Вуглеводи. будова, біологічна роль. Класифікація.

Вуглеводи – біохімічні сполуки, що утворюються в рослинах як первинні продукти фотосинтезу. Їхня назва походить від загальної формули цієї групи речовин – С_n(Н₂О)_n. У їх склад входять Карбоген, Гідроген і Оксиген (співвідношення атомів Гідрогену і Оксигену в них таке ж, як у воді).

По хімічному складу вуглеводи є альдегідами і кетонами багатоатомних спиртів, з яких вони утворюються при окисненні первинної або вторинної спиртової групи.

У рослинах вуглеводи становлять 80…90 % маси, причому в різних час-тинах вміст їх різний. Так, у зелених частинах рослин він становить 2,5…6 %, у бульбах картоплі і коренеплодах – 10…20 %, у зернах злаків – до 70 %.

У складі організму людини і тварин вуглеводи присутні в меншій кількості, ніж білки та ліпіди і становлять приблизно 2 % від маси сухих речовин.

Однак для людини їхнє значення дуже велике. Про це свідчать різноманітні функції, які виконують вуглеводи.

Енергетична функція. Вуглеводи на 60 % забезпечують організм енергією. При окиснюванні 1 г вуглеводів виділяється близько 4 ккал енергії.

Пластична функція. Вуглеводи беруть участь у синтезі багатьох речовин, необхідних для життєдіяльності організму, таких, як нуклеопротеїlи, липоїди, складні ферменти, мукополісахариди та ін.

Функція поживних речовин. Вуглеводи мають здатність відкладатися в організмі у вигляді глікогену – запасного вуглеводу, що витрачається в міру необхідності. Глікоген, в основному, зосереджений у печінці і м'язах. При повноцінному харчуванні в печінці може накопичуватися до 10 % глікогену від маси печінки, у м'язах – до 2 %. При голодуванні запаси глікогену знижуються до 0,2 %.

Захисна функція. Густі секрети (слизи), виділювані різними залозами, багаті на мукополісахариди. Вони охороняють стінки порожніх органів від механічних ушкоджень, а також від проникнення патогенних бактерій і вірусів.

Регуляторна функція. Представник вуглеводів – клітковина має грубу структуру. Потрапляючи з їжею в шлунково-кишковий тракт, вона викликає механічне роздратування стінок шлунка і кишечнику, підвищує їхню активність і сприяє спорожнюванню.

Специфічна функція. Окремі представники вуглеводів виконують особливі функції в організмі, наприклад, беруть участь у проведенні нервових імпульсів, утворенні антитіл, забезпеченні специфічності груп крові, нормальної діяльності центральної нервової системи.

За сучасною класифікацією вуглеводи підрозділяються на три основні групи залежно від їхнього складу, структури й властивостей: моносахариди, олігосахариди і полісахариди.

Моносахариди. Вуглеводи цієї групи мають карбонільну групу (альдегідну або кетонну). Вони є похідними багатоатомних спиртів і мають склад C_nН_2nO_n.

Моносахариди відрізняються різним характером будови і просторовим розташуванням функціональних груп. За характером останніх вони підрозділяються на альдози і кетози.

Моносахариди можуть існувати у двох формах: лінійній (ациклічній) з відкритим карбогеновим ланцюгом і циклічній (кільцевій). Обидві форми перебувають у динамічній рівновазі.

Сполуки, що діють на напівацетальний гідроксил моносахариду, називається агліконом, а продукт реакції – глікозидом. Глікозиди – фізіологічно активні речовини, a- і b-ізомерам моносахаридів відповідають a- і b-глікозиди.

O-глікозиди утворюються при реакції зі спиртами й фенолами (зв'язок здійснюється через Оксиген); N-глікозиди – глікозидний зв'язок здійснюється через Нітроген з радикалом органічної сполуки, що не є вуглеводом.

