การแบ่งประเภทของคาร์โบไฮเดรต
วิทยาศาสตร์พื้นฐาน เคมี ช่วงชั้นที่ 4
1. ชนิดและโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยธาตุองค์ประกอบหลัก ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจนและออกซิเจน สำหรับแป้ง เซลลูโลสและไกลโคเจน เกิดจากกลูโคสหลายโมเลกุลมารวมตัวกันเป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ ตัวอย่างโครงสร้างของแป้งและเซลลูโลส ดังรูป
ภาพจาก https://school.obec.go.th/mclschool/6.2.2/Carbohidred.htm
เมื่อพิจารณาโครงสร้างของแป้งและเซลลูโลสพบว่าประกอบด้วยหน่วยย่อยที่มีโครงสร้างเหมือนกันจำนวนมากและเชื่อมกันเป็นสายยาว แต่จำนวนหน่วยย่อยการสร้างพันธะของหน่วยย่อยและโซ่กิ่งในโครงสร้างของแป้งและเซลลูโลสแตกต่างกัน สามารถแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ คือ
มอนอแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดโมเลกุลเล็กมาก ประกอบด้วยคาร์บอน 3 - 8 อะตอม จึงสามารถจำแนกประเภทของมอนอแซ็กคาไรด์ตามจำนวนคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบได้ เช่น ไตรโอส เทโทรส เพนโทส เฮกโซส มอนอแซ็กคาไรด์ที่พบมากในธรรมชาติที่ส่วนใหญ่เป็นเพนโทส และ เฮกโซส เพนโทสที่พบมาก ได้แก่ ไรโบส และไรบูโรส
ในธรรมชาติพบว่ามอนอแซ็กคาไรด์ส่วนใหญ่มีโครงสร้างเป็นวง เนื่องจากเป็นโครงสร้างที่เสถียรกว่าโครงสร้างแบบโซ่เปิด การเปลี่ยนโครงสร้างแบบโซ่เปิดเป็นแบบวงเกิดจากปฎิกิริยาระหว่างหมู่ -C- กับหมู่ -OH ในโมเลกุลเดียวกัน ตัวอย่างการเกิดโครงสร้างแบบวงของกลูโคสและฟรักโทสแสดง
ไดแซ็กคาไรด์ เกิดจากการรวมตัวของมอนอแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุล ตัวอย่างเช่น ซูโครส เกิดจากกลูโคสรวมตัวกับฟรักโทสอย่างละ 1 โมเลกุล โดยมีพันธะไกลโคซิดิกเชื่อมต่อระหว่างมอนอแซ็กคาไรด์ทั้ง 2 โมเลกุล
พอลิแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ที่ประกอบด้วยมอนอแซ็กคาไรด์หลายๆ โมเลกุลเชื่อมต่อกันพอลิแซ็กคาไรด์ที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิต ได้แก่ แป้ง เซลลูโลส และไกลโคเจน
2. สมบัติและปฏิกิริยาของคาร์โบไฮเดรต
จากการทดลองต้มน้ำตาลทราย แป้งและสำลีกรดซัลฟิวริกจะเกิดปฎิกิริยาไฮโดรลิซิส ทำให้ปฎิกิริยานี้เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์จะได้ผลิตภัณฑ์เป็นมอนอแซ็กคาไรด์ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์ได้ตะกอนสีแดงอิฐ การที่แป้งและสำลีมีสมบัติแตกต่างกัน เนื่องจากสารทั้ง 2 ชนิดมีโครงสร้างโมเลกุลแตกต่างกัน ดังนี้
แป้ง ประกอบด้วยพอลิแซ็กคาไรด์ 2 ชนิด คือ อะไมเลส ซึ่งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์แบบโซ่ตรงกับอะไมโลเพกติน ซึ่งเป็นพอลิแซ็กคาไรด์แบบโซ่กิ่ง โดยทั่วไปแป้งประกอบด้วยอะไมเลสประมาณร้อยละ 20 และอะไมโลเพกตินประมาณร้อยละ 80 พืชจะสะสมกลูโคสในรูปของแป้ง ซึ่งพบแป้งมากในข้าว มันฝรั่ง ถั่ว และธัญพืช
แป้งในสภาวะที่เป็นกรดจะถูกไฮโดรไลซ์ได้ง่ายได้สารที่มีโมเลกุลเล็กลงเรียกว่า เด็กซ์ตริน เมื่อถูกไฮโดรไลซ์ต่อไปจะได้มอลโทสและกลูโคส ตามลำดับ แป้งที่อยู่ในร่างกายจะถูกย่อยโดยเอนไซม์อะไมเลสและมอลเทส
สำลีเป็นเซลลูโลสชนิดหนึ่งประกอบด้วยกลูโคสจำนวนมากเชื่อมต่อกันเป็นพอลิเมอร์แบบโซ่ตรง เช่นเดียวกับอะไมเลส แต่ลักษณะการเชื่อมต่อของกลูโคสต่างกัน
เซลลูโลสทำหน้าที่เป็นโครงสร้างของพืช การไฮโดรไลซ์เซลลูโลสอย่างสมบูรณ์จะได้กลูโคสเป็นผลิตภัณฑ์
สำหรับไกลโคเจนซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่สะสมอยู่ในเซลล์ของสัตว์ พบมากในตับและกล้ามเนื้อ ไกลโคเจนประกอบด้วยกลูโคสเชื่อมต่อกันคล้ายกับส่วนที่เป็นอะไมโลเพกตินของแป้ง แต่จะมีมวลโมเลกุลมีโซ่กิ่งมากกว่า
ประเด็นคำถาม
1. โครงสร้างของแป้งและเซลลูโลสแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆได้แก่อะไรบ้าง
2. มอนอแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดโมเลกุลเล็กมาก ประกอบด้วยคาร์บอนเท่าใด
3. ไดแซ็กคาไรด์ เกิดจากอะไร
4. จงยกตัวอย่างเซลลูโลสมา 5 ชนิด
กิจกรรมเสนอแนะ
ให้ผู้เรียนนำอาหารที่ประกอบด้วยแป้ง น้ำตาลมาทดสอบหาสารอาหาร
บูรณาการ
สาระการเรียนรู้การงานพื้นฐานอาชีพเรื่องการประกอบอาหารและคุณค่าสารอาหาร
ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=848