Gıda KimyasıKarbonhidratlar 1Mühendislik Mimarlık Fakültesi Gıda Mühendisliği BölümüProf. Dr. Farhan ALFİN

Ders Konuları Karbonhidratlar Vitaminler Enzimler

Ders değerlendirme Proje 1

%10 Ara Sınavlar 2

%30 Yılsonu sınavı 1 %60

Kaynak http://80.251.40.59/veterinary.ankara.edu.tr/

fidanci/Ders_Notlari/Ders_Notlari/Karbonhidratlar.html

Bu Hafta 2.1 Gıdalarda Karbonhidratların Varlığı 2.2 Karbonhidratların Kimyasal Yapısı 2.2.1 Monosakkaritler

Monosakkaritlerin İzomerliği

Giriş Karbonhidratlar grubu farklı kimyasal

yapıdaki maddeleri kapsar. Karbonhidratlar bitkisel gıdalarda

yaygın olarak bulunur. Karbondioksit asimilasyon ile yeşil

bitkilerde fotosentez sonucu oluşurlar.

Giriş Karbonhidratlar öncelikle organizmanın

metabolizmasında önemli enerji kaynağıdır.

Giriş Bitkiler ve hayvanlar için çatı maddeleri olarak

da görev almaktadır. Silindirilebilir karbonhidratların kullanılmayan

kısımları bitkisel organizmalarda depo maddesi olarak depolanır.

Örneğin bitkisel gıdaların önemli depo karbonhidratı olan nişasta gıda teknolojisinde çeşitli proseslerin temelini oluşturur.

Giriş Silindirilmeyen karbonhidratlar diyet veya

fonksiyonel lif olarak beslemede yararlıdır. Doğrudan tüketimi yanında, gıdalarda

tatlandırıcı, jel yapıcı, stabilize edici, kıvam arttırıcı, yağları ikame edici ve kalori azaltıcı gibi bir çok teknolojik fonksiyonları da vardır.

Bir dizi kimyasal reaksiyon sonunda gıda boyaları ve aroma maddelerine dönüştürülebilirler.

Giriş Karbonhidratlardan glukoz, sakkaroz, nişasta

ve selüloz gibi başlıcaları en iyi bilenen organik bileşiklerdir.

Bunların dışında kimyasal özellikleri sebebiyle diğer bir kısım bileşikler de örneğin pektinler, alginatlar, amino şekerler ve şeker alkolleri de karbonhidratlara dahildirler.

Giriş CnH2nOn

İlk kez Fransız kimyacılar tarafından analiz edilerek C, H ve O olmak üzere sadece üç çeşit elementten oluştukları, O ve H elementlerini 1/2 oranında içerdikleri görülmüştür.

Bu yüzden genel kapalı formülleri CnH2nOn şeklinde gösterilmiştir.

Ancak bazı karbonhidratlar bu kapalı formüle uymazlar. Çünkü C, H ve O dışında bazı elementlerde bulunabilir.

Giriş Genel formülü farklı olup karbonhidrat olan

(deoksiriboz) bileşikler bulunmaktadır. Bunun dışında, asetik asit, laktik asit gibi

bazı bileşikler de bu kapalı formüle uyduğu halde karbonhidratlar grubuna dâhil değildir.

Gıdalarda Karbonhidratların Varlığı

Karbonhidratlar bitkisel gıdalarda yaygın olarak bulunur.

Bitkisel hücrelerin katı bileşenleri karbonhidratlardan meydana gelmiştir.

Metabolizma olayları sebebiyle, hayvansal gıdalarda karbonhidratlar çok az miktarlarda bulunmaktadır.

Bazı Gıdaların Karbonhidrat Oranları

Elma 14,5Glukoz

SakkarozFruktozMannoz

1,173,786,04eser

NişastaSelüloz

1,51,0

Üzüm 17,5GlukozFruktoz

SakkarozMannoz

5,355,331,322,19

Selüloz 0,6

Çilek 8,4GlukozFruktoz

SakkarozMannoz

2,092,401,0370,07

Selüloz 1,3

Havuç 9,7GlukozFruktoz

Sakkaroz

0,850,854,25

NişastaSelüloz

7,81,0

Soğan 8,7GlukozFruktoz

Sakkaroz

2,071,090,89

Selüloz 0,71

Gıdamaddesi

Toplam K. (%)

Monosakkarit

Disakkarit

% Polisakkarit

%

Bazı Gıdaların Karbonhidrat OranlarıGıda

maddesiToplam K. (%)

