Конспект лекции по биохимии плодов и овощей
  • Регистрация
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Лекция № 5 Углеводы

План:

1. Значение углеводов. Общая характеристика.

2. Классификация углеводов.

3. Строение углеводов.

4. Синтез, распад и превращение углеводов в растении.

5. Динамика углеводов при созревании ПОВ.

Значение углеводов. Общая характеристика.

Углеводы – основной питательный и главный опорный материал растительных клеток и тканей.

Составляют до 85-90 % всей массы растительного организма.

Образуются в процессе фотосинтеза.

В состав углеводов входят С, Н и О.

Представители: глюкоза С6Н12О6, сахароза С12Н22О11, фруктоза, рамноза, крахмал, клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, агар-агар.

Сахароза – углевод, синтезирующийся только в растительном организме и грающий очень большую роль в обмене веществ у растений. Сахароза – наиболее легко усвояемый растением сахар. В некоторых растениях сахароза может накапливаться в чрезвычайно больших количествах (сахарная свекла, сахарный тростник).

ПОВ сильно отличаются по составу углеводов:

- картофель – большая часть углеводов представлена крахмалом;

- зеленый овощной горох (убранный в стадии технической зрелости) – основная масса углеводов состоит из почти равных частей крахмала и сахаров;

- зрелые яблоки – крахмал практически отсутствует, а углеводы представлены глюкозой, фруктозой, сахарозой;

- хурма – глюкоза и фруктоза, почти нет сахарозы;

- виноград – глюкоза и фруктоза.

Различный состав углеводов и в отдельных тканях ПОВ:

- в кожуре – клетчатка и пектиновые вещества (защита плодовой мякоти от неблагоприятных воздействий);

- в мякоти – крахмал, сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза).

С содержанием и превращением углеводов связаны важнейшие свойства плодов, овощей и винограда – вкус, консистенция, устойчивость при хранении в свежем виде, а также после переработки.

Классификация углеводов.

Все углеводы разделяют на две группы – Монозы (моносахариды) и Полиозы (полисахариды)

Несколько молекул моносахаридов, соединяясь между собой с выделением воды, образуют молекулу полисахарида.

Моносахариды: Их можно рассматривать, как производные многоатомных спиртов.

Представители: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза.

Дисахариды: сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар) и целлобиоза.

Трисахариды: Рафиноза и др.

Тетрасахариды: стахиоза и др.

Ди-, три - и тетрасахариды (до 10 остатков моноз) составляют группу Полисахаридов первого порядка. Все представители этой группы легко растворимы в воде и в чистом виде являются кристаллическими веществами (олигосахариды).

Олигосахара (олигосахариды) могут быть гомо - и гетеросахара. Сахароза состоит из глюкозы и фруктозы – фуран (гетеросахар). Лактоза – галактоза + глюкоза. Мальтоза, трегалоза, целлобиоза – Глюкоза + глюкоза (гомосахара), отличаются расположением атомов углерода, участвующих в связи между молекулами моносахаров.

Более сложные углеводы – Полисахариды второго порядка. Сложные вещества с очень большой молекулярной массой. В воде либо не растворяются совсем, либо дают вязкие, коллоидные растворы.

Представители: слизи, крахмал, декстрины, гликоген, клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, инулин, каллоза и др.

Строение углеводов.

Моносахариды, содержащие по три углеродных атома, принадлежат к группе Триоз, с четырьмя – Тетроз, с пятью – Пентоз, шестью – Гексоз и семью – Гептоз.

Наиболее важными и распространенными в природе являются пентозы и гексозы.

Моносахариды, производные многоатомных спиртов – содержат в своей молекуле наряду со спиртовыми группами –ОН альдегидную или кетогруппу.

Триозы:

Правовращающийся Левовращающийся

D-глицериновый альдегид L-глицериновый альдегид

Фруктоза относится к пентозам, глюкоза к гексозам.

Установлено, что в растворах D-глюкоза существует в трех взаимопревращающихся формах, две из которых циклические.

Аналогичные взаимопревращения трех форм установлены также и для других моносахаридов.

Дисахариды:

Полисахариды:

Имеют линейную или разветвленную структуру, полимерные молекулы их состоят из мономеров (моносахаридов), соединенных между собой в длинные цепочки.

Синтез, распад и превращение углеводов в растении.

Синтез.

Первичным продуктом фотосинтеза является Фосфоглицериновая кислота. При дальнейших превращениях она дает различные Моносахариды – глюкозу, фруктозу, маннозу и галактозу (они образуются без участия света, в результате «темновых» ферментативных реакций). Образование гексоз из фосфоглицериновой кислоты или фосфоглицеринового альдегида (триоз) происходит благодаря действию фермента Альдолазы.

Образование глюкозы и фруктозы из сорбита.

Наряду с моносахаридами в листьях на свету чрезвычайно быстро образуются также сахароза (дисахарид) и крахмал (полисахарид), однако это вторичный процесс ферментативных превращений ранее образовавшихся моносахаридов (может происходить в полной темноте). Сахароза синтезируется из глюкозы и фруктозы, а также из других гексоз. Из пентоз (арабиноза, ксилоза) сахароза не синтезируется.

