WĘGLOWODANY - systematyka.doc

http://mailgrupowy.pl/shared/resources/6897,zywienie-zwierzat-i-paszoznawstwo/34496,systematyka-weglowodanow-i-ich-rola-w-zywieniu-

Systematyka węglowodanów i ich rola w żywieniu.

Węglowodany

• związki organiczne z C, O i H
• powstają w roślinach zielonych z CO2 i wody w procesie fotosyntezy
• są głownym składnikiem roślin
• stanowią główne źródło energii
• są prekursorami w syntezie białek i tłuszczów
• niektóre są biologicznie aktywne

Podział węglowodanów

(monosacharydy, oligosacharydy, polisacharydy)

MONOSACHARYDY:

• ogólny wzór cząsteczkowy: CnH2nOn
• 3 atomy C -> triozy
• 4 atomy C -> tetrozy
• 5 atomów C-> pentozy
• 6 atomów C -> heksozy
• bezbarwne
• łatwo krystalizują
• mają słodki smak

TRIOZY

• dwie odmiany: aldehyd D-glicerynowy i oligohydroksyaceton
• metabolity szlaku glikolitycznego
• występują w stanie wolnym w każdym organizmie

TETROZY

• powstają w wyniki przekształceń heksoz w pentozy w cyklu pentozofosforanowym
• główny metabolit tego szlaku to D- erytrozo-4-fosforan

PENTOZY

• D-ryboza
• • Tworzy wiązanie N-glikozydowe z zasadami purynowymi i pyrimidowymi w kwasach rybonukleinowych
• 2-deoksy-D-ryboza
• • wiąże się z zasadami w kwasach deoksyrybonukleinowych
• D – ksylopiranoza
• • Najbardziej rozpowszechniona, występuje w ziarnach zbóż, nasionach motylkowatych
• Arabioza

HEKSOZY

• D-glukoza
• • Zwana cukrem pronowym
  • Występuje w stanie wolnym oraz jako w postaci dwu-, trój- i wielocukrów
  • Najważniejszy cukier krwi
  • Pierwszoplanowa w wewnątrzkomórkowej przemianie węglowodorów
  • Substrat w syntezie witaminy C
• D-fruktoza
• • Występuje głównie w świecie roślinnym
  • W stanie wolnym występuje w owocach, miodzie, krwi płodowej, plazmie nasienia zwierząt
  • W stanie wolnym występuje w owocach
  • W formie związanej występuje w sacharozie
  • Najsłodszy cukier występujący w przyrodzie
• D- galaktoza
• • Rzadko występuje w stanie wolnym
  • Galaktozemia i galaktozuria to choroby u osobników z defektem genetycznym gdzie brak enzymów przekształcających ją do glukozy
  • W formie wolnej występuje w laktozie, rafinozie, stachiozie, polisacharydach takich jak galaktozy, chemicelulozy, niekiedy gumy i śluzy roślinne, a także w pektynach
• D-mannoza
• • Rzadko występuje w stanie wolnym
  • Tworzy mannozy, galaktozy, galaktomanny występujące w ścianach komórkowych i gumach roślinnych
  • U zwierząt wchodzi w skład glikolipidów i glukoprotein
  • Jest bardzo źle przyswajalna przez organizm zwierzęcy

OLIGOSACHARYDY

• Powstają poprzez łączenie 2, 3, 4 cukrów prostych
• Wiązanie między jednostkami cukrów nazywa się 0-glikozydowym

ALDOZY

• łączenie następuje przez atom C-1

KETOZY

• łączenie następuje przez atom C-2

ROZRÓŻNIAMY 2 TYPY DWUCUKROWCÓW:

• powstałe przez połączenie się aldechydowych grup OH obu cukrów prostych
• • sacharoza
  • • inaczej cukier trzcinowy lub buraczany jest w tych roślinach materiałem zapasowym
    • podstawowy składnik energetyczny diety ludzi i zwierząt
    • poddawana hydrolizie daje glukoze i ruktozę
    • główny składnik miodu pszczelego
  • trehaloza
  • rafinoza
  • • trójcukier
    • nie ma właściwości redukujących
    • występuje powszechnie w soku wielu roślin
• powstałe przez połączenie się grup aldehydowych OH jednego cukrowca z grupą Alkoholową drugiego
• • maltoza
  • • dwucukier redukujący
    • nie występuje w stanie wolnym
    • powstaje w wyniku hydrolizy enzymatycznej skrobi w przewodzie pokarmowym zwierząt monogastrycznych i człowieka
    • powstaje w kiełkujących ziarnach i nasionach
  • celebioza
  • • dwucukier redukujący
    • nie występuje w stanie wolnym
    • można go otrzymać podczas hydrolizy celulozy
    • różni się od maltozy typem wiązania glikozydowego
    • w przewodzie pokarmowym powstaje w przed żołądkach, jelicie grubym pod wpływem celulaz bakteryjnych
    • rozkładana jest do glukozy i stanowi dodatkowe źródło energii
  • laktoza.
  • • Występuje w mleku ssaków
    • Syntetyzuje ją gruczoł mlekowy z D-galaktozy i D-glukozy
    • Dwucukier redukujący
    • W przewodzie pokarmowym zwierząt i ludzi ulega rozkładowi do monoz? Pod wpływem beta-galaktozydazy – enzym ten jest syntetyzowany w jelicie cienkim w obecności laktozy

