Orgaaniset aineet, orgaanisten aineiden luokat. Orgaanisten yhdisteiden kemiallisen rakenteen teoria. Orgaanisten aineiden luokitus

Toiminnallinen ryhmä

Nimi

hiilivedyt

Asetyleeni

Halogeeniyhdisteet

Halogeenijohdannaiset

– Hal (halogeeni)

Etyylikloridi, etyylikloridi

Happiyhdisteet

Alkoholit, fenolit

CH3CH2OH

Etyylialkoholi, etanoli

Eetterit

CH3-O-CH3

dimetyylieetteri

Aldehydit

Etikkaaldehydi, etanoli

Asetoni, propanoni

karboksyylihapot

Etikkahappo, etaanihappo

Esterit

Etikkahapon etyyliesteri, etyyliasetaatti

Happohalogenidit

Etikkahappokloridi, asetyylikloridi

Anhydridit

Etikkahappoanhydridi

Etikkahappoamidi, asetamidi

Typpiyhdisteet

Nitroyhdisteet

Nitrometaani

etyyliamiini

Asetonitriili, etikkahapponitriili

Nitrosoyhdisteet

Nitrosobentseeni

Hydroyhdisteet

Fenyylihydratsiini

Atsoyhdisteet

C6H5N=NC6H5

Atsobentseeni

Diatsoniumsuolat

Fenyylidiatsoniumkloridi

Perusyhteys

Nimi

Radikaali rakenne

Nimi

Yksiarvoiset radikaalit

CH3-CH2-

CH3-CH2-CH3

CH3-CH2-CH2-

Isopropyyli ( toinen- propyyli)

CH3-CH2-CH2-CH3

CH3-CH2-CH2-CH2-

toinen- Butyyli

Isobutaani

Isobutyyli

tert- Butyyli

CH3 (CH2)3CH3

CH 3 (CH 2) 3 CH 2 –

(n-amyyli)

Isopentaani

Isopentyyli (isoamyyli)

Neopentaani

Neopentyyli

CH 2 \u003d CH-CH 2 -

CH3-CH=CH-

propeeni

Orgaaniset aineet, toisin kuin epäorgaaniset aineet, muodostavat elävien organismien kudoksia ja elimiä. Näitä ovat proteiinit, rasvat, hiilihydraatit, nukleiinihapot ja muut.

Kasvisolujen orgaanisten aineiden koostumus

Nämä aineet ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka sisältävät hiiltä. Harvinaisia ​​poikkeuksia tästä säännöstä ovat karbidit, hiilihappo, syanidit, hiilioksidit, karbonaatit. Orgaaniset yhdisteet muodostuvat, kun hiili sitoutuu mihin tahansa jaksollisen järjestelmän alkuaineeseen. Useimmiten nämä aineet sisältävät happea, fosforia, typpeä, vetyä.

Jokainen planeettamme kasvien solu koostuu orgaanisista aineista, jotka voidaan jakaa ehdollisesti neljään luokkaan. Näitä ovat hiilihydraatit, rasvat (lipidit), proteiinit (proteiinit), nukleiinihapot. Nämä yhdisteet ovat biologisia polymeerejä. Ne osallistuvat aineenvaihduntaprosesseihin sekä kasvien että eläinten kehossa solutasolla.

Neljä orgaanisten aineiden luokkaa

1. - nämä ovat yhdisteitä, pääasiallisia rakennuspalikoita jotka ovat aminohappoja. Kasvikehossa proteiinit toimivat eri tavoin tärkeitä ominaisuuksia, joista tärkein on rakenteellinen. Ne ovat osa erilaisia ​​solumuodostelmia, säätelevät elämänprosesseja ja varastoidaan.

2. sisältyvät myös ehdottomasti kaikkiin eläviin soluihin. Ne koostuvat yksinkertaisimmista biologisista molekyyleistä. Nämä ovat karboksyylihappojen ja alkoholien estereitä. Rasvojen tärkein rooli solujen elämässä on energia. Rasvat kertyvät siemeniin ja muihin kasvin osiin. Niiden halkeamisen seurauksena kehon elämään tarvittava energia vapautuu. Talvella monet pensaat ja puut ruokkivat kesän aikana kerääntyneitä rasva- ja öljyvarantoja. On myös huomattava lipidien tärkeä rooli solukalvojen - sekä kasvien että eläinten - rakentamisessa.

3. Hiilihydraatit ovat orgaanisten aineiden pääryhmä, jonka hajoamisen seurauksena organismit saavat elämään tarvittavan energian. Heidän nimensä puhuu puolestaan. Hiilihydraattimolekyylien rakenteessa on hiilen ohella happea ja vetyä. Yleisin soluissa fotosynteesin aikana tuotettu varastohiilihydraatti on tärkkelys. Suuri määrä tätä ainetta kertyy esimerkiksi perunan mukuloiden tai viljan siementen soluihin. Muut hiilihydraatit tarjoavat makea maku kasvien hedelmiä.

Tavaroiden orgaaniset aineet ovat yhdisteitä, jotka sisältävät hiili- ja vetyatomeja. Ne jaetaan monomeereihin, oligomeereihin ja polymeereihin.

Monomeerit- orgaaniset aineet, jotka koostuvat yhdestä yhdisteestä ja joita ei ole alttiina halkeamaan uusien orgaanisten aineiden muodostuessa. Monomeerien hajoaminen tapahtuu pääasiassa hiilidioksidiksi ja vedeksi.

Monosakkaridit - hiilihydraattien luokkaan kuuluvat monomeerit, joiden molekyylejä ovat hiili, vety ja happi (CH2O)n. Niistä yleisimpiä ovat heksoosit(С6Н12О6) - glukoosi ja fruktoosi. Niitä löytyy pääasiassa elintarvikkeista kasviperäinen(hedelmät ja vihannekset, maustetut juomat ja makeiset). Teollisuus tuottaa myös puhdasta glukoosia ja fruktoosia elintarviketuotteena ja raaka-aineena diabeetikoille tarkoitettujen makeisten ja juomien valmistukseen. From luonnontuotteet hunaja sisältää eniten glukoosia ja fruktoosia (jopa 60 %).

Monosakkaridit antavat tuotteille makean maun, ovat energiapitoisia (1 g - 4 kcal) ja vaikuttavat niitä sisältävien tuotteiden hygroskooppisuuteen. Glukoosi- ja fruktoosiliuokset fermentoivat hyvin hiiva ja muut mikro-organismit käyttävät niitä, joten jopa 20 %:n pitoisuudella ja lisääntyneellä vesipitoisuudella ne huonontavat säilyvyyttä.

orgaaniset hapot Yhdisteet, jotka sisältävät yhden tai useampia karboksyyliryhmiä (-COOH) molekyyleissään.

Karboksyyliryhmien lukumäärästä riippuen orgaaniset hapot jaetaan mono-, di- ja trikarboksyylihappoihin. Muita näiden happojen luokitusominaisuuksia ovat hiiliatomien lukumäärä (C2-C40) sekä amino- ja fenoliryhmät.

Luonnollisia orgaanisia happoja löytyy tuoreista hedelmistä ja vihanneksista, niiden jalosteista, makutuotteista sekä fermentoiduista maitotuotteista, juustoista, hapatetusta maitovoista.

orgaaniset hapot - Yhdisteet, jotka antavat ruoalle happaman maun. Siksi niitä käytetään elintarvikelisäaineina happamoittajina (etikka-, sitruuna-, maito- ja muut hapot) sokeripitoisissa makeisissa, alkoholipitoisissa ja alkoholittomissa juomissa, kastikkeissa.

Elintarvikkeissa yleisimpiä ovat maito-, etikka-, sitruuna-, omena- ja viinihappo. Tietyntyyppisillä hapoilla (sitruunahappo, bentsoehappo, sorbiinihappo) on bakteereja tappavia ominaisuuksia, joten niitä käytetään säilöntäaineina. Elintarvikkeiden orgaaniset hapot ovat lisäenergia-aineita, koska niiden biologisen hapettumisen aikana vapautuu energiaa.

Rasvahappo - alifaattisen sarjan karboksyylihapot, joiden molekyylissä on vähintään kuusi hiiliatomia (C6-C22 ja enemmän). Ne on jaettu korkeampiin (HFA) ja matalamolekyylipainoisiin (SFA).

Tärkeimmät luonnolliset tyydyttyneet rasvahapot ovat steariini ja palmitiini, ja tyydyttymättömät öljy-, arakidoni-, linoli- ja linoleenihappo. Näistä kaksi viimeistä ovat monityydyttymättömiä välttämättömiä rasvahappoja, jotka määräävät elintarvikkeiden biologisen tehokkuuden. Luonnolliset rasvahapot löytyvät rasvoina kaikista rasvapitoisista elintarvikkeista, mutta niitä on vapaassa muodossa pieniä määriä, samoin kuin EFA:ita.

Aminohappoja - karboksyylihapot, jotka sisältävät yhden tai useamman aminoryhmän (NH2).

Tuotteiden aminohapot löytyvät vapaassa muodossa ja osana proteiineja. Kaikkiaan tunnetaan noin 100 aminohappoa, joista lähes 80 löytyy vain vapaassa muodossa. Glutamiinihappoa ja sen natriumsuolaa käytetään laajasti elintarvikelisäaineena mausteissa, kastikkeissa, liha- ja kalapohjaisissa elintarviketiivisteissä, koska ne parantavat lihan ja kalan makua.

vitamiinit - pienimolekyyliset orgaaniset yhdisteet, jotka säätelevät tai osallistuvat ihmiskehon aineenvaihduntaprosesseihin.

Vitamiinit voivat osallistua itsenäisesti aineenvaihduntaan (esimerkiksi C-, P-, A-vitamiinit jne.) tai olla osa entsyymejä, jotka katalysoivat biokemiallisia prosesseja (B1-, B2-, B3-, B6-vitamiinit jne.).

Näiden yleisten ominaisuuksien lisäksi jokaisella vitamiinilla on erityisiä tehtäviä ja ominaisuuksia. Näitä ominaisuuksia tarkastellaan tieteenalalla "ravitsemuksen fysiologia".

Liukoisuudesta riippuen vitamiinit jaetaan seuraavasti:

• päällä vesiliukoinen(B1, B2, B3, PP, B6, B9, B12, C jne.);
• rasvaliukoinen(A, D, E, K).

Vitamiinien ryhmään kuuluvat myös vitamiinin kaltaiset aineet joista joitain kutsutaan vitamiineiksi (karoteeni, koliini, U-vitamiini jne.).

