Көмірсулардың химиялық құрылысы
Қарапайым көмірсулар (моносахаридтер) дегеніміз не және олардың негізгі функционалдық топтары қандай?
Моносахаридтер — гидролизге ұшырамайтын қарапайым көмірсулар, құрамында бір карбонил тобы (–CHO немесе –CO–) және бірнеше гидроксил топтары (–OH) болады.
Көмірсулардың негізгі химиялық қасиеттері қандай функционалдық топтардың болуымен анықталады?
Көмірсулардың химиялық қасиеттері олардың құрамындағы альдегидті немесе кетонды топтардың және көптеген гидроксил топтарының болуымен анықталады.
Қарапайым көмірсулардың (глюкоза, фруктоза, сахароза) негізгі өсімдік көздеріне қандай өсімдіктер жатады және олардың ағзадағы басты рөлі қандай?
Негізгі көздер: қызылша, қант құрағы, жемістер мен жидектер (жүзім, алма, алмұрт, апельсин), бал және кейбір көкөністер (сәбіз, асқабақ). Қарапайым көмірсулар ағзада тез сіңіп, жедел энергия көзі болып қызмет етеді.
Көмірсулы фитонутриенттерді өндіруде экстракция температурасы әдетте қанша градустан аспауы керек?
Әдетте 90 °C-тан аспауы керек.
Көмірсулы фитонутриенттерге жүргізілетін физика-химиялық талдау қандай махсатта орындалады және ониң негізгі көрсеткіштеріне нелер жатады?
Физико-химиялық талдау көмірсулы фитонутриенттердің құрамын, тазалығын және қасиеттерін сандық және сапалық тұрғыдан бағалау үшін жүргізіледі. Негізгі көрсеткіштеріне мыналар жатады: ылғалдылық (≤10 %); күлділік (≤5 %); эрігіштик; қышқылдық (рН 4–6); тұтқырлық пен тығыздық
Альдоздарға және кетоздарға қандай моносахаридтер жатады?
Альдоздар: глюкоза, галактоза, манноза;
Кетоздар: фруктоза, рибулоза.
Альдоздардың тотығу реакциясы қандай сапалық сынамаларда қолданылады және реакция нәтижесінде қандай тұнба түзіледі?
Альдоздардың тотығуы Фелинг және Бенедикт сынамаларында пайдаланылады, нәтижесінде мыс (I) оксидінің қызыл тұнбасы (Cu₂O) түзіледі.
Крахмалға бай өсімдіктерге қандай дақылдар жатады және крахмал фармацевтикада қандай мақсатта қолданылады?
Картоп, жүгері, бидай, күріш, бұршақ, соя және піспеген банан крахмалға бай. Фармацевтикада крахмал толтырғыш, дезинтегрант, тұрақтандырғыш және қоюландырғыш ретінде, сондай-ақ глюкоза мен декстрин алу үшін шикізат ретінде қолданылады.
Сулы экстракция қандай көмірсуларға қолданылады және ониң негізгі шарттары (температура, уақыт, қатынас) қандай?
Сулы экстракция қарапайым қанттар, слизи, камедь және пектиндерді алу үшин қолданылады. Әдетте дистилденген с пайдаланылады, шикізат: экстрагент қатынасы 1:10–1:20 шамасында, температура 60–90 °C, ұзақтығы 30–60 минут болады. Әдістің артықшылығы – қарапайым және экологическиялық қауіпсиз, бірақ жоғары температуры термолабильді қосылыстардың ішінара бұзылу қаупі бар.
Молиш реакциясының мәні неде және ол не үшін «көмірсулардың жалпы реакциясы» деп аталады?
Молиш реакциясы – барлық көмірсуларға тән сапалық реакция. Ол жекелеген моносахаридтер мен полисахаридтерді бір-бірінен ажыратып бермейді. Реакцияның жүргізілуі: реагенттер ретінде α-нафтол және концентрлі H₂SO₄ қолданылады. Қоспаларды қабаттап құйған кезде қабаттар шекарасында күлгін сақина пайда болады.
