КЛАСИФИКАЦИЯ НА ВЪГЛЕХИДРАТИТЕ (СЪС СНИМКИ) - ХРАНЕНЕ - 2025

В класификацията на въглехидрати може да се направи в зависимост от тяхната функция, в зависимост от броя на въглеродните атоми, в зависимост от позицията на групата карбонил, съгласно единиците, които ги правят, съгласно производни и по храни.

Въглехидратите, въглехидратите или захаридите са химични съединения, съставени от въглеродни, водородни и кислородни атоми, изгарянето на които води до отделяне на въглероден диоксид и една или повече водни молекули. Те са молекули, широко разпространени в природата и от основно значение за живите същества, както от структурна, така и от метаболитна гледна точка.

Циклична структура на глюкоза, хексоза (Източник: Edgar181, чрез Wikimedia Commons)

Обикновено най-добрият начин за представяне на формулата на всеки въглехидрат е Cx (H2O) и това накратко означава „хидратиран въглерод“.

В растенията голяма част от въглехидратите се произвеждат по време на фотосинтезата от въглероден диоксид и вода, след което те могат да се съхраняват в комплекси с високо молекулно тегло (нишестета например) или да се използват за придаване на структура и подкрепа на растителни клетки (целулоза, например).

Животните също произвеждат въглехидрати (гликоген, глюкоза, фруктоза и др.), Но го правят от вещества като мазнини и протеини. Въпреки това, основният източник на метаболизируеми въглехидрати за животинските организми е този, който идва от растенията.

Най-важните природни източници на въглехидрати за човека обикновено са зърнените култури като пшеница, царевица, сорго, овес и други; грудки като картофи, маниока и банани, например; както и много семена от бобови растения като леща, боб, широк боб и др.

Месоядните животни, тоест тези, които се хранят с други животни, косвено зависят от въглехидратите, за да оцелеят, тъй като тяхната плячка или плячката на тяхната плячка са тревопасни животни, способни да се възползват от структурните и съхранение на въглехидрати, съдържащи се в билките. те ги поглъщат и превръщат в протеинови, мускулни и други телесни тъкани.

Класификация според тяхната функция

Въглехидратите могат да бъдат класифицирани според общата им функция в два големи класа: структурни въглехидрати и универсално усвоими въглехидрати или полизахариди.

Структурни въглехидрати

Структурните въглехидрати са тези, които са част от стената на всички растителни клетки, както и на вторичните отлагания, които характеризират тъканите на различни растителни видове и изпълняват специфична функция на опора и „скеле“.

Обща структура на целулозата (Източник: Vicente Neto чрез Wikimedia Commons)

Сред тях основният растителен полизахарид е целулозата, но се открояват лигнин, декстран, пентозани, агар (в водораслите) и хитин (при гъби и много членестоноги).

Смилаеми въглехидрати

Смилаемите въглехидрати, от друга страна, са тези, които хетеротрофните организми (различни от автотрофите, които "синтезират собствената си храна") могат да придобият от растенията и да използват за подхранване на клетките си по различни метаболитни пътища.

Основният смилаем въглехидрат е нишестето, което се намира в клубените, зърнените семена и много други структури за съхранение в растенията. Това е съставено от два подобни вида полизахариди, амилоза и амилопектин.

Обаче по-прости захари като фруктоза, например, присъстващи в големи количества в плодовете на много растителни видове, също са много важни.

Медът, вещество, произведено от пчелите, което има значителна търговска стойност, също е богат източник на усвоими въглехидрати, но от животински произход.

Гликогенът е важен резервен полизахарид при животни (Източник: Алехандро Порто чрез Wikimedia Commons)

Гликогенът, считан в много случаи за "животинско нишесте", е резервен полизахарид, синтезиран от животни и може да бъде включен в групата на усвоимите въглехидрати.

