Sacharidy
sacharidy
struktura sacharidů
- polyalkoholy (aldehydy, ketony)
- alespoň 3 uhlíky
+ deriváty
význam sacharidů
- 50-60 % potravy člověka
(na osobu: 160 g škrobu, 120 g sacharosy, 30 g laktosy, 10 g monosacharidů)
- zdroj energie (buněčné palivo)
- zdroj uhlíku (syntéza buněčných složek)
- rezerva energie (škrob, glykogen, inulin)
- strukturní složky buněk, tkání a pletiv (cellosa, chitiny)
- součást biologicky aktivních složek (nukleotidy, kofaktory, …)
Sacharidy
Sacharidy
sacharidy
klasifikace sacharidů
- monosacharidy
- oligosacharidy
2-10 monosacharidů
- polysacharidy (glykany)
>10 monosacharidů
- komplexní sacharidy
komplexní, konjgované,
obsahují navíc peptidy, proteiny, lipidy, …
aldosy ketosy
Sacharidy
sacharidy
fotosyntéza
6 CO2
+ 6 H2
O → C6
H12
O6
+ 6 O2
kyslík: z vody
světlo: 400-750 nm
zisk energie: 479 kJ/mol
1g CO2
… 0,4 g sušiny
první výskyt fotosyntézy
anoxická: ~ 3.5 mld let
oxická: ~ 2 mld let
Sacharidy
sacharidy
fotosyntéza - chlorofyl
Sacharidy
sacharidy
monosacharidy
triosy
Sacharidy
sacharidy
Tollensovo činidlo
redukce stříbrných iontů v amoniakálním prostředí
NH4
OH + 2 AgNO3
→ Ag+
[NH3
]2
0
OH-
2 Ag+
[NH3
]0
+ R-HCO → 2 Ag0
+ R-COO-
NH4
+
+ 2 NH3
+ H2
O
Redukující cukry redukují v amoniakálním prostředí stříbrné ionty Tollensov
činidla na kovové stříbro (vzniká zrcátko).
(video)
monosacharidy
důkaz cukrů
Sacharidy
sacharidy
monosacharidy
hexosy - glukosa
Glukosa
(hroznový cukr, škrobový cukr, dextrosa)
hlavní monosacharid většiny potravin (s fruktosou)
v rostlinách fotosyntézou, savci glukoneogenezí
v krvi živočichů (glykémie) cca 0.1 %, do buněk pomocí inzulinu
základ energetického metabolismu člověka
mozek+krvinky spořebují cca 150 g denně
zdroje: příjem / glykogen / glukoneogeneze / bílkoviny svalů
když v krvi málo ⇒ produkce glukagonu a adrenalinu
ukládána: játra, svaly
výroba fruktosy enzymaticky
disacharid glu-glu = maltóza
Sacharidy
sacharidy
glukosa - glykémie, glykemický index
glykémie = koncentrace D-glukosy v krvi (běžně asi 5 mmol/l)
příjem glukosy a galaktosy → zvýšení hladiny glukosy v krvi
běžně do 30 min po jídle, po cca 2 hodiny
GI: poměr ploch pod křivkou potravina/glukosa
fruktosa a další přednostně metabolizovány v játrech, bez inzulinu
fruktosa ~ poloviční sekrece inzulinu
nízký GI
<55
střední GI
56-69
vysoký GI
70+
jablko
ovesná kaše
sladká brambora
jogurt
hořká čokoláda
ananas
pizza
sýr
celozrnné pečivo
těstoviny
cornflakes
bílé
pečivo
hranolky
med
cukr
Sacharidy
sacharidy
monosacharidy
hexosy - fruktosa
Fruktosa
(ovocný cukr, levulosa)
sladší než glukosa (cca 1.5x)
v ovoci bohatém na vlákniny – jahodách, ostružinách, borůvkách
GI = 20 (dříve doporučované náhradní sladidlo)
produkce gherlinu
odbourávání v játrech
výroba: třtina, řepa, kukuřice +enzymatická přeměna Glu
polemika o její souvislosti s obezitou, diabetem
Sacharidy
sacharidy
HFCS high-fructose corn syrup
od 70. let nahrazuje sacharózu
výroba enzymatickým štěpením kukuřičného škrobu
s následnou izomerací Glu→Fru
proměnlivé složení fruktosy (5-90%)
