UNIVERZITET U BEOGRADU
POLJOPRIVREDNI FAKULTET
FUNKCIONALNA SVOJSTVA
POLISAHARIDA
ZAVRŠNI RAD
Mentor
Student
Prof. dr Branislav Zlatković
Aleksandar Martinović TR09/484
Beograd, 2015.
2. MONOSAHARIDI – SVOJSTVA I OBLICI
S obzirom da u molekulu monosaharida ima više OH grupa koje su međusobno blizu,
dolazi do intramolekulskih reakcija jedne od OH grupa sa karbonilnom grupom, pri čemu
nastaju ciklične strukture i izuzetno reaktivna poluacetalna grupa. Većina monosaharida
gradi šestočlani heterociklični prsten pri čemu se poluacetalna veza uspostavlja između
prvog i petog C atoma kod aldoza (piranoze), odnosno između drugog i šestog C atoma
kod ketoza (furanoze). Hawort je uveo perspektivne formule gde je ciklični sistem
zamišljen kao planaran, a supstituenti se ispisuju iznad i ispod ravni prstena. U slučaju
intramolekulske reakcije monosaharida uspostavlja se ravnoteža između dva izomerna
ciklična oblika.
Izomeri se međusobno razlikuju po konfiguraciji na prvom C atomu koji se naziva
i glikozidni ili anomerni C atom. Uspostavljanje ravnoteže između ova dva oblika dovodi
do pojave mutarotacije. Naime, davno je uočeno da kod sveže pripremljenog rastvora
glukoze brzo dolazi do značajne promene ugla skretanja ravni polarizovane svetlosti
(od + 112
0
do +52,5
0
) koja se nakon nekoliko sati ustaljuje (francuski hemičar
Dubrunfaut 1846. g.). Ova promena ugla je nazvana mutarotacija. Osnovni nedostatak
Hawort-ovih formula je u tome što su ciklični monosaharidi zamišljeni kao planarni
sistemi, a što ne odgovara stvarnosti. Utvrđeno je da se piranozni prsten javlja u dva
prostorna rasporeda -„stolica” i „kada”, a furanozni u E- i T-konformaciji
(E-konformacija - četiri člana prstena su u ravni, C3 je iznad ravni; T-konformacija - tri
člana prstena su u ravni, C2 je iznad, a C3 ispod ravni).
2.1. Svojstva monosaharida
Ugljeni hidrati su čvrste supstance za koje je karakteristično skretanje ravni polarizovane
svetlosti. Ukoliko su uopšte rastvorni, ugljeni hidrati se rastvaraju u vodi (karakteristično
za monosaharide), jako hidrofilnim organskim rastvaračima (glikol, glicerin), a veoma
slabo u alifatičnim alkoholima (metanol, etanol). Sa porastom molarne mase
rastvorljivost opada. Za ugljene hidrate je karakterističan sladak ukus koji je kod
2
pojedinih predstavnika veoma različit. Utvrđuje se organoleptički, a kao osnova se uzima
saharoza (Savić, 2008).
Hemijska svojstva monosaharida su određena prisustvom aldehidne, keto i
alkoholne grupe. Sadrže više OH grupa koje su reaktivnije od običnih alkoholnih OH
grupa. Od reakcija alkoholnih grupa najvažnije su esterifikacija, eterifikacija i reakcije sa
karbonilnim jedinjenjima. Najvažniji estri su acetati i nitrati. Etri monosaharida nastaju
alkilovanjem OH grupa (izuzev poluacetalne). Hemijski su stabilni, a pokazuju i veću
termičku stabilnost. Reakcijom OH grupa monosaharida sa drugim karbonilnim
jedinjenjima nastaju acetali.
Dejstvom razblaženih mineralnih kiselina na monosaharide dolazi do nastanka
oligosaharida uz izdvajanje vode. S druge strane, prilikom dejstva koncentrovanih
kiselina nastaju polisaharidi nedefinisane strukture.
