الكاربوهيدرات انواعها وخصائصها carbohydrate

هل فكرت يوما ُبالنشويات التي تكون معظم غذائنا من الخبز والرز ونحوها ومم تتكون؟ ام هل تعرف السبب الكامن وراء الطعم الحلو للعسل وبعض الفواكه كالموز والتفاح والعنب؟

ًان نوعا من المواد الكيميائية يدخل في تركيب تلك الاغذية يعرف بالكاربوهيدرات او النشويات او السكريات.

فما هي الكاربوهيدرات؟ وما انواعها وخصائصها؟

 تركيب الكاربوهيدرات

ًلو اجريت تحليلا لأنواع من هذه المواد لوجدت انها تحتوي على كاربون وهيدروجين واوكسجين ونسبة الاوكسجين فيها مرتفعة. وتبين الصيغة التركيبية لمعظم الكاربوهيدرات ان كل ذرة كاربون في الجزيء ترتبط بالذرات المكونة لجزيئات الماء وهي

 nCH2Oأو nH2O Cn 

ولذا اطلق عليها اسم كاربوهيدرات المشتق من كاربون Carbon  وماءHydrate . 

تقسم الكاربوهيدرات الى كاربوهيدرات معقدة carbohydrate Complex  وكاربوهيدرات بسيطة Simple

carbohydrate ً وغالبا ما تكون على شكل سلاسل كاربونية مستمرة قابلة للالتفاف وتشكيل جزيئات ذات سلاسل كاربونية حلقية ويكون التركيبان الحلقي والمستمر في حالة اتزان مستمر

اصناف الكاربوهيدرات:

تصنف الكاربوهيدرات الى انواع اهمها ما يأتي:

1- الكاربوهيدرات احادية التسكر سكريات احادية Monosacrchaides : كالكلوكوز والفركتوز.

2 - الكاربوهيدرات ثنائية التسكر سـكريات ثنائية Disacrchaides : كالسكروز والمالتوز واللاكتوز.

3 - الكاربوهيدرات متعددة التسكر سكـريات متعددة Polysacrchaides : كالنشأ والسيليلوز.

سنعرض بعض التفاصيل عن كل نوع منها:

1 - الكاربوهيدرات احادية التسكر 

تعد الكاربوهيدرات الاحادية التسكر ابسط انواع الكاربوهيدرات ومن اشهر الامثلة عليها الكلوكوز والفركتوز.

أ - سكر الكلوكوز أو سكر العنب Glucose  :

يوجد سكر الكلوكوز في الطبيعة كما ويوجد في فاكهة العنب وله أهمية واستعمالات طبية في تغذية المرضى واسعافهم خلال العمليات الجراحية ًوفي الحالات التي لا يتناول المريض فيها غذاء ًكافيا عن طريق الفم. الصيغة الجزيئية للكلوكوز هي C6H12O6 ، غير انه يأخذ شكلاً بنائيا يتوقف على الحالة التي يوجد عليها كما يأتي

من تأمل الشكلين يمكننا ملاحظة ما يلي:

* ًالشكل الحلقي عبارة عن ايثر حلقي يحوي عددا من مجاميع الهيدروكسيل.

* ًالشكل المفتوح عبارة عن الديهايد يحوي عددا من مجاميع الهيدروكسيل.

للكلوكوز صفات يمكن تفسيرها بناء على شكل الجزيء وكلا الشكلين يدل على الصفات الاساسية للكلوكوز، وتستعمل في تمثيل التفاعلات الكيميائية، لكون معظم التفاعلات تجري في المحاليل المائية، وجميع تفاعلاته الكيميائية يمكن فهمها على اساس الشكل في الحالة المفتوحة السائلة، ولسهولة تمثيله فسنستعمله في معرفتنا صفات الكلوكوز.

ًفالكلوكوز عبارة عن بلورات صلبة، له درجة غليان عالية، كما انه يذوب جيدا في الماء. ومن الصيغة التركيبية للكلوكوز نلاحظ وجود مجاميع الهيدروكسيل ُوذرات الهيدروجين التي تسبب القطبية العالية للجزيء والتي تكون اواصر هيدروجينية بينية بين جزيئات الكلوكوز نفسها فتسبب ارتفاع درجة غليانه، كما انه يكون اواصر هيدروجينية مع الماء مما يؤدي الى شدة ذوبانه في الماء.

ومن الصيغة البنائية المفتوحة للكلوكوز يظهر احتوائه على عدد كبير من مجاميع الهيدروكسيل ومجموعة الديهايد واحدة، لذا فان صفاته الكيميائية تشبه الى حد كبير صفات الكحولات والالديهايدات، لذلك فهو يتأكسد بالتفاعل مع محلول تولن ومحلول فهلنك.

