OLIGOGLUCIDE

Oligoglucide sunt cele mai simple hologlucide care conţin în moleculă 2-10 resturi de oze (oligo = puţin).

Unirea moleculelor de oze se face prin reacţii de eterificare între grupările hidroxil, rezultand astfel, diglucide, triglucide etc.

Eliminarea moleculei de apă între ozele care se unesc se poate face diferit:

dacă molecula de apă se elimină între • hidroxilul glicozidic al unei oze şi

• hidroxilul alcoolic al celeilalte oze,

rezultă un diglucid reducător care are un hidroxil glicozidic liber, capabil să se oxideze

legătura este monocarbonilică sau monoglicozidică (ozil-1,4 oză) şi poate fi orientată /, după

poziţia hidroxilului glicozidic;

dacă molecula de apă se elimină

între ambii hidroxili glicozidici ai ozelor rezultă

un diglucid nereducător, neavând nici un hidroxil glicozidic liber

legătura este dicarbonilică sau diglicozidică : • (ozil-1,1-ozid) - când se leagă două

aldoze • (ozil-1,2-ozid) - când se condensează o

aldoză cu o cetoză

DIGLUCIDE REDUCATOARE

OH

H

H

H OH

H

H

H

H OH

H

H

HH H

H

H

CH2OH

OOH

OHHO

OH

OHOH

CH2OH

H

CH2OH

HO

OH

OHO

OH

OH

COOH

C - OH

CH2OH

H

Maltoza Acid maltobionic

oxidare

Maltoza este un diglucid format din două molecule de glucoză legate

monocarbonilic C1 - C4 dpdv structural maltoza este - glucopiranozil - 1,4 - -

glucopiranoză apa s-a eliminat din hidroxilul - glicozidic al unei molecule de

glucoză şi hidroxilul alcoolic al celeilalte molecule de glucoză prezenţa hidroxilului glicozidic imprimă maltozei caracter reducător:

prin oxidare blândă formează acidul maltobionic maltoza prezintă anomerie şi prin urmare mutarotaţie

Maltoza • reprezintă unitatea structurală a amidonului şi

glicogenului, care o eliberează prin

degradare hidrolitică sub acţiunea

enzimelor numite amilaze

• se formează în seminţele germinate (extractul apos de orz încolţit s.n. malţ, de unde provine şi denumirea maltozei)

OH

H

H

H

H

OH

H

H

H

H

CH2OH

HO

OH

OHO - CH2

HO

OH

OHOH

Izomaltoza

Izomaltoza

se găseşte alături de maltoză în structura amidonului şi

glicogenului:

este formată din două molecule de glucoză legate 1,6 - -

glicozidic, deci prin legătură monocarbonilică.

ca structură chimică este - glucopiranozil - 1,6 - - glucopiranoză.

este reducătoare, prezintă anomerie - deci şi mutarotaţie.

Lactoza (zahărul din lapte)

se găseşte în lapte într-o concentraţie de 2 - 6%

se formează în glanda mamară din glucoză

este singurul diglucid în stare liberă

din punctul de vedere al structurii chimice, lactoza este formată dintr-o

moleculă de - galactoză şi una de - glucoză legate 1,4 - - glicozidic:

datorită hidroxilului glicozidic în stare liberă, lactoza se poate oxida la acid

lactobionic.

prin hidroliză enzimatică, în prezenţa lactazei din intestin, lactoza se

scindează în componentele ei, apoi galactoza formată se epimerizează la

glucoză.

