Полисахариды первого порядка (олигосахариды)

К ним относятся дисахариды и трисахариды.

Дисахариды.Они построены из остатков двух молекул моносахаридов и имеют одинаковую молекулярную формулу С₁₂Н₂₂О₁₁. При этом в дисахариде могут соединяться две гексозы, две пентозы или гексоза и пентоза.

Дисахариды можно рассматривать как гликозиды, так как две молекулы моносахаридов соединены между собой гликозидным гидроксилом одного моносахарида и одной из гидроксильных групп другого. При таком соединении двух молекул моносахаридов выделяется молекула воды. Дисахариды хорошо растворимы в воде и спирте, сладкие, под влиянием ферментов пищевари­тельного тракта, дрожжей или при кипячении с кислотами превращаются в простые сахара. При запекании яблок, варке ки­селей из кислых фруктов и ягод, в чае с лимоном определенное количество олигосахаридов подвергается гидролизу.

При гидролизе молекулы дисахаридов образуются две молекулы моносахаридов, а при гидролизе рафинозы – три:

+Н₂О

С₁₂Н₂₂О₁₁ -------® С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆;

+ 2Н₂О

С₁₈Н₃₂О_{1 6}-------® С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆.

Все сахара гигроскопичны, поэтому сахар, карамель при хранении, в сы­ром помещении увлажняются. С учетом растворимости саха­ров формы для желе, кремов посыпают сахарной пудрой; что­бы на поверхности киселей не образовалась корочка, ее также посыпают сахарной пудрой. При нагревании сахаров до темпе­ратуры 160 – 190 °С расплавленный сахар карамелизуется (лег­че других карамелизуются лактоза и фруктоза), отщепляя воду и образуя сначала карамелан, а затем темноокрашенный карамелен, обладающий горьким вкусом и хорошо растворимый в воде.

Приготовление коричневой краски («жженки») для мясных соусов и желе основано на карамелизации. Потемнение молочных консервов, корки хлеба при выпечке и т. д. обусловлено тем, что лактоза, глюкоза, фруктоза в раст­воре при 100 °С вступаютв реакцию с аминокислотами белков, образуя темноокрашенные меланоидины.

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) представляет собой глюкозофруктозоид. Она широко распространена в растениях и быстрее других сахаров передвигается по растению. В некоторых растениях она может накапливаться в больших количествах. Так, сахарозы, в % (табл. 6)

В странах бывшего СССР сахарозу получают из сахарной свеклы, а в тропических и субтропических странах из сахарного тростника. Хорошо очищенный сахар более чем на 99% состоит из сахарозы.

Из сахарной свеклы сахарозу получают извлечением ее водой, очисткой водного раствора от сопутствующих веществ, концентрированием раствора с последующей ее кристаллизацией.

В настоящее время сахар является одним их наиболее распространенных продуктов питания населения многих стран. Полагают, что высокое содержание сахара в рационе питания, особенно пожилых и незанятых физическим трудом людей, является нежелательным из-за способности избыточного количества сахара превращаться в организме человека в жир. Избыточное потребление сахара приводит к развитию диабета.

Сахароза при гидролизе ферментом инвертазой или кислотами гидролизуется (инвертируется) с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы. Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы после гидролиза называется инвертным сахаром. Сахароза не восстанавливает фелингову жидкость, несбраживается непосредственно дрожжами, но под действием фермента инвертазы превращается в глюкозу и фруктозу, которые сбраживаются.

Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в природе не встречается, а образуется в качестве промежуточного продукта при гидролизе крахмала под действием фермента амилазы (диастаза) или кислот. Мальтоза получается с выходом около 80% при ферментативном расщеплении крахмала. Содержится также в проросшем зерне (солоде), патоке.

В пищеварительном тракте человека крахмал пищи сначала подвергается действию фермента слюны птиалина, а затем панкреатического сока поджелудочной железы, в результате чего появляется мальтоза. Мальтоза распадается на глюкозу и усваивается организмом.

Мальтоза интенсивно образуется из крахмала при прорастании зерна, при этом в зерне накапливается фермент амилаза, под действием которого осахаривается богатое крахмалом сырье (картофель, зерно). Зерно проращивают специально для получения солода, применяемого при производстве пива, этилового спирта, браги, кваса и других продуктов.

Мальтоза представляет собой D-гликозидглюкозу. При гидролизе молекула мальтозы расщепляется на две молекулы глюкозы. В молекуле мальтозы имеется свободный гликозидный гидроксил, и поэтому мальтоза, как и глюкоза, обладает восстанавливающими свойствами.

Лактоза (молочный сахар) содержится в молоке млекопитающих. Содержание лактозы в коровьем молоке достигает – 4,7 %, козьем – 4,5, кумысе – 6,5, овечьем молоке – 4,0%, женском молоке 5 – 8%. (табл. 7)

При гидролизе лактозы образуются глюкоза и галактоза.

