Producten
koolhydraten ('Suikers') worden aangetroffen in veel natuurlijke en bewerkte voedingsmiddelen, farmaceutische producten, medische en voedingssupplementen. Bijvoorbeeld voedingsmiddelen die koolhydraten omvatten pasta, ontbijtgranen, bloem, deeg, brood, peulvruchten, aardappelen, maïs, honing, snoep, fruit, zoete dranken en zuivelproducten.
Structuur
koolhydraten zijn natuurlijke producten en biomoleculen die meestal alleen uit carbon (C), waterstof (H), en zuurstof (O) atomen. Er kunnen bijvoorbeeld andere atomen worden opgenomen stikstof (N) in de aminosuikers. De naam is afgeleid van koolstof en water, en in feite kan de molecuulformule van monosacchariden als volgt worden uitgedrukt: Cn (H
2
Aan. Het volgende is bijvoorbeeld van toepassing op glucose: C
6
H
12
O
6
= C
6
(H
2
O)
6
. Koolhydraten dragen hydroxylgroepen en dat zijn ze ook aldehyden or ketonen. Ze kunnen worden beschouwd als oxidatieproducten van polyhydrisch alcoholen. Afhankelijk van het aantal koolstofatomen worden de enkelvoudige suikers (monosacchariden) als volgt genoemd:
- Triosen (3), bijv. Glyceraldehyde.
- Tetroses (4), bijv. Erythrose
- Pentosen (5), bijv. Ribose, xylose
- Hexosen (6), bijv. Glucose, fructose
Glyceraldehyde is een triose en de eenvoudigste aldose:
Voorbeelden: Aldose
De volgende afbeelding toont voorbeelden van aldosen:
Ringvorming
Koolhydraten kunnen intramoleculair reageren om stabiele ringen te vormen. Dit worden hemiacetalen en hemicetalen genoemd. Ringen met 5 leden worden furanosen genoemd en met 6 leden pyranosen. En er wordt onderscheid gemaakt tussen aldoses (aldehyden) en ketosen (ketonen). Bijvoorbeeld, fructose is een ketohexose en glucose is een aldohexose.
Stereochemie
Koolhydraten hebben doorgaans meerdere chirale centra en een groot aantal stereo-isomeren. De voorvoegsels D- (rechts, rechts) en L- (levo, links) worden geaccepteerd voor het aanduiden van paren enantiomeren. Ze verwijzen naar de configuratie van de carbon atoom dat het verst van de carbonylgroep verwijderd is (C = O). In de natuur komen de D-suikers veel voor, maar niet uitsluitend. Twee diastereoisomeren zijn mogelijk in ringvorming. De hydroxylgroep kan naar beneden gericht zijn (α-glucose) of naar boven (β-glucose). Dit wordt anomeren en het anomere C-atoom of -centrum genoemd. In oplossing zijn de twee ringvormen en de open-ketenvorm aanwezig.
Meerdere suikers
Een binding produceert de disacchariden (2), trisacchariden (3), oligosacchariden (3 tot 10), en de polysacchariden, die bestaan uit honderden tot vele duizenden eenheden, van individuele enkelvoudige suikers (monosacchariden). Dit wordt glycosidebinding genoemd. In dit proces kunnen suikers met de α- en β-configuratie aan elkaar binden in het anomere centrum. Zetmeel is aanwezig in de α-configuratie, terwijl celluloses aanwezig zijn in de β-configuratie, en ze zijn daarom onverteerbaar voor mensen en worden uitgescheiden als calorievrij voedingsvezels. Er wordt ook onderscheid gemaakt tussen welke C-atomen of hydroxygroepen met elkaar verbonden zijn. Glucose vormt typisch 14 en 16 bindingen.
Vertegenwoordiger
Het volgende is een kleine lijst met bekende vertegenwoordigers. Er bestaan tal van andere koolhydraten. Monosacchariden (enkelvoudige suikers):
- Glucose (druivensuiker)
- Fructose (fruitsuiker)
- Galactose (slijm suiker)
- mannose
- ribose, deoxyribose (bouwstenen van RNA en DNA).
- xylose
- arabinose
Disacchariden (dubbele suikers, 2 eenheden):
- Lactose (melk suiker: glucose + galactose).
- Maltose (moutsuiker, glucose + glucose).
- Sucrose (tafelsuiker: glucose + fructose).
Trisacchariden (drievoudige suiker, 3 eenheden):
Oligosacchariden (3 tot 10 eenheden):
- Maltodextrine (mengsel van monomeren, oligomeren en polymeren van glucose).
Polysacchariden zijn polymeren (macromoleculen) met honderden tot vele duizenden koolhydraateenheden:
- Zetmeel: amylose, amylopectine (glucosepolymeer).
- Celluloses (glucose polymeer)
- Glycogeen (glucose polymeer)
- Voedingsvezels
Betekenis
Koolhydraten behoren tot de belangrijkste stofgroepen in de natuur, de meest voorkomende biologische moleculen op aarde zijn de celluloses, dit zijn polymeren van glucose. Als substraat gebruiken planten carbon dioxide en water voor synthese en zonnestraling als energiebron bij fotosynthese. Koolhydraten spelen een centrale rol als energiereserves (bijv. Zetmeel, glycogeen), voor energieproductie (ATP), voor de synthese van ontelbare metabolieten, voor signaaltransductie, voor communicatie op cellulair en moleculair niveau, voor de synthese van nucleïnezuren, en ze hebben veel structurele functies.
Toepassingsgebieden
In de farmacie en geneeskunde (selectie):
- Voor de behandeling van hypoglycemie (laag bloed suiker).
- Voor parenterale voeding (infusies).
- Bij het ontwerpen van geneesmiddelen voor de ontwikkeling van werkzame stoffen (glycomimetica).
- Als farmaceutische hulpstoffen, bijvoorbeeld als verdikkingsmiddelen, als zoetstoffen, smaakverbeteraars en conserveermiddelen.
- Als tonic.
- Voor de behandeling van diarree en braken in de vorm van orale rehydratatie-oplossing.
- Voedingsvezels voor de behandeling van constipatie en het verzachten van de ontlasting.
Dosering
Voedingsmaatschappijen bevelen aan om in ongeveer 50% van de dagelijkse energiebehoefte te voorzien met koolhydraten.
Bijwerkingen
Koolhydraten zijn essentieel voor het leven en mogen niet als ongezond worden beschouwd. Overmatige inname, bijvoorbeeld in de vorm van sucrose, kan echter leiden tot te zwaar en zwaarlijvigheid. Veel koolhydraten zijn cariogeen en kunnen de ontwikkeling van tandbederf. Sommige koolhydraten, zoals onverteerbare oligosacchariden, kunnen dit veroorzaken problemen met de spijsvertering zoals winderigheid, pijn in de buik en diarree, vooral bij gevoelige personen.