Распад.

Большинство моносахаридов сбраживаются дрожжами.

Олигосахара распадаются под действием соответствующих ферментов и при гидролизе (нагревании в присутствии кислот).

Полисахариды второго порядка:

Крахмал (состоит из амилозы и амилопектина, их соотношение в крахмале разных растений различно) – распадается под действием фермента Глюкозоамилазы и при гидролизе на молекулы глюкозы; Гликоген (аналогично).

Клетчатка (целлюлоза) – переваривается только у жвачных животных бактериями, содержащими фермент Целлюлазу.

Гемицеллюлозы гидролизуются кислотами легче, чем клетчатка.

Взаимопревращения.

В растениях сахариды чрезвычайно легко превращаются друг в друга.

Взаимопревращения моносахаридов происходят в результате действия соответствующих ферментов, катализирующих реакции фосфорилирования и образования фосфорных эфиров сахаров.

Под действием изомераз происходят превращения моносахаров друг в друга.

В растительных организмах обнаружены также ферменты, катализирующие образование фосфорных эфиров сахаров и их взаимные превращения.

Крахмал, накапливающийся в листьях при фотосинтезе, может очень быстро превращаться в сахарозу (важнейшая транспортная форма углеводов), перетекать в виде сахарозы в семена, плоды, клубни, корнеплоды и луковицы, где сахароза снова превращается в крахмал и инулин. В этих процессах амилаза не принимает никакого участия (работают другие ферменты и гидролиз).

Динамика углеводов при созревании ПОВ

1. В период созревания на растении и хранения у большинства плодов и овощей содержание крахмала уменьшается, а сахаров возрастает.

2. Достигнув определенного максимума, уровень сахаров начинает также снижаться.

Пример:

- зеленые бананы – более 20 % крахмала и менее 1 % сахара;

- в зрелых бананах – уровень крахмала снижается до 1 %, а сахаров возрастает до 18 %.

Большую часть сахаров составляет сахароза, но в оптимальной зрелости плодов сахара представлены равными долями сахарозы, фруктозы и глюкозы.

Такие же изменения характерны для яблок, хотя выражены гораздо слабее.

Если при созревании на материнском растении количество сахаров увеличивается за счет моно - и дисахаридов, то при последующем их хранении повышение уровня сахаров, если оно наблюдается, происходит за счет моносахаридов. Количество дисахаридов при этом уменьшается, под действием ферментов и гидролиза (под действием кислот) они распадаются до моноз, в результате чего количество последних растет.

В плодах и овощах, которые вообще не содержат крахмала, тоже при хранении наблюдается повышение сахаров. А также и у содержащих крахмал плодов содержание сахаров, образующихся при хранении, превышает содержание крахмала, из которого они могут образовываться. Изучение динамики различных фракций полисахаридов показало, что при послеуборочном дозревании плодов происходит не только гидролиз крахмала, но и пектиновых веществ, гемицеллюлоз и даже целлюлоз.

У Овощного гороха, овощной фасоли и сахарной кукурузы при созревании и хранении происходит не превращение крахмала в сахар, а наоборот, сахаров в крахмал (при хранении при 00С, процессы перехода происходят медленнее, но в том же порядке). При хранении бобовых в створках, сроки перехода сахара в крахмал увеличиваются в два раза.

В Клубнях картофеля Протекают и процессы синтеза крахмала из сахаров, и процессы перехода крахмала в сахара.

В процессе роста в клубнях накапливается крахмал. Качество клубней картофеля тем выше, чем больше соотношение крахмала к сахарам.

При хранении при 00С крахмал переходит в сахара, но эта температура оптимальна для остановки развития патогенной микрофлоры (гниение картофеля).

При снижении температуры с 20 до 00С:

- крахмал Þ сахар – уменьшается на 1/3;

- сахар Þ крахмал – уменьшается в 20 раз;

- скорость потребления сахара при дыхании (сахар Þ СО2 + Н2О) – уменьшается в 3 раза.

За счет этого происходит накопление сахаров при хранении. При чем у диких форм картофеля и в северных р-нах большинство накапливающихся при хранении сахаров – моносахара. В нашей зоне при хранении накапливается одинаковое количество моно - и дисахаридов.

Для потребления клубней в пищу и для использования их на семена необходимо уменьшить содержание сахаров и увеличить содержание крахмала, для этого нужно выдержать клубни при 200С.

Длительное хранение клубней картофеля при 00С приводит к тому, что время, необходимое для перевода сахаров в крахмал увеличивается на столько, что за этот срок болезни и вредители поражают клубни полностью.

При хранении при 100С в картофеле сохраняется практически нативный уровень крахмала, но болезни эта температура не сдерживает. Поэтому картофель экономически выгоднее хранить при 40С, в хорошо проветриваемых помещениях (условия активного вентилирования), клубни должны быть неповрежденные сухие, для предотвращения прорастание и болезней необходимы дополнительные средства – химические препараты.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство