(Υγεία / Διατροφή)
Υδατάνθρακες, ή, σάκχαρα = Οργανικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα, οξυγόνο και υδρογόνο. Έχουν θρεπτική αξία . . . . . για τον άνθρωπο και τα ζώα και πολλά από αυτά διαθέτου[GLi]ν γλυκιά γεύση. Βρίσκονται κυρίως στο φυτικό βασίλειο είτε ελεύθερα είτε σε άλλες ενώσεις, όπου και αποτελούν θρεπτική ή στηρικτική ύλη.
Η ονομασία σάκχαρα οφείλεται στη γλυκιά γεύση ορισμένων από αυτά, αν και υπάρχουν ουσίες με γλυκιά γεύση που δεν έχουν καμιά σχέση με τα σάκχαρα (π.χ. σακχαρίνη).
Η ονομασία υδατάνθρακες οφείλε[GLi]ται στο γεγονός ότι τα περισσότερα σάκχαρα έχουν το οξυγόνο και το υδρογόνο με την ίδια αναλογία που υπάρχει στο νερό με αποτέλεσμα να εμφανίζονται ως ενώσεις άνθρακα και νερού.
Η ονομασία όμως θεωρείται αποτυχημένη, γιατί υπάρχουν και άλλες οργανικές ενώσεις που έχουν το υδρογόνο και το οξυγόνο σε αναλογία 1:2 (όπως το νερό) χωρίς να έχουν καμιά σχέση με τα σάκχαρα (π.χ. φορμαλδεΰδη CΗ2Ο κ.ά.), ενώ παράλληλα υπάρχουν και σάκχαρα που δεν πληρούν αυτόν τον όρο, όπως είναι οι μεθυλοπεντόζες και τα δεσοξυσάκχαρα (C6Η12Ο5).
Η βιολογική τους αξία είναι μεγάλη είτε ως κύριες πηγές ενέργειας για το κύτταρο (γλυκόζη, άμυλο, γλυκογόνο) είτε ως κύριο συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των φυτών (κυτταρίνη) είτε ως συστατικά των νουκλεϊκών οξέων (ριβόζη, δεσοξυριβόζη). Ενώ, όμως, ο άνθρωπος και τα ζώα λαμβάνουν το απαιτούμενο ποσό υδατανθράκων αποκλειστικά με τις τροφές τους, τα φυτά έχουν την ικανότητα να συνθέτουν υδατάνθρακες από ανόργανες πρώτες ύλες. Η σύνθεση, γνωστή ως φωτοσύνθεση, βασίζεται στο σχηματισμό υδατανθράκων από CΟ2 και Η2Ο με τη βοήθε[GLi]ια της χλωροφύλλης των πράσινων μερών των φυτών. Η απαιτούμενη ενέργεια παρέχεται από το ηλιακό φως, ενώ συγχρόνως ανανεώνεται το οξυγόνο της ατμόσφαιρας, απαραίτητο για την αναπνοή των ζώων.
Οι υδατάνθρακες διαιρούνται στα απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες, σώματα κρυσταλλικά, διαλυτά στο νερό, με γλυκιά γεύση και αναγωγικές ιδιότητες και στα διασπώμενα σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες, που προέρχονται από τα απλά σάκχαρα με απόσπαση νερού και προς τα οποία διασπώνται με οξέα ή ένζυμα.
Τα διασπώμενα σάκχαρα διακρίνονται σε: α) Σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες ή ολιγοσακχαρίτες, ανυδριτικά παράγωγα 2, 3 ή 4 απλών σακχάρων που διατηρούν τα εξωτερικά χαρακτηριστικά των απλών σακχάρων, δηλαδή γλυκιά γεύση, κρυσταλλική μορφή, διαλυτότητα και μερικές φορές τις αναγωγικές ιδιότητες και β) Μη[GLi] σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες, σώματα άμορφα, αδιάλυτα στο νερό, χωρίς αναγωγικές ιδιότητες, που προέρχονται από τη συμπύκνωση πολλών μορίων απλών σακχάρων.
Εξετάζοντας κάθε κατηγορία υδατανθράκων ξεχωριστά, παρατηρούμε ότι:
α) Τα απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες είναι αλδεΰδες ή κετόνες με ένα υδροξύλιο σε κάθε άτομο άνθρακα της υπόλοιπης ανθρακικής αλυσίδας. Τα σάκχαρα που έχουν αλδεϋδικό καρβονύλιο ονομάζονται αλδόζες, ενώ αυτά που έχουν κετονικό καρβονύλιο (πάντα στο δεύτερο άτομο άνθρακα της άλυσης) κετόζες. Ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων του άνθρακα στο μόριό τους διακρίνονται σε τριόζες, τετρόζες, πεντόζες, εξόζες, επτόζες (δε βρέθηκαν απλά σάκχαρα με περισσότερα άτομα άνθρακα). Ανάμεσα στις αλδόζες και τις κετόζες με τον ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα υπάρχει συντακτική ισομέρεια. Η ύπαρξη όμως υδροξυλίων σε κάθε άτομο άνθρακα δημιουργεί ασυμμετρίες μέσα στο μόριο με αποτέλεσμα να υπάρχει μεγάλος αριθμός στερεοϊσομερών (βλ. λ. ισομέρεια).
