز
أمكن فصل هذا السكر من البرتقال , والزيتون , و المولاس ولكنه لا يوجد بكميات
كبيرة في الطبيعة علي حاله حره .
ويتواجد في تركيب عدد من السكريات العديدة . ويمكن الحصول علي السكر عن طريق التحلل المائي للنقل ألعلاجيه و ينصهر السكر علي درجه 133 م.
الفركتوز
يعتبر الفركتوز أهم السكريات الكيتونية , كما يسمي ـ أيضا ـ بسكر الليفيوليوز
وسكر الفواكه ويوجد في عديد من عصائر الفواكه , وفي عسل النحل , كما يمكن
تحضيره علي نطاق تجاري من مصادر متعددة . وهو أكثر السكريات حلاوة
علي الإطلاق . وهو يذوب ـ بشدة ـ في الماء ؛ حيث يمكن اذابة375جم في 100مل
ماء علي درجة 20م . ويحتوي المحلول المشبع علي 79% سكرا كما يمكن إذابة
666جم سكرا في 100مل ماء علي درجة 50م , والمحلول المشبع يحتوي علي
87% سكر.
ومن الصعب بلورة الفركتوز , ولكن يمكن الحصول علي بلورته من الكحول .
ويستخدم الكحول المطلق في تجفيفه النهائي , وتنصهر البلورات علي درجة 104 م
السوربوز
هذا الكيتوز غير منتشر في الأغذية , ولكن أهميه تنحصر في كونه مادة وسطية
عند التكوين الصناعي لحامض الاسكوربيك . ويمكن تحضير هذا السكر بالتخمر
البكتيري للسو بيتول والذي يمكن الحصول عليه باختزال المجموعة الالدهيدية
للجلوكوز ألي كحول أول وتنصهر بلوراته علي 160م
المر كبات المماثلة
تحتوي السكريات الامينية ـ عادة ـ علي د ـ جلوكوز أمين ـ
(2ـ دي اوكسي ـ 2ـ امينوـ جلوكوز )