Класификация според броя на въглеродните атоми

В зависимост от броя на въглеродните атоми, въглехидратите могат да бъдат:

- Триози, с три въглерода (пример: глицералдехид)

- Tetrosas, с четири въглерода (пример: еритроза)

- Пентози, с пет въглерода (пример: рибоза)

- Хексози, с шест въглерода (пример: глюкоза)

- Хептози, със седем въглерода (пример: седохептулоза 1,7-бисфосфат)

Диаграма на възможните хемиацетални структури за глюкоза и маноза (Източник: Karlhahn чрез Wikimedia Commons)

Пентазите и хексозите, като цяло, могат да бъдат намерени под формата на стабилни пръстени благодарение на образуването на вътрешна хемиацетална група, тоест чрез обединението между алдехидна група или кетонова група с алкохол.

Тези пръстени могат да имат 5 или 6 "връзки", така че те могат да бъдат от тип фуран или съответно от тип пиран, с който се образуват фуранозата и пиранозата.

Класификация според позицията на карбонилната група

Позицията на карбонилната група (С = О) в монозахаридите също е характер, използван за тяхната класификация, тъй като в зависимост от това молекулата може да бъде кетоза или алдоза. Така например има алдохексози и кетохексози, както и алдопентози и кетопентози.

Алдосас и Цетосас (Източник: Pjvelasco, чрез Wikimedia Commons)

Ако въглеродният атом, който образува карбонилната група, е в позиция 1 (или в единия си край), тогава това е алдехид. Вместо това, ако е в позиция 2 (или който и да е друг вътрешен въглероден атом), това е кетонна група, така че се превръща в кетоза.

Вземайки за пример триозите, тетрозите, пентозите и хексозите от предишния раздел, имаме, че алдозите на тези прости захари са глицералдехид, еритроза, рибоза и глюкоза, междувременно кетозите са дихидроксиацетон, еритрулоза, рибулоза и фруктоза, съответно.

Класификация според броя на единиците, които ги съставят

Според броя на единиците, които въглехидратите имат, тоест според броя на захарите, които са резултат от хидролизата им, те могат да бъдат класифицирани като:

Монозахариди

Son los sacáridos o azúcares más simples, pues están formados por una sola “unidad de azúcar”. En este grupo se encuentran azúcares tan relevantes metabólicamente hablando como la glucosa, cuyo metabolismo conlleva la producción de energía en forma de ATP en las células de prácticamente todos los organismos vivos. También destacan la galactosa, la manosa, la fructosa, la arabinosa, la xilosa, la ribosa, la sorbosa y otros.

Disacáridos

Los disacáridos, como el prefijo de su nombre lo indica, son sacáridos compuestos por dos unidades de azúcar. Los principales ejemplos de estas moléculas son la lactosa, la sacarosa, la maltosa y la isomaltosa, la celobiosa, la gentiobiosa, la melibiosa, la trehalosa y la turanosa.

Estructura química de la maltosa, un disacárido (Fuente: NEUROtiker vía Wikimedia Commons)

Oligosacáridos

Те съответстват на тези въглехидрати, които при хидролизиране отделят повече от две „захарни единици“. Въпреки че те може би не са добре известни, в тази група може да се обособят рафиноза, стахиоза и вербаскоза. Някои автори считат, че дизахаридите също са олигозахариди.

Полизахариди

Полизахаридите са съставени от повече от 10 единици захар и могат да бъдат съставени от повтарящи се единици от един и същ монозахарид (хомополизахариди) или от сравнително сложни смеси от различни монозахариди (хетерополизахариди). Примери за полизахариди са нишесте, целулоза, хемицелулоза, пектини и гликоген.

Обикновено обединението между "захарните единици" на дизахариди, олигозахариди и полизахариди се осъществява чрез връзка, известна като гликозидна връзка, която се осъществява благодарение на загубата на водна молекула.