O

HH

HH

OH

H

H

H

H O

HH

H

H

H

H

H

CH2OHHO

OH

OH

O OH

CH2OH

OHOH

oxidare

CH2OHHO

OH

OH OH

COOH

C - OHCH2OHH

OHO

beta - galactopiranozil - 1,4 - alfa - glucopiranoza Acid lactobionic

(Lactoza )

• este formată din două molecule de - glucopiranoză legate 1,4 - - glicozidic

• ca structură chimică celobioza este -

glucopiranozil 1,4 - - glucopiranoză şi reprezintă unitatea structurală a celulozei

• celobioza se oxidează la acid celobionic(având un hidroxil glicozidic liber) şi formează şi anomeri (prezintă mutarotaţie)

OH

H

H

H

H

OH

H

H

H

H

CH2OH

HOOH

HO

O OH

OH

OH

CH2OH

Celobioza

Celobioza

CELULOZA+HOH – Celulaza --> CELOBIOZA

CELOBIOZA+HOH --Celobiaza--> GLUCOZA

– celobioza se formează ca produs de hidroliză a celulozei, sub acţiunea enzimei celulaza

– asupra celobiozei acţionează enzima celobiaza, scindând-o în două molecule de glucoza

– ambele enzime sunt secretate de flora microbiană din tubul digestiv al rumegătoarelor

Diglucide nereducătoare Zaharoza

este un diglucid constituit dintr-o moleculă de - glucopiranoză şi

una de - fructofuranoză, legate C1 - C2 printr-o legătură

dicarbonilică, deci este un - glucopiranozil - - fructofuranozid

este nereducătoare şi nu prezintă mutarotaţie, neavând nici un

hidroxil glicozidic liber

O

HH

H

OH

H

H

H

H

HOOH

OHO

CH 2OH

OH

OH

HOCH 2

CH 2OH

Zaharoza- G lucopiranozil -

- fructofuranozid

alfa

beta

este o substanţă cristalizată, uşor solubilă în apă, greu solubilă în etanol şi alţi solvenţi organici

posedă activitate optică dextrogiră () = + 66,50

la temperatura de 1830 se topeşte şi se carbonizează uşor

prin hidroliză acidă sau enzimatică zaharoza formează un amestec echimolecular de glucoză cu ( ) + 52,50 şi de fructoză cu ( ) = - 930, amestec numit zahăr invertit

deoarece fructoza din amestec are o rotaţie specifică mai mare decât glucoza, soluţia devine levogiră, deci se schimbă sensul de rotaţie al planului luminii polarizate. Din această cauză procesul de hidroliză poartă numele de "invertirea zaharozei “

amestecul de zaharoză şi zahăr invertit este principalul constituient al mierii de albine, căreia fructoza imprimă gustul dulce pronunţat

sub acţiunea enzimelor numite zaharaze ( glucozidaza şi fructozidaza) prezente în sucul intestinal la animale, zaharoza este hidrolizată în cele două componente

PROPRIETĂŢI ALE ZAHAROZEI

DE INTERES PENTRU INDUSTRIA ALIMENTARĂ

Zaharoza prezintă proprietăţi chimice utilizate în industria alimentară la procesarea substraturilor alimentare cu scopul modificării caracteristicilor organoleptice sau fizico-chimice ale acestora.

Astfel prezenţa zaharozei în produsele alimentare determină :

• modificarea punctului de fierbere al soluţiilor apoase, şi anume punctul de fierbere al soluţiei creşte odată cu concentraţiei zaharozei în soluţia respectivă;

• creşterea temperaturii la care se produce gelatinizarea amidonului;

• îmbunătăţirea vâscozităţii pentru diverse amestecuri ( ca de ex. ciocolata) ;

• limitarea capacităţii de absorbţie a apei pentru amestecurile solide, ceea ce creşte stabilitatea acestora - deoarece limitează intrarea şi ieşirea apei din sistemul alimentar;

• creşterea stabilităţii spumelor, aspect important la procesarea produselor alimentare cu un conţinut redus în lipide;

• scăderea timpului necesar coacerii produselor alimentare

1) Hidrofilicitatea

• această funcţie se datorează prezenţei grupărilor hidroxil care interacţionează cu apa prin intermediul legăturilor de hidrogen, ceea ce conduce la solvatarea şi solubilizarea compusului respectiv. Viteza de legare şi cantitatea de apă legată depind de structura glucidului respectiv.