Alkoholit - orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät molekyyleissä yhden tai useamman hydroksyyliryhmän (OH) tyydyttyneissä hiiliatomeissa. Näiden ryhmien lukumäärän mukaan erotetaan yksi-, kaksi- (glykolit), kolmi- (glyseroli) ja moniarvoiset alkoholit. Etyylialkoholia saadaan valmiina tuotteena alkoholiteollisuudessa sekä viininvalmistuksessa, tislaamossa, panimoteollisuudessa, viinien, vodkojen, konjakin, rommin, viskin, oluen valmistuksessa. Sitä paitsi, etanoli pieniä määriä sitä muodostuu kefirin, koumissin ja kvassin valmistuksen aikana.

Oligomeerit- orgaaniset aineet, jotka koostuvat 2-10 homogeenisten ja heterogeenisten aineiden molekyylien jäännöksistä.

Koostumuksesta riippuen oligomeerit jaetaan yksikomponenttisiin, kaksi-, kolmi- ja monikomponenttisiin. Vastaanottaja yksikomponenttinen oligomeereihin kuuluu joitakin oligosakkarideja (maltoosi, trehaloosi), kaksikomponenttinen - sakkaroosi, laktoosi, monoglyseridirasvat, jotka sisältävät glyserolimolekyylien jäännöksiä ja vain yhden rasvahapon, sekä glykosideja, estereitä; kohtaan kolmikomponenttinen - raffinoosi, diglyseridirasvat; kohtaan monikomponenttinen - rasvat-triglyseridit, lipoidit: fosfatidit, vahat ja steroidit.

Oligosakkaridit - hiilihydraatit, jotka sisältävät 2-10 tähdettä monosakkaridimolekyylejä, jotka on liitetty yhteen glykosidisilla sidoksilla. On olemassa di-, tri- ja tetrasakkarideja. Disakkarideilla - sakkaroosilla ja laktoosilla, vähemmässä määrin - maltoosilla ja trehaloosilla sekä trisakkarideilla - raffinoosilla on suurin jakautuminen elintarvikkeissa. Näitä oligosakkarideja löytyy vain elintarvikkeista.

sakkaroosi(juurikas- tai ruokosokeri) on disakkaridi, joka koostuu glukoosi- ja fruktoosimolekyylien jäämistä. Happaman tai entsymaattisen hydrolyysin aikana sakkaroosi hajoaa glukoosiksi ja fruktoosiksi, joiden seosta suhteessa 1:1 kutsutaan inverttisokeriksi. Hydrolyysin seurauksena elintarvikkeiden makea maku voimistuu (esimerkiksi hedelmien ja vihannesten kypsyessä), koska fruktoosi ja inverttisokeri ovat makeampia kuin sakkaroosi. Joten jos sakkaroosin makeusasteeksi otetaan 100 tavanomaista yksikköä, fruktoosin makeusaste on 220 ja inverttisokerin - 130.

Sakkaroosi on vallitseva sokeri seuraavissa elintarvikkeissa: kidesokeri, puhdistettu sokeri (99,7-99,9%), sokeripitoiset makeiset (50-96%), jotkut hedelmät ja vihannekset (banaanit - jopa 18%, melonit - jopa 12%) %, sipulit - jopa 10-12%) jne. Lisäksi sakkaroosia voi sisältää pieniä määriä muut kasviperäiset elintarvikkeet (viljatuotteet, monet alkoholi- ja alkoholittomat juomat, vähäalkoholiset cocktailit, jauhomakeiset), sekä makeat maitotuotteet - jäätelö, jogurtti, jne. Sakkaroosia ei löydy eläinperäisistä elintarvikkeista.

Laktoosi (maitosokeri) - disakkaridi, joka koostuu glukoosi- ja galaktoosimolekyylien tähteistä. Happaman tai entsymaattisen hydrolyysin aikana laktoosi hajoaa glukoosiksi ja galaktoosiksi, joita elävät organismit käyttävät: ihminen, hiiva tai maitohappobakteerit.

Laktoosi on makeuudeltaan huomattavasti huonompaa kuin sakkaroosi ja glukoosi, jotka ovat osa sitä. Se on niitä huonompi esiintyvyyden suhteen, koska sitä löytyy pääasiassa eri eläinlajien maidosta (3,1-7,0 %) ja sen jalostuksen yksittäisistä tuotteista. Kuitenkin käytettäessä maitohappo- ja/tai alkoholikäymistä tuotantoprosessissa (esim. fermentoidut maitotuotteet) ja tai juoksete(juuston valmistuksessa) laktoosi käy täysin.

Maltoosi (mallassokeri) on disakkaridi, joka koostuu kahdesta glukoosimolekyylijäännöksestä. Tätä ainetta esiintyy tärkkelyksen epätäydellisen hydrolyysin tuotteena itäneistä jyvistä valmistetuissa maltaissa, oluessa, leivässä ja jauhomakeisissa. Sitä löytyy vain pieninä määrinä.

Trehaloosi (sienisokeri) on disakkaridi, joka koostuu kahdesta glukoosimolekyylijäännöksestä. Tämä sokeri ei ole laajalti levinnyt luonnossa, ja sitä löytyy pääasiassa yhden ryhmän elintarvikkeista - tuoreista ja kuivattuja sieniä, sekä sisällä luonnollinen säilyke niistä ja hiivasta. Fermentoiduissa (suolatuissa) sienissä trehaloosia ei ole, koska sitä kulutetaan käymisen aikana.

Rafinose - trisakkaridi, joka koostuu glukoosi-, fruktoosi- ja galaktoosimolekyylien jäämistä. Kuten trehaloosi, raffinoosi on harvinainen aine, jota löytyy pieniä määriä viljajauhotuotteissa ja punajuurissa.

Ominaisuudet. Kaikki oligosakkaridit ovat kasviorganismien vararavinteita. Ne liukenevat hyvin veteen, hydrolysoituvat helposti monosakkarideiksi, niillä on makea maku, mutta niiden makeusaste on erilainen. Ainoa poikkeus on raffinoosi - maultaan makeuttamaton.

Oligosakkaridit hygroskooppinen, korkeissa lämpötiloissa (160-200 ° C) ne karamellisoituvat muodostaen tummia aineita (karameliineja jne.). Kyllästetyissä liuoksissa oligosakkaridit voivat muodostaa kiteitä, jotka joissakin tapauksissa huonontavat tuotteiden rakennetta ja ulkonäköä aiheuttaen virheiden muodostumista (esim. sokeroitu hunaja tai hillo; laktoosikiteiden muodostuminen makeutetussa kondensoidussa maidossa).

Lipidit ja lipoidit - oligomeerit, jotka sisältävät kolmiarvoisen alkoholin glyserolin tai muiden korkean molekyylipainon alkoholien, rasvahappojen ja joskus muiden aineiden jäänteitä.

Lipidit ovat oligomeerejä, jotka ovat glyserolin ja rasvahappojen estereitä - glyseridejä. Luonnollisten lipidien, pääasiassa triglyseridien, seosta kutsutaan rasvat. Tuotteet sisältävät rasvoja.

Glyserideissä olevien rasvahappomolekyylien jäämien lukumäärästä riippuen niitä on mono, di ja triglyseridit, ja riippuen tyydyttyneiden tai tyydyttymättömien happojen vallitsevasta määrästä, rasvat ovat nestemäisiä ja kiinteitä. nestemäiset rasvat ovat useimmiten kasviperäisiä (esim. kasviöljyt: auringonkukka-, oliivi-, soijapapu jne.), vaikka on myös kiinteitä kasvirasvoja (kaakaovoi, kookos, palmuydin). Kiinteitä rasvoja- nämä ovat pääasiassa eläinperäisiä tai keinotekoisia rasvoja (naudanliha, lampaanliha, lehmävoi, margariini, ruoanlaittorasvat). Eläinrasvojen joukossa on kuitenkin myös nestemäisiä (kala, valas jne.).

Rasvojen määrällisen pitoisuuden mukaan kaikki kulutustavarat voidaan jakaa seuraaviin ryhmiin.

1. Erittäin rasvaiset tuotteet (90,0-99,9 %). Näitä ovat kasviöljyt, eläin- ja ruokarasvat sekä ghee.

2. Tuotteet, joissa on pääasiallinen rasvapitoisuus (60-89,9 %) ovat edustettuina voita, margariini, porsaanrasva, pähkinät: saksanpähkinät, pinjansiemeniä, hasselpähkinät, mantelit, cashewpähkinät jne.

3. Runsaasti rasvaisia ​​ruokia (10-59 %). Tähän ryhmään kuuluvat tiivistetyt maitotuotteet: juustot, jäätelö, purkitettu maito, smetana, raejuusto, runsaasti rasvaa sisältävä kerma, majoneesi; rasvainen ja keskirasvainen liha, kala ja niiden jalostustuotteet, kalanmari; kananmuna; rasvaton soija ja sen jalostustuotteet; kakut, leivonnaiset, voikeksit, pähkinät, maapähkinät, suklaatuotteet, halva, rasvapohjaiset voiteet jne.

4. Vähärasvaiset tuotteet (1,5-9,9 %) - palkokasvit, välipala- ja lounassäilykkeet, maito, kerma, paitsi rasvaiset, piimäpitoiset juomat, tietyntyyppiset vähärasvainen kala (esimerkiksi turska) tai II rasvaluokan liha ja muut eläimenosat (luut, päät, jalat jne.).

5. Erittäin vähärasvaiset tuotteet (0,1-1,4 %) - suurin osa viljajauhoista sekä hedelmä- ja vihannestuotteista.

6. Tuotteet, jotka eivät sisällä rasvaa (0%), - vähäalkoholiset ja alkoholittomat juomat, sokeripitoiset makeiset, paitsi karamelli ja maito- ja pähkinätäytteiset makeiset, toffee; sokeri; hunaja.

Yleiset ominaisuudet. Rasvat ovat vararavinteita, niillä on muista ravintoaineista korkein energiaarvo (1 g - 9 kcal) sekä biologinen tehokkuus, jos ne sisältävät monityydyttymättömiä rasvahappoja. Rasvojen suhteellinen tiheys on alle 1, joten ne ovat kevyempiä kuin vesi. Ne eivät liukene veteen, mutta liukenevat orgaanisiin liuottimiin (bensiini, kloroformi jne.). Veden kanssa rasvat muodostavat emulgointiaineiden läsnä ollessa elintarvikeemulsioita (margariini, majoneesi).

Rasvat hydrolysoituvat lipaasientsyymin vaikutuksesta tai saippuoituvat alkalien vaikutuksesta. Ensimmäisessä tapauksessa muodostuu rasvahappojen ja glyserolin seos; toisessa - saippuat (rasvahappojen suolat) ja glyseriini. Rasvojen entsymaattista hydrolyysiä voi tapahtua myös tavaroiden varastoinnin aikana. Muodostuneiden vapaiden rasvahappojen määrää kuvaa happoluku.