Monosakkarit

Disakkarit

% Polisakkarit

%

Yer Fıstığı 18,6 Sakkaroz 4–12 Selüloz 0,7

Patates 17,1 - - NişastaSelüloz

14,00,5

Tatlı Patates 26,1 GlukozSakkaroz

0,872–3

NişastaSelüloz

14,70,7

Tatlı Mısır 22,1 Sakkaroz 12–17 Selüloz 0,7

Bal 82,3GlukozFruktoz

Sakkaroz

28–3534–411–5

- -

Et - Glukoz 0,01 Glikojen 0,10Süt 4,9 Laktoz 4,9 - -

Şeker Pancarı 18–20 Sakkaroz 18–20 - -

Gıdalarda Karbonhidratların Varlığı

Karbonhidratların düzenli miktarda günlük olarak diyetle alınması önem taşır.

Beyin sinir hücreleri ile gelişmekte olan kırmızı kan hücrelerinin sentezi veya fonksiyonları için enerji kaynağı olarak glukoza ihtiyaç vardır.

Enerji diyette sadece yağlardan temin edilirse söz konusu hücrelerin fonksiyonları gerçekleşmez.

Gıdalarda Karbonhidratların Varlığı

Yetersiz karbonhidrat alımında proteinler parçalanarak glukoza dönüşür ve proteinler enerji kaynağı olarak kullanılmış olduğundan kendi fonksiyonlarını yerine getiremezler.

Karbonhidratların ihtiyaç düzeyinde diyetle alımıyla proteinin enerji kaynağı olarak kullanımının önlenmesine karbonhidratların proteini koruyucu

etkisi denilmektedir.

Karbonhidratların Kimyasal Yapısı

Karbonhidratlar sakkaritler olarak isimlendirilir. Karbonhidratlar polihidroksi aldehitler,

polihidroksi ketonlardır ve bunların türevleri olarak tanımlamak en doğrusudur.

Bu tarif deoksişekerleri, şeker alkollerini, şeker asitlerini ve amino şekerleri de kapsamaktadır.

Karbonhidratların Kimyasal Yapısı

Doğada yeşil bitkiler ve algler tarafından fotosentez sonucu oluşurlar.

Bu olay, güneş ışığı enerjisinin yardımıyla oluşan karbondioksit asimilasyonudur.

Karbondioksit ile su, güneş ışığının yardımıyla birleşmesi sonucunda glukoz ve oksijene dönüşür.

Karbonhidratların Kimyasal Yapısı

Özel enzimler etkisi ile glukoz moleküllerinden yüksek polimer nişasta oluşur.

Üretilen glukoz genelde sakkaroz olarak taşınır.

Fakat nişasta olarak depolanır.

Karbonhidratların Kimyasal Yapısı

Molekül büyüklüğüne göre karbonhidratlar aşağıdaki şekilde gruplara ayrılırlar.

1 •Monosakkaritler

2•Di ve

Oligosakkaritler

3 •Polisakkaritler

Monosakkaritler Basit şekerler monosakkaritlerdir. Karbon atomları zinciri dallanmamıştır. Hidrolizle daha basit şekerlere

parçalanmazlar. Monosakkaritlerin her birisi moleküldeki C

atomu sayısıyla birbirlerinden ayırt edilir.

Monosakkaritler Dolayısıyla moleküler büyüklük, başka bir

ifade ile karbon zincirinin uzunluğuna göre trioz, tetroz, pentoz, heksoz, heptoz, oktoz olarak gruplandırılır.

Bunların içerisinde en önemli grup heksozlardır (molekülde 6 oksijen ve 6 karbon atomu bulunmaktadır).

Trioz 3Tetroz 4Pentoz 5Heksoz 6Heptoz 7Oktoz 8

Monosakkaritler Monosakkaritler poli alkollerin oksidasyonu

yoluyla meydana gelir. Alkollerin değerliği moleküldeki hidroksil

gruplarının sayısına bağlıdır. Oksidasyon iki değişik şekilde meydana gelir. Sonuçta farklı reaksiyon ürünleri ortaya

çıkar.

Aldoz Monosakkaritler Eğer oksidasyon uçlardan birinde meydana gelirse, o

takdirde molekülde bir aldehit grubu oluşur. Bu monosakkarit bir aldehittir. Reaksiyon ürünü aldoz olarak isimlendirilir. Aldozlarda 1. karbon aldehit grubu ve sonuncu karbon

primer alkol grubu, bu ikisi arasında da sekonder alkol grupları yerleşir.

Eğer 6 değerli bir alkol bu şekilde oksidasyona uğrarsa, o takdirde bir aldo-heksoz meydana gelir.