polemika o souvislosti s obezitou a diabetem (studie neprůkazné)
výhoda: tekutý
→ nápoje (rychlý průchod žaludkem, nedostatečný výlev leptinu -h.nasycení)
Sacharidy
sacharidy
Zpracování fruktosy
fruktosa: GI 20
⇒ pozvolný růst glykémie,
přechod do krve však rychlý
(efektivně vychytávána játry)
→ složitě začleněna do glykogenu
→ odbourána na laktát a acetyl-KoA
→ příp. syntéza tuku v játrech, VLDL
obavy z příliš slazených nápojů,
těžko prokazatelný vliv na zdraví
Sacharidy
sacharidy
Sacharidy
sacharidy
monosacharidy v potravinách
téměř ve všech potravinách,
proměnlivý obsah
Ovoce
- podle zralosti, skladování
- jablka: při sklizni pouze škrob (degradace škrobu, hemicelulos, pektinu)
- glukosa a fruktosa
málo obvyklé cukry:
jeřabiny (sorbosa),
jahody (heptulosy),
avokádo (heptu-, oktu-, nonulosy až 5 %)
sušené fíky ~ 60 % cukrů (bílý povlak je glukosa)
hrozny ~ 8 %
vinný mošt 120-250 g/l
Glu:Fru 0,5-0,9
suchá vína < 4 g/l
sladká vína > 45 g/l
Sacharidy
sacharidy
Sacharidy
sacharidy
zelenina
převážně Glu a Fru
zřídka arabinosa, xylosa
běžně <10 %
kukuřice ale i 16 %
také v luštěninách (sója 3 %)
okopaniny a kořenová: škrob
maso
- glykogen (živočišný škrob) až 1 %
→ posmrtná degradace
→ 0,X % monosacharidy, fosforečné estery (glu-6-P)
mléčné výrobky
- monosacharidy stopově
- spíš disacharid laktosa
vejce
v sušině ~ 10 g/kg (tzn. 1 %)
z toho polovina glykoproteiny
zbytek galaktóza
Sacharidy
sacharidy
základní složení medu
složka obsah [%]
fruktosa 38
glukosa 31
voda 17
maltosa 7.3
vyšší cukry 1.5
sacharosa 1.3
minerální látky 0.17
Sacharidy
Sacharidy
sacharidy
invertní cukr
“umělý med”
ekvimolární směs glukosy a fruktosy
vyráběn kyselou hydrolýzou / enzymaticky
sladší než sacharosa (1.25x)
využití:
cukrovinky, zmrzliny
výroba umělých sladidel
proč je invertní?
Sacharidy
sacharidy
Polarimetrie
Paprsek kruhově polarizovaný a lineárně polarizovaný
Sacharidy
sacharidy
Polarimetrie
princip polarimetru
schéma subjektivního polarimetru
zdroj světla
polarizátor
linárně polarizované světlo
nepolarizované světlo
kyveta se vzorkem
vzorek stáčí rovinu polarizace
analyzátor
pozorovatel, detektor
Sacharidy
sacharidy
Polarimetrie
Sacharidy
sacharidy
fyziologie, výživa
sacharidy celkově ~ 55 % energie
z toho jednoduché ideálně <20 %
zpracování sacharidů
polysacharidy: štěpení amylosami
→ oligosacharidy: hydrolyzovány glykosidasami
→ monosacharidy
→ resorpce (glukosa a galaktosa aktivně, ostatní difúzí)
→ transformace na glukosu v játrech
→ glukosa metabolizována ve svalech
→ voda, CO2
(přebytek: glykogen)
Sacharidy
sacharidy
Agávový sirup
-ze sukulentů Jižní Ameriky
-sladivost ~2krát vyšší než cukr
-nízký glykemický index (20-30)
-vysoký poměr fruktózy (až 97%)
-problémy spojené s vysokým obsahem fruktózy
Sacharidy
sacharidy
Deriváty sacharidů
sacharidy jsou díky kyslíku reaktivní → množství derivátů
redukcí karbonylové skupiny → cukerné alkoholy (alditoly, cyklitoly)
glycerol
- sladký
- přirozeně (i nepřirozeně) ve víně: třetí hlavní složka, 5-20 g/l,
vytváří plnou a jemnou chuť.
