Karbonhidratlar karbon, hidrojen ve oksijenden oluşurlar. Karbonhidratlar karbon, hidrojen ve oksijenden oluşurlar

Karbonhidratlar karbon, hidrojen ve oksijenden oluşurlar.

• Karbonhidratlar karbon, hidrojen ve oksijenden oluşurlar.

• Genel bir kural olarak bir karbonhidrat kendi karbon atom sayısı kadar su molekülüne sahiptir.

• karbonhidrat formülü: Cn(H2O) n

Temel enerji kaynağıdır

• Temel enerji kaynağıdır

• Glukoz + Oksijen  Karbon Dioksid + Su + Enerji

• Membranın esas elemanıdır

• Metabolik ara üründür

• Nükleotidlerin yapı taşıdır

• Hücresel iletişim ve immünitede görevlidir

Cn(H2O)n formülü monosakkaridler için geçerli olmakla birlikte oligo ve polisakkarid yapı oluşurken, bir molekül suyun çıkması nedeniyle bu düzen kaybolur.

• Cn(H2O)n formülü monosakkaridler için geçerli olmakla birlikte oligo ve polisakkarid yapı oluşurken, bir molekül suyun çıkması nedeniyle bu düzen kaybolur.

• Ancak aynı oranlamaya sahip fakat karbon hidrat olmayan maddeler de vardır. Örneğin asetik asit, formaldehid gibi.(C2(H2O) 2, C(H2O)

• Bu nedenle karbonhidratları başka özelliklerini de belirterek tanımlamamız gerekir.

Karbonhidratlar aktif aldehid veya keton grubuna sahip polihidroksi alkollerin oluşturduğu maddelerdir (veya hidroliz edildiklerinde bu maddeleri veren yapılardır

• Karbonhidratlar aktif aldehid veya keton grubuna sahip polihidroksi alkollerin oluşturduğu maddelerdir (veya hidroliz edildiklerinde bu maddeleri veren yapılardır

a. Primer (Birincil) Alkol –OH grubunun bağlı olduğu C unda iki tane hidrojen varsa, alkol primerdir. b. Sekonder (İkincil) Alkol -OH grubunun bağlı olduğu C unda bir tane hidrojen varsa, alkol sekonderdir. c. Tersiyer (Üçüncül) Alkol –OH grubunun bağlı olduğu C unda H yoksa, alkol tersiyerdir.

• a. Primer (Birincil) Alkol –OH grubunun bağlı olduğu C unda iki tane hidrojen varsa, alkol primerdir. b. Sekonder (İkincil) Alkol -OH grubunun bağlı olduğu C unda bir tane hidrojen varsa, alkol sekonderdir. c. Tersiyer (Üçüncül) Alkol –OH grubunun bağlı olduğu C unda H yoksa, alkol tersiyerdir.

Monosakkaridler:

• Monosakkaridler:

• Basit şekerler diye bilinir.Temel karbonhidrat üniteleridir

• Oligosakkaridler:

• 2-20 monosakkaridden oluşur.

• Polisakkaridler:

• 20 den fazla monosakkaridin oluşturduğu büyük moleküllü maddelerdir.

Basit şekerler olarak bilinirler.Genel formülleri (CH2O)n dir.

• Basit şekerler olarak bilinirler.Genel formülleri (CH2O)n dir.

• Yapılarında aldehid veya keton grubu taşımalarına göre aldo şekerler(aldoz) ve keto şekerler (ketoz) olmak üzere 2 gruba ayrılırlar.

• Keto grubu içeren monosakkaridin isminin sonuna -üloz. eki eklenir.

Karbon Formülü Aldoz Ketoz

• Karbon Formülü Aldoz Ketoz

• Sayısı

• Trioz C3H6O3 Gliseraldehid Dihidroksi aseton

• Tetroz C4H8O4 Eritroz Eritrüloz

• Pentoz C5H10O5 Riboz Ribüloz Ksiloz Ksilüloz

• Heksoz C6H12O6 Glukoz Früktoz

• Heptoz C7H14O7 Sedoheptüloz

Glukoz bir aldoz dur.

• Glukoz bir aldoz dur.

• Altı karbonludur.

• Fischer ve Haworth düzenlemesine göre formülü şekilde gösterildiği gibidir.

Asimetrik karbon atomu

• Asimetrik karbon atomu

• 2n

• Epimer

• Enantiomer

• Optik izomerler

Glukoz yapı bakımından 4 asimetrik karbon atomuna sahiptir. Bunlar 2.,3.,4., ve 5. karbonlardır.

• Glukoz yapı bakımından 4 asimetrik karbon atomuna sahiptir. Bunlar 2.,3.,4., ve 5. karbonlardır.

• Bu nedenle 24=16 izomeri vardır.

Bu tip izomerler monosakkaridlerin ana karbonhidratı olan gliseraldehid’e benzerlikleri nedeni ile ortaya çıkar.

• Bu tip izomerler monosakkaridlerin ana karbonhidratı olan gliseraldehid’e benzerlikleri nedeni ile ortaya çıkar.

• Bir monosakkarid aldehid grubundan en uzakta ve primer alkol grubuna komşu olan karbon atomundaki H ve OH gruplarının konumu açısından D gliseraldehide benziyorsa (yani OH grubu sağda H atomu solda ise) D izomeri, L gliseraldehide benziyorsa (OH grubu solda H atomu sağda ise) L izomeridir.

Gliseraldehidle kurulan yapısal ilişki, monosakkaridlerin bu ana maddeden kaynaklandığı fikrini ortaya çıkarmaktadır.

• Gliseraldehidle kurulan yapısal ilişki, monosakkaridlerin bu ana maddeden kaynaklandığı fikrini ortaya çıkarmaktadır.

• Kiliani, D-gliseraldehide HCN yardımıyla bir karbon atomu ekleyerek 4 karbonlu monosakkaridler olan D-eritroz ve D-treozu elde etmiştir.

• Yeni molekül daima aldehid karbonu tarafından uzar.

• Primer alkol grubu ile buna komşu sekonder alkol grubu konumunu ve yapısını aynen korur.

Primer alkol grubuna en yakın karbon atomundaki H ve OH gruplarının yerlerini değiştirmek suretiyle L şeker serisi de elde edilebilir.

• Primer alkol grubuna en yakın karbon atomundaki H ve OH gruplarının yerlerini değiştirmek suretiyle L şeker serisi de elde edilebilir.

Ketozlarla ilgili en küçük molekül dihidroksiasetondur. Bu moleküle karbonhidratların en önemli yıkım reaksiyonu olan glikoliz sırasında rastlanır.

• Ketozlarla ilgili en küçük molekül dihidroksiasetondur. Bu moleküle karbonhidratların en önemli yıkım reaksiyonu olan glikoliz sırasında rastlanır.

• Dihidroksiaseton aldoz eşdeğeri olan gliseraldehide göre asimetrik karbon atomu içermediği için bundan türeyen ketozlarda izomeri olayı ancak asimetrik karbon atomu ortaya çıktıktan sonra başlar.

• Bir ketoheksozda 3 adet asimetrik karbon atomu (3,4,5 nolu karbonlar) bulunduğu için var olan izomer sayısı 4ü D, 4ü L izomeri olmak üzere 8 dir (23 =8)

Monosakkaridlerde asimetrik karbon atomunun varlığı, bu bileşiklerin polarize ışığı sağa veya sola çevirmelerine yol açar.

• Monosakkaridlerde asimetrik karbon atomunun varlığı, bu bileşiklerin polarize ışığı sağa veya sola çevirmelerine yol açar.

• Monosakkaridlerin isimlerinin önündeki D veya L harfleri her ne kadar dekstro( sağa çevirme), levo( sola çevirme) anlamına geliyorsa da bazı monosakkaridlerin D formunda olmalarına rağmen polarize ışığı sola çevirdiği görülür.

Örneğin D(-)früktoz polarize ışığı sola çevirir. İsimlendirmede bu durum monosakkaridin isminin önüne konmak üzere polarize ışığın sağa çevrilmesi

• Örneğin D(-)früktoz polarize ışığı sola çevirir. İsimlendirmede bu durum monosakkaridin isminin önüne konmak üzere polarize ışığın sağa çevrilmesi

• halinde (+), sola çevrilmesinde () işaretleriyle belirtilir, D()- früktoz gibi

Bir miktar glukoz suda çözülür ve gelişmeler bir polarimetre ile izlenirse polarize ışığın önce sağa döndüğü daha sonra rotasyonun değiştiği ve sonunda sabitleştiği görülür. Bu olaya mutarotasyon denir.

