III.5.4. Polizaharide.

• III.5.4.1. Generalități polizaharide.
• III.5.4.2. Amidonul.
• III.5.4.3. Celuloza.
• III.5.4.4. Glicogenul și sportul de performanță.

III.5.4.1. Generalități polizaharide.

Polizaharidele sunt substanțe cu structură macromoleculară, formate din sute sau mii de resturi de unități de monozaharide, unite prin legături glicozidice (eterice).

Polizaharidele sunt produși de condensare ai monozaharidelor.

Exemple de polizaharide:

• Amidonul, cu formula (C₆H1₀O₅)_n, este polizaharida de rezervă din plante (cereale, legume etc.).
• Celuloza, cu formula (C₆H₁₀O₅)_n, este polizaharida de susținere a plantelor lemnoase.
• Glicogenul, cu formula (C₆H₁₀O₅)_n, este polizaharida de rezervă din organismul animal. Glucoza care nu este utilizată imediat este depozitată sub forma de glicogen.

III.5.4.2. Amidonul.

Amidonul se găsește sub formă de granule microscopice (cu un diametru de 0,02 - 0,1 mm) în rădăcinile, tuberculii și semințele unor plante. Cele mai bogate plante în amidon sunt : orezul (80%), porumbul (70%), grâul (65%), cartofii (25%), fasolea, lintea etc.

Amidonul este alcătuit din două polizaharide:

- Amiloza, (C₆H₁₀O₅)_n, unde n = 200-1200, care reprezintă cca 20% din compoziția amidonului și formează miezul granulei. Are structură filiformă, fiind formată din resturi de α-glucoză legate în pozițiile 1-4 (piranozic). Este solubilă în apă caldă, fiind componenta care determină apariția colorației albastre în prezența iodului.

- Amilopectina, (C₆H₁₀O₅)_n, unde n = 6000-36000, care reprezintă cca 80% din compoziția amidonului și formează învelișul granulei. Are structură ramificată, fiind formată din resturi de α-glucoză legate în pozițiile 1-4 și 1-6 (piranozic). Este insolubilă în apă caldă, putând fi astfel separată de amiloză.

Proprietăți fizice

Amidonul este o substanță solidă, albă, fără gust, fără miros, insolubil în apă rece, solubil în apă caldă și insolubil în alcool.

Proprietăți chimice

1. Soluția de amidon, în prezența iodului, chiar la rece, se colorează în albastru închis, fiind o reacție de recunoaștere atât pentru amidon, cât și pentru iod.

2. Hidroliza parțială a amidonului are loc în prezența enzimelor (α- și β-amilaza) cu formarea unui amestec de dextrine și maltoză.

3. Hidroliza totală a amidonului are loc în mediu acid cu formarea α-glucozei.

🔦 Observație

Amidonul este una dintre sursele energetice importante ale organismelor uman și animal, deoarece hidroliza enzimatică a lui este importantă în digestie și stă la baza metabolismului glucidelor. Amidonul din alimente se supune hidrolizei enzimatice în prezența amilazelor, transformându-se în glucoză. Aceasta este transportată spre celule, unde se consumă parțial pentru necesitățile energetice ale organismului, conform schemei:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + Q
glucoză

Principalele beneficii aduse de alimentele cu conținut ridicat de amidon sunt:
- creșterea nivelului de energie;
- suplimentarea aportului zilnic de nutrienți esențiali;
- asigurarea aportului optim de fibre, calciu, fier și complexul de vitamine B;
- menținerea senzației de sațietate pe termen lung.

Utilizările amidonului:
- sursă importanta de hrană (orez, porumb, pâine, paste etc.);
- în bucătărie, este folosit în principal ca agent de îngroșare a supelor, sosurilor, glazurilor pentru prajituri etc.
- la medicamente ce au pulberi, ca excipient și absorbant;
- obținerea etanolului și a berii.

III.5.4.3. Celuloza.

Celuloza este un compus organic natural din categoria polizaharidelor, fiind constituentul principal al membranelor celulelor vegetale. Împreună cu lignina (un compus macromolecular aromatic) și alți compuși macromoleculari, intră în structura pereților celulelor vegetale și conferă organismelor vegetale rezistență mecanică și elasticitate. Aceasta are aceeași formulă brută ca și amidonul, (C₆H₁₀O₅)_n, unde n poate atinge cifra miilor. Celuloza este constituită dintr-o catenă liniară, în care se regăsesc mii de unități de D-glucoză. Numeroasele grupări hidroxil existente de-a lungul lanțului, în resturile glucozice, formează între ele un număr uriaș de legături de hidrogen care împachetează foarte strâns lanțurile macromoleculare și conferă celulozei structura macroscopică de fir.

