Класифікація вуглеводів Вуглеводи поділяють на три групи: моносахариди (не гідролізуються), дисахариди (утворюють під час гідролізу дві молекули моносахаридів), полісахариди – високомолекулярні речовини (утворюють під час гідролізу п молекул моносахаридів). Серед моносахаридів є: альдози, що мають альдегідну групу, кетози, які містять кетонну групу.
Номенклатура, ізомерія Вживають ще такі загальні назви вуглеводів: сахариди, сахари та тривіальні назви їх представників: глюкоза, фруктоза, маноза, сахароза тощо. У моносахаридів існує міжкласова та стереоізомерія. Альдози є ізомерами кетоз з однаковими молекулярними брутто-формулами (альдо- та кетогексози).
Поширення у природі Вуглеводи утворюються в зелених рослинах у результаті фотосинтезу з оксиду вуглецю (IV) та води. їх масова частка становить близько 80 % сухої маси речовини рослин і до 2 % – тваринних організмів. Вуглеводи відіграють важливу роль у житті людини. Як і жири, вони є джерелом енергії в організмі. їжа людини приблизно на 70 % складається з вуглеводів. Вуглеводи є сировиною для виготовлення паперу, тканин. У природі найбільш поширені: правообертаючі глюкоза, галактоза, маноза, сахароза, лівообертаюча фруктоза.
Хімічні властивості. Глюкоза вступає в реакції, характерні для багатоатомних спиртів і альдегідів. 1. Реакція за участю гідроксильних груп. Глюкоза, як і гліцерин, взаємодіє з купрум(ІІ) гідроксидом у лужному середовищі. Продукт реакції — розчинна сполука Купруму(ІІ) синього кольору (якісна реакція).
Хімічні властивості 2. Реакції за участю альдегідної групи. Глюкоза легко окиснюється. 2.1. При нагріванні її розчину з амоніачним розчином аргентум(І) оксиду утворюється амонійна сіль глюконової кислоти, а на стінках посудини з’являється тонкий блискучий шар срібла. Це реакція «срібного дзеркала».
Хімічні властивості 2.3. Глюкоза подібно до альдегідів може зазнавати відновлення. Унаслідок її взаємодії з воднем за наявності каталізатора утворюється шестиатомний спирт: Сорбіт міститься у водоростях, багатьох ягодах і фруктах, має солодкий смак. Сполука не засвоюється організмом і тому слугує замінником цукру для хворих на цукровий діабет.
Бродіння Так називають перетворення органічних речовин (вуглеводів) за участю мікроорганізмів або виділених із них ферментів. Відомо кілька видів бродіння — спиртове, молочнокисле тощо. 1. Під дією ферментів дріжджів відбувається спиртове бродіння глюкози, внаслідок якого утворюються етанол та карбон(IV) оксид:
Добування і використання глюкози Глюкозу добувають, здійснюючи гідроліз природних речовин — крохмалю, цукру, целюлози. При окисненні глюкози в організмі виділяється необхідна для нього енергія. Тому цю сполуку використовують у медицині як легкозасвоювану і калорійну речовину. Вона входить до складу кровозамінних рідин. Глюкозу застосовують і в харчовій промисловості. Із цього вуглеводу добувають аскорбінову кислоту (вітамін С), кальцій глюконат.
Фізичні властивості Сахароза — безбарвна кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді. Під час нагрівання до 190—200 о. С кристали плавляться, молекули частково розкладаються. Це зумовлює специфічний смак і запах розплавленої маси, яка після застигання утворює карамель. Сахароза міститься в різних частинах рослин, наприклад у стеблах зеленої кукурудзи. Особливо багато її в коренеплодах цукрових буряків (16—20 %) та стеблах цукрової тростини (14—26 %). Тому сахарозу також називають буряковим цукром, або тростинним цукром.
Хімічні властивості Сахароза окиснюється з утворенням вуглекислого газу й води. У структурі молекули сахарози немає альдегідної групи, це підтверджується експериментально: сахароза не дає реакції «срібного дзеркала». Альдегідна група залишку глюкози блокована зв’язком із залишком молекули фруктози. Під час розчинення сахарози альдегідна форма глюкози не може утворитися, тому реакція окиснення за альдегідною групою не відбувається.
Добування й застосування Сахароза у вигляді тростинного цукру була відома з давніх-давен як лікувальний засіб. У Європі цукор із тростини з’явився в XVI ст., а з цукрових буряків був виділений уперше в середині XVIII ст. Доведено, що середньорічне споживання людиною цукру становить близько 30 кг. Оскільки сахароза — цінний харчовий продукт, її добувають у великій кількості. Світове виробництво цукру перевищує 50 млн тонн на рік. Україна виробляє кілька мільйонів тонн цукру на рік із цукрових буряків.