Transcript SÜSIVESIKUD, S 2013

SÜSIVESIKUD
Kaie Pappel, PhD
2013
Süsivesikud ehk sahhariidid
„Sakkharon“(kr k ) - suhkur
Tähtsus:
• olulised energiaallikad
• maitsekujundajad
• moodustavad geele ja kliistreid
• stabiliseerivad struktuuri
• eelühenditeks aroomainetele
• kujundavad toidu värvust
Süsivesikute struktuur
Üld (empiiriline) valem (CH2O)n
Ehitus:
aldoosid (glükoos)
O
H
C
(H C OH)n
CH2OH
ketoosid (fruktoos)
CH2OH
C
O
(H C OH)n
CH2OH
MONOSAHHARIIDID e monoosid
lihtsuhkrud; C aatomeid molekulis 3...7
nt riboos,glükoos,fruktoos
SÜSIVESIKUD
OLIGOSAHHARIIDID (oligo, kr – vähe)
liitsuhkrud, koosnevad 2...10 kovalentselt
seotud monosahhariidi molekuli jäägist
nt sahharoos, glükoos
POLÜSAHHARIIDID e polüoosid
sisaldavad sadu ...tuhandeid kovalentselt
seotud monosahhariidi molekuli jääke
nt tärklis, tselluloos, pektiin
Monosahhariidid
• esinevad vabalt ja/või polüsahhariidide koostises
Pentoosid: enamasti polüsahhariidide koostises
 arabinoos –limades, gummides,pentosaanides
 ksüloos e puidusuhkur - taime puitunud osades,
limades, gummides
 riboos – ribonukleiinhapete koostises
Heksoosid:
 glükoos e viinamarjasuhkur
(vabalt ja polüsahhariidides)
 fruktoos e puuviljasuhkur
(vabalt ja polüsahhariidides)
 galaktoos - liitsüsivesikute koostises (nt laktoos)
 mannoos – taimedes polüsahhariidide koostises
Monosahhariidide omadused
• Magusad, magusus erinev
Fruktoos – 1,2...1,7
Glükoos – 0,69...0,7
Galaktoos – 0,6...0,65
• Lahustuvad vees hästi, hügroskoopsed
hügroskoobsus sõltub:
suhkru struktuurist, puhtusastmest;
isomeeride juuresolekust
• Esinevad steroisomeeridena (D- ja L-isomeerid)
enamus aldoheksoose on D-isomeerid
Näide:
D-glükoos
L-glükoos
Fruktoosi vormid
a-fruktoos
b-fruktoos
Keemilised omadused
1. Karbonüülrühma reaktsioonid
 oksüdatsioon hapeteks
nt glükoos –
glükoonhape, glükaarhape e suhkurhape
glükuroonhape;
galaktoos galaktaarhape e limahape
 reduktsioon e taandamine alkoholiks
nt glükoos – sorbitool ,
mannoos – mannitool,
ksüloos - ksülitool
COOH
(HCOH)n
COOH
HCO
COOH
ALDAARHAPE
HCO
nõrk oksüdeerija (HCOH)n
tugev oksüdeerija
oksüdeerija
(HCOH)n
COOH
UROONHAPE
CH2OH
(HCOH)n
CH2OH
MONOSAHHARIID
ALDOONHAPE
redutseerija
CH2OH
(HCOH)n
CH2OH
SAHHARIID
ALKOHOL
2. Glükosiidide teke
nt sahharoos, tärklis jm
3. Maillard`i reaktsioonid - reaktsioonid vaba
aminorühma sisaldavate ühenditega,
mille puhul:
 tekib pruune pigmentühendeid;
 lenduvad ühendid, maitseühendid;
 esineb aminohapete kadu;
 võimalik mutageensete ühendite teke
 võib tekkida valkude ristseostumist
põhjustavaid ühendeid
4. Suhkrute karamelliseerumine
toimub sulamistäpist kõrgemal temperatuuril
tekivad erineva värvusintensiivsusega ühendid –
karamellaan (beež), karamelleen (pruun),
karamelliin (tumedam pruun)
5. Ei lagune lahjendatud hapete kuumades lahustes,
kontsentreeritud hapete toimel dehüdratatsioon,
pentoosist tekib furfurool,
heksoosist - hüdroksümetüülfurfurool
Oligosahhariidid
 Koosnevad vähesest arvust omavahel
glükosiidsidemetega ühendatud monosahhariidi
molekuli jääkidest. Nimi lõppeb sufiksiga "-oos“
 Vastavalt monosahhariidsete ühikute arvule jaotatakse
di-, tri-, tetrasahhariidideks jne. Enamlevinud on
disahhariidid.