Hârtia (cea mai utilizată celuloză) a fost creată prima dată în anul 1838, datorită descoperirilor botanistului francez Anselme Payen, care a izolat celuloza pentru prima dată din lemn.

Celuloza este polizaharida cea mai răspândită în natură.

Obținerea celulozei:

• Celuloza apare în stare pură în componența bumbacului. Din acesta se obține cea mai pură celuloză prin îndepărtarea semințelor și spălarea vatei din capsulele de bumbac, iar celuloza rezultată este folosită în industria textilă, deoarece are un procent de 91% celuloză.

• O celuloză mai puțin pură se obține din lemn, stuf sau paie (sunt plante cu un conținut ridicat de celuloză).

Celuloza este o substanță amorfă, de culoare albă, fără gust și miros, insolubilă în apă sau în solvenți organici. Este solubilă în hidroxidul tetraaminocupric

numit și reactiv Schweizer.

Proprietăți chimice

Deoarece conține un număr mare de grupări de hidroxil, reacționează cu acizi și formează esteri sau cu alcooli și formează eteri.

Grupările hidroxil din celuloză au reactivitate normală și participă la reacțiile specifice lor: formarea de eteri, de esteri, de alcooli. După numărul grupărilor hidroxil dintr-un rest glucozic, care participă la asemenea reacții se obțin produși cu diferite grade de transfer.

1. Celuloza tratată cu amestec de acid acetic și anhidridă acetică formează acetați de celuloză.

Acetații de celuloză se folosesc pentru:

• Obținerea fibrelor artificiale (mătasea acetat);
• Fabricarea filmelor foto și peliculelor cinematografice;
• Fabricarea unor lacuri, mase plastice neinflamabile etc.

2. Prin tratare cu soluții concentrate de hidroxid de sodiu și sulfura de carbon (CS₂), celuloza formează xantogenatul de celuloză. Prin prelucrare fizico-chimică a acestuia se realizează fibrele artificiale, denumite curent mătase artificială de tip vâscoză.

Soluția coloidală de xantogenat de celuloză, fiind vâscoasă, a fost denumită vâscoză.

- La trecerea soluției de xantogenat de celuloză prin niște orificii foarte fine (filiere) într-o soluție de acid sulfuric diluat, are loc regenerarea celulozei sub forma unor fire lungi și rezistente, folosite la obținerea mătăsii artificiale (mătasea milaneză).

- La trecerea soluției de xantogenat de celuloză prin filiere într-o soluție de acid sulfuric diluat și glicerină se obțin folii de celofan.

- Alcaliceluloza în reacție cu halogenuri de alchil sau sulfați de alchil formează celuloza etilică, care este folosită pentru extinctoare și în industria electronicelor. Este cea mai scumpă celuloză.

3. Dacă celuloza se tratează cu un amestec sulfonitric (HNO₃ și H₂SO₄) se obțin mono-, di- sau trinitrați de celuloză.

Nitrații de celuloză au diverse întrebuințări:
- Soluțiile de mononitrați se folosesc drept lacuri (duco).
- Colodiul este o soluție alcoolică de dinitrat de celuloză folosită în medicină la protejarea rănilor.
- Trinitratul de celuloză este folosit la fabricarea fulmicotonului (pulbere fără fum).

Prin reacția celulozei cu amestecul sulfonitric se formează trinitratul de celuloză.

4. Dacă celuloza este supusă fierberii cu un acid mineral (acid clorhidric sau sulfuric) concentrat, ea se descompune într-un produs care se dovedește a fi glucoză.

Utilizări

Celuloza este utilizată la obținerea substanțelor explozibile de tip pulbere fără fum, a mătăsii artificiale de tip vâscoză și de tip acetat, a nitrolacurilor (lacuri de acoperire cu uscare rapidă și luciu puternic), a celofanului.

Celuloza este o materie primă de mare valoare economică și constituie punctul de plecare în fabricarea multor produse, dintre care cea de hârtie ocupă un loc important.