POLISACHARYDY

• związki organiczne zbudowane z wieli cząsteczek cukrów prostych połączonych za pomocą wiązań glikozydowych
• związki trudno rozpuszczalne
• niektóre tworzą z wodą roztwory koloidalne
• hemoglikany – polisacharydy zbudowane z cząsteczek jednego cukrowca
• heteroglikany – zbudowane z cząsteczek różnych monosacharydów

WIELOCUKRY JEDNOSKŁADNIKOWE DZIELĄ SIĘ NA:

• rozpuszczalne w wodzie
• • skrobia
  • • zbudowana z wielu jednostek alfa-D-glukozydowych
    • w jej skład wchodzą 2 podjednostki: amyloza i amylopektyna
    • stosunek amylozy do amylopektyny jest uwarunkowany genetycznie, skrobia kukurydziana zawiera do 98% amylopektyny
    • najbardziej rozpowszechniona w świecie roślin jako węglowodan zapasowy
    • w komórkach roślinnych tworzy ziarna skrobiowe
    • najwięcej skrobi zawierają ziarna zbóż i kukurydzy oraz bulwy ziemniaków
    • skrobię zawierają też niektóre nasiona roślin strączkowych: soja, groch, bobik, bub, fasola.
    • Pokrywa ponad 50% zapotrzebowania na energię u ludzi i zwierząt
    • Łatwo przyswajalna przez przewód pokarmowy
    • Świnia trawi skrobię w 90%
  • glikagen
  • inulina
  • • wielocukier zapasowy roślin – występuje głównie w kłączach kosaćca, bulwach topinamburu, korzeniach mniszka pospolitego i cykorii.
    • Niewielkie ilości zawierają trawy
    • Odgrywa pewną rolę w zakiszaniu zielonych traw – stanowi podłoże dla procesów fermentacyjnych bakterii kwasów mlekowych
• nierozpuszczalne w wodzie
• • celuloza
  • • najbardziej rozpowszechniony polisacharyd w świecie roślinnym o charakterze szkieletowym
    • stanowi połowę materiału, z którego zbudowane są ściany komórkowe, w tym drzew
    • bawełna jest prawie w 100% celulozą
    • nierozpuszczalna w wodzie ani w żadnym innym rozpuszczalniku organicznym
    • odporna na działanie słabych kwasów mineralnych i zasad
    • główny składnik włókna surowego
    • człowiek i większość zwierząt monogastrycznych nie wykorzystuje energii ze skrobii ponieważ nie posiadają enzymu do jej rozkładu
    • rozkład celulozy odbywa się tylko w wyniku działania mikroorganizmów jelitowych
    • u przeżuwaczy ulega rozkładowi do glukozy i fermentacji do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych
    • bardzo dobrze wykorzystują ją koniowate
  • beta-glukany (np. beta-1-3-glukan)
  • • budową zbliżony do celulozy
    • związek hydrofilny
    • pęcznieje w środowisku wodnym
    • zwiększa lepkość
    • w stanie wolnym występuje jedynie w roślinach – biorą udział w budowie ścian komórkowych lub tworzą materiał zapasowy
    • najwięcej glukanu zawierają ziarna zbóż, zwłaszcza jęczmień, owies, żyto
    • zwierzęta monogastryczne nie trawią glukanów z powodu braku enzymu beta-glukanowego
    • glukan chłonąć wodę zwiększa lepkość treści jelit, utrudnia perystaltykę, następuje depresja w trawieniu i wchłanianiu tłuszczu oraz innych składników pokarmowych
    • jest to związek anty żywieniowy zmniejszający wykorzystywanie paszy, zwłaszcza u zwierząt młodych
    • wchodzi w skład tzw. włókna pokarmowego
  • chityna
  • • stanowi składnik podstawowy szkieletu zewnętrznego wielu bezkręgowców
    • buduje pancerz skorupiaków i owadów
    • spotykana w grzybach
    • w organizmach zwierząt występuje tylko w połączeniach z białkiem lub innymi cukrowcami
    • ślimaki mają zdolność rozkładania chityny

HETEROSACHARYDY

• inaczej zwane heteroglukanami
• wielocukry pochodzenia nie skrobiowego (NSP)
• są mieszaniną różnych glikanów, których podstawowy materiał budulcowy stanowią heksozy i pentozy
• większość heterosacharydów przejawia powinowactwo do wody i tworzy z nią żele powodujące wzrost lepkości środowiska
• stanowią tworzywo w budowie ścian komórkowych
• niektóre należą do substancji zapasowych