• Bir miktar glukoz suda çözülür ve gelişmeler bir polarimetre ile izlenirse polarize ışığın önce sağa döndüğü daha sonra rotasyonun değiştiği ve sonunda sabitleştiği görülür. Bu olaya mutarotasyon denir.

• Mutarotasyon, aldehid grubuna sahip bileşiklerin hemiasetal oluşturma özellikleri nedeniyle ortaya çıkan bir durumdur ve kelime anlamı olarak değişen rotasyon demektir.

Glukozun halkalı yapı oluşturması

• Glukozun halkalı yapı oluşturması

• Hemiasetaller, aldehidlerin veya ketonların alkollerle birleşmesi sonucu ortaya çıkarlar.

Hemiketaller de bir keton grubu ile bir alkol grubu arasında oluşur ve oluşum mekanizması açısından aynen hemiasetallere benzediği için IUB (International Union of Biochemistry) hemiketal yerine de hemiasetal teriminin kullanılmasını önermiştir.

• Hemiketaller de bir keton grubu ile bir alkol grubu arasında oluşur ve oluşum mekanizması açısından aynen hemiasetallere benzediği için IUB (International Union of Biochemistry) hemiketal yerine de hemiasetal teriminin kullanılmasını önermiştir.

Glukoz bünyesinde hemiasetal, 1. karbondaki aldehid grubu ile çoğu kez 5. karbon bünyesindeki sekonder alkol grubu arasında oluşur.

• Glukoz bünyesinde hemiasetal, 1. karbondaki aldehid grubu ile çoğu kez 5. karbon bünyesindeki sekonder alkol grubu arasında oluşur.

• Bu şekilde oluşan 6 elemanlı halkalı yapıya piranoz halkası denir. Bazan hemiasetal formasyonu 4. karbon OH ile gerçekleşir. Beş elemanlı bu yapıya ise furanoz halkası ismi verilir.

• Altı elemanlı piranoz halkası beş elemanlı furanoz halkasına göre daha dayanıklıdır. Hemiasetal oluşumu ile glukozun 1. karbonu da asimetrik duruma geçer.

• Anomerik karbon atomu denilen bu karbona bağlı H ve OH gruplarının konumu nedeniyle yeni iki glukoz izomeri oluşur.

 anomerinde OH grubu Fischer formülüne göre sağda Haworth formülüne göre aşağıda yazılır.

•  anomerinde OH grubu Fischer formülüne göre sağda Haworth formülüne göre aşağıda yazılır.

•  anomerinde OH grubu Fischer formülüne göre solda, Haworth formülüne göre yukarıda yazılır

Glukozun sudaki çözeltisinde  ve  anomerleri ile aldehid formu belirli bir denge içinde bulunur.

• Glukozun sudaki çözeltisinde  ve  anomerleri ile aldehid formu belirli bir denge içinde bulunur.

• Denge durumundaki glukoz solüsyonunun özgül rotasyonu 52.7O dir.

• Çözeltideki glukozun % 64 ü  anomeri,

• % 36 sı  anomeri ve çok ufak bir kısmı da (%0.5) aldehid formu halindedir.

Altı elemanlı glukopiranoz halkasının tüm elemanları aynı düzlem üzerinde bulunmaz, yani glukopiranoz halkası planar(düzlemsel) bir yapıya sahip değildir.

• Altı elemanlı glukopiranoz halkasının tüm elemanları aynı düzlem üzerinde bulunmaz, yani glukopiranoz halkası planar(düzlemsel) bir yapıya sahip değildir.

• Bunun nedeni karbon atomuna bağlı grupların birbirlerini itmeleri veya çekmeleridir.

• Sonuçta glukopüranoz halkasının iki konformasyonu ortaya çıkar. Bunlar sandalye(chair) ve kayık(boat)) konformasyonlarıdır. Sandalye yapısı grupların geçimli olması nedeniyle daha dayanıklıdır.

