PENGELASAN KARBOHIDRAT (DENGAN GAMBAR) - PEMAKANAN - 2026

The klasifikasi karbohidrat boleh dilakukan mengikut fungsi mereka, mengikut bilangan atom karbon, menurut kedudukan kumpulan karbonil, mengikut unit-unit yang membuat mereka, menurut derivatif dan mengikut makanan.

Karbohidrat, karbohidrat atau sakarida, adalah sebatian kimia yang terdiri daripada atom karbon, hidrogen dan oksigen, pembakaran yang mengakibatkan pembebasan karbon dioksida dan satu atau lebih molekul air. Mereka adalah molekul yang tersebar luas di alam dan sangat penting bagi makhluk hidup, baik dari sudut struktur dan metabolik.

Struktur siklik glukosa, heksosa (Sumber: Edgar181, melalui Wikimedia Commons)

Biasanya, cara terbaik untuk mewakili formula mana-mana karbohidrat adalah Cx (H2O) dan itu, secara ringkas, bermaksud "karbon terhidrat".

Di tumbuh-tumbuhan, sebahagian besar karbohidrat dihasilkan semasa fotosintesis dari karbon dioksida dan air, setelah itu ia dapat disimpan di kompleks berat molekul tinggi (pati, misalnya) atau digunakan untuk memberi struktur dan sokongan kepada sel tumbuhan (selulosa, misalnya).

Haiwan juga menghasilkan karbohidrat (glikogen, glukosa, fruktosa, dan lain-lain), tetapi mereka melakukannya dari bahan seperti lemak dan protein. Walaupun demikian, sumber utama karbohidrat yang dapat dimetabolisme untuk organisma haiwan adalah sumber yang berasal dari tumbuhan.

Sumber karbohidrat semula jadi yang paling penting bagi manusia adalah, umumnya, bijirin seperti gandum, jagung, sorgum, gandum dan lain-lain; umbi seperti kentang, ubi kayu dan pisang, misalnya; serta banyak biji tanaman kekacang seperti lentil, kacang, kacang lebar, dll.

Haiwan karnivor, iaitu haiwan yang memakan haiwan lain, secara tidak langsung bergantung pada karbohidrat untuk bertahan hidup, kerana mangsanya, atau mangsa mangsanya, adalah haiwan herbivor yang mampu memanfaatkan karbohidrat struktur dan penyimpanan yang terdapat dalam ramuan. mereka menelan dan mengubahnya menjadi protein, otot, dan tisu badan yang lain.

Pengelasan mengikut fungsinya

Karbohidrat dapat diklasifikasikan, menurut fungsi umum mereka, menjadi dua kelas besar: karbohidrat struktur dan karbohidrat atau polisakarida yang dapat dicerna secara universal.

Karbohidrat struktur

Karbohidrat struktural adalah yang merupakan bahagian dinding semua sel tumbuhan, serta deposit sekunder yang menjadi ciri tisu spesies tumbuhan yang berlainan dan yang memenuhi fungsi sokongan dan "perancah" tertentu.

Struktur selulosa am (Sumber: Vicente Neto melalui Wikimedia Commons)

Antaranya, polisakarida tumbuhan utama adalah selulosa, tetapi lignin, dekstran, pentosans, agar (dalam alga) dan kitin (pada kulat dan banyak arthropoda) juga menonjol.

Karbohidrat yang mudah dicerna

Karbohidrat yang dapat dicerna, sebaliknya, adalah organisma heterotrofik (selain autotrof yang "mensintesis makanan mereka sendiri") yang dapat diperoleh dari tumbuhan dan digunakan untuk menyuburkan sel mereka melalui jalur metabolik yang berbeza.

Karbohidrat utama yang dapat dicerna adalah pati, yang terdapat dalam ubi, biji bijirin, dan banyak struktur penyimpanan lain di dalam tanaman. Ini terdiri daripada dua jenis polisakarida yang serupa, amilosa dan amilopektin.

Walau bagaimanapun, gula yang lebih sederhana seperti fruktosa, misalnya, terdapat dalam jumlah besar dalam buah dari banyak spesies tumbuhan, juga sangat penting.

Madu, bahan yang dihasilkan oleh lebah yang memiliki nilai komersial yang signifikan, juga merupakan sumber karbohidrat yang mudah dicerna, tetapi berasal dari haiwan.