ب - سكر الفركتوز سكر الفواكه Fructose

يوجد الفركتوز في العسل ومعظم الفواكه، والصيغة الجزيئية للفركتوز هي C6H12O6 ، وهي كما تلاحظ تشبه الصيغة الجزيئية للكلوكوز، اما الصيغة البنائية له فتمثل بالشكلين المجاوريين أ و ب.

ًوتتشابه الخواص الفيزيائية للفركتوز مع الخواص الفيزيائية للكلوكوز نظرا للتشابه في التركيب البنائي لهما، )فكلاهما يحوي مجاميع الهيدروكسيل OH- ومجموعة الكاربونيل   OC  في الصيغة البنائية المفتوحة، ومجموعة  C O C  اضافة الى OH- في الصيغة البنائية الحلقية تجعل الفركتوز له درجة غليان مرتفعة وقدرة عالية على الذوبان في الماء.

تظهر الصيغة البنائية المفتوحة للفركتوز وجود عدد من مجاميع الهيدروكسيل ، الامر الذي يكسبه تفاعلات OC اضافة الى مجموعة الكاربونيل الكيتونية  مثيلة لتفاعلات الكحولات والكيتونات، ومن تلك التفاعلات قابلية الفركتوز للتأكسد فمن الامور التي خالف فيها الفركتوز معظم الكيتونات قابليته للتأكسد بمؤكسد مثل كاشف تولن أو محلول فهلنك الامر الذي لم نعهده في الكيتونات، ًلذا يصنف الفركتوز على انه من السكريات المختزلة رغم كونه كيتونا .

2- الكاربوهيدرات ثنائية التسكر:

يتكون جزيء هذا النوع من ارتباط جزيئين من السكر الأحادي متماثلين أو مختلفين بعد فقدان جزيء ماء ومن أشهر الأمثلة على ذلك:

سكر القصب أو السكروز Soucrose :

يستخلص السكروز ذو الطعم الحلو من نبات قصب السكر، وعند تكرير هذا السكر وتنقيته وبلورته تحصل على مادة بيضاء نقية هي السكر المتداول في نظامنا الغذائي، والذي صيغته الجزئية: C12H22O11 . إن الجزيء من السكروز يتكون من جزيء كلوكوز وجزيء فركتوز مرتبطين ببعضهما من خلال اصرة كلايكوسيدية تنشأ بانتزاع جزيء ماء منها. إلا أنه من السهل تحلله إليهما في 

عملية الهضم التي تحدث في أجسامنا. 

3- الكاربوهيدرات متعددة التسكر:

ًتعد بوليمرا ًضخما للسكريات الأحادية ومن أشهر الأمثلة عليها: النشأ 

والسليلوزالخشب.

أ- النشأ Starch :

حين نتناول البطاطا فنحن نتناول غذاء يحوي مادة كاربوهيدراتية ضخمة ُبني هيكلها من وحدات صغيرة هي الكلوكوز، إن تلك المادة هي النشأ التي ًتعد بوليمرا يمثل الكلوكوز الوحدة الأساسية في بنائه حيث يتم ترابطها من خلال فك الاصرة الثنائية في الكاربونيل. وجرت العادة على تسمية الأغذية الحاوية على هذا النوع من الكاربوهيدرات بـ )النشويات( نسبة إلى وجود 

النشأ فيها بكمية كبيرة.

ب- السليلوز Cellulose :

يتكون السليلوز من بوليمر ضخم للكلوكوز، وعلى الرغم من أن الوحدة ًالأساسية له وللنشأ هي نفسها )كلاهما بوليمر للكلوكوز( إلا أن هناك اختلافا بينهما في الشكل والخواص سببه اختلاف عدد وحدات الكلوكوز المكونة لكل منهما واختلاف ترابطها مع بعضها. إن المصدر الطبيعي للسليلوز ألياف المواد الخشبية كما أنه يوجد في قشور بعض ثمار الفواكه كالتمر. 

يمكن تفكيك الجزيئات الكبيرة كالنشأ والسليولوز إلى مكوناتها من الكلوكوز، وذلك بتفاعلها مع محاليل الحوامض، أو بتأثير بعض الأنزيمات. وهي تشبه ما يحدث في اجسامنا عند هضم تلك المواد.

 الكشف عن النشأ

يمكن لجزيئات النشأ ان ترتبط مع جزيئات اليود في محلول اليود لتكون ًمركبا ذا لون ازرق، ومحلول اليود يحضر باذابة بلورات يود في محلول مائي ليوديد البوتاسيوم. لذا فالكشف عن النشأ يتم باضافة قطرات من محلول النشأ المائي الى محلول اليود في يوديد البوتاسيوم وظهور اللون الازرق دلالة على ان المادة المضافة هي النشأ.