- jedovatý jen ve vyšších dávkách (LDLo = 1,5 g/kg)
- kosmetika (zvlhčující účinek)
Sacharidy
sacharidy
obsah D-glucitolu (sorbitolu) v ovoci
D-glucitol
(sorbitol)
náhradní sladidlo, cca 50% sladivost (E420),
přirozeně v ovoci (jeřabiny)
výroba ze sacharózy
využití: léky, zubní pasty (nekariogenní)
Sacharidy
Xylitol
březový cukr, v ovoci a zelenině
nekariogenní (naopak prevence)
vysoká hodnota endotermní rozpouštěcí entalpie
praktické využití:
potravinářství (žvýkačky)
farmacie (zubní pasty, ústní vody)
nevýhody:
projímavé účinky (>40 g)
nebezpečný pro psy
Sacharidy
sacharidy
Obsah hlavních alditolů ve vínu
[mg/l]
Sacharidy
sacharidy
cyklitoly
skupina odvozená od cyklohexanu
většinou šest hydroxyskupin, ale i pět,
čtyři a tři skupiny
nejvýznamější skupina:
inositoly (dříve cyklosy)
8 stereoisomerů
Myo-inositol:
běžně v potravinách
dřív vitamin B8
Sacharidy
sacharidy
cukerné kyseliny
Sacharidy
sacharidy
cukerné kyseliny
(aldonové kyseliny) - glukonová kyselina
Sacharidy
sacharidy
cukerné kyseliny
(uronové kyseliny) - glukuronová kyselina
Sacharidy
sacharidy
výskyt, využití cukerných kyselin a laktonů
kys. glukonová a mannonová: v rostlinách, potravinách
po reakci neenzymovém hnědnutí
alduronové kyseliny: v polysacharidech
6,3-Glukuronolakton:
výživa sportovců (zrychluje tvorbu a zpomaluje
odbourávání svalového glykogenu)
EFSA popírá obavy z taurinu i 6,3-G-L. (NOAEL 1 g/kg)
běžný lidský metabolit
γ-lakton glutamové kys.: konzervace salámů
6,3-Glukuronolakton
Sacharidy
sacharidy
další deriváty:
glykosidy (cukr + aglykon),
ethery,
estery
cukr + aglykon →
heteroglykosid
cukr + cukr →
homoglykosid
minoritní stavební složky,
hydrokoloidy
běžné, hlavně PO4
3-
nukleotidy
od kys. sírové, octové
Sacharidy
sacharidy
chitin - z jednotek N-acetylglukosaminu
stavební polysacharid bezobratlých a hub
2. nejrozšířenější na zemi (po celulose)
deacetylací ⇒ chitosan (doplněk k hubnutí)
Sacharidy
sacharidy
disacharidy
neredukující
(kondenzují spolu dvě poloacetalové
hydroxyskupiny. Neobsahuje
anomerní hydroxylovou skupinu.)
redukující
(každý jiný případ)
Obr.: možnosti vazby dvou molekul glukosy
sacharosa (glukosa+fruktosa)
maltosa (glukosa+glukosa)
laktosa (glukosa+galaktosa)
Sacharidy
sacharidy
disacharidy
výskyt, využití
V potravinách
běžná součást: ovoce, zelenina, med, mléko
hlavní komponenty: D-monosacharidy (Glu, Fru, Gal, Man)
Zpracování v těle
enzymatická hydrolýza
některé kariogenní účinky (sacharosa, maltosa)
Průmyslové využití
ze škrobů výroba oligosacharidů
hydrogenace disacharidů → alkoholické cukry
fyziologické vlastnosti umělých oligosacharidů:
- vesměs nekariogenní
- mnohé nestravitelné (nízkoE potraviny)
- často prebiotické, probiotické a synbiotické účinky
palatinosa (isomaltulosa): umělý oligosacharid pro
výživu sportovců. Ze sacharosy. glukosa+fruktosa
vázané glykosidickou vazbou 1,6
Sacharidy
sacharidy
sladidlo
sladivost
(rel. k sacharóze
100%)
kalorie na gram
Sacharóza 100 4
Polyglycitoly 40 – 90 3
Sorbitol 60 2,6
Xylitol 100 2,4
Maltitol 90 (prášek), 40 – 90
(sirup)
2,1
Isomalt 45 – 65 2
Lactitol 40 2
Mannitol 70 1,6
Erythritol 70 0,2
snížení potřeby cukrů pomocí polyolů
hydrolyzáty a alkoholické cukry,
náhrada cukrů
hydrolýzou škrobů, i přirozeně
nekariogenní, bez vlivu na glykémii
sladká chuť
laxativní účinky
Sacharidy
sacharidy
α-D-glukopyranosyl-(1→4)-D-
glukopyranosa
maltóza
disacharid glukózy
strukturní jednotka škrobu
cca ½ sladivost
V potravinách
- hydrolýzou škrobu: chlebové těsto
- v klíčících semenech (slad) → stupňovitost piva
Využití
maltózové sirupy, maltooligosacharidy
hydrogenace → glukopyranosyl-glucitol (90% sladivost,
nekariogenní, malý vliv na krevní cukr)
Sacharidy
sacharidy
výskyt intolerance laktosy
laktóza
mléčný cukr
pouze v savčím mléce ~ 5 %
jen málo kariogenní
v těle zpracován laktasou
intolerance laktózy
-neschopnost produkovat laktasu -
vrozená/prvotní/druhotná
Sacharidy
sacharidy
laktóza
snížení obsahu laktózy v syrovátce během fermentace
Vyhláška 157/2008 Sb., o potravinách určených pro
zvláštní výživu a o způsobu jejich použití, která
stanovuje limit laktosy v potravinách s nízkým
obsahem laktosy na 10 g.kg-1
a bezlaktosové
potraviny mohou obsahovat pouze 100 mg laktosy na
1 kg.