Глікозиди відіграють важливу роль в обміні речовин. Вони є продуктами розщеплення нуклеїнових кислот і нуклеопротеїдів (нуклеотиди і нуклеозиди), АТФ, НАД, НАДФ; до них відносяться деякі антибіотики, рослинні пігменти, алкалоїди й ін.

D-глюконова й D-галактонова кислоти утворюються при перетворенні альдегідної групи в положенні С-1 у карбоксильну. Фосфорильована форма D-глюконової кислоти – важливий проміжний продукт вуглеводного обміну. З D-глюкози при окиснюванні шостого карбогенного атома утворюється D-глюкуронова кислота, з D-галактози – D-галактуронова кислота.

Уронові кислоти – біологічні сполуки, що входять до складу полісахаридів. Так, D-глюкуронова кислота перебуває в складі полісахаридів сполучної тканини, ксиланів, камедів, глюкопротеїдів крові. У вільному стані вона виконує важливу захисну функцію – взаємодіє з токсичними речовинами, що утворюються в товстому кишечнику з амінокислот; при цьому утворюються ефіри, які виділяються з організму із сечею. Аналогічним чином за допомогою глюкуронової кислоти знешкоджуються і виводяться з організму деякі лікарські речовини. Галактуронова кислота входить до складу пектинових речовин та інших полісахаридів. α-Гулуронова і D-мануронова кислоти містяться в полісахариді бурих водоростей – альгіновій кислоті.

Моносахариди легко гідруються за зв'язком С–О, перетворюючись при цьому в багатоатомні спирти. Так, з D-глюкози і D-фруктози утворюється сорбіт, що застосовується в лікувальному харчуванні як замінник цукру.

Важливою властивістю моносахаридів є їхня здатність етерифікуватися під дією фосфорної кислоти. Фосфорні ефіри цукрів беруть активну участь в обміні речовин.

При заміщенні ОН-групи моносахариду NH₂-групою утворюється відповідний аміноцукор. Аміноцукри мають властивості амінів, моносахаридів, а також специфічні властивості. Найбільш важливими є D-глюкозамін й D-гaлактозамін.

Аміноцукри входять до складу мукополісахаридів різного походження, вони є також вуглеводними компонентами різних глікопротеїдів і гліколіпідів.

За числом атомів у ланцюзі моносахаридів розрізняють: біози, тріози, тетрози, пентози, гексози та ін. Найбільше значення в організмі людини і тварин мають тріози, пентози і гексози.

В обміні вуглеводів у тканинах беруть участь дві тріози (гліцериновий альдегід і диоксіацетон), що є продуктами окиснювання відповідних первинних і вторинних спиртових груп триатомного спирту гліцерину. Загальна їхня формула С₃Н₆О₃. Тріози утворюються в організмі у вигляді фосфорних ефірів у реакціях гліколізу, спиртового бродіння, а також із гліцерину, що входить до складу ліпідів.

Загальна формула пентоз – С₅Н₁₀О₅. Вони синтезуються рослинами і входять до складу багатьох сполук організмів тварин. Найбільш важливими є арабіноза, ксилоза, рибоза і дезоксірибоза.

Арабіноза (L і D) міститься в рослинних слизах, пектинових речовинах, геміцелюлозі, гумміарабіці, вишневому клеї та ін.

D-ксилулоза і D-рибулоза утворюються в організмі людини і тварин у пентозофосфатному циклі окиснювання глюкози. Вони беруть участь у біосинтезі нуклеїнових кислот.

D-ксилоза входить до складу рослинних полісахаридів, особливо багато її в деревині, соломі, кукурудзяних качанах, оболонках зерна.

Ця пентоза має солодкий смак, тому її використовують у кондитерській промисловості і при вирощуванні кормових дріжджів. При окиснюванні з неї утворюється ксиланова кислота, а потім триоксіксилолглутарова, використо-вувана в харчовій промисловості як замінник лимонної кислоти. Із ксилози одержують п‘ятиатомний спирт ксиліт, застосовуваний у дієтичному харчуван-ні хворих ожирінням і цукровим діабетом для заміни солодких вуглеводів.

