KOOLHYDRAATCLASSIFICATIE (MET AFBEELDINGEN) - VOEDING - 2025

De indeling van koolhydraten kan gebeuren op basis van hun functie, volgens het aantal koolstofatomen, volgens de positie van de carbonylgroep, volgens de eenheden waaruit ze bestaan, volgens derivaten en volgens voedsel.

Koolhydraten, koolhydraten of sachariden zijn chemische verbindingen die bestaan ​​uit koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen, bij verbranding komen kooldioxide en een of meer watermoleculen vrij. Het zijn moleculen die wijd verspreid zijn in de natuur en van fundamenteel belang zijn voor levende wezens, zowel vanuit structureel als vanuit metabolisch oogpunt.

Cyclische structuur van glucose, een hexose (Bron: Edgar181, via Wikimedia Commons)

Gewoonlijk is Cx (H2O) de beste manier om de formule van een koolhydraat weer te geven, en dat betekent in een notendop "gehydrateerde koolstof".

In planten wordt bij fotosynthese een groot deel van de koolhydraten geproduceerd uit kooldioxide en water, waarna ze kunnen worden opgeslagen in complexen met een hoog molecuulgewicht (bijvoorbeeld zetmeel) of worden gebruikt om structuur en ondersteuning te geven aan plantencellen (bijvoorbeeld cellulose).

Dieren produceren ook koolhydraten (glycogeen, glucose, fructose, etc.), maar doen dat uit stoffen als vetten en eiwitten. Desondanks is de belangrijkste bron van metaboliseerbare koolhydraten voor dierlijke organismen die afkomstig is van planten.

De belangrijkste natuurlijke bronnen van koolhydraten voor de mens zijn over het algemeen granen zoals tarwe, maïs, sorghum, haver en andere; knollen zoals aardappelen, cassave en bananen, bijvoorbeeld; evenals vele zaden van vlinderbloemige planten zoals linzen, bonen, tuinbonen, enz.

Vleesetende dieren, dat wil zeggen dieren die zich voeden met andere dieren, zijn indirect afhankelijk van koolhydraten om te overleven, aangezien hun prooi, of de prooi van hun prooi, herbivore dieren zijn die in staat zijn voordeel te halen uit de structurele en opslagkoolhydraten in kruiden. ze nemen ze op en zetten ze om in eiwitten, spieren en andere lichaamsweefsels.

Classificatie volgens hun functie

Koolhydraten kunnen, op basis van hun algemene functie, worden ingedeeld in twee grote klassen: structurele koolhydraten en universeel verteerbare koolhydraten of polysacchariden.

Structurele koolhydraten

Structurele koolhydraten zijn koolhydraten die deel uitmaken van de wand van alle plantencellen, evenals de secundaire afzettingen die de weefsels van verschillende plantensoorten kenmerken en die een specifieke functie vervullen van ondersteuning en "steigers".

Algemene structuur van cellulose (Bron: Vicente Neto via Wikimedia Commons)

Onder deze is cellulose de belangrijkste plant polysaccharide, maar lignine, dextranen, pentosanen, agar (in algen) en chitine (in schimmels en veel geleedpotigen) vallen ook op.

Verteerbare koolhydraten

Verteerbare koolhydraten, aan de andere kant, zijn koolhydraten die heterotrofe organismen (anders dan autotrofen die "hun eigen voedsel synthetiseren") uit planten kunnen halen en gebruiken om hun cellen te voeden via verschillende metabole routes.

Het belangrijkste verteerbare koolhydraat is zetmeel, dat wordt aangetroffen in knollen, zaden van granen en vele andere opslagstructuren in planten. Dit bestaat uit twee vergelijkbare soorten polysacchariden, amylose en amylopectine.

Maar ook eenvoudigere suikers zoals fructose, die in grote hoeveelheden in de vruchten van veel plantensoorten voorkomen, zijn erg belangrijk.

Honing, een door bijen geproduceerde stof met een aanzienlijke commerciële waarde, is ook een rijke bron van verteerbare koolhydraten, maar van dierlijke oorsprong.

Glycogeen is een belangrijk reservepolysaccharide bij dieren (Bron: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

Glycogeen, in veel gevallen beschouwd als "dierlijk zetmeel", is een reservepolysaccharide dat door dieren wordt gesynthetiseerd en kan worden opgenomen in de groep van verteerbare koolhydraten.

