Białka, cukry, tłuszcze - wiedza ogólna

BIAŁKA, CUKRY, TŁUSZCZE
Białka
Białka to wielkocząsteczkowe biopolimery a właściwie biologiczne polikondensaty, zbudowane
z aminokwasów połączonych ze sobą w długie łańcuchy. Łańcuchy te mogą tworzyć różne struktury, np. Helisę, harmonijkę, spiralę, kłęby itp. Dla białek charakterystycznym ugrupowaniem jest tzw. peptydowe. Występują we wszystkich żywych organizmach oraz wirusach. Pełnią one funkcje budulcowe, zapasowe, lecz również transportowe i ochronne. Budowa białka jest bardzo złożona. Są to związki wielkocząsteczkowe - makrocząsteczki. Głównymi pierwiastkami wchodzącymi w skład białek są C, O, H, N, S, także P
Białka dzielą się na proste, in. proteiny i złożone, in. proteidy.
Hydroliza białek to proces rozkładu białka zachodzący podczas ogrzewania białka z dodatkiem wody i kwasów siarkowego (VI) lub chlorowodorowego. Produktem hydrolizy są aminokwasy.
DENATURACJA
Kwasy C2H5OH, CH3OH, zasady (np. kwas azotowy), podwyższona temperatura, oraz długotrwałe działanie alkoholu powodują, że białko ścina się, ulega denaturacji. Jest to proces praktycznie nieodwracalny. Naturalne białka „niszczone” są również przez metale ciężkie. W obecności jonów tych metali wytracają sie w postaci trudno rozpuszczalnych osadów tracąc przy tym swoje właściwości biologiczne.
REAKCJE CHARAKTERYSTYCZNE DLA BIAŁEK
Za pomocą dwóch reakcji, możemy wykryć, czy w danej nam substancji występuje białko. Pierwsza z nich to ksantoproteinowa. Za jej pomocą możemy wykryć większość białek. Do substancji dolewamy najpierw kwas azotowy (V), a następnie wodorotlenek sodu. Gdy kolor substancji zmieni się najpierw na żółty, a później na pomarańczowy, to możemy stwierdzić, że mamy do czynienia z białkiem. Druga reakcja nosi nazwę biuretowej. Do substancji dodajemy roztwór siarczan (VI) miedzi (II) – powinniśmy otrzymać kolor błękitny – a następnie stężony wodorotlenek sodu i otrzymujemy zabarwienie fioletowe.
CUKRY
W naszym gospodarstwie domowym trudno obyć się bez cukru. Cukrem słodzimy herbatę czy kawę, dodajemy do wypieku ciast, służy też do wyrobu dżemów i konfitur. Przez długie wieki cukier wyrabiano z trzciny cukrowej i dopiero w 1747 roku niemiecki uczony Marggraf wyizolował go z buraków. Na nasze stoły trafił on w XIX wieku, wcześniej w Polsce używano do słodzenia miodu. W Polsce pierwsza cukrownia powstała na Dolnym Śląsku w 1802 roku.
Cukry to duża rodzina związków chemicznych bardzo rozpowszechniona w przyrodzie. Jedząc owoce często mówimy o nich, że są słodkie jak miód. Porównanie to jest bardzo trafne, bo w owocach podobnie jak w miodzie występuje cukier o nazwie fruktoza. W winogronach występuje glukoza, czyli cukier gronowy. Z buraków cukrowych otrzymujemy sacharozę, cukier, który używamy na co dzień. Do cukrów zaliczamy także skrobię (krochmal) i celulozę (błonnik).
Podstawowym składnikiem cukru jest węgiel, a w jego skład wchodzi również tlen i wodór. Skład chemiczny najbardziej znanych cukrów może być wyrażony ogólnym wzorem CnH2mOm gdzie n oznacza liczbę atomów węgla, a m liczbę atomów tlenu.
Ponieważ – jak możemy zauważyć – stosunek liczby atomów wodoru do liczby atomów tlenu w cząsteczce cukru jest taki sam jak w wodzie, tę grupę związków nazywamy także węglowodanami.
Cukry dzielimy ze względu na budowę i wielkość cząsteczek na proste (np. glukoza i fruktoza), dwucukry (np. sacharoza) i wielocukry (np. skrobia i celuloza).

Glukoza i fruktoza
Obie te substancje są krystaliczne, o słodkim smaku, białe, bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, palne i mają wzór C6H12O6. Różnią sie tym, że fruktoza jest słodsza i ma mniejszą temperaturę topnienia oraz mają inne położenie atomów w cząsteczce. Te cukry podlegają fermentacji alkoholowej, a dodatkowo glukoza ma właściwości redukujące.
