Дисахариды: определение, примеры использования
Дисахариды являются важным компонентом питания и играют важную роль в организме человека. Однако не все знают, что это такое. Давайте разберемся!
Определение дисахаридов
Дисахариды – это класс углеводов, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных гликозидной связью.
К основным дисахаридам относят:
- Лактозу
- Мальтозу
- Сахарозу
По химическим свойствам дисахариды делятся на:
- Восстанавливающие (лактоза, мальтоза)
- Невосстанавливающие (сахароза)
Дисахариды играют важную биологическую роль. Они являются источником энергии для организма, участвуют в обменных процессах, регулируют водный баланс.
Рассмотрим примеры наиболее распространенных дисахаридов.
Лактоза
Лактоза – дисахарид, который в больших количествах содержится в молоке и молочных продуктах.
Лактоза состоит из глюкозы и галактозы, соединенных 1→4 β-гликозидной связью.
Основные свойства лактозы:
- Хорошо растворима в воде
- Не гигроскопична
- Обладает сладким вкусом
Лактоза играет важную роль как источник энергии и участник обмена веществ.
| Формула лактозы | C12H22O11 |
| Масса молекулы | 342,3 г/моль |
Любопытный факт: лактоза используется при производстве антибиотиков!
Мальтоза
Мальтоза – дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Обнаруживается в проросших зернах злаковых культур, например, ячменя.
Моносахариды – простые сахара, например глюкоза; дисахариды – сложные сахара, состоящие из двух остатков простых, например мальтоза, которая состоит из двух молекул глюкозы.
Отличительные свойства мальтозы:
- Сладковатый вкус
- Хорошая растворимость в воде
- Способность к восстановлению (реакциям окисления-восстановления)
Примеры моносахаридов дисахаридов и полисахаридов:
- Моносахариды – глюкоза, фруктоза
- Дисахариды – лактоза, мальтоза
- Полисахариды – крахмал, гликоген
Мальтоза является ценным источником энергии для организма.
Сахароза
Сахароза – широко распространенный дисахарид. Входит в состав свеклы, тростника, многих фруктов и овощей.
Химическая формула сахарозы - C12H22O11.
Отличает сахарозу от других дисахаридов:
- Высокая сладость
- Хорошая растворимость
- Отсутствие восстановительных свойств
Лактоза, мальтоза и сахароза - наиболее известные примеры дисахаридов.
Сахароза - основной источник углеводов в питании человека.
Промышленное производство лактозы
Лактоза в промышленных масштабах производится из молочной сыворотки - побочного продукта при производстве творога и сыра. Сыворотка сгущается для повышения концентрации лактозы, затем лактоза выделяется и очищается.
Основные стадии производства:
- Сгущение сыворотки
- Кристаллизация лактозы
- Центрифугирование
- Сушка и измельчение
Полученная лактоза используется в фармацевтической и пищевой промышленности.
Физические свойства мальтозы
Мальтоза имеет кристаллическую структуру, белый цвет и сладковатый вкус. Температуры плавления и кипения:
- Тпл = 102°C
- Ткип = 256°C
Растворимость мальтозы при 20°С составляет 16,3 г на 100 г воды. Растворы проявляют оптическую активность – вращают плоскость поляризованного света.
Получение сахарозы
Сахароза в промышленных масштабах получается из сахарной свеклы и сахарного тростника. Процесс включает следующие этапы:
- Извлечение сока из растительного сырья
- Очистка и фильтрация сока
- Упаривание для удаления воды
- Кристаллизация
Полученные кристаллы сахарозы отделяют и сушат. Затем проводят рафинацию (дополнительную очистку) для улучшения цвета и вкуса.
Применение целлобиозы
Целлобиоза не усваивается организмом человека, но является структурной единицей целлюлозы - полисахарида растительных клеточных стенок.
Основное применение целлобиозы:
- Производство ферментов, расщепляющих целлюлозу
- Получение биотоплива из растительной биомассы
- В составе питательных сред для выращивания полезных бактерий
Биологическая роль трегалозы
Трегалоза выполняет защитную функцию в клетках грибов, водорослей, насекомых. Она стабилизирует клеточные мембраны и белки в условиях обезвоживания.
У человека трегалоза не расщепляется и не усваивается. Однако ведутся работы по созданию лекарств с использованием этого дисахарида.
Использование лактозы в фармацевтике
Уникальные свойства лактозы определяют ее широкое применение в фармацевтическом производстве:
- Разработка лекарственных форм на основе лактозы (порошки, таблетки, капсулы)
- Использование как наполнителя и разрыхлителя в таблетках
- Стабилизация ингредиентов в лекарствах за счет отсутствия гигроскопичности
- Придание нужных вкусовых качеств готовым препаратам
Лактоза инертна и безопасна, поэтому часто применяется в детских лекарствах.
Мальтоза в пищевой промышленности
Благодаря своим полезным свойствам мальтоза широко используется при производстве различных продуктов питания:
- Хлеб и хлебобулочные изделия
- Кондитерские изделия
- Безалкогольные напитки
- Детское и спортивное питание
Мальтоза придает продуктам приятный вкус, повышает калорийность и улучшает текстуру.
Производство биотоплива из сахарозы
Перспективным направлением является использование сахарозы для получения этанола - биотоплива нового поколения. Преимущества:
- Возобновляемое растительное сырье
- Снижение выбросов парниковых газов
- Повышение энергетической безопасности страны
Технология включает ферментацию сахарозы дрожжами с последующей перегонкой и очисткой этанола.
Биосинтез целлобиозы микроорганизмами
Перспективным источником получения целлобиозы является микробиологический синтез с помощью бактерий и дрожжей. Преимущества:
- Возобновляемое сырье
- Экологичность
- Низкая себестоимость
Ведутся работы по подбору и оптимизации штаммов-продуцентов целлобиозы.
Трегалоза в криоконсервировании
Благодаря защитным свойствам трегалозу активно изучают для использования в криоконсервировании – заморозке клеток и тканей.
Преимущества трегалозы:
- Защита клеточных мембран при низких температурах
- Сохранение жизнеспособности при оттаивании
- Стабилизация белков и ферментов