 Jaotatakse redutseerivateks ja mitteredutseerivateks
sõltuvalt vaba hemiatsetaalrühma (hemiketaalrühma)
olemasolust
Disahhariidid
Mitteredutseeriv
disahhariid :
Sahharoos
Redutseeriv
disahhariid:
Laktoos
Omadused
 sõltuvad monomeersest koostisest,
 vaba redutseeruva rühma olemasolust,
 hüdrolüüsuvad hapete ja ensüümide toimel
SAHHAROOS
LAKTOOS
GLÜKOOS + FRUKTOOS
GALAKTOOS + GLÜKOOS
 karamellistuvad
 melanoidiinsete ühendite teke
 hea lahustuvus ja veesidumisvõime.
 magusa maitsega
Maitse intensiivsus väheneb koos disahhariidi
ahela pikkuse kasvuga
Polüsahhariidid
Polüsahhariidid on:
 struktuuri moodustavad tugiained
nt taimedes –tselluloos, hemitselluloos, pektiin
loomadel - kitiin, mukopolüsahhariidid
 varuained
nt taimedes – tärklis, dekstriinid, inuliin
loomadel – glükogeen
 vettsiduvad ained
nt agar, pektiin, alginaadid
mükopolüsahhariidid
Polüsahhariidid
Homopolüsahhariidid
Koosnevad ühe
monosahhariidi molekuli
jääkidest
lineaarsed hargnenud
tselluloos, glükogeen,
amüloos
amülopektiin
Heteropolüsahhariidid
Koosnevad erinevate
monosahhariidide ja/või nende
derivaatide molekulide
jääkidest
lineaarsed hargnenud
pektiin,
ksantaan jt
kitiin
Polüsahhariidid erinevad üksteisest:
 monomeersete ühikute arvult, st polümeeri ahela
pikkuse (seega molekulmassi) poolest
 monomeeri jääke ühendavate sidemete orientatsioonilt
(α- / β-)
 hargnemise ulatuslikkuselt
 molekuli kujult - niitjad (fibrillaarsed), kerakujulised
(globulaarsed), spiraliseerunud (helikaalsed)
 veesidumis- ja pundumisvõime poolest
 lahustuvuse, redutseerimisvõime ja magususe
poolest - kõik need vähenevad molekulmassi
suurenemisel
TÄRKLIS - α-D-glükosaan
• taimne reservpolüsahhariid;
• leidub graanulitena mugulate, seemnete, juurikate
rakkudes,
• sisaldab kahte tüüpi glükoosi polümeere,
amüloosi (20..30%) ja amülopektiini (70...80%).
GLÜKOGEEN - α-D-glükosaan
• loomsetes rakkudes (maks ja lihaskude) graanulitena
esinev reservpolüsahhariid (nn loomne tärklis),
• hargnenud struktuuriga molekulid sarnanevad
tärklise amülopektiini fraktsiooniga.
TSELLULOOS - β-D-glükosaan
• taimede rakuseintes sisalduv struktuurne, vees
lahustumatu polüsahhariid.
AMÜLOOS
 600...2000 D-glükoosimolekuli jäägist koosnev lineaarne,
hüdrofiilne polümeer,
 teatud tingimustel võib omandada spiraalse vormi.
α(1- 4) glükosiidside
Amülopektiin
Hargnenud struktuuriga, 6000...40000 D-glükoosi
molekuli jääki sisaldav, soojas vees punduv polümeer.