Rasvojen sulavuus riippuu suurelta osin lipaasien intensiteetistä sekä sulamispisteestä. Nestemäiset rasvat, joilla on matala sulamispiste, imeytyvät paremmin kuin kiinteät rasvat, joilla on korkea sulamispiste. Rasvojen imeytymisen korkea intensiteetti suuren määrän näitä tai muita energia-aineita (esimerkiksi hiilihydraatteja) läsnä ollessa johtaa niiden ylimäärän laskeutumiseen rasvavaraston ja liikalihavuuden muodossa.

Tyydyttymättömiä (tyydyttymättömiä) rasvahappoja sisältävät rasvat voivat hapettua, jolloin muodostuu peroksideja ja hydroperoksideja, jotka ovat haitallinen vaikutus ihmiskehon päällä. Eltaantunutta rasvaa sisältävät tuotteet eivät ole enää turvallisia, ja ne on hävitettävä tai kierrätettävä. Rasvojen härskiys on yksi rasvapitoisten tuotteiden (kaurapuuro, vehnäjauho, keksit, juustot jne.) viimeinen käyttöpäivä tai säilytyskriteeri. Rasvojen kyvylle hämärtyä on tunnusomaista jodi- ja peroksidiluvut.

Nestemäiset rasvat, joissa on runsaasti tyydyttymättömiä rasvahappoja, voivat joutua hydrausreaktioon - tällaisten happojen kyllästymiseen vedyllä, kun taas rasvat saavat kiinteän koostumuksen ja toimivat joidenkin kiinteiden eläinrasvojen korvikkeina. Tämä reaktio on margariinin ja margariinituotteiden tuotannon perusta.

Lipoidit - rasvan kaltaiset aineet, joiden molekyyleissä on glyserolin tai muiden suurimolekyylisten alkoholien jäämiä, rasva- ja fosforihappoja, typpi- ja muita aineita.

Lipoideja ovat fosfatidit, steroidit ja vahat. Ne eroavat lipideistä fosforihapon, typpipitoisten emästen ja muiden aineiden, joita lipideissä ei ole, läsnäolossa. Nämä ovat monimutkaisempia aineita kuin rasvat. Useimpia niistä yhdistää rasvahappojen läsnäolo koostumuksessa. Toisella komponentilla - alkoholilla - voi olla erilainen kemiallinen luonne: rasvoissa ja fosfatideissa - glyseroli, steroideissa - korkeamolekyyliset sykliset sterolit, vahoissa - korkeammat rasva-alkoholit.

Lähin kemiallisesti rasvoja fosfatidit(fosfolipidit) - rasva- ja fosforihappojen ja typpipitoisten emästen glyserolin esterit. Riippuen kemiallinen luonne typpipitoinen emäs, seuraavat fosfatidityypit erotetaan: lesitiini (uusi nimi - fosfatidyylikoliini), joka sisältää koliinia; sekä kefaliinia sisältävä etanoliamiini. Lesitiinillä on suurin levinneisyys luonnontuotteissa ja sovellus elintarviketeollisuudessa. Munankeltuaiset, muut eläimenosat (aivot, maksa, sydän), maitorasva, palkokasvit, erityisesti soija, sisältävät runsaasti lesitiiniä.

Ominaisuudet. Fosfolipideillä on emulgointiominaisuuksia, minkä vuoksi lesitiiniä käytetään emulgointiaineena margariinin, majoneesin, suklaan, jäätelön valmistuksessa.

Steroidit ja vahat ovat korkean molekyylipainon alkoholien ja suurimolekyylipainoisten rasvahappojen (C16-C36) estereitä. Ne eroavat muista lipoideista ja lipideistä siinä, että niiden molekyyleissä ei ole glyserolia, ja toisistaan ​​alkoholeilla: steroidit sisältävät sterolimolekyylien jäämiä - syklisiä alkoholeja, ja vahat ovat yksiarvoisia alkoholeja, joiden molekyylissä on 12-46 C-atomia. Pääasiallinen kasvisteroli on β-sitosteroli, eläimet - kolesteroli, mikro-organismit - ergosteroli. Kasviöljyt sisältävät runsaasti sitosterolia, lehmävoi, munat, muut eläimenosat ovat runsaasti kolesterolia.

Ominaisuudet. Steroidit ovat veteen liukenemattomia, alkalit eivät saippuoi niitä, niillä on korkea sulamispiste ja niillä on emulgointiominaisuuksia. Kolesteroli ja ergosteroli voivat muuttua D-vitamiiniksi altistumalla ultraviolettivalolle.

Glykosidit - oligomeerit, joissa loput monosakkaridien tai oligosakkaridien molekyyleistä liittyy muuhun ei-hiilihydraattiseen aineeseen - aglukoniin glykosidisidoksen kautta.

Glykosideja on vain elintarvikkeissa, pääasiassa kasviperäisissä tuotteissa. Niitä on erityisen runsaasti hedelmissä, vihanneksissa ja niiden jalostetuissa tuotteissa. Näiden tuotteiden glykosideja edustavat amygdaliini (kivihedelmien, mantelien, erityisesti karvaiden ytimissä), solaniini ja chakoniini (perunoissa, tomaateissa, munakoisoissa); hesperidiini ja naringiini (sitrushedelmissä), sinigrin (piparjuurissa, retiisissä), rutiini (monissa hedelmissä, samoin kuin tattarissa). Pieniä määriä glykosideja löytyy myös eläintuotteista.

Ominaisuudet. glykosidit liukenevat veteen ja alkoholiin, monilla niistä on karvas ja/tai polttava maku, erityinen aromi (esim. amygdaliinilla on karvasmanteliaromi), bakteereja tappavia ja lääkinnällisiä ominaisuuksia (esim. sinigriini, sydänglykosidit jne.). ).

Eetterit - oligomeerit, joiden molekyylissä niiden muodostavien aineiden molekyylien jäännökset yhdistyvät yksinkertaisilla tai monimutkaisilla eetterisidoksilla.

Näistä sidoksista riippuen erotetaan eetterit ja esterit.

• Yksinkertainen eetterit ovat osa kotitalouskemikaaleja (liuottimia) sekä hajuvesiä ja kosmetiikkaa. Niitä ei ole elintarvikkeissa, mutta niitä voidaan käyttää apuraaka-aineina elintarviketeollisuudessa.
• Esterit- yhdisteet, jotka koostuvat karboksyylihappojen ja alkoholien molekyylien jäämistä.

Alempien karboksyylihappojen estereillä ja yksinkertaisilla alkoholeilla on miellyttävä hedelmäinen tuoksu, minkä vuoksi niitä kutsutaan joskus hedelmäestereiksi.

Monimutkaiset (hedelmä)esterit yhdessä terpeenien ja niiden johdannaisten kanssa aromaattiset alkoholit (eugenoli, linalooli, anetoli jne.) ja aldehydit (kaneli, vanilja jne.) ovat osa eteerisiä öljyjä, jotka määrittävät monien elintarvikkeiden aromin (hedelmät, marjat, viinit, liköörit, makeiset). Esterit, niiden koostumukset ja eteeriset öljyt ovat itsenäinen tuote - elintarvikkeiden lisäaineet, kuten aromit.

Ominaisuudet. Esterit ovat helposti haihtuvia, veteen liukenemattomia, mutta liukenevia etyylialkoholiin ja kasviöljyt. Näitä ominaisuuksia käytetään uutettaessa ne mausteis-aromaattisista raaka-aineista. Esterit hydrolysoituvat happojen ja emästen vaikutuksesta, jolloin muodostuu niiden koostumukseen sisältyviä karboksyylihappoja tai niiden suoloja ja alkoholeja, ja ne joutuvat myös kondensaatioreaktioihin polymeerien muodostamiseksi ja vaihtoesteröinnissä uusien estereiden saamiseksi korvaamalla yksi alkoholi- tai happojäännös.

Polymeerit- suurimolekyyliset aineet, jotka koostuvat kymmenistä tai useammasta homogeenisten tai heterogeenisten monomeerien molekyylitähteistä, jotka on yhdistetty kemiallisilla sidoksilla.

Niille on tunnusomaista useiden tuhansien - useiden miljoonien happiyksiköiden molekyylipaino ja ne koostuvat monomeeriyksiköistä. Monomeeri linkki(aiemmin ns perus)- yhdistelinkki, joka muodostuu yhdestä monomeerimolekyylistä polymeroinnin aikana. Esimerkiksi tärkkelyksessä - C6H10O5. Molekyylipainon ja yksiköiden lukumäärän kasvaessa polymeerien lujuus kasvaa.

Alkuperänsä mukaan polymeerit jaetaan luonnollinen, tai biopolymeerit (esim. proteiinit, polysakkaridit, polyfenolit jne.) ja synteettinen (esim. polyeteeni, polystyreeni, fenolihartsit). Riippuen atomien ja atomiryhmien sijainnista makromolekyylissä, niitä on lineaariset polymeerit avoin lineaarinen ketju (esim. luonnonkumi, selluloosa, amyloosi), haarautuneet polymeerit, jossa on lineaarinen ketju haaroilla (esimerkiksi amylopektiini), pallomaiset polymeerit, jolle on tunnusomaista se, että molekyylin muodostavien atomiryhmien väliset molekyylinsisäiset vuorovaikutusvoimat hallitsevat molekyylien välisen vuorovaikutuksen voimia (esimerkiksi lihan, kalan lihaskudoksessa olevat proteiinit jne.), ja verkkopolymeerit kolmiulotteisilla verkoilla, jotka muodostuvat ketjurakenteen suurimolekyylisten yhdisteiden segmenteistä (esimerkiksi valetut fenolihartsit). Polymeerimakromolekyylien rakenteita on muitakin (tikkaat jne.), mutta ne ovat harvinaisia.

Makromolekyylin kemiallisen koostumuksen mukaan erotetaan homopolymeerit ja kopolymeerit. Homopolymeerit - suurimolekyyliset yhdisteet, jotka koostuvat samannimisestä monomeerista (esimerkiksi tärkkelys, selluloosa, inuliini jne.). kopolymeerit - yhdisteet, jotka on muodostettu useista eri monomeereistä (kahdesta tai useammasta). Esimerkkejä ovat proteiinit, entsyymit, polyfenolit.

Biopolymeerit - luonnolliset makromolekyyliyhdisteet, jotka muodostuvat kasvi- tai eläinsolujen eliniän aikana.