Glucidul Dinamica % apă absorbită la diferite umidităţi relative

60%, 1h 60%, 9 zile 100%, 25 zile

Glucoza 0,27 0,07 14,5

Fructoza 0,28 0,63 73,4

Zaharoza 0,04 0,03 18,4

Maltoza anhidră 0,8 7,0 18,4

Maltoza hidrat 5,05 5,1 -

Lactoza anhidră 0,54 1,2 1,4

Lactoza hidrat 5,05 5,1 -

• fructoza este mai higroscopică decât glucoza, deşi ambele glucide au acelaşi număr de grupări –OH libere;

• zaharoza şi maltoza leagă aceeaşi cantitate de apă , dar forma izomerică a lactozei leagă mai puţină apă;

• formele hidratate ale glucidelor leagă mai multă apă decât cele anhidre;

• glucidele impurificate absorb mai multă apă decât cele pure, mai ales dacă această impuritate este forma anomerică a glucidului pur;

• Această funcţie este foarte importantă pentru sistemele alimentare deoarece limitează intrarea şi ieşirea apei din sistemul alimentar. – Astfel, lactoza şi maltoza limitează

capacitatea de a absorbi apa din sistemul alimentar în care se află zaharurile respective, ceea ce este util în cazul unor produse alimentare cum este laptele praf.

– Zahărul invertit, siropul de glucoză şi cel de fructoză sunt mult mai higroscopice şi prin urmare sunt utile la fabricarea produselor de patiserie şi în unele produse de bombonerie.

2) Legarea de aromatizanţi

• oligoglucidele pot lega numeroase substanţe volatile(aldehide, cetone, acizi, esteri), efectul de legare fiind mai evident în cazul oligoglucidelor cu masă moleculară mare

• această proprietate este aplicată la uscarea produselor alimentare lichide prin pulverizare şi liofilizare când se elimină apa:

Glucid-Apa+Aromatizant Glucid-Aromatizant + Apă

3)Participarea la reacţia de îmbrunare chimică şi caramelizare

Dintre modificările chimice produse la prelucrarea substraturilor alimentare generate prin prezenţa zaharozei cea mai importantă se referă la reacţia de îmbrunare chimică care induce modificări :– organoleptice : conferire de gust dulce,

aromă, culoare;– chimice : protecţia faţă de procesul de

peroxidare lipidică;– nutriţionale: modificarea valorii nutriţionale;

• prin participarea zaharozei la reacţia Maillard se obţin în final pigmenţi melanoidici de culoare brună dar şi diferite substanţe volatile care contribuie la aroma produsului tratat termic.

• Reacţia Maillard determină scăderea valorii nutriţionale a produsului alimentar datorită reacţiei de condesare între gruparea carbonilică a zaharozei şi gruparea aminică a diverşilor aminoacizi constituienţi ai proteinelor din produsul alimentar considerat.

• Caramelizarea glucidelor (degradarea termică) este un proces complex care constă în descompunerea glucidului la temperaturi ridicate

• in cazul zaharozei, procesul de caramelizare constă în următoarele reacţii:

Zaharoza(C12H22O11) Glucoza(C6H12O6) + Levulozan(C6H10O5)Glucoza(C6H12O6) + Levulozan(C6H10O5)

Glucoza(C6H12O6) Glucozan(C6H10O5)+ H2O

Glucozan(C6H10O5)+ Levulozan(C6H10O5) Izoharan(C12H20O10)

1600c

1800c

1900c Caramelan(C12H20O10)1900c

Izoharan(C12H20O10)Caramelan(C12H20O10)+ + 3H2O Caramelen (C36H50O25)

-2H2O1900C

3C12H22O11 - 8 H2O = C36 H50O25Pierderea totală a zaharozei în acest proces este de 20%.