D-рибоза може перебувати в розчинах у циклічній формі:

Рибоза міститься в рибонуклеїнових кислотах, вільних нуклеотидах, деяких коферментах. Фосфорні ефіри рибози утворюються в організмі при окиснюванні глюкози в пентозофосфатному циклі. При відновленні рибози виділяється п‘ятиатомний спирт рибітол, що входить до складу деяких вітамінів (наприклад, вітаміну В₂ і коферментів (ФАД).

D-дезоксирибоза є вуглеводним компонентом ДНК і нуклеотидів. Вона може перебувати в ациклічній і циклічній формах.

Загальна формула гексоз – С₆Н₁₂О₆. Вони зустрічаються у вільному стані та в оліго- і полісахаридах. До них відносяться глюкоза, фруктоза, маноза, галактоза.

a-D-глюкоза (декстроза, виноградний цукор) зустрічається в ациклічній і циклічної формах.

Глюкоза міститься в крові, лімфі, церебральній рідині. Вона широко поширена в продуктах рослинного походження, у великій кількості знаходиться в плодах, насінні, листі і квітах рослин, особливо її багато (17…20 %) у плодах винограду. Глюкоза входить до складу полісахаридів (глікогену, крохмалю, клітковини), дисахаридів (мальтози, сахарози, лактози, целобіози). При окиснюванні первинної спиртової групи із глюкози утворюється глюкуронова кислота, а при відновленні – шестиатомний спирт D-сорбіт. Цю реакцію використовують при промисловому виробництві сорбіту – замінника солодких вуглеводів у харчуванні людей, що страждають на ожиріння та цукровий діабет. Із глюкози одержують також препарати аскорбінової кислоти.

D-фруктоза (левулоза, плодовий цукор) має ациклічну і циклічну форми.

Фруктоза відноситься до солодких вуглеводів: вона в 2,5 рази сладша за глюкозу і в 1,7 рази – за сахарозу. У вільному виді фруктоза зустрічається в плодах, бджолиному меді (45 %); є складовою частиною дисахариду сахарози і полісахариду інуліну.

При нагріванні, дії кислот і лугів фруктоза піддається деструкції з утворенням 5-оксиметилфурфурола. Відновлення фруктози приводить до утворення маніту й сорбіту.

В організмі людини більшу роль грають фосфорні ефіри фруктози, що є проміжними продуктами вуглеводного обміну. Фруктозу використовують у харчуванні хворих цукровим діабетом і людей, що страждають на ожиріння.

D-манноза може перебувати в ациклічній і циклічній формах.

У вільному виді вона рідко зустрічається (наприклад, у шкірці апельсинів) і, звичайно, входить до складу складних вуглеводів – мананів. В організмі людини і тварин міститься в сироватці крові, слині, слизу кишечнику, у суглобній рідині.

D-галактоза (цереброза) зустрічається в ациклічній і циклічній формах.

Ця гексоза є складовою частиною дисахариду лактози і трисахариду рафінози.

Галактоза міститься в ліпідах нервової тканини людини і тварин. Вона є фрагментом полісахариду агар-агару, гумміарабіка, галактанів, слизів, глікозидів.

Під дією ферментів галактоза може перетворюватися в глюкозу. Її використовують як поживне середовище для деяких мікроорганізмів, а також у кондитерській промисловості.

Олігосахариди. У складі молекул олігосахаридів перебуває від 2 до 10 залишків моносахаридів, з'єднаних глікозидними зв'язками. У цю групу входять дисахариди, трисахариди і т.п.

Дисахариди – складні цукри, кожна молекула яких при гідролізі розпадається на дві молекули моносахаридів. Емпірична формула С₁₂Н₂₂О_11. Серед дисахаридів найбільше значення мають мальтоза, лактоза, сахароза, целобіоза. Поряд з полісахаридами дисахариди є основними вуглеводами в їжі людини і тварин.

Мальтоза – солодовий цукор – містить два залишки a-D-глюкози. Мальтоза утворюється як проміжний продукт при дії амілаз на крохмаль або глікоген. Наявність вільного напівацетального гідроксилу в другому залишку глюкози, що входить до скла-ду мальтози, дозволяє віднести цей дисахарид до цукрів, що відновлюються.

Сахароза – найбільш важливий і широко розповсюджений дисахарид. Сахароза складається з a-D-глюкози і b-D-фруктози. У зв'язку з відсутністю вільного напівацетального гідроксилу цей дисахарид не має редукуючих властивостей.

Сахарози багато в стеблах, коріннях, бульбах і плодах рослин. У цукровому буряку її накопичується до 24 %, у стеблах очерету – до 20 %. Процес розщеплення сахарози на глюкозу й фруктозу називається інверсією цукру, а гідролізована сахароза – інвертним цукром.

Сахароза піддається спиртовому, кисломолочному і маслянокислому бродінню.

Лактоза – молочний цукор – складається з β-галактози і a-глюкози. Вона міститься в молоці та молочних продуктах.

Лактоза добре засвоюється організмом після розщеплення в тонкому кишечнику під дією ферменту лактази (β-галактозидази). При вродженому або придбаному дефіциті цього ферменту виникає нестерпність організмом молока, що проявляється здуттям кишечнику за рахунок підвищеного газоутворення, порушенням функції кишечнику.

Целобіоза – утворюється при ферментативному гідролізі целюлози під дією ферменту, що синтезується мікроорганізмами, β- целюлази.

Серед природних трисахаридів найбільше значення має рафіноза, що містить фруктозу, глюкозу і галактозу. У значній кількості вона перебуває в цукровому буряку, насінні бавовни, морських водоростях, грибах і інших рослинах. Рафіноза піддається гідролізу під дією сахарази і галактозидази.

Типовим представником тетрасахаридів є стахіоза, що складається із двох залишків галактози, однієї молекули глюкози і однієї – фруктози. У більших кількостях міститься в цибулинах і коріннях деяких рослин, у насінні бобових.

Полісахариди. Це високомолекулярні вуглеводи, що складаються з великого числа моносахаридів. Вони мають гідрофільні властивості і при розчиненні у воді утворюють колоїдні розчини. Полісахариди підрозділяються на гомо- і гетерополісахариди.

Гомополісахариди. До їхнього складу входять моносахариди одного типу. Наприклад, крохмаль і глікоген побудовані тільки з молекул глюкози, інулін – із фруктози.

Найбільш важливими гомополісахаридами є крохмаль, глікоген, клітковина (целюлоза), що складаються із залишків молекул глюкози, а також пектинові речовини. Із залишків молекул фруктози побудований полісахарид інулін, манани – містять залишки молекул манози, галактани – галактози.

Крохмаль являє собою суміш лінійного полісахариду – амілози (10...30 %) і амілопектину (70…90 %), загальна формула яких – (С₆Н₁₀О₅)_n. Цей полісахарид побудований із залишків глюкози, з'єднаних в амілозі і лінійних ланцюгах амілопектину a-1,4-зв'язками, у точках розгалуження амілопектину –міжлан-цюговими a-1,6-зв'язками. Крохмаль є продуктом фотосинтезу і основною поживною речовиною рослин. Він накопичується у вигляді крохмальних зерен у листі, бульбах, плодах. Великий вміст крохмалю в насін-нях пшениці (75…80 %), значно нижче в рисі (30 %), бульбах картоплі (25%).

Різне відношення фракцій крохмалю до йоду: амілоза дає в реакції з йодом синє забарвлення , амілопектин – фіолетове. Гідролітичне розщеплення крохмалю відбувається поступово, з утворенням проміжних продуктів – декстринів і мальтози, при повному гідролізі виділяється глюкоза.

Декстрини – уламки молекул крохмалю і глікогену – розчинні речовини, що легко засвоюються організмом людини. Частковий гідроліз крохмалю протікає при варінні продуктів рослинного походження і при хлібопеченні.

Гідроліз крохмалю відбувається поступово:

Процеси декстринізації і оцукрювання крохмалю використовують у харчовій і спиртовій промисловості.

При ферментативному гідролізі крохмалю в травному тракті також утворюються декстрини, частина їх (після вживання їжі, багатої вуглеводами) всмоктується стінками тонкого кишечнику і надходить у кров воротної вени людини. Амілоза гідролізується a-амілазою слини і підшлункової залози. Амілопектин піддається гідролізу a- і b-амілазами.

Глікоген ("тваринний крохмаль") – головний резервний полісахарид людини і вищих тварин. За своєю будовою він близький до амілопектину і складається із залишків глюкози. З йодом глікоген дає червоно-буре забарвлення; при гідролізі розщеплюється на декстрини, мальтозу, потім глюкозу. Глікоген, що міститься в органах і тканинах, являє собою суміш полісахаридів різного ступеня розгалуження і різної молекулярної маси. У найбільшій кількості глікоген присутній у печінці (до 15 % маси), м'язах (2…4 %), вміст його в інших органах (головний мозок, серцевий м'яз) невеликий. При недоліку глюкози він швидко розщеплюється і відновлює її нормальний рівень у крові. У клітинах глікоген пов'язаний з білком цитоплазми і частково із внутрішньоклітинними мембранами.

Інулін складається, в основному, із залишків молекул фруктози. Будучи резервним енергетичним матеріалом рослин, інулін накопичується в бульбах земляної груші, жоржини, коріннях кок-сагизу, цикорію. При гідролізі він розщеплюється до фруктози. Інулін солодкий на смак, тому його використо-вують у дієті хворих цукровим діабетом для заміни сахарози і крохмалю.

Целюлоза (клітковина) С₆Н₁₀О₅ широко поширена в рослинному світі. Вона є основною структурою стінок клітин, обумовлюючи їхню міцність і еластичність. При частковому гідролізі целюлози виділяється дисахарид целобіоза, а при повному гідролізі утворюється D-глюкоза.

Клітковина не переварюється в шлунково-кишковому тракті людини через відсутність у ній a-глюкозидази. Однак вона необхідна для нормального травлення, тому що стимулює рухову активність кишечнику і жовчного міхура, поліпшує просування харчової кашки по травному каналу, підсилює виділення жовчі з жовчного міхура, сприяє формуванню калових мас і виділенню їх з кишечнику.

При недостатньому вмісті клітковини в харчовому раціоні людини розвиваються запори, виникають умови, що сприяють роздратуванню слизової оболонки кишечнику і її запаленню.

При взаємодії клітковини з кислотами і спиртами утворюються різні ефіри. За допомогою цих реакцій одержують целофан, целулоїд, фотоплівку, вибухові речовини. Широке застосування в іонообмінній хроматографії одержали карбоксіметілцелюлоза (Км-целюлоза) і діетиламіноетилцелюлоза (ДЭАЭ-целюлоза), використовувані для розділу амінокислот, білків, нуклеїнових кислот. Крім того, Км-целюлозу використовують у лікувальному харчуванні людей з надмірною вагою для зменшення калорійності їжі.

Структурним полісахаридом є хітин. Він входить до складу нижчих рослин (зокрема, грибів) і безхребетних тварин. Хітин складається із залишків 2-ацетамід-2-дезокси-D-глюкози, зв'язаних між собою a-1,4-зв'язками.

Пектинові речовини – полісахариди рослинного походження. Вони являють собою високомолекулярні сполуки, що перебувають у великій кількості в ягодах, фруктах і овочах. У якості мономерних залишків містять D-галактуронову кислоту.

Пектинові речовини неоднорідні і зустрічаються у вигляді протопектину, пектину і пектинової кислоти.

Пектинова кислота являє собою полігалактуронову кислоту. Це лінійний полісахарид із залишків D-галактуронової кислоти.