Biologisissa organismeissa biopolymeerit suorittavat neljä tärkeää tehtävää:

1) kehon kuluttamien ravintoaineiden järkevä varastointi, kun niistä on pulaa tai niitä ei saada ulkopuolelta;

2) eliöiden kudosten ja järjestelmien muodostaminen ja ylläpitäminen elinkykyisessä tilassa;

3) tarvittavan aineenvaihdunnan varmistaminen;

4) suoja ulkoisilta haitallisilta olosuhteilta.

Biopolymeerien luetellut tehtävät suorittavat edelleen osittain tai kokonaan tuotteissa, joiden raaka-aineina ovat tietyt bio-organismit. Samaan aikaan biopolymeerien tiettyjen toimintojen vallitsevuus riippuu siitä, mitä tarpeita tietyt tuotteet tyydyttävät. Esimerkiksi elintarvikkeet täyttävät ensisijaisesti energia- ja muovitarpeet sekä sisäisen turvallisuuden tarpeet, joten niiden koostumuksessa hallitsevat reservisulavat (tärkkelys, glykogeeni, proteiinit jne.) ja sulamattomat (selluloosa, pektiiniaineet) tai niukasti. sulavat biopolymeerit (jotkut proteiinit), joille on tunnusomaista korkea mekaaninen lujuus ja suojaavat ominaisuudet. Hedelmä- ja vihannestuotteet sisältävät biopolymeerejä, joilla on bakterisidinen vaikutus, mikä varmistaa lisäsuoja haitallisista ulkoisista vaikutuksista, pääasiassa mikrobiologisista vaikutuksista.

Elintarvikkeiden biopolymeerejä edustavat sulavat ja sulamattomat polysakkaridit, pektiiniaineet, sulavat ja vaikeasti sulavat proteiinit sekä polyfenolit.

Kasviperäisissä elintarvikkeissa vallitsevia biopolymeereja ovat polysakkaridit ja pektiiniaineet ja eläinperäisissä tuotteissa proteiinit. Tunnetut kasviperäiset tuotteet, jotka koostuvat lähes kokonaan polysakkarideista, joissa on pieni määrä epäpuhtauksia (tärkkelys ja tärkkelystuotteet). Eläintuotteissa polysakkarideja ei käytännössä ole (poikkeuksena eläimen liha ja maksa, jotka sisältävät glykogeenia), mutta myös vain proteiineista koostuvat tuotteet puuttuvat.

Polysakkaridit - Nämä ovat happea sisältäviä biopolymeerejä, jotka koostuvat suuresta määrästä monomeeriyksiköitä, kuten C5H8O4 tai C6H10O5.

Ihmiskehon sulavuuden mukaan polysakkaridit jaetaan sulavaa(tärkkelys, glykogeeni, inuliini) ja sulamaton(selluloosa jne.).

Polysakkarideja muodostuu pääasiassa kasviorganismit Siksi ne ovat määrällisesti hallitsevia aineita kasviperäisissä elintarvikkeissa (70-100 % kuiva-aineesta). Ainoa poikkeus on glykogeeni, niin kutsuttu eläintärkkelys, jota muodostuu eläinten maksassa. Eri tavaraluokat ja -ryhmät eroavat vallitsevien polysakkaridien alaryhmissä. Joten viljajauhotuotteissa (paitsi soija), jauhomakeisissa, perunoissa ja pähkinöissä tärkkelys on hallitseva. Hedelmä- ja vihannestuotteissa (paitsi perunat ja pähkinät), sokeripitoisissa makeistuotteista tärkkelystä joko puuttuu tai sitä on pieniä määriä. Näissä tuotteissa päähiilihydraatit ovat mono- ja oligosakkaridit.

Tärkkelys - biopolymeeri, joka koostuu monomeeriyksiköistä - glukosidijäännöksistä.

Luonnollista tärkkelystä edustaa kaksi polymeeriä: lineaarinen amyloosi ja haarautunut amylopektiini, joista jälkimmäinen on hallitseva (76-84 %). Kasvisoluissa tärkkelys muodostuu tärkkelysrakeiden muodossa. Niiden koko, muoto sekä amyloosin ja amylopektiinin suhde ovat tiettyjen luonnontärkkelystyyppien (peruna, maissi jne.) tunnuspiirteitä. Tärkkelys on kasviorganismien vara-aine.

Ominaisuudet. Amyloosi ja amylopektiini eroavat paitsi rakenteeltaan myös ominaisuuksiltaan. Amylopektiini, jolla on suuri molekyylipaino (100 000 tai enemmän), on veteen liukenematon ja amyloosi liukenee kuuma vesi ja muodostaa heikosti viskoosisia liuoksia. Tärkkelyspastan muodostuminen ja viskositeetti johtuvat suurelta osin amylopektiinistä. Amyloosi hydrolysoituu helpommin glukoosiksi kuin amylopektiini. Varastoinnin aikana tärkkelys vanhenee, minkä seurauksena sen vedenpidätyskyky heikkenee.

• Runsaasti tärkkelystä sisältävät elintarvikkeet(50-80%), joita edustavat vilja- ja jauhotuotteet - viljat, viljat, paitsi palkokasvit; pasta ja keksejä sekä elintarvikelisäaine - tärkkelys ja modifioitu tärkkelys.
• Keskipitkät tärkkelyspitoiset ruoat(10-49 %). Näitä ovat perunat, palkokasvit paitsi soijapavut, joista puuttuu tärkkelys, leipä, jauhomakeiset, pähkinät, kypsymättömät banaanit.
• Vähätärkkelyspitoiset elintarvikkeet(0,1-9 %): useimmat tuoreet hedelmät ja vihannekset paitsi luetellut sekä niiden jalosteet, jogurtti, jäätelö, keitetyt makkarat ja muut yhdistelmätuotteet, joiden valmistuksessa käytetään tärkkelystä sakeuden stabilointiaineena tai sakeuttajana.

Muissa elintarvikkeissa ei ole tärkkelystä.

Glykogeeni - eläinorganismien varapolysakkaridi. Sillä on haarautunut rakenne ja se on rakenteeltaan samanlainen kuin amylopektiini. Suurin määrä sitä löytyy eläinten maksasta (jopa 10 %). Lisäksi sitä löytyy lihaskudoksesta, sydämestä, aivoista sekä hiivasta ja sienistä.

Ominaisuudet. Glykogeeni muodostaa kolloidisia liuoksia veden kanssa, hydrolysoituu muodostaen glukoosia, antaa punaruskean värin jodin kanssa.

Selluloosa (kuitu) - lineaarinen luonnollinen polysakkaridi, joka koostuu glukoosimolekyylien jäämistä.

Ominaisuudet. Selluloosa on polysyklinen polymeeri, jossa on suuri määrä polaarisia hydroksyyliryhmiä, joka antaa molekyyliketjuilleen jäykkyyttä ja vahvuutta (ja lisää myös kosteuskapasiteettia, hygroskooppisuutta). Selluloosa on veteen liukenematon, kestää heikkoja happoja ja emäksiä ja liukenee vain hyvin harvoihin liuottimiin (kupari-ammoniakiliuotin ja kvaternaaristen ammoniumemästen väkevät liuokset).

pektiiniaineet - biopolymeerien kompleksi, jonka pääketju koostuu galakturonihappomolekyylien jäämistä.

Pektiiniaineita edustavat protopektiini, pektiini ja pektiinihappo, jotka eroavat molekyylipainoltaan, polymeroitumisasteeltaan ja metyyliryhmien läsnäololtaan. Niiden yhteinen ominaisuus on veteen liukenemattomuus.

Protopektiini - polymeeri, jonka pääketju koostuu suuresta määrästä monomeeriyksiköitä - pektiinimolekyylien jäännöksiä. Protopektiini sisältää arabaania ja ksylaanimolekyylejä. Se on osa mediaanilamelleja, jotka sitovat yksittäisiä soluja kudoksiin ja yhdessä selluloosan ja hemiselluloosien kanssa kasvikudosten kuoriin, antaen niiden kovuuden ja lujuuden.

Ominaisuudet. Protopektiini käy läpi happaman ja entsymaattisen hydrolyysin (esimerkiksi hedelmien ja vihannesten kypsymisen aikana) sekä tuhoutuu pitkäaikaisen vedessä kypsennyksen aikana. Tämän seurauksena kudokset pehmenevät, mikä helpottaa ruoan imeytymistä ihmiskehoon.

Pektiini - polymeeri, joka koostuu metyyliesterimolekyylien jäännöksistä ja metyloimattomasta galakturonihaposta. Eri kasvien pektiinit eroavat toisistaan ​​​​polymeroitumis- ja metylaatioasteissa. Tämä vaikuttaa niiden ominaisuuksiin, erityisesti hyytelöimiskyky, jonka ansiosta pektiiniä ja sitä riittävästi sisältäviä hedelmiä käytetään makeisteollisuudessa marmeladin, vaahtokarkkien, hillon jne. valmistuksessa. Pektiinin hyytelöimisominaisuudet lisääntyvät sen molekyylipainon ja metylaatioasteen kasvaessa.

Ominaisuudet. Pektiini saippuoituu alkalien vaikutuksesta sekä entsymaattinen hydrolyysi, jossa muodostuu pektiinihappoja ja metyylialkoholia. Pektiini on veteen liukenematon, elimistöön ei imeydy, mutta sillä on korkea vedenpidätys- ja sorptiokyky. Jälkimmäisen ominaisuuden ansiosta se poistaa monia haitallisia aineita ihmiskehosta: kolesterolia, raskasmetallisuoloja, radionuklideja, bakteeri- ja sienimyrkyjä.

Pektiiniaineita löytyy vain puhdistamattomista kasviperäisistä elintarvikkeista (vilja- ja hedelmä- ja vihannestuotteet) sekä tuotteissa, joihin on lisätty pektiiniä tai sitä runsaasti kasvisraaka-aineita (hedelmä- ja marjamakeiset, vatkatut makeiset, kakut jne. .).

Oravat - luonnolliset biopolymeerit, jotka koostuvat amidi- (peptidi)sidoksilla kytketyistä aminohappomolekyylien tähteistä ja erillisistä alaryhmistä sisältävät lisäksi epäorgaanisia ja orgaanisia typettömiä yhdisteitä.

Siksi proteiinit voivat kemiallisen luonteensa vuoksi olla orgaanisia tai yksinkertaisia ​​polymeerejä ja organoelementaarisia tai kompleksisia kopolymeerejä.

Yksinkertaiset proteiinit koostuvat vain aminohappomolekyylien tähteistä, ja monimutkaiset proteiinit aminohappojen lisäksi ne voivat sisältää epäorgaanisia alkuaineita (rautaa, fosforia, rikkiä jne.) sekä typpeä sisältäviä yhdisteitä (lipidejä, hiilihydraatteja, väriaineita, nukleiinihappoja).