Demnitarul chinez Tsai Lun (48-118) a inventat hârtia în varianta ei mai modernă, materialele de bază fiind cânepa, țesătura și bumbacul amestecate cu apă, transformată în pastă și întinsă pe o foaie.

Procedeul chimic utilizat astăzi pe scară largă este un complex de tratări chimice pentru eliminarea ligninei (liantul organic care menține fibrele împreună), prin folosirea unui amestec care o dizolvă. După eliminarea acesteia, fibrele rămase pot fi folosite pentru realizarea unei hârtii de culoare maroniu nedefinit, nefinisată, utilizată la realizarea pungilor de hârtie și a cutiilor din carton. În continuare, acest material brut este supus unei purificări accentuate a ligninei rămase, pentru obținerea hârtiei albe pentru scris, desenat, tipărit etc.

III.5.4.4. Glicogenul și sportul de performanță.

Glicogenul, cu formula (C₆H₁₀O₅)_n, este polizaharida de rezervă din organismul animal. Glicogenul este la organismul animal corespondentul amidonului de la organismul vegetal, fiind un polizaharid compus din mai multe molecule de glucoză.

Glucoza care nu este utilizată imediat este depozitată sub forma de glicogen.

Glicogenul este depozitat la nivel hepatic, muscular, dar și în cantități mici în creier. Glicogenul din ficat menține valorile glicemiei, cel din mușchii scheletici este utilizat ca sursă de energie în timpul exercițiului fizic de intensitate crescută, iar cel din creier este utilizat de acesta în condiții de urgență, glucoza fiind principala sursă energetică cerebrală. Procesul de eliberare sau înmagazinare de energie este reversibil și se realizează cu ajutorul ATP-ului (adenozin trifosfat- unitatea de bază ce dă energie celulelor).

🤔 Pentru curioși

Sportivii de performanță trebuie să consume multe proteine, grăsimi, dar și carbohidrați, mai ales din cei complecși (cereale integrale, fructe, legume, orz, linte, orez brun, năut, fasole, biscuiți de ovăz, pâine integrală etc.).

Dietele bogate în carbohidrați cresc la maxim nivelele de glicogen muscular și asigură performanța în orice sport. Numai un nivel mare de glicogen în mușchi te ajută să construiești rapid o masă musculară eficientă pentru eforturile din sport.

După ce mănânci, glucoza (zahărul) din sânge crește, mai ales dacă ai mâncat glucide. O parte din glucoza ingerată este folosită de către celule imediat pentru energie. Glucoza în exces este stocată sub formă de glicogen în mușchi și ficat. Corpul folosește glicogenul din ficat pentru energie imediată, destinată creierului și altor funcții corporale. Dacă nivelele de glicogen sunt deja la maxim, corpul începe transformarea glucozei în grăsime. În cazul sportivilor acest ultim proces nu are loc, deoarece glicogenul muscular este consumat în timpul exercițiilor fizice intense.

Cand nivelele de glicogen scad prea mult, corpul tău nu poate reface ATP-ul la fel de repede și ești nevoit să reduci intensitatea antrenamentelor. Dacă ai nivele mari de glicogen te poți antrena intens mai mult timp.

Iată câteva sfaturi pentru sportivii de performanță :

• Înainte de antrenamente, se recomandă consumarea de batoane cu carbohidrați, banane, covrigi, băuturi care conțin carbohidrați.
• După antrenamente, se recomandă consumarea de proteine alături de salate și grăsimi, pentru refacerea masei musculare.
• Pentru competiții și antrenamente intense și de lungă durată trebuie să consumi carbohidrați, care să îți asigure nivele mari de glicogen.
• Dacă glicogenul muscular scade prea mult o sa ai antrenamente proaste, te vei recupera mai greu și vei pierde masa musculară.
• Dacă în timpul antrenamentelor te simți slăbit și efortul ți se pare din ce în ce mai mare, este semnul că ai un nivel scăzut de glicogen muscular.
• De asemenea, dacă slăbești brusc, fără să ai vreun motiv legat de sănătate, este tot un semnal că rezervele tale de glicogen sunt secătuite. Acest lucru se întâmplă deoarece, fiecare gram de glicogen este stocat cu 3-4 grame de apă. Pierzând rezerva de glicogen, pierzi implicit și apă.

În concluzie, trebuie să mănânci și carbohidrați, alături de proteine și grăsimi pentru a avea performanță în diferite sporturi.