Caramelenul este un praf cafeniu, nehigroscopic, cu gust amar. Se topeşte la 205C, este uşor solubil în apă şi dă soluţii de culoare cafenie. Caramelenul este folosit la colorarea unor băuturi nealcolice, a berii negre, a romului şi a numeroase produse de cofetărie.

Glucid zaharoza fructoza glucoza xiloza maltoza/ galactoza

rafinoza lactoza

100 173 74 40 32 23 16

• glucidele cu masă moleculară mică prezintă gust dulce, gradul de dulce relativ fiind în funcţie de constituţia, configuraţia şi forma glucidului.

• după limita de percepere a gustului de dulce, glucidele au următorii coeficienţi de îndulcire:

4) Conferire de gust dulce

•Puterea îndulcitoare(PD) a unor glucide şi polioli este diferită, în raport cu zaharoza (referinţa PD= 100), considerând soluţii de 10%:D-Fructoza = 114,D-Glucoza = 69,Xilitol = 102, Zahăr invertit = 95D-Manitol = 69,D-Sorbitol = 51 ,D-Galactoza = 63, D-Manoza = 59Maltoza = 46,Lactoza = 16,Rafinoza = 2

TrizaharideRafinoza este alcătută din galactoză, glucoză şi fructoză• se găseşte în sfecla de zahăr; in toamnele ploioase cantitatea

de rafinoză din sfeclă este crescută şi influenţează negativ randamentul fabricilor de zahăr; nivelul rafinozei creşte şi prin păstrarea sfeclei

• la fabricarea zahărului, rafinoza din sfeclă trece în melasă

• prin incălzire cu acizi rafinoza hidrolizează formând α-galactopiranoza, α-glucopiranozasi β-fructofuranoza

• hidroliza enzimatică a rafinozei decurge în doua direcţii. – sub acţiunea enzimei zaharaza din rafinoză se eliberează fructoza

si dizaharidul melibioza– prin actiunea enzimei α-galactozidaza care se gaseste in emulsina

(preparat enzimatic obtinut din migdale), rafinoza se descompune în galactoză şi zaharoză.

Tetrazaharide• dintre tetrazaharide prezintă

importanţă Stahioza care se găseşte în boabele de soia, mazăre, linte, fasole

• Stahioza este alcatuită din două resturi de α -galactoza, un rest de α glucoză şi un rest de β -fructoză– este parţial fermentată de drojdii– nu are hidroxil glicozidic liber şi de aceea

nu reduce soluţia Fehling

Proprietăţi fizico-chimice ale oligozaharidelor

Oligozaridele care au un caracter reducător prezintă aceleaşi proprietăţi fizico-chimice ca şi monozaharidele, adică:

• reacţionează cu soluţia alcalină de CuS04 reducând ionii de Cu2+ la Cu+(testul Benedict);

• reacţionează cu soluţia acidă de CuSO4 cu formare de precipitat de oxid de cupru, cu observaţia ca reacţia este mai rapidă cu monozaharidele decât cu oligozidele;

• intervin în reacţia Maillard ca partener de reacţie, alături de aminoacizi sau proteine;

• suferă reacţii de piroliză;

• suferă reacţii de caramelizare, (exemplu zaharoza):

• La caramelizare, în funcţie de mediul reacţional se formează şi 5-hidroximetilfurfural în concentratie care depinde de nivelul de dizaharide prezente, precum şi furfural.

• Aceşti doi compuşi au proprietăţi aromatizante şi sunt instabili

având tendinţa de a se polimeriza cu formare de polimeri coloraţi. • În practică, prin caramelizarea zahărului, glucozei solide şi

siropului de glucoză la -200°C (cu sau fără adaos de promotor de caramelizare) se obţine o masa de culoare galben-oranj până la brun, vitroasă, higroscopică care se solubilizează într-o cantitate redusă de apă, obţinându-se un lichid siropos, de concentraţie 35 - 40° Be, de culoare galben-oranj pana la brun, cu miros aromat şi cu gust amărui. Diluarea în continuare cu apă conduce la lichide de culoare mai deschisă faţă de siropul de caramel.