Riippuen kyvystä liueta erilaisiin liuottimiin, yksinkertaiset proteiinit jaetaan seuraaviin tyyppeihin: albumiinit, globuliinit, prolamiinit, gluteliinit, protamiinit, histonit, proteoidit.

Monimutkaiset proteiinit jaetaan seuraaviin alaryhmiin niiden makromolekyylien muodostavien typettömien yhdisteiden mukaan:

• fosforoproteiinit - proteiinit, jotka sisältävät fosforihappomolekyylien jäämiä (maidon kaseiini, kananmunan vitelliini, kalanmäti ichthulin). Nämä proteiinit ovat liukenemattomia, mutta turpoavat vedessä;
• glykoproteiinit - proteiinit, jotka sisältävät hiilihydraattimolekyylien jäämiä (luiden, ruston, syljen limakalvot ja limakalvot sekä silmien sarveiskalvo, mahalaukun limakalvo, suolet);
• lipoproteiinit - proteiinit, joissa on lipidimolekyylien jäänteitä (sisältyy kalvoihin, kasvi- ja eläinsolujen protoplasmaan, veriplasmaan jne.);
• kromoproteiinit - proteiinit, joissa on väriyhdisteiden molekyylijäämiä (lihaskudoksen myoglobiini ja veren hemoglobiini jne.);
• nukleoproteiinit - proteiinit, joissa on nukleiinihappojäännöksiä (soluytimien proteiinit, viljan siementen idut, tattari, palkokasvit jne.).

Proteiinien koostumus voi sisältää 20-22 aminohappoa eri suhteissa ja sekvensseissä. Nämä aminohapot jaetaan välttämättömiin ja ei-välttämättömiin.

Välttämättömiä aminohappoja - aminohappoja, joita ei syntetisoidu ihmiskehossa, joten niiden on tultava ulkopuolelta ruoan mukana. Näitä ovat isoleusiini, leusiini, lysiini, metioniini, fenyylialaniini, treoniini, tryptofaani, valiini, arginiini ja histidiini.

Ei-välttämättömät aminohapot - ihmiskehossa syntetisoituja aminohappoja.

Välttämättömien aminohappojen sisällöstä ja optimaalisesta suhteesta riippuen proteiinit jaetaan täydellisiin ja huonompiin.

Täydelliset proteiinit - proteiinit, jotka sisältävät kaikki välttämättömät aminohapot ihmiskeholle optimaalisessa suhteessa. Näitä ovat maidon proteiinit, munat, lihan ja kalan lihaskudos, tattari jne.

Epätäydelliset proteiinit Proteiinit, joista puuttuu yksi tai useampi välttämätön aminohappo. Näitä ovat luiden, ruston, ihon, sidekudosten jne. proteiinit.

Proteiinit jaetaan sulavuuden mukaan sulavaa(lihasproteiinit, maito, munat, viljat, vihannekset jne.) ja sulamaton(elastiini, kollageeni, keratiini jne.).

Proteiinimakromolekyyleillä on monimutkainen rakenne. Proteiinimolekyylien organisoitumistasoja on neljä: primaariset, sekundaariset, tertiaariset ja kvaternaariset rakenteet. ensisijainen rakenne kutsutaan aminohappotähteiden sekvenssiksi polypeptidiketjussa, jotka on yhdistetty amidisidoksella. toissijainen rakenne Termi "polypeptidiketjujen pinoaminen" viittaa polypeptidiketjujen pinoamisen tyyppiin, useimmiten spiraalin muodossa, jonka käännöksiä pitävät vetysidokset. Alla tertiäärinen rakenne ymmärtää polypeptidiketjun sijainnin avaruudessa. Monissa proteiineissa tämä rakenne muodostuu useista tiiviistä globuleista, joita kutsutaan nimellä verkkotunnuksia ja yhdistetty ohuilla silloilla - pitkänomaisilla polypeptidiketjuilla. Kvaternaarirakenne kuvastaa useista polypeptidiketjuista, joita ei ole yhdistetty kovalenttisilla sidoksilla, makromolekyylien assosiaatiota ja järjestystä avaruudessa.

Näiden alayksiköiden välillä syntyy vety-, ioni- ja muita sidoksia. Muutokset pH:ssa, lämpötilassa, käsittely suoloilla, hapoilla ja vastaavilla johtavat makromolekyylin dissosioitumiseen alkuperäisiksi alayksiköiksi, mutta kun nämä tekijät eliminoidaan, tapahtuu kvaternaarisen rakenteen spontaani rekonstruktio. Syvempiä muutoksia proteiinien rakenteessa, mukaan lukien tertiäärinen, kutsutaan denaturaatio.

Proteiineja löytyy monista elintarvikkeista: kasviperäisistä - viljajauhoista, hedelmistä ja vihanneksista, jauhomakeistuotteista ja eläinperäisistä - lihasta, kalasta ja maitotuotteista. Useissa elintarvikkeissa proteiinit joko puuttuvat kokonaan tai niiden pitoisuus on mitätön eikä se ole ravitsemuksen kannalta välttämätön, vaikka se voi vaikuttaa saostumiseen tai sameuteen (esimerkiksi mehuissa).

Ominaisuudet. Proteiinien fysikaalis-kemialliset ominaisuudet määräytyvät niiden korkeamolekyylisen luonteen, polypeptidiketjujen tiiviyden ja aminohappojen keskinäisen järjestyksen perusteella. Proteiinien molekyylipaino vaihtelee 5 tuhannesta 1 miljoonaan.

Elintarvikkeissa korkein arvo on seuraavat ominaisuudet: energia-arvo, entsymaattinen ja happohydrolyysi, denaturaatio, turvotus, melanoidiinin muodostuminen.

Energian arvo proteiinia on 4,0 kcal per 1 g. Kuitenkin proteiinien biologinen arvo, joka määräytyy välttämättömien aminohappojen pitoisuudesta, on tärkeämpi ihmiskeholle.

Proteiinien entsymaattinen ja happohydrolyysi tapahtuu proteolyyttisten entsyymien ja mahanesteen suolahapon vaikutuksen alaisena. Tämän ominaisuuden ansiosta ihmiskeho käyttää sulavia proteiineja, ja hydrolyysin aikana muodostuneet aminohapot osallistuvat proteiinien synteesiin ihmiskehossa. Proteiinien hydrolyysi tapahtuu taikinan käymisen, alkoholin, viinien ja oluen sekä marinoitujen vihannesten valmistuksen aikana.

Proteiinin denaturaatio tapahtuu palautuvien ja syvällisten peruuttamattomien muutosten seurauksena proteiinin rakenteessa. Reversiibeli denaturaatio liittyy muutoksiin kvaternaarisessa rakenteessa ja irreversiibeli - sekundaari- ja tertiaarisessa rakenteessa. Denaturaatio tapahtuu korkeiden ja matalien lämpötilojen vaikutuksesta, kuivuminen, alustan pH:n muutos, sokerien, suolojen ja muiden aineiden lisääntynyt pitoisuus, kun taas proteiinien sulavuus paranee, mutta kyky liueta veteen ja muihin liuottimiin , sekä turvota, menetetään. Proteiinien denaturointiprosessi on yksi merkittävimmistä monien elintarvikkeiden ja kulinaaristen tuotteiden valmistuksessa (leipomo- ja jauhomakeiset, vihannesten peittaus, maito, kalan ja vihannesten suolaus, kuivaus, säilöntä sokerilla ja hapoilla).

Proteiinien turvotus tai nesteytys - niiden kyky imeä ja säilyttää sidottu vesi samalla kun lisäät äänenvoimakkuutta. Tämä ominaisuus on perusta leipomo- ja jauhomakeisten taikinan valmistuksessa, makkaroiden valmistuksessa jne. Proteiinien säilyminen turvonneessa tärkeä tehtävä monet niitä sisältävät ruoat. Proteiinien vedenpidätyskyvyn menetys, ns synereesi, aiheuttaa jauhojen ja viljojen, erityisesti palkokasvien, proteiinien ikääntymistä, leipomo- ja jauhomakeisten kypsymistä.

Melanoidiinin muodostuminen- proteiinien aminohappotähteiden kyky olla vuorovaikutuksessa pelkistävien sokereiden kanssa muodostaen tummia yhdisteitä - melanoidiineja. Tämä ominaisuus on selkein, kun kohonneet lämpötilat ja pH 3-7 leipomo- ja jauhomakeisten, oluen, säilykkeiden, kuivattujen hedelmien ja vihannesten tuotannossa. Tämän seurauksena tuotteiden väri muuttuu keltakultaisesta ruskeaksi. eri sävyjä ja musta vähentäen samalla tuotteiden biologista arvoa.

Entsyymit - proteiiniluonteiset biopolymeerit, jotka ovat katalyyttejä monille biokemiallisille prosesseille.

Entsyymien päätehtävänä on nopeuttaa missä tahansa biologisessa organismissa (ihminen, eläimet, kasvit, mikro-organismit) aineenvaihdunnan aikana saapuvien, saatavilla olevien tai muodostuvien aineiden transformaatiota sekä biokemiallisten prosessien säätelyä muutoksesta riippuen. ulkoiset olosuhteet.

Makromolekyylien kemiallisesta luonteesta riippuen entsyymit jaetaan yksi- ja kaksikomponenttisiin. Yksikomponenttinen koostuvat vain proteiineista (esim. amylaasista, pepsiinistä jne.), kaksikomponenttinen- proteiinista ja ei-proteiiniyhdisteistä. Proteiinimolekyylin pinnalla tai erityisessä raossa ovat aktiivisia keskuksia, jota edustaa joukko aminohapporyhmiä, jotka ovat suoraan vuorovaikutuksessa substraatin kanssa, ja/tai ei-proteiinikomponentit - koentsyymit. Viimeksi mainitut sisältävät vitamiineja (B1, B2, PP jne.) sekä kivennäisaineita (Cu, Zn, Fe jne.). Joten rautapitoisia entsyymejä ovat peroksidaasi ja katalaasi ja kuparia sisältävät entsyymit - askorbaattioksidaasi.