AMÜLOOS
AMÜLOPEKTIIN
Amüloos:
 lahustub vees
 hea geelimoodustamisvõime
 iseloomulik retrogradatsioon (osaline välja
kristallumine)
Amülopektiin:
 vees kuumutamisel moodustab
kõrge viskoossusega lahuse
 lahus on liimjalt veniv, kleepuv
 erinevalt amüloosist retrogradatsiooni ei toimu
 kasutatakse paksendajana või stabiliseerijana





TÄRKLIS
Tärklise terad on amüloplastidest moodustised
(2-150 µm), tera ~10-3 mm
1g tärklist sisaldab miljardeid tärkliseteri
~70% tera massist on amorfne, 30% kristalliline
amorfses osas enamus amüloos, kristallilises
ülekaalus amülopektiin
seob hästi vett, viskoossus kasvab
vesilahuse soojendamisel tekib kliister
(vesi tungib terasse, tera pundub kliister
tärklisegeelid retrogradueeruvad s.o vananevad,
tärklis osaliselt tagasi mikrokristallilisse olekusse.
Tärkliste omadused
TÄRLKLIS
KLIISTER,
0C
PUNDUMINE, AMÜLOOS,
950C
21
%
NISU
53...65
26..31
RUKIS
57...70
MAIS
67...90
24
21...24
VAHAMAIS
63...72
64
0...1
RIIS
61...78
19
14...32
VAHARIIS
55...65
56
KARTUL
58...66
24...30
1
18...23
Kartuli keetmisel toimuvad tärklise füüsikalises olekus
muutused
toores
kristalne
poolkeedetud
poolkristalne
keedetud
geel
Tärklise kliisterdumine
 väike tera kliisterdub kergemini
 sõltub pH-st (hape takistab)
 mõjutavad soola ja metalliioonid ( tkliist.< )
 suhkrulisand tõstab tkliist.
 kliistri viskoosus on erinev
kartulitärklis – hea viskoossusega, kuid vananeb kiirelt
teravilja – väiksema viskoossusega, kõveneb kiiremini,
vastupidavam hüdrolüüsile
 amüloosirikkamad tärklised – selgemad geelid,
amülopektiinirikkamad - hägusemad
 spetsiaalne töötlus muudab omadusi
nt tärklis lahustub ka külmas vees
kartulitärklis
teraviljatärklis
vahamais
amülomais
Modifitseeritud tärklised
Mehaaniliselt töödeldud:
(nt peenestamine, kõrge rõhk)
 paraneb dispergeeritavus, pundumine külmas vee
 alaneb tkliist. 50...100 C võrra
 tõuseb ensüümatakeeritavus
Osaline hüdrolüüs happe toimel:
 väheneb viskoossus, lahustuvus külmas vees
 retrogradatatsioon piiratum
(kasutus -. kattekihina, paksendajana)
Ristseotud:
 stabiilsuse kasv,
 alaneb tkliistr , väheneb pundumisvõime




Tärklise estrid:
paraneb pundumisvõime , lahustuvus
alaneb geelistumistemperatuur
suurenebkülmutamise-sulatamise stabiilsus
suureneb kõrge viskoossusega lahuste selgus
Dekstriniseerimine
 lahused erineva viskoossusega
(kasutus – magusained, rasvaasendajad jm)
Dekstriinid on tärklise polümeerse ahela lõhustamisel
saadud erineva molekulmassiga ühendid
Tekivad tärklise osalisel hüdrolüüsil ensüümide või
hapete toimel
Pektiin
 saadakse tsitrusviljade koorest, õunamahla
pressimisjääkidest
 on rakuvaheline sideaine taimsetes rakkudes
 määrab aedvilja pehmenemise termilisel töötlemisel
 ehituselt polüsahhariid, koosneb (65% ulatuses)
galakturoonhappe jääkidest, mis osaliselt C 6 juures
esterdatud metüülrühmaga (CH3 - ) + teisi sahhariide
 stabiilseim pH 3... 4 juures
 standardgeel –
pektiin -1%, sahharoos - 58...75%, pH 2,8 ...3,5
 madalama esterdusastme ja/või suhkrusisalduse
puhul vaja Ca2+ ioonide juuresolek
Polügalakturoonhape