Пектин є похідним пектинової кислоти, у якої частина карбоксильних груп утворює ефіри з метиловим спиртом, інакше сказати: пектин – це складний ефір метилового спирту і пектинової кислоти.

Пектин у чистому вигляді – це білий порошок без смаку і запаху, добре розчинний у воді. У рослинних тканинах 1/4 частина пектинових речовин перебуває у вигляді розчинного пектину, що входить до складу клітинного соку, а 3/4 – представлені нерозчинними у воді протопектинами. Протопектин утворює міжклітинний прошарок у рослинній тканині і обумовлює твердість останньої.

Характерною властивістю багатьох полісахаридів є їхня здатність до гелеутворення у водяних розчинах. Для цього потрібно, щоб лінійні молекули були організовані в пухку просторову сітку, в осередках якої перебуває вода. У гелях пектинів вузли сітки утворюються за рахунок високо метильованих ділянок різних ланцюгів пектинових кислот, які зв'язуються у водяних розчинах гідрофобними взаємодіями, а низько метильовані і тому добре гідратовані ділянки утворюють міжвузлові проміжки. Отже, чим більше метоксильних груп у молекулі пектину, тим більшу желюючу здатність мають ці сполуки. Високою желюючою здатністю відрізняється пектин деяких сортів яблук, апельсинів, айви, чорної смородини. Пектин овочів характеризується низькою здатністю утворювати гелі.

Одержання пектинових гелів у присутності сахарози є основою кондитерських виробництв, таких, як виготовлення варення, конфітюрів, мармеладів, пастили, желе і т.д.

Желююча здатність пектину в присутності цукру збільшується в кислих розчинах. Так, для желювання 750 г кислого розчину цукру досить 1 г пектину.

Процес дозрівання плодів, овочів і ягід, а також їхнє розм'якшення при тепловій кулінарній обробці пов'язані з перетвореннями пектинових речовин. Під час розвитку рослинних тканин в них накопичується нерозчинний протопектин.

При дозріванні і зберіганні плодів і овочів вміст протопектину поступово зменшується і одночасно накопичується розчинний пектин. Цей процес каталізується ферментом протопектиназою. При цьому тканини рослинного матеріалу стають м'якше і ніжніше. Теплова обробка продуктів рослинного походження послабляє зчеплення між клітинами, тому що протопектин перетворюється в пектин і консистенція тканини розм'якшується.

Пектинові речовини відіграють важливу роль у харчуванні: вони сприяють нормальному травленню, тому що стимулюють рухову активність кишечнику, виводять із організму солі важких металів, зв'язують надлишок холестерину, виконують роль протирадіаційних сполук.

Гетерополісахариди складаються з різного виду моносахаридів (глюкози, галактози) і їхніх похідних (аміносахарів, гексуронових кислот). У їхньому складі виявлені і інші речовини: азотисті основи, органічні кислоти. До гетеро- полісахаридів відносять мукополісахариди.

Мукополісахариди являють собою желеподібні липкі речовини. Вони виконують різні функції, у тому числі структурну, захисну, регуляторну. Мукополісахариди становлять основну масу міжклітинної речовини тканин, входять до складу шкіри, хрящів, синовіальної рідини. В організмі мукополісахариди зустрічаються в комплексі з білками (глікопротеїни) і жирами (гліколіпіди). У рослинах вони представлені камедями.

Гіалуронова кислота також є гетерополісахаридом. Вона входить до складу сполучної тканини в якості основного "цементуючого" компонента клітин і міжклітинної речовини. У зв'язку із цим їй належить важлива роль у формуванні бар'єрних функцій організму, що сприяє захисту його від інфекцій, іонізуючої радіації, вона також бере участь в обміні води в організмі. Гіалуронова кислота розпадається під дією специфічного ферменту гіалуронидази, що міститься в тканинах. Це приводить до порушення структури міжклітинної речовини, в його складі виявляються «тріщини» і збільшується проникність для води й інших речовин. Цей фермент перебуває в бджолиній і зміїній отрутах, сперматозоїдах. Гіалуронідазу містять також і деякі бактерії, що полегшує їхнє проникнення в клітину. При ряді захворювань, особливо при променевій хворобі, підсилюється розщеплення гіалуронової кислоти, що послабляє функцію сполучної тканини і підвищує проникність клітинних мембран. Це збільшує імовірність потрапляння мікрофлори в організм.