Oksidacija monosaharida može da se odigra na različite načine što zavisi od
uslova i sredstava koja se koriste za oksidaciju. Potpunom oksidacijom nastaju
ugljendioksid i voda. Do oksidacije može da dođe na aldehidnoj grupi ili primarnoj OH
grupi ili na obe grupe istovremeno. Oksidacijom aldehidne grupe nastaju monokarbonske
kiseline, dok oksidacijom OH grupe na šestom C atomu nastaju glukuronske kiseline.
Oksidacijom obe grupe istovremeno nastaju šećerne kiseline (Jovanović, 2008).
Redukcijom monosaharida nastaju polihidroksilni alkoholi. Imena nastalih
alkohola se dobijaju tako što se na naziv aldoze dodaje nastavak –it. Redukcija se izvodi
u vodenim rastvorima ili smeši vode i nekog organskog rastvarača.
2.2. Monosaharidi anomalne građe
U ovu grupu spadaju monosaharidi kod kojih je sadržaj kiseonika manji. Najvažnije su tri
grupe: dezoksi-šećeri, amino-šećeri i monosaharidi sa razgranatim nizom. Kod dezoksi-
šećera je jedna ili više OH grupa zamenjena atomom vodonika, pa se prema tome dele na
mono-dezoksi, di-dezoksi, tri-dezoksi šećere (Savić, 2008).
Najznačajniji predstavnik je 2-dezoksi-D-riboza koja ulazi u sastav DNK. Amino-šećeri
su veoma rasprostranjeni u prirodi, pri čemu im je uloga raznovrsna. Sadrže amino grupu,
a najčešće se susreće D-glukozamin. Pored amino grupe mogu da sadrže i dezoksi grupu.
3
3. DISAHARIDI
Disaharidi sadrže dva molekula monosaharida koji su međusobno povezani glikozidnom
vezom. To su kristalne supstance rastvorne u vodi čija svojstva zavise od monosaharidnih
ostataka koji ulaze u molekul disaharida. Glikozidna veza nastaje reakcijom alkoholne i
poluacetalne OH grupe (maltozni tip glikozidne veze) ili reakcijom dve poluacetalne OH
grupe (trehalozni tip glikozidne veze). Pošto monosaharidi mogu da se jave u dva oblika
(α i izomeri), a raspolažu sa više slobodnih alkoholnih grupa, postoji više tipova
povezivanja od kojih se najčešće sreću: α(1→4) (maltoza), β(1→4)
(celobioza), α(1→6)
(izomaltoza) i β(1→6) (gencibioza).
Maltozni tip veze je veoma rasprostranjen u prirodi pri čemu svaka
monosaharidna komponenta poseduje slobodnu poluacetalnu OH grupu koja može da
uspostavi novu glikozidnu vezu. Ovakvi ugljeni hidrati mogu da redukuju Feling-ov
reagens pa se nazivaju redukujući šećeri. S druge strane, ugljeni hidrati sa trehaloznim
tipom veze ne mogu da redukuju Feling-ov reagens, pa se nazivaju neredukujući šećeri
(Lelas, 2005).
Među najpoznatijim disaharidima su saharoza (šećer), maltoza i laktoza. Saharoza
je veoma rasprostranjena u prirodi, a najviše je ima u korenu šećerne repe i stablu šećerne
trske. Ime je dobila po oblasti Sarkara jer se u toj oblasti još u doba Aleksandra
Makedonskog med pravio uparavanjem soka dobijenog ceđenjem stabla šećerne trske.
Optički je aktivna što se koristi za određivanje saharoze u sirovini, poluproizvodima i
otpadnim materijama. Hidrolizom u kiseloj sredini daje jedan mol glukoze i jedan mol
fruktoze. Dobijena smeša skreće ravan polarizovane svetlosti ulevo zbog čega se ova
smeša naziva invertni šećer. U industriji šećera se pod šećerom podrazumeva samo
saharoza, dok se sve druge supstance koje prate saharozu nazivaju nešećeri (neorganski i
organski). Proces proizvodnje šećera se sastoji iz više faza:
izvlačenje saharoze iz repe difuzijom (vodeni rastvor),
prečišćavanje i uparavanje difuzionog soka,
kristalisanje saharoze (kristalni šećer),
prečišćavanje šećera.
5