• oksidoreduktaasi - entsyymit, jotka katalysoivat redox-reaktioita siirtämällä vetyioneja tai elektroneja, esimerkiksi hengitysentsyymit peroksidaasi, katalaasi;
• transferaasi- entsyymit, jotka katalysoivat funktionaalisten ryhmien (CH3, COOH, NH2 jne.) siirtymistä molekyylistä toiseen, esimerkiksi entsyymit, jotka katalysoivat raaka-aineproteiinien (viljat, hedelmät) hydrolyysin aikana muodostuneiden aminohappojen deaminaatiota ja dekarboksylaatiota , perunat), mikä johtaa korkeampien alkoholien kertymiseen etyylialkoholin, viinien ja oluen tuotannossa;
• hydrolaasit- entsyymit, jotka katalysoivat sidosten hydrolyyttistä katkaisua (peptidi, glykosidi, eetteri jne.). Näitä ovat lipaasit, jotka hydrolysoivat rasvoja, peptidaasit - proteiinit, amylaasit ja fosforylaasit - tärkkelys jne.;
• lyaasit- entsyymit, jotka katalysoivat ryhmien ei-hydrolyyttistä lohkeamista substraatista kaksoissidoksen muodostumisen ja käänteisten reaktioiden avulla. Esimerkiksi pyruvaattidekarboksylaasi poistaa CO2:ta palorypälehaposta, mikä johtaa asetaldehydin muodostumiseen alkoholi- ja maitohappokäymisen välituotteena;
• isomeraasi- entsyymit, jotka katalysoivat substraatti-isomeerien muodostumista siirtämällä useita sidoksia tai atomiryhmiä molekyylin sisällä;
• ligaasit- entsyymit, jotka katalysoivat kahden molekyylin lisäystä muodostamalla uusia sidoksia.

Entsyymien merkitys. Raakamuodossa entsyymejä on käytetty muinaisista ajoista lähtien monien elintarvikkeiden valmistuksessa (leipomossa, alkoholiteollisuudessa, viininvalmistuksessa, juustonvalmistuksessa jne.). Useiden tavaroiden kuluttajaominaisuudet muodostuvat suurelta osin erityisoperaation - käymisen - prosessissa (musta, punainen, keltainen tee, kaakaopavut jne.). Puhdistettuja entsymaattisia valmisteita alettiin käyttää 1900-luvulla. mehujen valmistuksessa, puhtaat aminohapot hoitoon ja keinotekoiseen ravintoon, laktoosin poistaminen maidosta tuotteita varten vauvanruoka jne. Elintarvikkeiden varastoinnin aikana entsyymit edistävät lihan, hedelmien ja vihannesten kypsymistä, mutta voivat myös aiheuttaa niiden pilaantumista (mätää, hometta, lihtymistä, käymistä).

Ominaisuudet. Entsyymeillä on korkea katalyyttinen aktiivisuus, minkä vuoksi pieni määrä niitä voi aktivoida valtavien substraattimäärien biokemiallisia prosesseja; toiminnan erityispiirteet, ts. tietyt entsyymit vaikuttavat tiettyihin aineisiin; toiminnan palautuvuus (samat entsyymit voivat suorittaa tiettyjen aineiden hajoamisen ja synteesin); liikkuvuus, joka ilmenee toiminnan muutoksena vaikutuksen alaisena erilaisia ​​tekijöitä(lämpötila, kosteus, väliaineen pH, aktivaattorit ja inaktivaattorit).

Jokaiselle näistä ominaisuuksista on ominaista tietyt optimaaliset alueet (esimerkiksi lämpötila-alueella 40-50 ° C havaitaan entsyymien korkein aktiivisuus). Mikä tahansa poikkeama optimaalisesta alueesta aiheuttaa entsyymiaktiivisuuden laskun ja joskus niiden täydellisen inaktivoitumisen (esim. korkeita lämpötiloja sterilointi). Monet elintarvikeraaka-aineiden säilöntätavat perustuvat tähän. Tässä tapauksessa raaka-aineiden ja tuotteiden omien entsyymien sekä niiden pilaantumista aiheuttavien mikro-organismien inaktivoituminen tapahtuu osittain tai kokonaan.

Elintarvikkeiden raaka-aineiden ja tavaroiden entsyymien inaktivointiin varastoinnin aikana käytetään erilaisia ​​fysikaalisia, fysikaalis-kemiallisia, kemiallisia, biokemiallisia ja yhdistettyjä menetelmiä.

Polyfenolit - biopolymeerit, joiden makromolekyylit voivat sisältää fenolihappoja, alkoholeja ja niiden estereitä sekä sokereita ja muita yhdisteitä.

Näitä aineita löytyy luonnosta vain kasvisoluista. Lisäksi niitä löytyy puusta ja puutuotteista, turpeesta, ruskeasta ja kivihiilestä, öljytähteistä.

Polyfenolit ovat tärkeimpiä tuoreissa hedelmissä, vihanneksissa ja niiden jalostetuissa tuotteissa, kuten viineissä, likööreissä, sekä teessä, kahvissa, konjakissa, rommissa ja oluessa. Näissä tuotteissa polyfenolit vaikuttavat organoleptisiin ominaisuuksiin (maku, väri), fysiologiseen arvoon (monilla näistä aineista on P-vitamiiniaktiivisuutta, bakteereja tappavia ominaisuuksia) ja säilyvyyttä.

Kasviperäisten tuotteiden sisältämiä polyfenoleja ovat tanniinit (esim. katekiinit) sekä väriaineet (flavonoidit, antosyaanit, melaniinit jne.).

Orgaanisten aineiden luokitus

Hiiliketjun rakenteen tyypistä riippuen orgaaniset aineet jaetaan:

• asyklinen ja syklinen.
• marginaalinen (tyydyttymätön) ja tyydyttymätön (tyydyttymätön).
• karbosyklinen ja heterosyklinen.
• alisyklinen ja aromaattinen.

Asykliset yhdisteet ovat orgaanisia yhdisteitä, joiden molekyyleissä ei ole syklejä ja kaikki hiiliatomit ovat yhteydessä toisiinsa suorina tai haarautuneina avoimina ketjuina.

Asyklisistä yhdisteistä puolestaan ​​erotetaan rajoittavia (tai tyydyttyneitä) yhdisteitä, jotka sisältävät vain yksittäisiä hiili-hiili (C-C) sidoksia hiilirungossa ja tyydyttymättömiä (tai tyydyttymättömiä) yhdisteitä, jotka sisältävät kerrannaisina - kaksois- (C \u003d C) tai kolminkertaisia. (C ≡ C) tietoliikenne.

Sykliset yhdisteet ovat kemiallisia yhdisteitä, joissa on vähintään kolme sitoutunutta atomia, jotka muodostavat renkaan.

Sen mukaan, mistä atomeista renkaat muodostuvat, erotetaan karbosykliset yhdisteet ja heterosykliset yhdisteet.

Karbosykliset yhdisteet (tai isosykliset) sisältävät vain hiiliatomeja sykleissään. Nämä yhdisteet puolestaan ​​jaetaan alisyklisiin yhdisteisiin (alifaattisiin syklisiin) ja aromaattisiin yhdisteisiin.

Heterosykliset yhdisteet sisältävät yhden tai useamman heteroatomin hiilivetysyklissä, useimmiten happi-, typpi- tai rikkiatomeja.

Yksinkertaisin orgaanisten aineiden luokka ovat hiilivedyt - yhdisteet, jotka muodostuvat yksinomaan hiili- ja vetyatomeista, ts. niillä ei muodollisesti ole funktionaalisia ryhmiä.

Koska hiilivedyissä ei ole funktionaalisia ryhmiä, ne voidaan luokitella vain hiilirungon tyypin mukaan. Hiilivedyt, riippuen niiden hiilirungon tyypistä, jaetaan alaluokkiin:

1) Rajoittavia asyklisiä hiilivetyjä kutsutaan alkaaneiksi. Alkaanien yleinen molekyylikaava on kirjoitettu muodossa C n H 2n+2, missä n on hiiliatomien lukumäärä hiilivetymolekyylissä. Näillä yhdisteillä ei ole luokkien välisiä isomeerejä.

2) Asykliset tyydyttymättömät hiilivedyt jaetaan:

a) alkeenit - ne sisältävät vain yhden moninkertaisen, nimittäin yhden kaksoissidoksen C \u003d C, alkeenien yleinen kaava on C n H 2n,

b) alkyynit - alkyynimolekyyleissä on myös vain yksi moninkertainen, nimittäin kolmois C≡C sidos. Alkyynien yleinen molekyylikaava on C n H 2n-2

c) alkadieenit - alkadieenien molekyyleissä on kaksi C=C kaksoissidosta. Alkadienien yleinen molekyylikaava on C n H 2n-2

3) Syklisiä tyydyttyneitä hiilivetyjä kutsutaan sykloalkaaneiksi ja niillä on yleinen molekyylikaava C n H 2n.

Loput orgaanisesta aineesta orgaaninen kemia katsotaan hiilivetyjen johdannaisiksi, jotka muodostuvat tuomalla niin sanottuja funktionaalisia ryhmiä hiilivetymolekyyleihin, jotka sisältävät muita kemiallisia alkuaineita.

Siten yhden funktionaalisen ryhmän sisältävien yhdisteiden kaava voidaan kirjoittaa muodossa R-X, jossa R on hiilivetyradikaali ja X on funktionaalinen ryhmä. Hiilivetyradikaali on fragmentti hiilivetymolekyylistä, jossa ei ole yhtä tai useampaa vetyatomia.

Tiettyjen funktionaalisten ryhmien läsnäolon mukaan yhdisteet jaetaan luokkiin. Tärkeimmät funktionaaliset ryhmät ja yhdisteluokat, joihin ne sisältyvät, on esitetty taulukossa:

Tällä tavalla, erilaisia ​​yhdistelmiä eri funktionaalisia ryhmiä sisältäviä hiilirunkoja suuri valikoima orgaanisten yhdisteiden muunnelmia.

Hiilivetyjen halogeenijohdannaiset

Hiilivetyjen halogeenijohdannaiset ovat yhdisteitä, jotka saadaan korvaamalla yksi tai useampi vetyatomi minkä tahansa alkuperäisen hiilivedyn molekyylissä vastaavasti yhdellä tai useammalla halogeeniatomilla.

Olkoon jollain hiilivedyllä kaava C n H m, sitten kun se korvataan sen molekyylissä X vetyatomit päällä X halogeeniatomit, halogeenijohdannaisen kaava näyttää tältä C n H m-X Hal X. Siten alkaanien monokloorijohdannaisilla on kaava C n H 2n + 1 Cl, dikloorijohdannaiset C n H 2 n Cl 2 jne.

Alkoholit ja fenolit

Alkoholit ovat hiilivetyjen johdannaisia, joissa yksi tai useampi vetyatomi on korvattu hydroksyyliryhmällä -OH. Alkoholeja, joissa on yksi hydroksyyliryhmä, kutsutaan monatominen, kanssa kaksi - kaksiatominen, kolmella kolmiatominen jne. Esimerkiksi:

Alkoholeja, joissa on kaksi tai useampia hydroksyyliryhmiä, kutsutaan myös moniarvoiset alkoholit. Rajoittavien yksiarvoisten alkoholien yleinen kaava on C n H 2n+1 OH tai C n H 2n+2 O. Rajoittavien moniarvoisten alkoholien yleinen kaava on C n H 2n+2 O x, jossa x on alkoholin atomiteetti.