zralé tvrdé sýry neobsahují téměř žádnou laktózu
Sacharidy
sacharidy
sacharóza
řepný cukr, třtinový cukr
produkt fotosyntézy → ve vegetativních částech rostlin
cukrová třtina až 26 %
cukrová kukuřice až 17 %
ovoce až 8 %
řepa až 20 %
průmyslový zdroj: cukrová třtina
u nás: cukrová řepa (Beta vulgaris)
lokálně: datle (Irák, Alžírsko), palmový cukr (Indie,
Kambodža, Filipíny), javor (Kanada, USA, Jap)
https://youtu.be/6NMQ9niBB2s
α-D-glukopyranosyl-β-D-fruktofuranosid
Sacharidy
sacharidy
Sacharidy
sacharidy
cukrová řepa
sacharóza
výroba cukru
1. řepa → řepné řízky, extrakce
2. epurace - čiření: Ca(OH)2
3. odstranění hydroxidu- saturace: CO2
4. krystalizace (těžká šťáva, lehká šťáva)
melasa
96 % sacharóza
https://youtu.be/6NMQ9niBB2s
Sacharidy
sacharidy
melasa
zbytek po vycukernění řepy či třtiny
~ 50 % cukru
využití v likérnictví, výroba lihu
https://youtu.be/6NMQ9niBB2s
sacharóza
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
klasifikace - struktura řetězců
10 až milion jednotek
polydisperzní molekuly
podle složení
- homopolysacharidy
- heteropolysacharidy
podle struktury
- lineární
- větvené
- nevětvené
- cyklické
lineární polysacharid
jednou větvený lineární
substituovaný lineární
několikrát větvený lineární
cyklický
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
klasifikace - struktura řetězců
dextran
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
klasifikace - funkce
dle původu
polysacharidy rostlin
polysacharidy živočichů
podle funkce
zásobní (rezervní) glykogen, škrob
stavební (strukturní) chitin, celulosa
ostatní arabská guma, okra, slizy
škrobová zrna rýže
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
glykogen
granule v cytoplazmě
průměrně 250 - 800 g
jaterní: ⅓ , glykémie
svalový: ⅔ , zdroj E
Sacharidy
sacharidy
celulóza
pektin
lignin
polysacharidy
stavební polysacharidy rostlin
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
výskyt v potravinách
ovoce
pektin, celulosa, lignin
škrob ubývá během zrání
(jablka 3 % → 0 %)
zelenina
celulosa, pektin, lignin
škrob převládá, zráním přibývá
obiloviny
hlavně škrob, otruby: lignin
silně závisí na stupni vymletí (endosperm 83 %
hmotnosti zrna, otruby 15 %, klíček 2 %)
OBSAH POLYSACHARIDŮ V PŠENIČNÉ MOUCE
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
fyziologie a výživa
využitelné
(škroby, gylkogen)
částečně využitelné
nevyužitelné
(celulosa, pektin, aditivní škroby)
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
vláknina
● rostlinný původ
● neštěpitelná trávicím aparátem ⇒ nestravitelná
● nevyužitelná jako přímý zdroj E
● prebiotikum
● polysacharidy + nepolysacharidové polymery
dřevo je vláknina
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
vláknina
● rozpustná vláknina
- měkká, bobtnavá
- absorbuje vodu
- substrát sacharolytických bakterií
- pektiny, gumy, slizy, polysacharidy řas, část hemicelulos
- zvyšuje viskozitu obsahu žaludku a střev (ovlivňuje absorpci látek)
● nerozpustná vláknina
- hrubá, plnidla
- nerozpustná ve vodě
- celulosa, lignin, část hemicelulos
- zvětšuje objem potravy
- zkracuje dobu průchodu, zlepšuje peristaltiku
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
vláknina
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
vláknina - energie vlákniny
- v potravinách jako “sacharidy”, avšak E nevyužitelná
- rozpustná: částečně štěpena
- nerozpustná: odolává
- obojí hlavně mikroorganismy ( → krátké mastné kyseliny)
- zisk cca 3 kJ/g (škrob 17)
- ovlivnění glykemického indexu
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
zdroje a využití vlákniny
pektin
v ovoci, do marmelád, jogurtů
gumy (guarová, …)
v rostl. šťávách
zahušťování, mražené výr.
