Углеводы, раздел «Химик»
Углеводы — большая группа органических соединений природного происхождения. Они входят в состав всех живых организмов. Название «углеводы» предложено в 1844 г. как общее для всех органических соединений, состав которых выражается формулой Сm(Н2O)n. Отсюда и термин, корни которого следует искать в словах «углерод» и «вода». Однако химически этот термин не совсем верен; в наше время известно множество углеводов, в которых соотношение кислорода и водорода совсем не такое, как в воде, например известный углевод дезоксирибоза С5Н10О4. И наоборот, у некоторых веществ, не имеющих никакого отношения к углеводам, соотношение кислорода и водорода точно такое же, как в воде: уксусная кислота — С2Н4О2, молочная кислота — С3Н6O3 и т. д. Известны углеводы, в состав которых наряду с углеродом, водородом и кислородом входят также азот или сера. Не удивительно, что еще в 1927 г. Международная комиссия по реформе химической номенклатуры предложила употреблять вместо этого термина другие — «глюциды» или «глициды», показывая тем самым, что это вещества, подобные глюкозе. Но термин «углеводы» до сих пор широко применяют и в химии, и в медицине.
Углеводы — чрезвычайно обширная группа природных соединений, тем не менее все их многообразие довольно легко классифицируется, если в основу классификации положить способность этих веществ к гидролизу — расщеплению водой на более простые углеводы. К простейшим углеводам, моносахаридам (простым сахарам) относятся глюкоза и фруктоза. Они не подвержены гидролизу. Олигосахариды (от греческого «олигос» — «немногочисленный») дисахариды: сахароза, лактоза и др.; трисахариды и т. д.— гидролизуются с образованием моносахаридов. Целлюлоза, крахмал — это полисахариды («поли» означает «много»). По своим физическим свойствам эти вещества не похожи на сахара, но полисахариды гидролизуются с образованием сотен и тысяч молекул моносахаридов.
Углеводы чрезвычайно важны для жизнедеятельности: при их окислении выделяется необходимая организму энергия. Кроме того, они участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов. К углеводам относятся и такие жизненно необходимые вещества, как гепарин, витамины С и В15, а также известный антибиотик стрептомицин.
Превращения углеводов лежат в основе технологических процессов: брожения, химической переработки древесины, изготовления тканей и бумаги из природного, растительного сырья.
Все больший интерес проявляется к искусственным полимерам на углеводной основе, в частности к полимерам на основе крахмала. Например, моющие средства на основе крахмала, в отличие от синтетических, легко разлагаются микроорганизмами и вливаются в естественный круговорот веществ, не загрязняя землю и водоемы. В недалеком будущем «сахарохимия» станет, по-видимому, важной частью полимерной химии. Впрочем, углевод (полисахарид) целлюлозу и сейчас используют в больших масштабах, чем любой искусственный полимер. Вискозный шелк, ацетатный шелк, целлулоид, бездымный порох — все это производные целлюлозы. На очереди — широкое использование в народном хозяйстве еще одного полисахарида — хитина, строение молекул которого близко к молекулам целлюлозы. Хитин — основной материал панцирей ракообразных, он входит также в состав грибов и многих других живых организмов. По химической стойкости хитин заметно превосходит целлюлозу, и, возможно, будущие ткани на основе модифицированного хитина будут превосходить целлюлозные волокна и по химической стойкости, и по прочности, и, возможно, по яркости окраски.
Углеводы широко используются в пищевой промышленности.