Indeling volgens het aantal koolstofatomen

Afhankelijk van het aantal koolstofatomen kunnen koolhydraten zijn:

- Triosen , met drie koolstofatomen (voorbeeld: glyceraldehyde)

- Tetrosas , met vier koolstofatomen (voorbeeld: erythrose)

- Pentosen , met vijf koolstofatomen (voorbeeld: ribose)

- Hexoses , met zes koolstofatomen (voorbeeld: glucose)

- Heptoses , met zeven koolstofatomen (voorbeeld: sedoheptulose 1,7-bisfosfaat)

Schema van mogelijke hemiacetale structuren voor glucose en mannose (Bron: Karlhahn via Wikimedia Commons)

Pentasen en hexosen kunnen in het algemeen worden gevonden in de vorm van stabiele ringen dankzij de vorming van een interne hemiacetaalgroep, dat wil zeggen door de vereniging tussen een aldehydegroep of een ketongroep met een alcohol.

Deze ringen kunnen 5 of 6 "schakels" hebben, zodat ze van het furan-type of van het pyran-type kunnen zijn, overeenkomstig, waarmee de furanose en pyranose worden gevormd.

Indeling volgens de positie van de carbonylgroep

De positie van de carbonylgroep (C = O) in monosacchariden is ook een karakter dat wordt gebruikt voor hun classificatie, omdat afhankelijk hiervan het molecuul een ketose of een aldose kan zijn. Zo zijn er bijvoorbeeld aldohexosen en ketohexosen, evenals aldopentosen en ketopentosen.

Aldosas en Cetosas (Bron: Pjvelasco, via Wikimedia Commons)

Als het koolstofatoom dat de carbonylgroep vormt zich op positie 1 (of aan het ene uiteinde) bevindt, dan is het een aldehyde. In plaats daarvan, als het zich op positie 2 (of een ander intern koolstofatoom) bevindt, is het een ketongroep, dus het wordt een ketose.

Als voorbeeld nemen we de triosen, tetroses, pentosen en hexosen van de vorige sectie, dan hebben we dat de aldoses van deze eenvoudige suikers glyceraldehyde, erythrose, ribose en glucose zijn, terwijl de ketosen dihydroxyaceton, erythrulose, ribulose en fructose, respectievelijk.

Indeling volgens het aantal eenheden waaruit ze bestaan

Volgens het aantal eenheden dat koolhydraten hebben, dat wil zeggen volgens het aantal suikers dat het resultaat is van hun hydrolyse, kunnen ze worden geclassificeerd als:

Monosacchariden

Het zijn de eenvoudigste sachariden of suikers, aangezien ze uit een enkele "suikereenheid" bestaan. In deze groep bevinden zich suikers die metabolisch even relevant zijn als glucose, waarvan het metabolisme de productie van energie in de vorm van ATP in de cellen van praktisch alle levende organismen inhoudt. Galactose, mannose, fructose, arabinose, xylose, ribose, sorbose en anderen vallen ook op.

Disacchariden

Disachariden, zoals het voorvoegsel van hun naam al aangeeft, zijn sachariden die uit twee suikereenheden bestaan. De belangrijkste voorbeelden van deze moleculen zijn lactose, sucrose, maltose en isomaltose, cellobiose, gentiobiose, melibiose, trehalose en turanose.

Chemische structuur van maltose, een disaccharide (Bron: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Oligosacchariden

Ze komen overeen met die koolhydraten die, wanneer ze worden gehydrolyseerd, meer dan twee "suikereenheden" vrijgeven. Hoewel ze misschien niet goed bekend zijn, kunnen in deze groep raffinose, stachyose en verbascosa worden onderscheiden. Sommige auteurs zijn van mening dat disachariden ook oligosachariden zijn.

Polysacchariden

Polysacchariden zijn samengesteld uit meer dan 10 suikereenheden en kunnen bestaan ​​uit zich herhalende eenheden van hetzelfde monosaccharide (homopolysacchariden) of uit relatief complexe mengsels van verschillende monosacchariden (heteropolysacchariden). Voorbeelden van polysacchariden zijn zetmeel, cellulose, hemicellulose, pectines en glycogeen.

Gewoonlijk vindt de vereniging tussen de "suikereenheden" van disacchariden, oligosacchariden en polysacchariden plaats via een binding die bekend staat als een glycosidebinding, die plaatsvindt dankzij het verlies van een watermolecuul.