HEMICELULOZA

• są to wszystkie wielocukry występujące obok celulozy i pektyn w ścianach komórkowych roślin
• spełniają rolę substancji nośnych i sklejających
• są niejednorodne chemicznie
• monosacharydy najczęściej występujące w hemicelulozach to D-ksyloza, D-mannoza, D-galaktoza, alfa-arabioza i kwas 4-0-metyloglukuronowy
• hemicelulozy nierozpuszczalne tworzą masę włókna surowego i pokarmowego

PEKTYNY

• mieszanina wielocukrów, główny składnik to kwas D-galakturanowy
• występują w miękiszu owoców mięsistych
• niektóre tworzą z jonami dwuwartościowymi sole nierozpuszczalne w wodzie zwane pektynianami
• protopektyna jest nierozpuszczalna w wodzie i w współtworzy ścianę komórkową
• obok celulozy są głównym składnikiem włókna surowego

LIGNINA

• nie jest cukrowcem ale ma duże powinowactwo do cukrowców
• substancja o dużej zawartości...?
• jest polimerem zbudowanym z fenoli
• nie jest rozpuszczalna w wodzie ani w rozcieńczonych kwasach mineralnych i zasadach
• ulega trawieniu w przewodzie pokarmowym zwierząt
• stanowi materiał podporowy drewna
• wchodzi w połączenia z celulozą, arabinoksylanami, przyłącza cukry proste

włókno pokarmowe – polisacharydy roślinne wraz z ligniną, które są odporne na działanie trawienia enzymatycznego w przewodzie pokarmowym człowieka

inna definicja – suma polisacharydów i ligniny, które nie są trawione przez organizm

jeszcze inna – suma węglowodanów nie skrobiowych i ligniny

GLUKOIDY

włókno pokarmowe to nie: woski, kutyna, części skrobi (tylko jeśli chodzi o niektóre pasze)

WIELOCUKRY można podzielić na:

• nierozpuszczalne w wodzie
• • celuloza
  • ligniny
  • niektóre hemicelulozy
• rozpuszczalne w wodzie
• • pektyny
  • większość hemiceluloz
  • polisacharydy zapasowe
  • arabinoksylazy
  • beta-glukany
  • skrobia odporna na trawienie

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA POCHODZENIE RÓŻNYCH FRAKCJI

• pochodzenie paszy, rodzaj paszy
• struktura roślin, liczba liści, ile łodyg i jakie długie są w stosunku do ilości liści itp. Itd.
• Warunki wzrostu uprawianej rośliny, warunki wegetacji
• Metody zbioru i konserwacji
• Stopień rozdrobnienia materiału

MECHANIZM ANTYODŻYWCZEGO DZIAŁANIA SACHARYDÓW

• powodują wzrost lepkości treści pokarmowej
• utrudniają mieszanie się treści pokarmowej
• utrudniają kontakt między składnikami pokarmowymi a sokami trawiennymi
• powodują intensywne wydzielanie śluzu jelitowego
• utrudniają absorpcję składników pokarmowych z przewodu pokarmowego
• zwiększa się ilość treści pokarmowej izolującej dostęp do poszczególnych składników pokarmowych
• tworzą się kompleksy enzymów związanych z sokiem obniżających trawienie
• nadmierny wzrost mikroflory bakteryjnej?
• Dochodzi do obniżenia strawności innych składników pokarmowych

JAK NA TO WPŁYWAĆ

• limitowanie ilości tych frakcji
• dopasowywanie rodzaju paszy do gatunku zwierzęcia
• odpowiednie metody preparowania

Tłuszczowce

• cechują się najwyższą koncentracją energii spośród wszystkich związków organicznych
• najwięcej tłuszczowców odkłada się w nasionach roślin oleistych i nasionach niektórych roślin strączkowych i wilczomleczowatych
• u zwierząt najwięcej tłuszczowców gromadzi się pod skórą i powłokami brzusznym
• najwięcej gromadzi się u foki i wieloryba, a u zwierząt lądowych u świni.

DZIELĄ SIĘ NA 3 GRUPY

1. grupa – lipidy proste
2. • tłuszcze właściwe
   • triacyliglicerole, czyli estry kwasów tłuszczowych i glicerolu
   • woski – estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi jednowodorotlenowych o długich łańcuchach węglowodorowych
3. grupa – tłuszcze złożone
4. • lipidy proste połączone ze związkami pochodzenia organicznego i mineralnego
   • fosfolipidy – zawierają kwas ortofosforowy
   • glicerofosfolipidy – pochodne kwasu fosfoglicerynowego
   • glikolipidy – zawierają resztę cukrową połączoną z częścią tłuszczową wiązaniem glikozydowym
5. ...