İZOMERİZASYON

• İZOMERİZASYON

• DAHA KÜÇÜK PARÇALARA AYRILMA

• İÇ OKSİTLENME

• İNDİRGENME VE YENİDEN DÜZENLENME

İndirgen şekerler seyreltik bazlarda (ör. 0.05 N ) birkaç saat bekletilidiğinde enodiol tuzları oluşur.

• İndirgen şekerler seyreltik bazlarda (ör. 0.05 N ) birkaç saat bekletilidiğinde enodiol tuzları oluşur.

• Glukoz, Mannoz ve fruktoz aynı enodiol tuzlarını oluşturur-önemsizdir enzimatik bir reak.

• Lobry de Bruyn van Eckenstain Reaksiyonu

0.05 N < alkali çöz

• 0.05 N < alkali çöz

• C1-C2: Formaldehit+ 1 pentoz şeker

• C2-C3: Glikolik aldehid+1 tetroz şeker

• C3-C4: Gliserikaldehid (Gliseraldehid)

Ortamda oksidan madde yoksa kuvvetli alkali ortamlarda şekerler karboksilik asitlere dönüşürler . Bu asitlere sakkarinik asit denir ve izo meta para sakkarinik asit çeşitleri mevcuttur

• Ortamda oksidan madde yoksa kuvvetli alkali ortamlarda şekerler karboksilik asitlere dönüşürler . Bu asitlere sakkarinik asit denir ve izo meta para sakkarinik asit çeşitleri mevcuttur

Monosakkaridler indirgeme özelliği olan maddelerdir. Monosakkaridlerin yapısındaki karbonil grubu gümüş, civa, bakır, demir, bizmut, pikrat gibi okside edici metal iyonları indirger. Bu arada monosakkaridin kendisi de oksitlenir ve aldonik asit (1. karbon atomundaki aldehid grubu karboksil grubuna dönüşür) oluşur.

• Monosakkaridler indirgeme özelliği olan maddelerdir. Monosakkaridlerin yapısındaki karbonil grubu gümüş, civa, bakır, demir, bizmut, pikrat gibi okside edici metal iyonları indirger. Bu arada monosakkaridin kendisi de oksitlenir ve aldonik asit (1. karbon atomundaki aldehid grubu karboksil grubuna dönüşür) oluşur.

Maltoz molekülünde bir hemiasetal hidroksili serbesttir. Bu nedenle maltoz disakkaridi indirgeme özelliğine sahiptir. (benedikt ayracı ile pozitif reaksiyon verir)

• Maltoz molekülünde bir hemiasetal hidroksili serbesttir. Bu nedenle maltoz disakkaridi indirgeme özelliğine sahiptir. (benedikt ayracı ile pozitif reaksiyon verir)

• Benedict testi: Glukoz, alkalen ortamda hazırlanmış Cu2+ içeren bir ayraçla ısıtılırsa bakır Cu1+ haline indirgenir, glukoz da glukonik aside dönüşür. Bu sırada ortamın rengi maviden sarı-kırmızıya döner.

5,hidroksimetilfurfural oluşumu

• 5,hidroksimetilfurfural oluşumu

• Pentoz 3H2O +

• Heksoz 3H2O +

Maillard Reaksiyonu

• Maillard Reaksiyonu

Lisin en reaktif a.a. (serbest epsilon-amino grubu içerdiği için) Esansiyel bir a.a. Kaybedilmesi besin değerini düşürür

• Lisin en reaktif a.a. (serbest epsilon-amino grubu içerdiği için) Esansiyel bir a.a. Kaybedilmesi besin değerini düşürür

• Sütteki lisin laktozla reak. Na girerek daha çabuk kaybedilir

• Maillard reaksiyonu ile mutajenik heterosiklik aminler oluşur (kızarmış et, balıkta da var)

• Toffee, Fudge, karamel gibi şekerli ürünlerin üretiminde de kullanılır.

• Reaktiflik aldopentozlar, aldoheksozlar ve disakkaritlere doğru azalma gösterir.