Lignin
dřevnatá vláknina, nepolys.
stvoly, semena, zrna
proti rakovině?
polysacharidy řas (carrageenan)
stabilizátory, zahušťovadla
pudinky, zmrzliny
chitin
exoskelety, houby, řasy
hypocholesterolemický efekt
Sacharidy
sacharidy
funkce vlákniny rozpustná nerozpustná
regulace digesce a absorpce sacharidů v tenkém střevě ★
regulace absorpce tuků a cholesterolu v tenkém střevě ★
vazba žlučových kyselin na přechodu tenkého-tlustého
střeva
★ ★
vazba vody a zvětšení střevního obsahu ★
substrát pro sacharolytické bakterie (které ji fermentují na
krátké mastné kyseliny)
★
naředění toxického obsahu střeva ★ ★
úprava doby průchodu tráveniny ★ ★
Sacharidy
sacharidy
polysacharidy
příjem vlákniny
nízký příjem do jisté míry civilizační choroby
průměrný příjem v Česku 12 g/den
(98 % populace < 25 g)
v USA: 15 g
doporučený denní příjem: 30 g
rozpustná:nerozpustná 1:3
během 20. století velká proměna stravovacích návyků
Studie: vláknina je hlavním faktorem nižšího výskytu
střevních chorob africké oproti evropské populaci
Sacharidy
sacharidy
škrob
amylum, starch
- hlavní zásobní PS rostlin
- v plastidech
- pletiva: přechodný škrob, ukládání v amyloplastech
→ škrobová zrna
struktura škrobu
- amylosa
- amylopektin
- obvykle v poměru 1:3
- ale i speciální odrůdy
Sacharidy
sacharidy
helikální úsek amylosy
větvení amylopektinu
Amylosa
α-D-(1→ 4)-glukan
lineární molekula
částečně esterifikována
Amylopektin
D-glukosa (1,4) a (1,6)
větvení po 10-100 jedn.
částečně esterifikován
stupeň polymerace 50k až 1M
větvená struktura A,B,C
škrob
základní složky škrobu
ukládaná forma: škrobová zrna
Sacharidy
sacharidy
Rostlina
obsah
škrobu (%)
Rýže 89
Brambory 82
Maniok 77
Ječmen 75
Čirok 74
Pšenice 74
Batáty 72
Žito 72
Kukuřice 71
Hrách 40
maniok jedlý
u nás:
brambory, obiloviny
jinde také:
sladké brambory, tapioka
ovoce, semena:
banány, kaštany, oříšky
škrob
zdroje a výroba škrobu
Sacharidy
sacharidy
škrob
výroba z brambor
zrna nevázaná
hustota ~ 1,6 g/cm3
→ dekantace
→ čistý škrob
Sacharidy
sacharidy
imbibice: cca 0,2 g vody na 1 g škrobu beze změny objemu
záhřev: roste absorpce vody, než nastané botnání
po dosažení teploty cca 60 °C rozrušování mezimolekulárních
vodíkových můstků
→ želatinace
prudké zvětšování objemu zrn, hydratace nových skupin,
amylosa difunduje do roztoku → škrobový maz (=kolapsovaná
zvětšená zrna obklopená amylosou)
se zvyšující teplotou pokračuje hydratace, zrna ztrácejí integritu
(rozmezí teplot 10–15 °C)
zchlazení: škrobový gel (podle stupně degradace, poměru PS, ..)
nad teplotou mazovatění hydratace pokračuje natolik, že vodíkové
můstky jsou zpřetrhány a dochází k desintegraci zrna
místa interakce glukanů s
vodou
škrob
mazovatění, želatinace
viskogram:
pšeničný (1), bramborový (2), kukuřičný škrob (3)
Sacharidy
sacharidy
Ochlazování
• vzniká škrobový gel: spojitá, pevná trojrozměrná
síť, obsahující velké množství vody, viskozita
roste (viskózní pasty)
Retrogradace
• škrobový gel po čase mění strukturu a
reologické vlastnosti, vznik dvoufázového
systému pevná látka-kapalina
• další tvorba intermolekulárních vodíkových
vazeb (přednostně u amylopektinu)
Podle teploty:
pod -5 °C retrogradace inhibována
-5 až 25 °C vysoká míra retrogradace
> 30 °C potlačení retrogradace
mražené potraviny: vysoký poměr amylopektinu
škrob
mazovatění, želatinace - retrogradace
nativní škrob želatinace retrogradace
Sacharidy
sacharidy
škrob
mazovatění
Sacharidy
sacharidy
?