Classificatie van zijn derivaten

Zoals geldt voor veel moleculen die van groot belang zijn in de natuur, kunnen koolhydraten functioneren als "bouwstenen" voor andere verbindingen die soortgelijke of radicaal verschillende functies kunnen vervullen. Volgens dit kunnen dergelijke derivaten, op basis van hun kenmerken, als volgt worden geclassificeerd:

Fosfaatesters

Het zijn over het algemeen gefosforyleerde monosacchariden, waarbij de fosforylgroep via een esterbinding aan het saccharide is gehecht. Dit zijn extreem belangrijke moleculen voor een groot deel van cellulaire metabolische reacties, aangezien ze zich gedragen als "geactiveerde verbindingen" waarvan de hydrolyse thermodynamisch gunstig is.

Prominente voorbeelden zijn onder meer glyceraldehyde-3-fosfaat, glucose-6-fosfaat, glucose-1-fosfaat en fructose-6-fosfaat.

Zuren en lactonen

Ze zijn het product van de oxidatie van bepaalde monosacchariden met bepaalde oxidatiemiddelen. Aldonzuren zijn het resultaat van de oxidatie van glucose met alkalisch koper en deze zijn, in oplossing, in evenwicht met lactonen. Wanneer oxidatie wordt gestuurd door enzymatische katalyse, kunnen lactonen en uronzuren worden geproduceerd.

Alditolen, polyolen of suikeralcoholen

Ze worden gevormd door de oxidatie van de carbonylgroep van sommige monosacchariden; voorbeelden hiervan zijn erythritol, mannitol en sorbitol of glucitol.

Aminosuikers

Het zijn derivaten van monosacchariden waaraan een aminogroep (NH2) is gehecht, meestal op het koolstofatoom van positie 2 (vooral in glucose). De meest prominente voorbeelden zijn glucosamine, N-acetylglucosamine, muraminezuur en N-acetylmuraminezuur; er is ook galactosamine.

Glucosamine chemische structuur (Bron: Edgar181 via Wikimedia Commons)

Deoxysuiker

Het zijn derivaten van monosacchariden die worden geproduceerd wanneer ze een zuurstofatoom verliezen in een van hun hydroxylgroepen, daarom staan ​​ze bekend als "deoxy-" of "deoxysuiker".

Een van de belangrijkste zijn degenen die de DNA-ruggengraat vormen, dat wil zeggen 2-deoxyribose, maar er zijn ook 6-deoxymanopyranose (rhamnose) en 6-deoxygalactofuranose (fucose).

Glycosiden

Deze verbindingen zijn het resultaat van de eliminatie van een watermolecuul door de vereniging tussen de anomere hydroxylgroep van een monosaccharide en een hydroxylgroep van een andere gehydroxyleerde verbinding.

Klassieke voorbeelden zijn ouabain en amygdaline, twee veelgebruikte verbindingen die worden gewonnen uit een Afrikaanse struik en de zaden van bittere amandelen, dienovereenkomstig.

Classificatie volgens het gebruik bij voedselbereiding

Suikerklontjes (Bron: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / "Würfelzucker - 2018 - 3564" / CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons)

Ten slotte kunnen koolhydraten ook worden ingedeeld naar het gebruik dat ze kunnen krijgen bij het bereiden van een culinair gerecht. In die zin zijn er zoetgevende koolhydraten, zoals sucrose (een disacharide), fructose (een monosacharide) en in mindere mate maltose (een andere disacharide).

Evenzo zijn er verdikkende koolhydraten en gelerende koolhydraten, zoals bijvoorbeeld het geval is bij zetmelen en pectines.

Referenties

1. Badui Dergal, S. (2016). Voedsel scheikunde. Mexico, Pearson Education.
2. Chow, KW en Halver, JE (1980). Koolhydraten. ln: Fish Feed Technology. FAO United Nations Development Program, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy, 104-108.
3. Cummings, JH en Stephen, AM (2007). Terminologie en classificatie van koolhydraten. Europees tijdschrift voor klinische voeding, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN en Hudson, GJ (1996). De classificatie en meting van koolhydraten in de voeding. Voedselchemie, 57 (1), 15-21.
5. Mathews, CK, Van Holde, KE, & Ahern, KG (2000). Biochemistry, uitg. San Francisco: Benjamin Cummings
6. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA en Rodwell, VW (2014). Harper's geïllustreerde biochemie. McGraw-Hill.