Έτσι έχουμε 2 στερεοϊσομερείς αλδοτριόζες, 4 αλδοτετρόζες, 8 αλδοπεντόζες και 16 αλδοτριόζες. Ο ήδη μεγάλος αριθμός αλδοπεντοζών και αλδοεξοζών διπλασιάζεται εξαιτίας μιας άλλης ισομέρειας, γνωστής ως ανωμέρειας, που οφείλεται στο σχηματισμό ενός ακόμα ασύμμετρου ατόμου άνθρακα. Το νέο αυτό ασύμμετρο άτομο άνθρακα δημιουργείται λόγω της προσθήκης του υδροξυλίου του 4ου ή 5ου ατόμου άνθρακα[GLi] στο καρβονύλιο με αποτέλεσμα από τη μια τη δημιουργία ενός νέου υδροξυλίου και από την άλλη το σχηματισμό ετεροκυκλικού δακτυλίου πενταμελούς ή εξαμελούς. Τα κυκλικά αυτά σάκχαρα ονομάζονται πυρανόζες ή φουρανόζες και θεωρούνται ως παράγωγα του πυράνιου ή του φουράνιου αντίστοιχα. Το νέο αυτό υδροξύλιο που σχηματίζεται με την προσθήκη στον καρβονυλικό διπλό δεσμό είναι ο φορέας των αναγωγικών ιδιοτήτων των σακχάρων. Οι αναγωγικές ιδιότητες διαπιστώνονται με την αναγωγή του φελίγγειου υγρού (μείγματος CuSΟ4 με αλκαλικό διάλυμα τρυγικού καλιονατρίου) ή του Αg2Ο προς το μεταλλικό Αg. Άλλες ομάδες ευαίσθητες σε οξείδωση είναι τα ακραία πρωτοταγή υδροξύλια των σακχάρων. Έτσι με οξείδωση των σακχάρων λαμβάνουμε τα αλδονικά οξέα (οξείδωση του καρβονυλίου προς καρβοξύλιο), τα ουρανικά οξέα (οξείδωση μόνο του ακραίου πρωτοταγούς υδροξυλίου) και τα σακχαρικά οξέα (οξείδωση και των δύο άκρων). Όλα τα απλά σάκχαρα παρουσιάζουν στροφική ικανότητα. Βρίσκονται στη φύση είτε ελεύθερα είτε ως γλυκοζίτες. Κυριότεροι εκπρόσωποι της τάξης είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη, η γαλακτόζη, η ριβόζη κ.ά.
β) Οι ολιγοσακχαρίτες διατηρούν τα βασικά χαρακτηριστικά των απλών σακχάρων. Διατηρούν την αναγωγική ιδιότητα εφόσον το υδροξύλιο που προήλθε από την προσθήκη στον καρβονυλικό δεσμό δε διατίθεται για την ένωση των απλών σακχάρων μέσα στο μόριό του ολιγοσακχαρίτη. Ανάλογα με τον αριθμό των απλών σακχάρων που συνθέτουν το μόριό τους διακρίνονται σε δισακχαρίτες, τρισακχαρίτες και τετρασακχαρίτες. Με οξέα υδρολύονται σε απλά σάκχαρα, ενώ με ένζυμα οι δισακχαρίτες υδρολύονται σε απλά σάκχαρα, ενώ οι πιο πολύπλοκοι υδρολύονται πρώτα σε δισακχαρίτες και στη συνέχεια σε απλά σάκχαρα. Βρίσκονται και αυτά στη φύση ελεύθερα ή ως γλυκοζίτες. Κυριότεροι εκπρόσωποι είναι το καλαμοσάκχαρο (ζάχαρη), το γαλακτοσάκχαρο, η μαλτόζη, η κελλοβιόζη κ.ά.
γ) Οι μη σακχαροειδείς πολυσακχαρίτες, αν και αποτελούνται από απλά σάκχαρα, δε διατηρούν καμιά από τις ιδιότητές τους. Αποτελούν τον απόθετο υδατάνθρακα (άμυλο, ινουλίνη) ή παίζουν στηρικτικό ρόλο (κυτταρίνη) σε φυτά και ζώα. Είναι σώματα πολύ μεγάλου μοριακού βάρους (της τάξης του 1.000.000), αλλά αποτελούν επανάληψη της ίδιας δομικής ύλης (π.χ. το άμυλο από γλυκόζη). Με ένζυμα διασπώνται σε [GLi] και αυτοί σε απλά σάκχαρα, ενώ με οξέα απευθείας σε απλά σάκχαρα. Κυριότεροι εκπρόσωποι της τάξης είναι το άμυλο, η ινουλίνη, το γλυκογόνο, η κυτταρίνη κ.ά.