• În functie de gradul de caramelizare şi de materialul de start, produsul finit (masa de caramel) conţine 8 - 50 % zaharuri reducătoare (calculate ca glucoză) şi cantităţi variabile de zaharoză, dacă materialul de start a fost zaharoza.

Oligozaharidele suferă reacţii de hidroliză acidă şi enzimatică (de exemplu zaharoza): Mediu acid

Zaharoza + H2O ......................... Glucoza + Fructoza

(mineral, organic)

Zaharoza + H2O Invertaza .........................

Glucoza + Fructoza

Fructul D-glucoza D-fructoza Zaharoza

Mere 0,17 6,04 3,78

Struguri 6,86 7,84 2,25

Piersici 0,91 1,18 6,92

Pere 0,95 6,77 1,61

Cireşe 6,49 7,38 0,22

Capşuni 2,09 2,40 1,03

Nivelul de glucide libere din fructe (% fata de masa produsului proaspat)

Continutul de mono si oligozaharide în produsele alimentare variaza functie de:– materia prima agroalimentara (fructe, vegetale, leguminoase) – de produsul alimentar finit

Vegetala D-glucoza D-fructoza Zaharoza

Sfecla 0,18 0,16 6,11

Brocolli 0,73 0,67 0,42

Morcovi 0,85 0,85 4,24

Castraveti OJS6 0,86 0,06

Andive 0,07 0,16 0,07

Ceapa 2,07 1,09 0,89

Spanac 0,09 0,04 0,06

Porumb dulce 0,34 0,30 0,37

Cartofi dulci 0,33 0,30 3,37

Tomate 1,12 1,34 0,01

Leguma % Glucide

Mazare verde, boabe zbarcite Mazare verde, boabe netede Fasole verde pastai

3,681.492,14

Conţinutul mediu de zahar din mazare şi fasole

Nivelul de glucide libere din vegetale (% fata de masa produsului proaspat

Produsul % Zahar total

Miere de albine 40,5

Ciocolatd dulce 62,7

Caramele 77,5

Gemuri, marmelade 70,8

Jeleuri 65,8

Zahar din sfecia şi trestie

99,5

Confinutul în zahar total al unor produse zaharoase

Sucul % Zahar total

Suc de mere 13,8

Suc de struguri 18,2

Suc de grapefruit 13,7

Sucde lămaie 7,7

Suc de portocale 11,1

Suc de prune 19,3

Nivelul de zahar total in unele sucuri

Cerealele contin cantitati reduse de mono si oligozaharide:

porumbul : • 0,2 - 0,5 % D-glucoza, • 0,1 - 0,4 % D-fructoza ,• 1 - 2 % zaharoza graul: • 0,01 % D-glucoza• 0,1 % D-fructoza • 1 % zaharoza

Organul % Zahar total

Inimă de vita 0,7

Creier 0,8

Rinichi de vita 0,9

Ficat de vita 6,0

Ficat de pore 1,7

Ficat de vitel 4,0

Nivelul de zahar total în unele organe ale animalelor

Produsul lactat % Zahar total

Lapto Integral 4,9

Lapte degresat 5,1

Lapte concentrat 9,9- 16,3

Lapte praf degresat 49,1 - 52,2

Unt 0,4

Smantana 5,1

Branzoturi 1,6-2,0

Inghetata <20,6

Zer praf 72,4

Nivelul de zahar total din produsele lactate

• Organele animalelor ce se abatorizează contin mono si oligozaharide în cantitati variabile

• Produsele lactate au un continut de carbohidraţi variabil, dependent de produsul realizat din lapte

Ouăle au continut redus de mono si oligozaharide: oul întreg 2,5 %, albusul 6,3%, gălbenuşu1,3%.

Peştele şi molustele se caracterizează printr-un continut redus

de mono şi oligozaharide.