В молекуле лактозы имеется один свободный гликозидный гдроксил, и поэтому она, как и мальтоза, восстанавливает фелингову жидкость. Водные растворы лактозы склонны к потемнению, и это затрудняет получение молочных консервов, так как при повышенных температурах лактоза подвергается карамелизации, а продукт при этом приобретает коричневый цвет и специфический привкус. В сыродельной промышленности в качестве отхода получается сыворотка, содержащая лактозу. Из сыворотки выделяют значительные количества лактозы, которую используют в пенициллиновой промышленности для приготовления питательных сред.

Под влиянием молочнокислых бактерий лактоза сбраживается в молочную кислоту:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂ О ® 4СН₃СНОН―СООН.

На свойстве лактозы превращаться в молочную кислоту основано получение кисломолочных продуктов.

Трегалоза (грибной сахар)содержится в пекарских дрожжах, грибах, некоторых водорослях. Она состоит из двух остатков глюкозы, связанных 1,1.

В этом случае обе молекулы теряют свои гидроксилы, и поэтому трегалоза не способна восстанавливать фелингову жидкость. Трегалоза сбраживается большинством дрожжей.

Трисахариды.Из трисахаридов в продуктах встречается рафиноза (С₁₈Н₃₂О₁₆).

Рафиноза (мелитриоза) находится во многих растениях: в сахарной свекле, семенах хлопчатника, сои, гороха, растворима в воде, но не сладкая. При производстве свекловичного сахара рафиноза переходит в побочный продукт, называемый мелассой. При содержании в сахарной свекле до 20 % сахарозы содержание рафинозы составляет от 0,2 до 1 % из расчета на сахарозу. В процессе хранения свеклы содержание в ней рафинозы увеличивается. Рафиноза не содержит свободного гликозидного гидроксила и поэтому не восстанавливает фелингову жидкость. При кислотном гидролизе из рафинозы образуются глюкоза, фруктоза и галактоза.

Под действием фермента сахарозы от рафинозы отщепляется фруктоза и остается дисахарид мелибиоза (С₁₂Н₂₂О₁₁).

Степень сладости сахаров.

Сахара обладают сладким вкусом. Но существуют вещества несахарной природы, которые также отличаются сладким вкусом. К таким веществам относят сахарин, некоторые аминокислоты и др. Сахарин слаще сахарозы в 400 раз. Из ягод тропического растения диоскорефиллиум, произрастающего в Западной Африке, выделен белок монелин, который слаще сахарозы в 3000 раз. Полагают, что монелин можно применять для больных диабетом вместо сахарина, ксилита и сорбита. Из другого африканского растения тауматоккус выделен белок, который в 750 – 1000 раз слаще сахарозы.

Степень сладости сахаров определяется органолептически. Для таких определений пользуются чистыми растворами сахаров точной концентрации. Точно приготовленные растворы химически чистых сахаров различных концентраций помещают в мерную посуду. Перед испытанием того или иного раствора сахара небольшой стакан ополаскивают дистиллированной водой и вносят в него 10 мл раствора определенной концентрации, который берут на 10 секунд в рот и отмечают вкусовое ощущение. Каждую пробу берут по несколько раз.

Установлено, что порог ощущения сладкого вкуса, т.е. минимальные количества сахаров, при которых ощущается сладкий вкус, составляет для фруктозы 0,25%, для сахарозы – 0,38 (0,4%), для глюкозы – 0,55%.

За эталон сладкого вкуса принята сахароза. Если сладость сахарозы принять за 100, то сладость других сахаров выражается следующими значениями (табл. 8):

На способность сахаров к кристаллизации из водных растворов значительное влияние оказывает и их растворимость. Растворимость сахаров в воде при температуре 20 ⁰С составляет для фруктозы 78,5%, сахарозы – 66,9, глюкозы – 47,7, мальтозы – 44,1, лактозы – 16,1%, а при 50 ⁰С – соответственно 86,9%, 72,3; 70,9; 60,2; 30,4%. При хранении продовольственных товаров с высокой массовой долей сахаров чаще всего наблюдается кристаллизация сахарозы (засахаривание карамели, конфет), иногда глюкозы (засахаривание меда, варенья, джема) и лактозы (засахаривание сгущенного молока). Фруктоза вследствие большой ее растворимости не кристаллизуется, а при относительной влажности воздуха 50% она даже поглощает влагу. Глюкоза и мальтоза менее гигроскопичны, а химически чистая сахароза практически не гигроскопична. Гигроскопичность сахаров влияет на сохраняемость пищевых продуктов, что необходимо учитывать при их производстве.