Glikogen adalah polisakarida rizab penting pada haiwan (Sumber: Alejandro Porto melalui Wikimedia Commons)

Glikogen, dalam banyak hal dianggap sebagai "pati haiwan", adalah polisakarida cadangan yang disintesis oleh haiwan dan dapat dimasukkan ke dalam kumpulan karbohidrat yang dapat dicerna.

Pengelasan mengikut bilangan atom karbon

Bergantung pada bilangan atom karbon, karbohidrat boleh:

- Trioses , dengan tiga karbon (contoh: gliseraldehid)

- Tetrosas , dengan empat karbon (contoh: eritrosa)

- Pentoses , dengan lima karbon (contoh: ribosa)

- Heksosa , dengan enam karbon (contoh: glukosa)

- Heptosis , dengan tujuh karbon (contoh: sedoheptulosa 1,7-bifosfat)

Diagram kemungkinan struktur hemiacetal untuk glukosa dan manose (Sumber: Karlhahn melalui Wikimedia Commons)

Pentase dan heksosa, secara umum, dapat dijumpai dalam bentuk cincin stabil berkat pembentukan kumpulan hemiacetal dalaman, iaitu melalui penyatuan antara kumpulan aldehid atau kumpulan keton dengan alkohol.

Cincin ini boleh mempunyai 5 atau 6 "pautan", sehingga dapat dari jenis furan atau jenis pyran, sesuai, dengan mana furanosa dan pyranose terbentuk.

Klasifikasi mengikut kedudukan kumpulan karbonil

Kedudukan kumpulan karbonil (C = O) dalam monosakarida juga merupakan watak yang digunakan untuk klasifikasi mereka, kerana bergantung pada ini, molekulnya boleh menjadi ketosis atau aldosa. Oleh itu terdapat, misalnya, aldohexoses dan ketohexoses, serta aldopentoses dan ketopentoses.

Aldosas dan Cetosas (Sumber: Pjvelasco, melalui Wikimedia Commons)

Sekiranya atom karbon yang membentuk kumpulan karbonil berada di kedudukan 1 (atau pada satu hujung), maka ia adalah aldehid. Sebaliknya, jika berada di posisi 2 (atau atom karbon dalaman yang lain), ia adalah kumpulan keton, sehingga menjadi ketosis.

Sebagai contoh trioses, tetroses, pentosa dan heksosa pada bahagian sebelumnya, kita mempunyai aldosis gula sederhana ini adalah gliseraldehid, eritrosa, ribosa dan glukosa, sementara ketosis adalah dihidroksiaseton, eritrulosa, ribulosa dan fruktosa, masing-masing.

Pengelasan mengikut bilangan unit yang membentuknya

Menurut jumlah unit yang dimiliki karbohidrat, iaitu, berdasarkan jumlah gula yang dihasilkan dari hidrolisisnya, mereka dapat diklasifikasikan sebagai:

Monosakarida

Mereka adalah sakarida atau gula yang paling sederhana, kerana terdiri daripada satu "unit gula". Dalam kumpulan ini ada gula yang relevan secara metabolik seperti glukosa, yang metabolisme melibatkan pengeluaran tenaga dalam bentuk ATP dalam sel-sel hampir semua organisma hidup. Galaktosa, mannose, fruktosa, arabinose, xylose, ribose, sorbose dan lain-lain juga menonjol.

Disakarida

Disakarida, seperti awalan namanya, adalah sakarida yang terdiri dari dua unit gula. Contoh utama molekul ini adalah laktosa, sukrosa, maltosa dan isomaltosa, selobiose, gentiobiose, melibiose, trehalose dan turanose.

Struktur kimia maltosa, disakarida (Sumber: NEUROtiker melalui Wikimedia Commons)

Oligosakarida

Mereka sesuai dengan karbohidrat yang, ketika dihidrolisis, melepaskan lebih dari dua "unit gula". Walaupun mereka mungkin tidak terkenal, dalam kumpulan ini raffinose, stachyose dan verbascosa dapat dipilih. Beberapa penulis menganggap bahawa disakarida juga merupakan oligosakarida.

Polisakarida

Polisakarida terdiri daripada lebih daripada 10 unit gula dan boleh terdiri daripada unit berulang dari monosakarida yang sama (homopolysaccharides) atau campuran yang agak kompleks dari monosakarida yang berbeza (heteropolysaccharides). Contoh polisakarida ialah pati, selulosa, hemiselulosa, pektin dan glikogen.