• İndirgen şekerlerin karbonil grubunu inhibe eden maddelerle reaksiyon engellenebilir

Karamelizasyon

• Karamelizasyon

• Şeker ve şeker gruplarının a.a. ve proteinler gibi azotlu maddelerin olmadığı ortamlarda yüksek sıcaklıkta ısıtılması sonucu şeker molekülünün dehidratasyon ve oksidoredüksiyon reaksiyonları ile kimyasal değişikliğe uğraması ve koyu kahve renkli bir maddeye dönüşmesidir. Bütün şekerler karamelizasyona uğrayabilirler. Ortama asit veya baz eklenerek karamelizasyonun tadı ve rengi değiştirilebilir.

Akrilamid kimyasal üretim teknolojisinde kullanılan suda

• Akrilamid kimyasal üretim teknolojisinde kullanılan suda

• çözünür bir monomerdir.

• Genel olarak

• boya, kağıt, maden, kozmetik sanayinde, araştırma

• laboratuvarlarında jel hazırlanmasında, protein ayırma

• tekniklerinden biri olan elektroforez işleminde ve kirli

• suların temizlenmesinde kullanılmaktadır

Akrilamid doğal olarak gıdalarda bulunmayan, ancak işleme esnasında yüksek sıcaklarda oluşan toksik bir bileşiktir. Akrilamidin oluşumu üç şekilde gerçekleşir.

• Akrilamid doğal olarak gıdalarda bulunmayan, ancak işleme esnasında yüksek sıcaklarda oluşan toksik bir bileşiktir. Akrilamidin oluşumu üç şekilde gerçekleşir.

• 1-Lipitlerin transformasyonu, karbonhidratlar ve aminoasitlerin ayrışması yoluyla ortaya çıkan akrolein ya

• da akrilik asit reaksiyonu yoluyla;

• 2-Malik asit, laktik asit ve sitrik asit içeren temel bazı organik asitlerin dehidrasyon-dekarboksilasyonu yoluyla ve

• 3-Maillard Reaksiyonu yoluyla

Hipotez

• Hipotez

• Kızartmada kullanılan yağların bileşimindeki tri-gliseritler yüksek sıcaklıkta önce akroleine sonra da akrilamide dönüşmektedir.

• 2. Hipotez

• Isıl işlem gören gıdaların bileşiminde bulunan bazı a.a. ler ve şekerler arasında oluşan Maillard Reaksiyonu sonucu oluşmaktadır

• Asparajin akrilamid oluşumunda en önemli a.a.

• Yapısal olarak akrilamide çok benziyor.

• Maillard reaksiyonu sırasında asparajin glu ile birleşerek akrilamid olşumu için gerekli N-glukozil asparajine dönüşmektedir.

• Diğer karbonil içeren bileşikler de aynı raksiyona girebilmektedir.

Maillard reaksiyonlarında akrilamidin oluşabilmesi için reaksiyona giren amino asidin asparajin olması önem taşır. Karbonhidrat ve protein içerikli gıdaların yüksek sıcaklıklarda (kızartma ve fırında) (120°C ve daha yüksek) pişirilmesi sonucu oluşan bu bileşik gıdalarda renk, lezzet ve aromanın oluşumuna katkı sağlar Akrilamid, patates başta olmak üzere mısır cipsi, ekmek kabuğu, ekmek gevreği, fırın ürünleri, ekmek, kahvaltılık tahıl ürünleri, bisküvi, kraker ve tost gibi gıdalarda bulunur. Bu gıdalara ek olarak kavrulmuş badem, kuşkonmaz, ayçiçeği çekirdeği, soya fasulyesi, fındık ve fındık ezmesi, kaplamalı yer fıstığı, bebek ve küçük çocuklar için üretilen kekler ve tahıl içerikli ürünlerde de akrilamide rastlanmıştır