Alkoholit voivat olla myös aromaattisia. Esimerkiksi:

Tällaisten yksiarvoisten aromaattisten alkoholien yleinen kaava on CnH2n-6O.

On kuitenkin ymmärrettävä selvästi, että aromaattisten hiilivetyjen johdannaiset, joissa yksi tai useampi vetyatomi aromaattisessa ytimessä on korvattu hydroksyyliryhmillä Älä lisää alkoholeihin. Ne kuuluvat luokkaan fenolit . Esimerkiksi tämä annettu yhdiste on alkoholi:

Ja tämä on fenoli:

Syy, miksi fenoleja ei luokitella alkoholeiksi, on niiden erityiset kemialliset ominaisuudet, jotka erottavat ne suuresti alkoholeista. On helppo nähdä, että yksiarvoiset fenolit ovat isomeerisiä yksiarvoisille aromaattisille alkoholeille, ts. niillä on myös yleinen molekyylikaava C n H 2n-6 O.

Amiinit

Amiinit kutsutaan ammoniakkijohdannaisiksi, joissa yksi, kaksi tai kaikki kolme vetyatomia on korvattu hiilivetyradikaalilla.

Amiineja, joissa vain yksi vetyatomi on korvattu hiilivetyradikaalilla, ts. Yleiskaavan R-NH2 omaavia kutsutaan primaariset amiinit.

Amiineja, joissa kaksi vetyatomia on korvattu hiilivetyradikaaleilla, kutsutaan sekundaariset amiinit. Sekundaarisen amiinin kaava voidaan kirjoittaa muodossa R-NH-R'. Tässä tapauksessa radikaalit R ja R' voivat olla joko samoja tai erilaisia. Esimerkiksi:

Jos amiinien typpiatomissa ei ole vetyatomeja, ts. ammoniakkimolekyylin kaikki kolme vetyatomia korvataan hiilivetyradikaalilla, jolloin tällaisia ​​amiineja kutsutaan tertiääriset amiinit. Yleensä tertiäärisen amiinin kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Tässä tapauksessa radikaalit R, R', R'' voivat olla joko täysin identtisiä tai kaikki kolme ovat erilaisia.

Yleinen primaarisen, sekundaarisen ja tertiaarisen molekyylikaava rajoittaa amiineja on muotoa C n H 2 n +3 N.

Aromaattisilla amiineilla, joissa on vain yksi tyydyttymätön substituentti, on yleinen kaava CnH2n-5N

Aldehydit ja ketonit

Aldehydit joita kutsutaan hiilivetyjen johdannaisiksi, joissa primaarisessa hiiliatomissa kaksi vetyatomia on korvattu yhdellä happiatomilla, ts. hiilivetyjen johdannaiset, joiden rakenteessa on aldehydiryhmä –CH=O. Aldehydien yleinen kaava voidaan kirjoittaa muodossa R-CH=O. Esimerkiksi:

Ketonit joita kutsutaan hiilivetyjen johdannaisiksi, joissa kaksi vetyatomia toissijaisessa hiiliatomissa on korvattu happiatomilla, ts. yhdisteet, joiden rakenteessa on karbonyyliryhmä -C(O)-.

Ketonien yleinen kaava voidaan kirjoittaa muodossa R-C(O)-R'. Tässä tapauksessa radikaalit R, R' voivat olla joko samoja tai erilaisia.

Esimerkiksi:

Kuten näet, aldehydit ja ketonit ovat rakenteeltaan hyvin samankaltaisia, mutta ne erotetaan silti luokista, koska niillä on merkittäviä eroja kemiallisissa ominaisuuksissa.

Tyydyttyneiden ketonien ja aldehydien yleinen molekyylikaava on sama ja sen muoto on C n H 2 n O

karboksyylihapot

karboksyylihapot kutsutaan hiilivetyjen johdannaisiksi, joissa on karboksyyliryhmä -COOH.

Jos hapossa on kaksi karboksyyliryhmää, happoa kutsutaan dikarboksyylihappo.

Rajamonokarboksyylihapoilla (joissa on yksi -COOH-ryhmä) on yleinen molekyylikaava muotoa C n H 2 n O 2

Aromaattisten monokarboksyylihappojen yleinen kaava on C n H 2 n -8 O 2

Eetterit

Eetterit - orgaaniset yhdisteet, joissa kaksi hiilivetyradikaalia on epäsuorasti yhteydessä happiatomin kautta, ts. niillä on muotoa R-O-R' oleva kaava. Tässä tapauksessa radikaalit R ja R' voivat olla joko samoja tai erilaisia.

Esimerkiksi:

Tyydyttyneiden eetterien yleinen kaava on sama kuin tyydyttyneillä yksiarvoisilla alkoholeilla, ts. C n H 2 n + 1 OH tai C n H 2 n + 2 O.

Esterit

Esterit ovat orgaanisiin karboksyylihappoihin perustuvia yhdisteitä, joissa hydroksyyliryhmän vetyatomi on korvattu hiilivetyradikaalilla R. Esterien yleinen muoto voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Esimerkiksi:

Nitroyhdisteet

Nitroyhdisteet- hiilivetyjen johdannaiset, joissa yksi tai useampi vetyatomi on korvattu nitroryhmällä -NO 2.

Rajanitroyhdisteillä, joissa on yksi nitroryhmä, on yleinen molekyylikaava C n H 2 n +1 NO 2

Aminohappoja

Yhdisteet, joiden rakenteessa on samanaikaisesti kaksi funktionaalista ryhmää - amino NH2 ja karboksyyli -COOH. Esimerkiksi,

NH2-CH2-COOH

Rajoittavat aminohapot, joissa on yksi karboksyyli- ja yksi aminoryhmä, ovat isomeerisiä vastaaville rajoittaville nitroyhdisteille, so. kuten niillä on yleinen molekyylikaava C n H 2 n +1 NO 2

Orgaanisten aineiden luokittelun USE-tehtävissä on tärkeää pystyä kirjoittamaan homologisten sarjojen yleiset molekyylikaavat eri tyyppejä yhdisteitä, tietäen hiilirungon rakenteelliset ominaisuudet ja tiettyjen funktionaalisten ryhmien läsnäolo. Opi määrittämään orgaanisten yhdisteiden yleiset molekyylikaavat eri luokat, tästä aiheesta on hyötyä.

Orgaanisten yhdisteiden nimikkeistö

Yhdisteiden rakenteen ja kemiallisten ominaisuuksien ominaisuudet näkyvät nimikkeistössä. Tärkeimmät nimikkeistön tyypit ovat järjestelmällinen ja triviaali.

Systemaattinen nimikkeistö itse asiassa määrää algoritmeja, joiden mukaan yksi tai toinen nimi kootaan tiukasti orgaanisen aineen molekyylin rakenteellisten ominaisuuksien tai karkeasti sanottuna sen rakennekaavan mukaisesti.

Harkitse sääntöjä orgaanisten yhdisteiden nimeämisestä systemaattisen nimikkeistön mukaan.

Nimettäessä orgaanisia aineita systemaattisen nimikkeistön mukaan tärkeintä on määrittää oikein pisimmän hiiliketjun hiiliatomien lukumäärä tai laskea hiiliatomien lukumäärä syklissä.

Päähiiliketjun hiiliatomien lukumäärästä riippuen yhdisteillä on erilainen juurensa nimessä:

Toinen tärkeä nimiä laadittaessa huomioitu komponentti on yllä olevassa taulukossa lueteltujen useiden sidosten tai funktionaalisen ryhmän olemassaolo/puute.

Yritetään antaa nimi aineelle, jolla on rakennekaava:

1. Tämän molekyylin pää (ja ainoa) hiiliketju sisältää 4 hiiliatomia, joten nimi sisältää juuren but-;

2. Hiilirungossa ei ole useita sidoksia, joten sanan juuren jälkeen käytettävä pääte on -an, kuten vastaaville tyydyttyneille asyklisille hiilivedyille (alkaaneille);

3. Funktionaalisen ryhmän -OH läsnäolo, mikäli vanhempia funktionaalisia ryhmiä ei ole enää olemassa, lisätään kohdan 2 juuren ja jälkiliitteen jälkeen. toinen pääte - "ol";

4. Molekyyleissä, joissa on useita sidoksia tai funktionaalisia ryhmiä, pääketjun hiiliatomien numerointi alkaa molekyylin siltä puolelta, jota ne ovat lähempänä.

Katsotaanpa toista esimerkkiä:

Neljän hiiliatomin läsnäolo päähiiliketjussa kertoo, että juuri "mutta-" on nimen perusta, ja useiden sidosten puuttuminen osoittaa jälkiliitteen "-an", joka seuraa välittömästi juuren jälkeen. Tämän yhdisteen vanhin ryhmä on karboksyyli, joka määrittää, kuuluuko tämä aine karboksyylihappojen luokkaan. Siksi nimen pääte on "-ovoic acid". Toisessa hiiliatomissa on aminoryhmä NH2 - siksi tämä aine kuuluu aminohappoihin. Myös kolmannessa hiiliatomissa näemme hiilivetyradikaalin metyyli ( CH 3 -). Siksi tätä yhdistettä kutsutaan systemaattisen nimikkeistön mukaan 2-amino-3-metyylivoihapoksi.

Triviaalinimikkeistöllä, toisin kuin systemaattisella, ei yleensä ole mitään yhteyttä aineen rakenteeseen, vaan se johtuu pääasiassa sen alkuperästä sekä kemiallisista tai fysikaalisista ominaisuuksista.