Biasanya, penyatuan antara "unit gula" disakarida, oligosakarida dan polisakarida berlaku melalui ikatan yang dikenali sebagai ikatan glikosidik, yang berlaku berkat kehilangan molekul air.

Pengelasan derivatifnya

Seperti banyak molekul yang sangat penting dalam alam, karbohidrat dapat berfungsi sebagai "blok bangunan" bagi sebatian lain yang dapat melakukan fungsi yang serupa atau berbeza secara radikal. Berdasarkan ini, derivatif tersebut dapat diklasifikasikan, mengikut ciri-cirinya, sebagai berikut:

Εστέρα fosfat

Mereka biasanya monosakarida terfosforilasi, di mana kumpulan fosforil dilampirkan ke sakarida melalui ikatan ester. Ini adalah molekul yang sangat penting untuk sebahagian besar reaksi metabolik sel, kerana ia berperilaku sebagai "sebatian yang diaktifkan" yang hidrolisisnya disukai secara termodinamik.

Contoh yang menonjol termasuk gliseraldehid 3-fosfat, glukosa 6-fosfat, glukosa 1-fosfat, dan fruktosa 6-fosfat.

Asid dan lakton

Mereka adalah produk pengoksidaan monosakarida tertentu dengan agen pengoksidaan tertentu. Asid alonik dihasilkan dari pengoksidaan glukosa dengan tembaga alkali dan ini, dalam larutan, berada dalam keseimbangan dengan lakton. Apabila pengoksidaan diarahkan oleh pemangkinan enzimatik, lakton dan asid uronik dapat dihasilkan.

Alditols, poliol atau alkohol gula

Mereka terbentuk oleh pengoksidaan kumpulan karbonil beberapa monosakarida; contohnya ialah eritritol, manitol, dan sorbitol atau glukitol.

Gula amino

Mereka adalah turunan monosakarida yang telah dilampirkan kumpulan amino (NH2), umumnya pada karbon kedudukan 2 (terutama dalam glukosa). Contoh yang paling menonjol adalah glukosamin, N-asetil glukosamin, asid muramic, dan asid muramic N-asetil; terdapat juga galactosamine.

Struktur kimia glukosamin (Sumber: Edgar181 melalui Wikimedia Commons)

Deoxysugars

Mereka adalah turunan dari monosakarida yang dihasilkan ketika mereka kehilangan atom oksigen dalam salah satu kumpulan hidroksilnya, itulah sebabnya mereka dikenali sebagai "deoxy" atau "deoxysugars".

Antara yang paling penting adalah yang membentuk tulang belakang DNA, iaitu 2-deoxyribose, tetapi terdapat juga 6-deoxymanopyranose (rhamnose) dan 6-deoxygalactofuranose (fucose).

Glikosida

Sebatian ini terhasil dari penghapusan molekul air oleh penyatuan antara kumpulan hidroksil anomerik monosakarida dan kumpulan hidroksil sebatian hidroksilasi yang berbeza.

Contoh klasik adalah ouabain dan amygdalin, dua sebatian yang banyak digunakan yang diekstrak dari semak Afrika dan biji badam pahit.

Pengelasan mengikut penggunaannya dalam penyediaan makanan

Batu gula (Sumber: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / "Würfelzucker - 2018 - 3564" / CC BY-SA 4.0 melalui Wikimedia Commons)

Akhirnya, karbohidrat juga dapat dikelaskan mengikut penggunaan yang dapat diberikan kepada mereka semasa menyediakan hidangan masakan. Dalam pengertian ini, terdapat karbohidrat pemanis, seperti sukrosa (disakarida), fruktosa (monosakarida) dan maltosa yang lebih rendah (disakarida lain).

Begitu juga, terdapat karbohidrat penebalan dan karbohidrat gel, seperti halnya pati dan pektin, misalnya.

Rujukan

1. Badui Dergal, S. (2016). Kimia makanan. Mexico, Pearson Education.
2. Chow, KW, & Halver, JE (1980). Karbohidrat. ln: Teknologi Pakan Ikan. Program Pembangunan FAO Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, Organisasi Makanan dan Pertanian Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, Rome, Itali, 104-108.
3. Cummings, JH, & Stephen, AM (2007). Terminologi dan klasifikasi karbohidrat. Jurnal pemakanan klinikal Eropah, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, & Hudson, GJ (1996). Pengelasan dan pengukuran karbohidrat makanan. Kimia makanan, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biokimia, ed. San Francisco: Benjamin Cummings
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Biokimia yang digambarkan oleh Harper. McGraw-Hill.