Ketoz Monosakkaritler Oksidasyon aradaki ikinci karbon atomunda

olursa o zaman keto grubu oluşur. Bu monosakkarit bir ketondur. Ketozlarda 2. karbon keto grubu, 1. ve

sonuncu karbonlar ise primer alkol grubudur. 2. ve sonuncu karbonlar arasında sekonder

alkol gruplarının karbonları dizilir.

Ketoz Monosakkaritler Eğer 6 değerli bir alkol bu şekilde oksidasyona

uğrarsa, o takdirde bir keto-heksoz meydana gelir.

Dolayısıyla monosakkaritler reaktif gruplarına göre aldoz ve ketoz şeklinde ikiye ayrılırlar.

Monosakkaritlerin aldehit veya keton gruplarına (karbonil grubu) reaktif şeker grupları denilir.

Aldoz ve Ketozlar Aldoz ve ketozların kimyasal özellikleri birbirinden

farklıdır. Aldozlar ve ketozlar diye adlandırılan

monosakkaritlerin temel örnekleri, gliseraldehit ve dihidroksi asetondur.

Her iki dizinin daha yüksek monosakkaritleri karbonil (C=O) ve primer alkol grupları arasında bir veya birden çok H-C-OH gruplarının girmesiyle meydana gelmektedir.

Trioz

Tetrozlar

D-Gliseraldhit

D-TreozD-EritrozPentozlar

Aldozlar

Pentozlar

Heksozlar

Aldoz ve Ketozlar Heksoz grubu içinde aldozlardan (aldo-

heksozlar) en tanınmış olanları glukoz, galaktoz ve mannozdur.

Aldoz ve Ketozlar Keto-heksozlardan ise fruktoz ve sorboz en

önemlileridir.

Monosakkaritlerin İzomerliği Monosakkaritlerden örneğin heksozlar C6H12O6

şeklinde yazılan aynı kapalı formüle sahiptirler. Buna karşın, yapı formüllerindeki farklılık, farklı

kimyasal özelliklerini sağlamaktadır. Açık zincirli formüller (Fischer projeksiyon

formülleri) monosakkaritlerin konfigürasyon farklarını göstermeye uygun olsa da, asıl yapı doğru olarak gösterilemez.

Monosakkaritlerin İzomerliği Çünkü beş veya daha fazla C atomu içeren

monosakkaritler halka yapısındadırlar. Monosakkarit moleküllerinin yüzde olarak çok az bir

kısmı zincir formunda bulunurlar. Monosakkaritler suda çözünürlerse kısa bir zaman

sonra halka formu ile zincir formu molekülleri arasında bir denge meydana gelir.

Zincir formlu moleküllerin oranı örneğin glukozda % 0,l'in altında bulunur.

Monosakkaritlerin İzomerliği Monosakkarit moleküllerinin yapısında iki

konfigürasyon (biçimlenme) bulunmaktadır. Konfigürasyon izomerliğinde, moleküller birbirlerinden

üç boyutlu boşlukta atom veya grupların dizilişleri ile farklılaşmaktadır.

Bu izomer molekülleri resim ve aynadaki görüntüsünün resmi şeklindedir.

Bundan dolayı stereoizomerler olarak da adlandırılırlar.

Monosakkaritlerin izomerliği Konfigürasyonu (biçimlenme) belirlemek için

asimetrik C* atomu taşıyan üç karbonlu en basit şeker (trioz) gliseraldehit molekülü temel alınmıştır.

Diğer bileşiklerin konfigürasyonuna gliseraldehit ile karşılaştırılarak karar verilmektedir.

Gliseraldehitin bu iki stereizomeri D ve L şeklinde gösterilmektedir.

D-Gliseraldehit L-Gliseraldehit

Monosakkaritlerin izomerliği Monosakkaritlerin D ve L formu şeklinde ayrılmasını,

primer alkol grubuna komşu veya aktif şeker grubuna en uzaktaki asimetrik C atomu belirler.

Asimetrik C atomundaki OH’ın durumu D- gliseraldehitin aynı ise (OH grubu sağda ise) monosakkarit D serisindedir.

L- gliseraldehitin aynı ise (OH grubu solda ise) monosakkarit L serisindedir.

OH

C

CC

C

CH2OH

H

H

C

OH

H

OHOH

H

O

CC

C

CH2OH

C OH

HH

H H

OH

OH

L-Glukoz D-Glukoz

OH

OHCH

Monosakkaritlerin İzomerliği Dehidroki aseton dışında, monosakkaritlerin

hepsi bir veya daha fazla asimetrik, C atomu içermektedir.

Bundan dolayı monosakkaritlerin birçok izomeri bulunmaktadır.

İzomer sayısı moleküldeki asimetrik karbon sayısına bağlıdır.