Хондроітинсірчана кислота – високомолекулярна сполука. Вона входить до складу хрящової і кісткової тканин у вигляді комплексів з білком колагеном і виконує опорні функції. Крім того, хондроітинсірчана кислота бере участь у регуляції процесів проникності клітинних мембран, сприяє відкладенню кальцію в кістках.

Гепарин міститься в печінці, легенях, стінках великих судин. У крові він зв'язується з білками і перешкоджає згортанню крові, виконуючи функцію антикоагулянту. Крім того, гепарин має протизапальну дію, впливає на обмін калію і натрію, виконує антитоксичну функцію.

Геміцелюлози відносяться до гетерополісахаридів, тому що побудовані з різних моносахарів. Геміцелюлози в рослинах супроводжують целюлозу. При їхньому гідролізі утворюється суміш різних моносахаридів (D-галактоза, D-ксилоза, D-арабіноза, уронові кислоти, D-маноза, D-глюкоза).

Використання вУглеводів у харчовій промисловості. Вуглеводи є важливим субстратом переробки рослинної сировини і харчових продуктів, мікробіологічних синтезів.

Так, D-глюкоза (виноградний цукор, декстроза) зброджується пивними, пекарськими і винними дріжджами. У вільній формі глюкоза міститься в ягодах і плодах. Це сировина і одержувані з нього соки використовують на підприємствах виноробної і спиртогорільчаної промисловості як джерело цукру, що зброджується. У зв'язаній формі глюкоза присутня в крохмалі, целюлозі, геміцелюлозі, декстринах, сахарозі, мальтозі, рафінозі та ін.

Для ферментації цих субстратів необхідний їх попередній гідроліз із відщіпленням глюкози.

D-фруктоза (плодовий, фруктовий цукор, левулеза) входить разом із глюкозою до складу бджолиного меду, плодів, фруктів і одержуваних з них соків і вин. Її використовують як субстрат бродіння при готуванні плодово-ягідних вин. У складі сахарози вона міститься в мелясі бурячного і очеретяного цукрів, що є основною сировиною при проведенні ферментативних реакцій у промислових масштабах.

Сахарозу широко застосовують у технології виробництва харчових продуктів і при різних ферментаціях. Цей дисахарид, поряд зі спиртом, – єдиний харчовий продукт, що одержують у великій кількості в чистому виді.

Лактоза міститься в молоці, молочній сироватці, стоках молочних заводів. Частково її використовують для виготовлення кормових дріжджів, а також для одержання молочної кислоти у ферментаційному процесі.

Крохмаль є вихідним субстратом для вироблення ряду важливих продуктів. У результаті нагрівання (вище температури утворення клейстеру) і висушування крохмалю одержують продукти, здатні набухати у воді. Їх використовують як суху суміш для пудингів, кремів, покращувачів тіста в хлібопекарській промисловості.

При кислотному гідролізі крохмалю під тиском одержують крохмальну патоку і крохмальний цукор. Рідка крохмальна патока йде на виготовлення мальтози, маринадів, лікерів, морозива.

Кристалічний крохмальний цукор застосовують у виробництві цукрових виробів і карамелі.

Крохмальну сировину використовують у бродильному виробництві для виготовлення спирту і алкогольних напоїв.

Пектини мають особливі колоїдно-хімічні властивості, у зв'язку із чим обумовлюють можливість желювання концентрованих (згущених) соків. Їх широко використовують при виготовленні желе і начинок для карамелі.