• Maillard reaksiyonlarında akrilamidin oluşabilmesi için reaksiyona giren amino asidin asparajin olması önem taşır. Karbonhidrat ve protein içerikli gıdaların yüksek sıcaklıklarda (kızartma ve fırında) (120°C ve daha yüksek) pişirilmesi sonucu oluşan bu bileşik gıdalarda renk, lezzet ve aromanın oluşumuna katkı sağlar Akrilamid, patates başta olmak üzere mısır cipsi, ekmek kabuğu, ekmek gevreği, fırın ürünleri, ekmek, kahvaltılık tahıl ürünleri, bisküvi, kraker ve tost gibi gıdalarda bulunur. Bu gıdalara ek olarak kavrulmuş badem, kuşkonmaz, ayçiçeği çekirdeği, soya fasulyesi, fındık ve fındık ezmesi, kaplamalı yer fıstığı, bebek ve küçük çocuklar için üretilen kekler ve tahıl içerikli ürünlerde de akrilamide rastlanmıştır

Patateste toplam a.a. lerin büyük kısmını asparajin oluşturduğu için cips ve kızartmalarda yüksek miktarda

• Patateste toplam a.a. lerin büyük kısmını asparajin oluşturduğu için cips ve kızartmalarda yüksek miktarda

• Patatesleri kızartma öncesi şeker şurubuna batırma miktarı yükseltiyor (karbonil grubundan dolayı)

• Patatesleri kızartma öncesi sitrik asit çözeltisine daldırma veya suda bekletme miktarını azaltır

• Kızartma sıcaklığının 185 C’ den 65 C ye düşürülmesi miktarını yarıya düşürür.

• Kızartma öncesi haşlama ile patateste glu ve asparajin içeriği azaltılarak miktarı düşürülmüştür.

toksikolojik

• toksikolojik

• Akrilamid organizmaya alındıktan sonra hemoglobinle reaksiyona girmektedir. Bunun sonucunda akrilamidin, hemoglobine bağlanarak

• oluşturduğu bileşik N-(2-karbamoiletil) Valin olarak adlandırılmaktadır. Bu biyokimyasal reaksiyonun 3,4 etilenik çift bağların, hemoglobinin globulin zincirindeki N-terminal valin uçlarına bağlanması ile meydana geldiği, bu oluşuma bağlı olarak organizmada aneminin şekillendiği bildirilmiştir.

• karsinojenik

• Deney hayvanları üzerinde yapılan çalışmalara göre akrilamid, farklı organlarda (tiroid, adrenal bez, testis) tümörlere yol açabilmektedir

Glikozidik bağ oluşturma

• Glikozidik bağ oluşturma

• Bir monosakkaridin anomerik karbon atomuna bağlı OH grubu(hemiasetal hidroksili) bir başka monosakkaridin veya karbonhidrat olmayan bir başka maddenin hidroksil grubu ile birleşir, bir molekül su çıkar ve kovalent bağ oluşur.
• Bu bağa glikozidik bağ denir.

R-OH + HO-R'  R-O-R' + H2O

• R-OH + HO-R'  R-O-R' + H2O

alfa D-Glukoz ve D-fruktozdan sukroz disakkaridinin oluşumu.

• alfa D-Glukoz ve D-fruktozdan sukroz disakkaridinin oluşumu.

• maltoz

• laktoz

• sukroz (sakkaroz)

• trehaloz

• sellobioz

Laktaz noksanlığında, bağırsaklarda sindirilip emilemeyen laktoz, bakteriyel fermantasyon ile, asetik asit, laktik asit, propiyonik asit gibi kısa zincirli metabolitlere ve H2, CO2, CH4 gibi gazlara çevrilir; ayrıca laktoz ve laktik asidin oluşturduğu ozmotik etki ile diyare (ishal) ortaya çıkar.

• Laktaz noksanlığında, bağırsaklarda sindirilip emilemeyen laktoz, bakteriyel fermantasyon ile, asetik asit, laktik asit, propiyonik asit gibi kısa zincirli metabolitlere ve H2, CO2, CH4 gibi gazlara çevrilir; ayrıca laktoz ve laktik asidin oluşturduğu ozmotik etki ile diyare (ishal) ortaya çıkar.

Disakkaritler sulu asit ile kaynatma suretiyle ve enzimatik olarak hidroliz edildiklerinde kendilerini oluşturan monosakkaritler ortaya çıkar.

• Disakkaritler sulu asit ile kaynatma suretiyle ve enzimatik olarak hidroliz edildiklerinde kendilerini oluşturan monosakkaritler ortaya çıkar.