Riisi. 5. Friedrich Wöhler
(1800–1882)

Riisi. 6. Aleksanteri
Mihailovitš Butlerov
(1828–1886)

Heidän luomansa kemiallisen rakenteen teorian ydin voidaan muotoilla kolmen väitteen muodossa.
1. Molekyylien atomit ovat liittyneet tietyssä järjestyksessä valenssinsa mukaan, ja orgaanisissa yhdisteissä oleva hiili on neliarvoista.
2. Aineiden ominaisuudet määräytyvät paitsi kvalitatiivisen ja kvantitatiivisen alkuainekoostumuksen, myös atomien sidosten järjestyksen mukaan molekyyleissä, ts. kemiallinen rakenne.
3. Molekyylien atomit vaikuttavat toisiinsa, mikä vaikuttaa aineiden ominaisuuksiin.
* Saksalainen kemisti. Teki tutkimusta epäorgaanisen ja orgaanisen kemian alalla. Todettiin isomeria-ilmiön olemassaolo, suoritti ensimmäistä kertaa orgaanisen aineen (urean) synteesin epäorgaanisista aineista. Sai joitain metalleja (alumiini, beryllium jne.).
** Erinomainen venäläinen kemisti, kemian teorian kirjoittaja
orgaanisen aineen rakenne. Perustuenrakenteen käsitteet selittivät isomerian ilmiön, ennustivat useiden aineiden isomeerien olemassaolon ja syntetisoivat niitä ensimmäistä kertaa. Hän oli ensimmäinen, joka syntetisoi sokeripitoisen aineen. Venäjän kemian koulun perustajakov, johon kuuluivat V. V. Markovnikov, A. M. Zaitsev, E. E. Wagner, A. E. Favorsky ja muut.

Nykyään näyttää uskomattomalta, että 1800-luvun puoliväliin saakka, luonnontieteen suurten löytöjen aikana, tiedemiehillä ei ollut aavistustakaan sisäinen organisaatio aineet. Butlerov otti käyttöön termin "kemiallinen rakenne", joka tarkoittaa sillä kemiallisten sidosten järjestelmää molekyylin atomien välillä, niiden keskinäistä järjestelyä avaruudessa. Tämän molekyylin rakenteen ymmärtämisen ansiosta tuli mahdolliseksi selittää isomerian ilmiö, ennustaa tuntemattomien isomeerien olemassaolo ja korreloida aineiden ominaisuuksia niiden kemialliseen rakenteeseen. Havainnollistamaan isomeria-ilmiötä esittelemme kahden aineen - etyylialkoholin ja dimetyylieetterin - kaavat ja ominaisuudet, joilla on sama C2H6O:n alkuainekoostumus, mutta erilaiset kemialliset rakenteet (taulukko 2).
taulukko 2

Kuva aineen ominaisuuksien riippuvuudestasen rakenteesta

Orgaanisessa kemiassa hyvin laajalle levinnyt isomeria-ilmiö on yksi syy orgaanisten aineiden monimuotoisuuteen. Toinen syy orgaanisten aineiden monimuotoisuuteen on ainutlaatuinen kyky hiiliatomit muodostavat kemiallisia sidoksia keskenään, mikä johtaa hiiliketjuihin
eri pituudet ja rakenteet: haarautumaton, haarautunut, suljettu. Esimerkiksi neljä hiiliatomia voivat muodostaa tämän kaltaisia ​​ketjuja:

Jos otamme huomioon, että kahden hiiliatomin välillä voi olla yksinkertaisten (yksittäisten) C–C-sidosten lisäksi myös kaksois-C=C ja kolmois-C≡C, niin hiiliketjujen muunnelmien lukumäärä ja siten erilaisia ​​orgaanisia sidoksia aineiden määrä lisääntyy merkittävästi.
Orgaanisten aineiden luokitus perustuu myös Butlerovin kemiallisen rakenteen teoriaan. Riippuen mitkä atomit kemiallisia alkuaineita ovat osa molekyyliä, kaikki orgaaniset suuret ryhmät: hiilivedyt, happea sisältävät, typpeä sisältävät yhdisteet.
Hiilivedyt ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka koostuvat vain hiili- ja vetyatomeista.
Hiiliketjun rakenteen, useiden sidosten läsnäolon tai puuttumisen mukaan kaikki hiilivedyt on jaettu useisiin luokkiin. Nämä luokat on esitetty kuvassa 2.
Jos hiilivety ei sisällä useita sidoksia ja hiiliatomien ketju ei ole suljettu, se kuuluu, kuten tiedätte, tyydyttyneiden hiilivetyjen eli alkaanien luokkaan. Tämän sanan juuri on Arabialainen alkuperä, ja pääte -an esiintyy kaikkien tämän luokan hiilivetyjen nimissä.
Kaavio 2

Hiilivetyjen luokitus

Yhden kaksoissidoksen läsnäolo hiilivetymolekyylissä mahdollistaa sen liittämisen alkeenien luokkaan, ja sen suhde tähän aineryhmään korostuu
pääte -en nimessä. Yksinkertaisin alkeeni on eteeni, jonka kaava on CH2=CH2. Molekyylissä voi olla kaksi C=C-kaksoissidosta, jolloin aine kuuluu alkadieenien luokkaan.
Yritä itse selittää suffiksien -dienes merkitys. Esimerkiksi butadieeni-1,3:lla on rakennekaava: CH2=CH–CH=CH2.
Hiilivetyjä, joissa on kolmoishiili-hiilisidoksia molekyylissä, kutsutaan alkyyneiksi. Pääte -in ilmaisee kuulumisen tähän aineluokkaan. Alkyynien luokan esi-isä on asetyleeni (eteeni), jonka molekyylikaava on C2H2 ja rakennekaava on HC≡CH. Yhdisteistä, joissa on suljettu hiiliketju
atomit, tärkeimmät ovat areenat - erityinen hiilivetyjen luokka, jonka ensimmäisen edustajan nimen luultavasti kuulit - tämä on C6H6-bentseeni, jonka rakennekaava on myös jokaisen sivistyneen ihmisen tiedossa:

Kuten jo ymmärsit, hiilen ja vedyn lisäksi orgaanisten aineiden koostumus voi sisältää muiden alkuaineiden, pääasiassa hapen ja typen, atomeja. Useimmiten näiden alkuaineiden atomit eri yhdistelmissä muodostavat ryhmiä, joita kutsutaan toiminnallisiksi.
Funktionaalinen ryhmä on atomiryhmä, joka määrittää aineen tunnusomaisimmat kemialliset ominaisuudet ja sen kuulumisen tiettyyn yhdisteluokkaan.
Funktionaalisia ryhmiä sisältävien orgaanisten yhdisteiden pääluokat on esitetty kaaviossa 3.
Kaavio 3
Funktionaalisia ryhmiä sisältävien orgaanisten aineiden pääluokat

Funktionaalista ryhmää -OH kutsutaan hydroksyyliksi ja se määrittää kuulumisen yhteen tärkeimmistä orgaanisten aineiden luokista - alkoholeista.
Alkoholien nimet muodostetaan käyttämällä päätettä -ol. Esimerkiksi alkoholien tunnetuin edustaja on etyylialkoholi tai etanoli, C2H5OH.
Happiatomi voidaan sitoutua hiiliatomiin kemiallisella kaksoissidoksella. >C=O-ryhmää kutsutaan karbonyyliksi. Karbonyyliryhmä on osa useita
funktionaaliset ryhmät, mukaan lukien aldehydi ja karboksyyli. Näitä funktionaalisia ryhmiä sisältäviä orgaanisia yhdisteitä kutsutaan aldehydeiksi ja karboksyylihapoiksi, vastaavasti. Suurin osa kuuluisia edustajia aldehydit ovat formaldehydi HSON ja asetaldehydi CH3SON. Etikkahappo CH3COOH, jonka liuosta kutsutaan pöytäetikkaaksi, on luultavasti kaikille tuttu. Typpeä sisältävien orgaanisten yhdisteiden ja ennen kaikkea amiinien ja aminohappojen erottuva rakenteellinen piirre on –NH2-aminoryhmän läsnäolo niiden molekyyleissä.
Yllä oleva orgaanisten aineiden luokitus on myös hyvin suhteellinen. Aivan kuten yksi molekyyli (esimerkiksi alkadieenit) voi sisältää kaksi monisidosta, aine voi olla kahden tai jopa useamman funktionaalisen ryhmän omistaja. Joten maan päällä olevien elämän tärkeimpien kantajien - proteiinimolekyylien - rakenneyksiköt ovat aminohappoja. Näiden aineiden molekyylit sisältävät välttämättä vähintään kaksi funktionaalista ryhmää - karboksyyli- ja aminoryhmän. Yksinkertaisinta aminohappoa kutsutaan glysiiniksi ja sen kaava on:

Kuten amfoteeriset hydroksidit, aminohapot yhdistävät happojen ominaisuudet (johtuen karboksyyliryhmästä) ja emästen (johtuen aminoryhmän läsnäolosta molekyylissä).
Aminohappojen amfoteeriset ominaisuudet ovat erityisen tärkeitä maapallon elämän järjestämiselle - aminohappojen aminoryhmien ja karboksyyliryhmien vuorovaikutuksen vuoksi.
erät on kytketty proteiinien polymeeriketjuiksi.
? 1. Mitkä ovat A.M. Butlerovin kemiallisen rakenteen teorian pääsäännökset. Mikä rooli tällä teorialla oli orgaanisen kemian kehityksessä?
2. Mitä hiilivetyluokkia tiedät? Millä perusteella tämä luokittelu tehtiin?
3. Mitä kutsutaan orgaanisen yhdisteen funktionaaliseksi ryhmäksi? Mitä toiminnallisia ryhmiä voit nimetä? Mitkä orgaanisten yhdisteiden luokat sisältävät nämä funktionaaliset ryhmät? Kirjoita ylös yhdisteluokkien yleiskaavat ja niiden edustajien kaavat.
4. Anna isomerian määritelmä, kirjoita mahdollisten isomeerien kaavat koostumuksen C4H10O yhdisteille. Kautta eri lähteistä tiedot, nimeä jokainen niistä ja laadi raportti yhdestä yhdisteestä.
5. Määritä aineet, joiden kaavat ovat: C6H6, C2H6, C2H4, HCOOH, CH3OH, C6H12O6 vastaaviin orgaanisten yhdisteiden luokkiin. Nimeä jokainen niistä käyttämällä erilaisia ​​tietolähteitä ja laadi raportti yhdestä yhdisteestä.
6. Glukoosin rakennekaava: Mihin orgaanisten yhdisteiden luokkaan luokittelet tämän aineen? Miksi sitä kutsutaan yhdisteeksi, jolla on kaksoisfunktio?
7. Vertaa orgaanisia ja epäorgaanisia amfoteerisia yhdisteitä.
8. Miksi aminohappoja kutsutaan yhdisteiksi, joilla on kaksoisfunktio? Mikä rooli tällä aminohappojen rakenteellisella ominaisuudella on elämän organisoinnissa maapallolla?
9. Laadi viesti aiheesta "Aminohapot ovat elämän "tiilet" hyödyntäen Internetin mahdollisuuksia.
10. Anna esimerkkejä orgaanisten yhdisteiden jakamisen suhteellisuudesta tiettyihin luokkiin. Piirrä samankaltaisia ​​suhteellisuusteorian rinnastuksia epäorgaanisille yhdisteille.