Күрделі көмірсулар (олигосахаридтер) қалай құрылады және оларға қандай дисахарид мысал бола алады?
Олигосахаридтер екі немесе одан да көп моносахарид қалдықтарынан түзіледі, олар гликозидтік байланыспен (C–O–C) қосылады. Мысалы, дисахаридтерге сахароза, лактоза, мальтоза жатады.
Көмірсулар қандай химиялық реакцияларға қатысады?
Тотығу реакциялары, тотықсыздану реакциялары, эфирлер мен гликозидтер түзілуі, гидролиз, дегидратация.
Инулин қандай өсімдіктерде көп кездеседі және оның медицинадағы негізгі қолданылуы қандай?
Инулин топинамбур, цикорий, дәрілік бақбақ, қалақай тамыры сияқты өсімдіктерде 10–20 % шамасында жиналады. Ол пребиотик және диеталық талшық ретінде, сондай-ақ бүйрек қызметін зерттеуге арналған диагностикалық агент ретінде қолданылады.
Пектин, инулин және слизи сияқты полисахаридтерді тұндыру үшін көбіне қандай әдіс қолданылады және оның принципі неде?
Бұл полисахаридтерді бөлу үшін негізінен спирттік тұндыру әдісі қолданылады: экстрактқа 70–96 % этанол қосылады, нәтижесінде пектин, инулин және слизи ерітіндіден тұнбаға түседі. Тұнба центрифугалау немесе сүзу арқылы бөлініп, спиртпен жуылады. Сонымен қатар рН 4–5 аралығында изоэлектрлік тұндыру да қолданылып, полисахаридтердің ерігіштігі минимумға дейін төмендейді.
Йод реакциясы көмегімен қандай көмірсулар немесе полисахаридтер анықталады? Реакцияның негізгі түс өзгерісін көрсетіңіз.
Йод реакциясы – негізінен крахмал және оның ыдырау өнімдерін анықтауға арналған:
Крахмал – көк түске,
Декстриндер – қоңыр түске,
Амилодекстриндер – күлгін түске боялады.
Полисахаридтер қандай негізгі түрлерге бөлінеді және әрқайсысына мысал келтіріңіз.
Полисахаридтер:
Қор (резервтік) – крахмал, инулин, гликоген;
Құрылымдық – целлюлоза, гемицеллюлозалар, пектиндер.
Гликозидтік байланыс қай кезде түзіледі және бұл процесс қандай қосылыстардың түзілуінің негізінде жатыр?
Гликозидтік байланыс көмірсудың гидроксил топтары басқа қант немесе спирт молекуласымен әрекеттескенде түзіледі, бұл процесс сахароза мен крахмалдың түзілуінің негізі болып табылады.
Көмірсулы фитонутриенттердің алыну көздері неше топқа бөлінеді?
Алты топқа бөлінген:
Қарапайым көмірсулар көздері
Крахмал көздері
Инулин көздері
Целлюлоза және гемицеллюлоз көздері
Пектиндік заттардың көздері
Камедь мен шырыштардың көздері.
Көмірсулы фитонутриенттерді алудың жалпыла технологическилық сызбасы
1. Өсімдік шикізатын дайындау (кептіру, ұнтақтау, майсыздандыру)
2. Экстракция (сулы және сәл сілтілі экстракциялау)
3. Тұндыру (спирттик тұндыру, изоэлектрлик тұндыру)
4. Тазалау және қоюландыру (диализ, ультрафильтрация, центрифугалау)
5. Кептіру (лиофильді (сублимациялық) кепіру, шашыратпалы кепіру)
Көмірсуларды сапалық анықтау үшін қолданылатын аналитикалық әдістерді атаңыз.
Поляриметрия — эрітіндінің поляризация жазықтығын бұру қабілетіне негізделеді (гликоза, сахароза, фруктоза).
Титриметрия (Фелинг әдісі) — Cu²⁺ ионының тотықсыздану мөлшерін анықтау.