škrob
změny při pečení
Sacharidy
sacharidy
škrob
změny při pečení chleba
- část škrobových zrn poškozena mletím
- enzymová hydrolýza při kynutí: α a β amylasy
- amylosa
α-amylasa (dextrinogenní) štěpí 1→ 4 vazby
→ Glu, maltosa, limitní α-dextriny
β-amylasa (sacharogenní) odštěpuje maltosu
- amylopektin
α i β-amylasy: → limitní β-dextriny (dále pullulanasa, isoamylasa)
- želatinace (rozsah podle obsahu vody, lipidů, emulgátorů)
- vliv obsahu tuku a oleje: zpomaluje botnání a želatinaci (bílý chleba želatinuje víc)
- kůrka: pražné dextriny: α-(1→ 6) a etherové (6→ 6) vazby
- retrogradace → tvrdnutí chleba (krátkodobá reželatinace rozpečením)
Sacharidy
sacharidy
škrob
vaření těstovin, rýže
vařením těstovin se amylosa uvolňuje do roztoku
→ slepování
prevence:
přídavek monoacylglycerolu či emulgátoru (emulgace amylosy)
proprání po uvaření (odstranění přebytečného škrobu)
malé množství soli (omezení želatinace)
Sacharidy
sacharidy
škrob
další potraviny
konzervace nezralého ovoce a zeleniny
jablka, hrášek: často husté kalné nálevy
kyselé prostředí: hydrolýza škrobu → méně viskózní roztoky
delší ohřev okyselených pudinků s ovocem → řídnutí pudinku
ztekucování dresinků, majonéz: enzymy zeleniny
konzervace nezralého ovoce
může způsbit zakalení kvůli
obsahu škrobu
Sacharidy
sacharidy
Sacharidy
sacharidy
škrob
brambory
1 porce (170 g) ~ 6 % denní doporučené energie ze sacharidů
nativní b.škrob málo stravitelný
složení
hlavní polysacharid: škrob
vláknina (převážně ve šlupce)
bílkoviny cca 10 %, vhodné složení (83 % EAI)
vitaminy (vit.C ~ 50 % v jedné porci)
minerální látky (hlavně K)
Sacharidy
sacharidy
škrob
přemrzlé brambory
skladování kolem bodu mrazu ⇒ enzymová hydrolýza
škrob → oligo- a monosacharidy (až 7 %)
sladká chuť, hnědnutí při smažení
odstranění sladké chuti: skladování několik dní při ~ 20 °C
Sacharidy
sacharidy
škrob
výživové hledisko
škrob = využitelný sacharid
enzymy
α-amylasa: sliny, pankreatická
isoamylasa α-(1→ 6)
trávení v tenkém střevě
většina škrobů rychle nebo pomalu stravitelná
neakceptovatelné pro enzymy: nevyužitelné (vláknina)
retrogradací škrobu +1% rezistence (→ MO)
klasifikace a příklady stravitelných a rezistentních
škrobů:
Sacharidy
sacharidy
škrob
využití škrobu
v potravinách (textura, funkční vlastnosti)
● zahušťovadla a plnidla
● želírující látky
● poutače vody
● náhrada tiků
● nosič vonných látek
● stabilizátor emulzí a pěn
používané formy: nativní zrna, dispergované,
sušené disperze
surovina pro výrobu cukrů a jejich derivátů,
modifikovaných škrobů
50:50 potravinářství : průmysl
průmyslové aplikace škrobů
- papírenství
- textilnictví
- farmaceutika
- stavebnictví
- kosmetika
Sacharidy
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby
omezující vlastnosti nativních škrobů
- nerozpustné ve studené vodě
- v kyselém prostředí hydrolyzují
- viskozita mazů je vysoká
- amylosové gely rigidní, kalné, retrogradující
- voskové gely jsou zase měkké
modifikované škroby
■ přeměněné
hydrolyzované, oxidované
■ zesítěné
■ substituované
estery, ethery
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby
microcoreresearch.com
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby - přeměněné
kyselá hydrolýza
zahřívání koncentrovaných disperzí se zředěnými
kyselinami (HCl, sírová)
štěpení části amylosy i amylopektinu
→ rozpustný škrob,
granule botnají i ve studené vodě
hydrolyzované škroby:
- méně viskózní disperze (možno větší c)
- plnidla, náhrady tuků