Sacharoza
Jest to substancja biała, krystaliczna, bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie, słodka o wzorze C12H22O11. Ulega karmelizacji i hydrolizie (produktem hydrolizy są glukoza i fruktoza), ale nie wykazuje właściwości redukujących.
Skrobia
Skrobia jest jest bardzo rozpowszechnionym cukrem złożonym występującym w roślinach. Jest substancją stałą, białą, bez smaku, zapachu i nierozpuszczalną w wodzie. Aby ją wykryć stosuje się jodynę, która zabarwia substancję zawierającą skrobię na fioletowo. Szczególnie dużo skrobi występuje w ziarnach zbóż i bulwach ziemniaków. Jest materiałem zapasowym. Znaczenie skrobi jako substancji odżywczej jest szczególnie ważne dla ludzi i zwierząt. Organizmy zwierzęce rozkładają skrobie pobraną z pożywienia a z utworzonej glukozy budują własny cukier złożony (glikogen), który pełni podobną rolę jak skrobia u roślin i dlatego został nawet nazwany skrobią zwierzęcą.
Wzór skrobi to (C6H10O5)n gdzie n zmienia się od ok 200 do ponad 4000 – zależnie od produktu, w którym występuje.
Skrobie otrzymuje się w procesie fotosyntezy.
Podczas hydrolizy skrobi otrzymujemy dekstryny, które później przetwarzają się w glukozę.
Celuloza
Celuloza, zwana również błonnikiem, jest najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie polisacharydem o charakterze budulcowym. Jest ona głównym składnikiem ścianek komórek roślinnych (cellula – łac. Komórka). Występuje w drzewach, bawełnie, trawach, słomie. Dużo celulozy zawierają również len, konopie, juta. Celulozie w roślinach towarzyszy zawsze jeszcze kilka pokrewnych jej związków, m.in. Hemiceluloza i lignina. Tworzą one wszystkie razem szkielet tkanek roślinnych.
Celuloza składa się z łańcuchów zawierających do kilkunastu tysięcy reszt D0glukozy, połączonych wiązaniem glikozydowym w położeniach 1,4.
Wzór chemiczny jest dokładnie taki sam jak skrobi, ale celuloza różni się od skrobi konfiguracją wiązania glikozydowego. Dlatego celuloza nie jest przyswajana przez człowieka i zdecydowaną większość zwierząt. Układ trawienny nie jest dostosowany do hydrolizy celulozy.
Błonnik jest biały, ma postać przeświecających, elastycznych włókienek, jest bez smaku, bez zapachu i nie rozpuszcza się w wodzie. Stosuję się go do produkcji tkanin, papieru, włókien sztucznych itd. Bardzo szybko ulega rozpadowi pod wpływem ciepła, po paleniu pozostaje szaroczarna, krucha substancja.
Celulozę można wykryć chlorojodkiem cynku. Po dodaniu zmienia barwę na fioletową. Hydroliza celulozy daje glukozę.
TŁUSZCE
Tłuszcze to mieszaniny estrów, wyższych kwasów tłuszczowych i gliceryny. Inna nazwa tłuszczów to glicerydy. Występują w tkankach zwierzęcych (łój, smalec, tran) oraz w nasionach roślin (oleje, masło kakaowe). Możemy je podzielić ze względu na pochodzenie na roślinne i zwierzęce i ze względu na konsystencję na stałe i ciekłe. Tłuszcze stałe to estry glicerolu i głównie nasyconych kwasów tłuszczowych (np. palmitynowego i stearynowego), a tłuszcze ciekłe to estry glicerolu i przede wszystkim nienasyconych kwasów tłuszczowych (np. oleinowego).
Tłuszcze nie rozpuszczają sie w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych (np. benzynie). Są lżejsze od wody. Tłuszcze łatwo ulegają topnieniu. Na papierze, bibule, materiale zostawiają tłuste plamy.
Skład chemiczny tłuszczów poznano dopiero w XIX wieku i wtedy po raz pierwszy otrzymano je syntetycznie. Metoda ta jest jednak nieopłacalna. Zapotrzebowanie na tłuszcze zaspokaja sie przez zwiększanie upraw roślin oleistych (rzepaku, słonecznika) i chowu zwierząt.
Tłuszcze znalazły również zastosowanie do otrzymywania mydeł na skalę przemysłową. Proces ten nazywa się zmydlaniem tłuszczy a przebiega ona tak:
tłuszcz tripalitynian glicerolu + wodorotlenek sodu --> glicerol + palmitynian sodu (mydło)