Спектрофотометрия (антронные реакциясы)
Хроматография:
ТСХ — әр қанттың РФ-мәні бойынша идентификации;
ВЭЖХ — моносахаридтер мен олигосахаридтерді дәл анықтау;
ГЖХ — ұшқыш қант туындыларын талдау (метилгликозидтер).
Глюкоза, сахароза және крахмал қай көмірсулар тобына жатады? Әрқайсысының молекулалық құрылысының негізгі ерекшелігін қысқаша сипаттаңыз.
Глюкоза – моносахарид (қарапайым көмірсу).
Құрылысы: бір альдегидті топ (–CHO) және бірнеше гидроксил топтары (альдегидоспирт). Жалпы формуласы C₆H₁₂O₆.
Сахароза – олигосахарид (дисахарид).
Құрылысы: глюкоза + фруктоза қалдықтарынан тұрады, олар өзара гликозидтік байланыспен (C–O–C) қосылған.
Крахмал – полисахарид (қорлық көмірсу).
Құрылысы: көптеген глюкоза қалдықтарынан тұрады, екі фракциясы бар – амилоза (негізінен түзу тізбек) және амилопектин (тармақталған тізбек).
Көмірсуларға тән тотығу, тотықсыздану және гидролиз реакцияларының негізгі айырмашылығын түсіндіріңіз: әр реакцияда көмірсулар қандай затқа айналады және бір-бірінен несімен ерекшеленеді (қысқаша).
- Тотығу: альдоздар глюкон, глюкурон сияқты қышқылдарға айналады (мысалы, Фелинг реакциясында Cu₂O қызыл тұнбасы түзіледі).
- Тотықсыздану: көмірсулар көпатомды спирттерге (сорбит, маннит, ксилит) айналады.
- Гидролиз: күрделі көмірсулар (крахмал, инулин, пектин) моносахаридтерге (глюкоза, фруктоза) ыдырайды.
Айырмашылығы: тотығуда – қышқылдану, тотықсыздануда – спирт түзілуі, ал гидролизде – үлкен молекула ұсақ қант бірліктеріне бөлінеді.
Камедь мен шырыштарға бай өсімдіктерге мысал келтіріңіз және бұл полисахаридтердің емдік қасиеті неде?
Дәрілік алтей, жолжелкен, зығыр тұқымы, жөке және сенегал акациясы камедь мен шырыштарға бай. Бұл заттар асқазан-ішек және тыныс алу жолы ауруларында жұмсартқыш, қабық түзуші және қабынуға қарсы құрал ретінде, сондай-ақ қоюландырғыштар мен тұрақтандырғыштар ретінде қолданылады.
Көмірсулы фитонутриенттерді тазалау үшін қандай негізгі әдістер қолданылады және олар қандай қоспаларды жоюға бағытталған?
Тазалау үшін:
Центрифугалау – ерімейтин бөлшектерді бөлуге;
Диализ – жартылай өткізгіш мембрана арқылы төменмолекуляры қоспаларды (тұздар, кіши молекулалар) кетіруге;
Ультрафильтрация – молекулалық бойынша фракциялау және эрітіндіні массы қоюландыруға;
Белсендірілген көмірмен өңдеу – пигменттер для мужчин фенолды қосылыстарды жоюға қолданылады.
Көмірсуларды гравиметриалық әдіспен сандық анықтау кезінде қолданылатын формуладағы шамалардың мәнін түсіндіріңіз. Бұл әдістің мәні неде?
Әдістің мәні – тұнба массн дәл анықтап, бастапқы сынамаға және ылғалдылыққа есептеп, үлгідегі полисахаридтердің пайыздық мөлшерін есептеу.
Формулы шамалар:
m₁ – бос сүзгініңсы массы, г;
m₂ – сүзгі және құрғақ тұнбаның массысы, г (m₂ – m₁ = тұнбасы массасы);
а – талдауға алынған бастапқы сынмасы, г;
Вир – талдауға нақты алынған ерітінді көлемі, мл;
V – жалпы алынған экстракт көлемі, мл;
W – сынманың ылғалдылығы, %