Пектини відіграють негативну роль при виготовленні соків, оскільки погіршують умови фільтрації і прозорість готового продукту. Крім того, вони сприяють утворенню метанолу у фруктових соках і плодово-ягідних винах.

Інулін використають у спиртовому бродінні.

Важливе значення мають глікозиди. Залежно від агліконів, що містяться в них, вони діляться на наступні групи: алкогольглікозиди, флавон- або енолглікозиди, глікозиди синильної кислоти, глікозиди гірчичного масла, азотовмісні глюкозиди і ін. Вони використовуються як підсилювачі аромату.

β-Глікозид-глікованілін – перебуває в плодах ванілі, розщеплюється b-глюкозидазою на ароматичну речовину ванілін і глюкозу. Ванілін застосовують у технології готування ряду харчових продуктів.

Типовим представником флавонглікозидів є кверцитрін, що міститься в листах чаю. У гречці є флавонглікозид – рутин, у шкірці плодів цитрусових - гесперидин. Ці сполуки впливають на проникність капілярів.

Антоціани – барвники крові і плодів. Вони являють собою глікозиди, у яких залишки глюкози, галактози або раменози з'єднані з пофарбованим агліконом із групи антоцианідину.

Антоциани забарвлені в червоний, пурпурний, фіолетовий або синій кольори, які залежать від присутності того чи іншого антоциану.

Присутність в плодах та ягодах різних антотоцианів в сполученні з іншими пігментами зумовлює ті чи інші відтінки їх забарвлення. Забарвлення антоцианів залежить від рН середовища. Так в кислому середовищі вони червоні, а в нейтральному – фіолетові, в лужному середовищі – сині.

При промисловій та кулінарній обробці плодів та ягід антоциани можуть підлягати окиснювальній деградації та вступають в реакції з металами, в результаті чого забарвлення продуктів буде змінюватися. Наприклад, при виготовленні солодких страв (киселів, желе, мусів) з ягід і плодів віджимають сік і деякий час зберігають. Це може викликати послаблення інтенсивності його забарвлення, тобто антоциани здатні руйнуватися під дією світла і окиснення оксигеном повітря з участю поліфенолоксидаз. Найменші зміни забарвлення спостерігаються при рН 2. В межах рН від 3 до 4, що характерно для плодів та ягід. Найбільш стабільні при зберіганні соку пігменти вишні, черешні та полуниці.

Зміни забарвлення соків може викликати присутність в них іонів деяких металів (Fe, Cu, Zn), потрапляючі з водопровідної води при промиванні ягід і плодів або із матеріалу обладнання при подрібненні продуктів і віджиманні соків. При варці ягід та плодів відбуваються помітні зміни їх забарвлення. Вважають, що стабілізація забарвлення відбувається при температурі 70^оС, коли ферменти інактивовані, а термічна деградація фітоцианів практично не відбувається.

Як правило, при приготуванні компотів, желе, мусів проварюють тільки мезгу, яка залишилася після віджимання соків. Додавання соків в киселі, желе і муси перед закінченням доведення до кипіння сиропу сприяє зберіганню забарвлення.

Червоно-фіолетове забарвлення буряку зумовлюють два пігменти: пурпурний та жовтий. Кількісний вміст і співвідношення цих пігментів зумовлюють відмінності у відтінках сортів буряку. При тепловій обробці пігменти буряку руйнуються, що змінює інтенсивність його забарвлення і переважання бурого відтінку. Ступень руйнування забарвлення залежить від концентрації пігментів і реакції середовища. Цим пояснюється рекомендація щодо варіння буряку в шкірці і тушінню нарізаного сирого буряку в кислому середовищі при додаванні оцту та томату.

Одним із глікозидів синильної кислоти є амігдалін. Він міститься в листях і кісточках плодів розоквіткових (абрикосах, гіркому мигдалі, яблуках, горобині, вишні, персиках, сливі).

До азотвмісних глікозидів відносяться нуклеотиди і нуклеозиди, які мають властивість підсилювати аромат.