- cukrovinky, pudinky
oxidace a bělení
malým množstvím peroctové / peroxidu / chlornanu
sodného / manganistanu draselného
spíše odstranění doprovodných barevných látek
+ oxidace na C-6 → karbonyly až karboxyly
příp. oxidace C-2 a 3 → dikarboxylová kyselina
oxidované škroby:
- čiré tekuté soly
- nížší viskozita
- snížená tendence retrogradovat
použití jako hydrolyzované, + lepší adheze
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby - přeměněné - oxidace
Sacharidy
sacharidy
E 1404
oxidovaný škrob
Moramyl OXB (=bramborový)
papírenství: klížení, vytvrzování, úprava povrchů
Moramyl OXP (=pšeničný)
sádrokartonové desky, zahušťovadlo, stabilizátor,
želé cukrovinek, obalování masa a ryb, textilní
průmysl (šlichtování)
Sacharidy
sacharidy
dextrinované škroby
zahříváním nativních a mírně okyselených škrobů
(HCl, fosforečná, sírová) na 100-200 °C
reakce: hydrolýza, transglukosidace, desintegrace
→ bílé dextriny
nejkyselejší prostředí, krátký ohřev
viskózní, tendence retrogradovat
→ žluté dextriny
rozpustné ve studené vodě
transglukosylace, hydrolýza, polymerace
→ britské gumy (nejméně kyselé prostředí)
nejméně kyselé prostředí, transglukosidace
rozpustné ve studené vodě, adhezivní látky, povrchy
cukroví, enkapsulace
škrob
modifikované škroby - přeměněné
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby - zesíťované a) nativní, b) zesíťovaný škrob pod
elektronovým mikroskopem
zesíťované škroby
dva hlavní typy:
-adipáty (od kys. adipové)
-fosfáty
reakce → příčné vazby
příčná vazba za 1-2k glu jednotek
přesto rheologické změny
integrita zbotnalých granulí
tvoří nekohezní pasty
→ zahušťování omáček, polévek
→ náplně pečiva
+ textilní průmysl
Sacharidy
sacharidy
E 1412
fosforečnanový diester škrobu
diškrobfosfát
Moramyl ZB (=bramborový)
mod. škrob rozpustný za studena, masové
konzervy, paštiky, majonézy, náplně
Moramyl ZBH (=bramborový)
mod. škrob rozpustný za tepla, marmelády,
dresingy, masná výroba
škrob
modifikované škroby - zesíťované
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby - stabilizované
stabilizované škroby
substituce -OH skupin:
estery (acetáty, fosfáty, estery vyšších MK)
ethery (hydroxyalkylethery)
z nativních nebo modifikovaných škrobů
~ 2.5 % acetylových skupin
snížení želatinační teploty, stabilita vůči
retrogradaci, stabilita v kyselém prostředí
ethery
stabilizace emulzí o/v - majonézy
ethery s vyššími MK
oblíbená modifikace:
hydroxypropylované škrobové fosfáty
Sacharidy
sacharidy
E 1442
hydroxypropyl - škrobový difosforečnan
TRECOMEX AET4
paštiky, masové konzervy
(zabraňuje uvolňování masové šťávy)
palačinky, těstoviny
(hladká textura, vodoodpudivý povrch)
škrob
modifikované škroby - stabilizované
Sacharidy
sacharidy
značení modifikovaných škrobů
Sacharidy
sacharidy
škrob
modifikované škroby
výživové hledisko
přeměněné škroby:
normální složky potravy
(analogické produkty in vivo)
stabilizované škroby:
estery - stravitelnost srovnatelná s nativními
ethery - nižší stravitelnost
zesítěné škroby:
nižší stravitelnost oproti nativním
Sacharidy
sacharidy
škrob
hydrolyzáty škrobu
dříve hydrolýza kyselinami, dnes také enzymově
řada produktů (dlouhé řetězce, jednoduché cukry, větvení)
řada využití (sladidla, náhražky tuků a cukru)
kyselá hydrolýza škrobu
HCl v suspenzi škrobu
150 °C, několik minut
enzymová hydrolýza škrobu
α-(1→ 4): amylasy (exo-, endo-)
α-(1→ 6): pullulanasy
obdobné produkty jako kyselá hydrolýza,
avšak lépe definované a regulovatelné.