Класификация на неговите производни

Както е вярно за много молекули с голямо значение в природата, въглехидратите могат да функционират като "градивни елементи" за други съединения, които могат да изпълняват подобни или коренно различни функции. Според това такива производни могат да бъдат класифицирани според техните характеристики, както следва:

Фосфатни естери

Generalmente son monosacáridos fosforilados, en los cuales el grupo fosforilo se une al sacárido a través de un enlace éster. Estas son moléculas de suma importancia para gran parte de las reacciones metabólicas celulares, ya que se comportan como “compuestos activados” cuya hidrólisis es termodinámicamente favorable.

Entre los ejemplos más destacados están el gliceraldehído 3-fosfato, la glucosa 6-fosfato, la glucosa 1-fosfato y la fructosa 6-fosfato.

Ácidos y lactonas

Son el producto de la oxidación de ciertos monosacáridos con agentes oxidantes particulares. Los ácidos aldónicos resultan de la oxidación de la glucosa con cobre alcalino y estos, en solución, están en equilibrio con las lactonas. Cuando la oxidación es dirigida por catálisis enzimática, pueden producirse lactonas y ácidos urónicos.

Alditoles, polioles o azúcares-alcoholes

Se forman por la oxidación del grupo carbonilo de algunos monosacáridos; ejemplo de estos son el eritritol, el manitol y el sorbitol o glucitol.

Aminoazúcares

Son derivados de monosacáridos a los cuales se ha unido un grupo amino (NH2), generalmente en el carbono de la posición 2 (especialmente en la glucosa). Los ejemplos más destacados son la glucosamina, la N-acetil glucosamina, el ácido murámico y el ácido N-acetil murámico; también está la galactosamina.

Estructura química de la glucosamina (Fuente: Edgar181 vía Wikimedia Commons)

Desoxiazúcares

Son derivados de monosacáridos que se producen cuando estos pierden un átomo de oxígeno en uno de sus grupos hidroxilo, razón por la cual se conocen como “deoxi-” o “desoxiazúcares”.

Entre los más importantes están aquellos que conforman el esqueleto del ADN, es decir, la 2-desoxirribosa, pero también están la 6-desoximanopiranosa (ramnosa) y la 6-desoxigalactofuranosa (fucosa).

Glucósidos

Estos compuestos resultan de la eliminación de una molécula de agua por la unión entre el grupo hidroxilo anomérico de un monosacárido y de un grupo hidroxilo de otro compuesto hidroxilado diferente.

Ejemplos clásicos son la ouabaína y la amigdalina, dos compuestos muy utilizados que son extraídos de un arbusto africano y de las semillas de almendras amargas, correspondientemente.

Clasificación según su empleo en la preparación de alimentos

Terrones de azúcar (Fuente: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / “Würfelzucker - 2018 - 3564” / CC BY-SA 4.0 vía Wikimedia Commons)

Finalmente, los carbohidratos también pueden clasificarse de acuerdo con el uso que pueda dárseles en el curso de la preparación de un plato culinario. En tal sentido, existen carbohidratos edulcorantes, como la sacarosa (un disacárido), la fructosa (un monosacárido) y en menor medida la maltosa (otro disacárido).

Así mismo, existen hidratos de carbono espesantes e hidratos de carbono gelificantes, como es el caso de los almidones y de las pectinas, por ejemplo.

Referencias

1. Badui Dergal, S. (2016). Química de los alimentos. México, Pearson Educación.
2. Chow, K. W., & Halver, J. E. (1980). Carbohydrates. ln: Fish Feed Technology. FAO United Nations Development Programme, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy, 104-108.
3. Cummings, J. H., & Stephen, A. M. (2007). Carbohydrate terminology and classification. European journal of clinical nutrition, 61(1), S5-S18.
4. Englyst, H. N., & Hudson, G. J. (1996). The classification and measurement of dietary carbohydrates. Food chemistry, 57(1), 15-21.
5. Mathews, C. K., Van Holde, K. E., & Ahern, K. G. (2000). Biochemistry, ed. San Francisco: Benjamin Cummings
6. Murray, R. K., Granner, D. K., Mayes, P. A., & Rodwell, V. W. (2014). Harper’s illustrated biochemistry. McGraw-Hill.