Disaharidi i polisaharidi

Disaharidi su izgrađeni od dvije međusobno povezane molekule monosaharida. Najpoznatiji disaharid u prehrani je saharoza tj. obični bijeli šećer. Saharoza nastaje povezivanjem po jedne molekule glukoze i fruktoze preko atoma kisika, pri čemu nastaje i molekula vode. Najviše je ima u šećernoj repi i šećernoj trsci, pa se i dobiva njihovom preradom. Dobro je topljiva u vodi. Grijanjem na temperaturi do 200 ˚C tali se i prelazi u karamel smeđe boje koji se koristi u proizvodnji slatkiša i pića.

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ → C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O

glukoza fruktoza saharoza voda

Na povišenoj temperaturi, uz dodatak kiseline kao katalizatora, saharoza hidrolizira tj. reagira s vodom dajući ponovo glukozu i fruktozu.

_{katalizator, povišena temp.}

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

saharoza

Dobivenu smjesu glukoze i fruktoze nazivamo invertni šećer. Prisutnost saharoze u otopini ne možemo dokazati reakcijom karakterističnom za dokazivanje glukoze. Zašto, ako u svojoj strukturi sadrži glukozu? Zato što u saharozi glukoza nije slobodna, već je povezana s fruktozom, pa ne može reagirati na isti način kao slobodna glukoza. Znači, saharoza nije reducirajući šećer.

Drugi poznati disaharid je laktoza. Ona se sastoji od dva monosaharida: glukoze i galaktoze. Nalazi se u mlijeku sisavaca: pa se zato i naziva mliječni šećer. Od svih vrsta mlijeka, majčino mlijeko sadrži najviše laktoze (oko 7%). Laktoza je mnogo manje slatka od saharoze i za razliku od saharoze laktoza je reducirajući šećer.

Polisaharidi su složeni ugljikohidrati jer se sastoje od puno međusobno povezanih molekula monosaharida. Opća formula im je (C₆H₁₀O₅)_n. Polisaharidi su prirodni polimeri. Prirodni su zato što ih nalazimo u prirodi, u biljkama i životinjama, a polimeri su zato što su izgrađeni od puno međusobno povezanih manjih jedinica, monomera.

Biljni polisaharidi su npr. škrob i celuloza, dok je glikogen životinjski polisaharid.

Škrob je izgrađen od puno međusobno povezanih molekula glukoze. Udio škroba u sjemenju žitarica je do 70%, dok ga u gomolju biljaka (npr. krumpira) gdje služi kao rezerva hrane, ima do 30%. Nalazi se u obliku škrobnih zrnaca koja su po obliku i veličini karakteristična za svaku biljku. Škrob nije topljiv u hladnoj vodi. U vrućoj vodi nabubri i djelomično se otopi stvarajući škrobno ljepilo. Škrob je izgrađen od dvije vrste polimernih molekula: amiloze i amilopektina. Amiloza je nerazgranati, dugi polisaharid, savijen u uzvojnicu, a amilopektin je lanac glukoze koji ima bočne lance, poput grana na stablu.

Na koji način možemo dokazati prisutnost škroba u namirnicama? Reagens za dokazivanje škroba je otopina joda u kalijevom jodidu, poznata pod nazivom Lugolova otopina. U Petrijevu zdjelicu stavimo komadić banane i kruha, te malo škroba. Na svaki uzorak kapnemo nekoliko kapi Lugolove otopine. Tamnoplava boja dokazuje prisutnot škroba u tim namirnicama, a potječe od kompleksa koji nastaje ugradnjom joda u uzvojnicu amiloze.

Ispitajmo sada što se događa ako grijemo otopinu škroba s Lugolovom otopinom. Prvo ćemo pripremiti otopinu škroba tako da u epruvetu stavimo škrob i ulijemo destilirane vode. Sadržaj protresemo. Zapažamo da se škrob u hladnoj vodi ne otapa. Ispitajmo sada, da li se otapa u vrućoj vodi? Epruvetu oprezno zagrijavamo na plamenu plamenika, od vrha smjese prema dolje, kružnim pokretima. Nakon zagrijavanja škrob se otopio. Epruvetu odložimo na stalak da se ohladi. Zatim u nju dodamo jednu kap Lugolove otopine. Vidimo da je otopina poplavila. Protresemo epruvetu i dodamo još par kapi Lugolove otopine, kako bi cijeli sadržaj poprimio tamnoplavu boju. Zatim ponovo zagrijavamo epruvetu. Što opažamo? Zagrijavanjem, plava boja nestaje i otopina postaje žuta. Pričekajmo da se otopina ohladi. Primjećujemo da se hlađenjem vraća plava boja otopini škroba. Što se događa kada zagrijavamo otopinu škroba? Zašto nestaje tamnoplava boja? Zagrijavanjem otopine škroba mijenja se struktura amiloze tj. deformira joj se uzvojnica i jod se ne može ugraditi. Hlađenjem se uzvojnica ponovo formira i opet dolazi do nastajanja kompleksa plave boje.

Glikogen je polisaharid koji služi za uskladištenje glukoze u tkivu životinja. Dakle ima istu namjenu kao škrob kod biljaka. Nalazi se u jetri i mišićima. Glikogen je izgrađen od mnogo molekula glukoze povezanih u razgranatu strukturu. Kada se smanji koncentracija glukoze u krvi počinje hidroliza glikogena pri čemu se on uz pomoć enzima razgrađuje na glukozu. Obrnuto, ako se hranom poveća unos glukoze, tada se ona veže i pohranjuje kao glikogen.

Celuloza je izgrađena od velikog broja molekula glukoze, povezanih u dugačke lance. Ti lanci su paralelni i međusobno povezani vodikovim vezama. Celuloza je najrašireniji polisaharid u prirodi. Od nje su izgrađene stijenke biljnih stanica te vlakna i debla drveća. Najviše celuloze ima u pamuku i lanu, preko 90%, a u drvetu je ima oko 40%. Ljudski organizam ne može razgraditi celulozu na glukozu jer nema odgovarajuće enzime. Zato nam celuloza ne može služiti kao hrana, ali se ubraja u skupinu dijetetskih vlakana nužnih za normalnu probavu i formiranje stolice. No neke životinje (biljojedi, termiti) mogu razgraditi celulozu pa je mogu iskoristiti kao izvor glukoze. Celuloza nije topljiva u vodi. Otporna je na kiseline i lužine. Upotrebljava se za proizvodnju odjeće, papira, vate, umjetne svile (viskoze), fotografskih filmova, bezdimnog baruta i drugih proizvoda.