Možno vytvářet speciální produkty (Fru, cyklo).
produkty
směs sacharidů charakterizuje:
glukosový ekvivalent (dextrosový ekvivalent, DE)
DE 0 nativní škrob
DE 100 glukosa
DE <20 maltodextriny
nesladké viskózní roztoky
viskozita, hladkost, lest → cukrovinky
brání krystalkům → zmrzliny
škrobové sirupy
DE 20-38 typ I
DE 38-58 typ II maltosový sirup
DE 58-73 typ III maltosový sirup
DE 73+ typ IV glukosový sirup
výroba cukrovinek, nealko, sirupy, zkvasitelné
Sacharidy
sacharidy
škrob
hydrolyzáty škrobu
maltodextriny Maltodextrin 1,5 Kg popis produktu
Sacharidy
sacharidy
vzorec a kuželovitá struktura β-cyklodextrinu (7 jednotek glukosy)
škrob
hydrolyzáty škrobu: cyklodextriny
enkapsulace
tvorba inkluzních komplexů
omezení těkavosti, zvýšení
stability.
→ nosiče vonných látek
Sacharidy
sacharidy
celulosa
D-Glukosa β(1 → 4)
neredukující konec redukující konec
celulosové mikrofibrily
Sacharidy
sacharidy
Pektiny polygalakturonová kyselina
(částečně esterifikovaná methanolem)
Pektiny (E440) například v:
Sacharidy
sacharidy
Refraktometrie
Abbeho refraktometr
schéma Abbeho refraktometru
(z http://anl.zshk.cz/vyuka/refraktometrie.aspx)
Sacharidy
sacharidy
Sacharidy
sacharidy
Stanovení volných sacharidů
- chemické metody: reakce funkčních skupin: -OH, -CHO, CO
- fyzikálně-chemické a fyzikální metody
Izolace cukrů z matrice
1. homogenizace vzorku
2. extrakce vodou nebo 80% ethanolem, 80 °C, 30 min
3. přečištění: čiření extraktů, neutralizace kyselin, …
čiřidla:
musí: odstranit opticky aktivní látky (AMK), odstranit koloidní látky (proteiny),
nesmí adsorbovat cukry,
nejčastější: - PbO v CH3
COOH
- Carrezovo činidlo Zn2
[Fe(CN)6
]
Sacharidy
sacharidy
Důkazy cukrů
kyselina jodistá + Schiffovo činidlo (fuchsin)
→ purpurové zbarvení
Tollensovo činidlo
redukce stříbrných iontů v amoniakálním prostředí
NH4
OH + 2 AgNO3
→ Ag+
[NH3
]2
0
OH-
2 Ag+
[NH3
]0
+ R-HCO → 2 Ag0
+ R-COO-
NH4
+
+ 2 NH3
+ H2
O
(video)
Sacharidy
sacharidy
Stanovení cukrů - Titrační metoda
Manganometrické stanovení dle Bertranda
princip:
- pomocí Fehlingova činidla (CuSO4
a další) tvorba Fehlingova komplexu:
- přidání vzorku → vysrážení červeného Cu2
O (video)
- přídavek Fe2
(SO4
)3
→ vyloučení ekvivalentní množství Fe2+
stanovení ekvivalentního Fe2+
manganometricky:
5 Fe2+
+ MnO4
+
8 H+
→ 5 Fe2+
+ Mn2+
+ 4 H2
O
gravimetrická metoda:
vyloučená sraženina se vysuší (105 °C, 45 min) a váží
Sacharidy
sacharidy
TLC - tenkovrstvá chromatografie
vyvíjecí směs:
butanol : kys. octová : voda
4 : 1 : 5
Sacharidy
sacharidy
HPLC - kapalinová chromatografie
Sacharidy
sacharidy
Sacharidy
sacharidy
stanovení polysacharidů (gravimetricky)
Glykogen
izolace, vysrážení, gravimetrie
Vláknina
Henneberger-Stohmannova metoda
1.25 % H2
SO4
1.28 % KOH
Sacharidy
sacharidy
Polarimetrie
Paprsek kruhově polarizovaný a lineárně polarizovaný
Sacharidy
sacharidy
Polarimetrie
princip polarimetru
schéma subjektivního polarimetru
Sacharidy
sacharidy
Polarimetrie