Carbohydrate คาร์โบไฮเดรต

 

เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีธาตุ C,H,O (คาร์บอน,ไฮโดรเจน,ออกซิเจน) เป็นองค์ประกอบ มีอัตราส่วนระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจน H:O=2:1 จึงเขียนสูตรอย่างง่ายว่า CH2O

คาร์โบไฮเดรตแบ่งได้ 3 ประเภท

   1)น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว(monosaccharide) เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลเล็กที่สุดของคาร์โบไฮเดรตที่เผาผลาญในระดับเซลล์และให้พลังงาน ร่างกายสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ทันทีโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการย่อย มีสูตรโมเลกุล C6H12O6 

มี 3 ชนิดคือ

         1.กลูโคส(Glucose) – หรือน้ำตาลเดกซ์โทรส (dextrose) พบมากในองุ่นจึงเรียกกลูโคสว่า “น้ำตาลองุ่น” ใช้เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุด มีความหวานรองลงมาจากน้ำตาลฟรักโทส น้ำตาลกลูโคสเป็นส่วนประกอบภายในเลือดจึงมักเรียกกันว่า blood sugar โดยในสภาวะปกติมีประมาณ 80-100 mg ต่อเลือด 100 cm3 หากปริมาณกลูโคสในเลือดสูงขึ้นจะถูกเปลี่ยนให้เป็นไกลโคเจนเก็บไว้ในตับและกล้ามเนื้อ แต่หากร่างกายจะใช้พลังงานก็จะสามารถนำไกลโคเจนเปลี่ยนกลับไปเป็นกลูโคสเพื่อนำไปใช้งานได้ในระบบหมุนเวียนเลือด และหากยังมีกลูโคสอยู่มากก็จะถูกเก็บไว้ในรูปของ ไขมันสะสม อยู่ในส่วนต่างๆของร่างกาย หากร่างกายขาดแคลนก็จะดึงไกลโคเจนมาใช้ก่อน หากไกลโคเจนถูกใช้หมดก็จะนำไขมันมาใช้ต่อ 

น้ำตาลกลูโคส 1 โมเลกุลเมื่อนำไปใช้ในกระบวนการหายใจจะสลายให้พลังงานออกกประมาณ 277 กิโลแคลอรี่ หรือมาณ 38 ATP 

        2.ฟรุคโตส(Fructose) – เป็นน้ำตาลที่มีรสหวานมากที่สุด พบมากในน้ำผึ้ง มะม่วง กล้วย และ น้ำอสุจิ เพราะเป็นอาหารหลักของตัวอสุจิ

        3.กาแลคโตส(Galactose) – เป็นน้ำตาลที่มีความหวานเป็นอันดับสาม พบมากจากการย่อยน้ำนมและการย่อยวุ้น(agar) มีประโยชน์ในด้านการวินิจฉัยโรค

   2)น้ำตาลโมเลกุลคู่(disaccharide) คือ น้ำตาลที่เกิดจากน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุลมารวมกันเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ 1 โมเลกุล โดยได้กำจัดน้ำออกไป 1 โมเลกุล เรียกปฏิกิริยานี้ว่า ดีไฮเดรชั่น(dehydration) มีสูตรโมเลกุลคือ C12H22O11

condenzation

 

     C6H12O6 +   C6H12O6 C12H22O11 + H2O 

Glucose +   Glucose Maltose : เมล็ดพืชงอกใหม่

Glucose +   Galactose Lactose : น้ำนม

Glucose +   Fructose Sucrose : อ้อย,ตาล,มะพร้าว,บีท

 

     1.มอลโตส(Maltose) – เป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ที่เกิดจากการรวมตัวของกลูโคส 2 โมเลกุล พบมากในข้าวมอลต์ ข้าวเจ้า และข้าวเหนียว

     2.ซูโครส(Sucrose) – หรือที่เรียกว่าน้ำตาลทราย,น้ำตาลอ้อย เป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ที่เกิดจากการรวมตัวของกลูโคสกับฟรักโทส พบมากในอ้อย หัวบีท และในน้ำตาลมะพร้าว

    3.แลคโตส(Lactose) – เป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ที่เกิดจากการรวมตัวของกลูโคสกับกาแลคโทส พบมาในน้ำนม

 

   3)คาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่(polysaccharide) หรือน้ำตาลโมเลกุลใหญ่ ไม่เป็นผลึก ไม่มีรสหวาน เกิดจากการรวมตัวกันของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวมากกว่า 10 โมเลกุลขึ้นไป ส่วนมากจะพบเป็นร้อยๆโมเลกุล พบมาที่สุดในธรรมชาติ มีสูตรทั่วไปคือ (C6H10O5)n มีขนาดโมเลกุลใหญ่ มีสูตรโมเลกุลเหมือนกันแต่สูตรโครงสร้างต่างกัน

การใช้หน้าที่เป็นเกณฑ์ แบ่งออกเป็น 3 ประเภท

     1.เป็นอาหารสะสม ได้แก่ แป้งและไกลโคเจน

     2.เป็นโครงสร้างของร่างกาย ได้แก่ เซลลูโลสและไคติน

     3.เป็นส่วนประกอบของเซลล์ ได้แก่ แอนติเจน กรดไฮยาลูโรนิก และ เฮพาริน

 

   แป้ง(starch) – เป็นน้ำตาลโมเลกุลใหญ่ที่ประกอบไปด้วยกลูโคสหลายร้อยโมเลกุลมาต่อกัน พบมาในเมล็ดธัญพืช เช่น ข้าวชนิดต่างๆ หัวเผือก และ หัวมัน แป้งโมเลกุลของสารประกอบ 2 ชนิด คือ

           Amilose เกิดจากโมเลกุลของกลูโคสจำนวนมากมาเชื่อมต่อกันโดยตรงเป็นสายเดี่ยวๆยาวๆ ไม่มีกิ่งแขนงแยกออก ละลายน้ำร้อนได้ดี

           Amylopactin เกิดจากโมเลกุลขอองกลูโคสจำนวนมากเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว มีแขนงแยกออกด้านข้าง ไม่ละลายในน้ำร้อน

           ไกลโคเจน(glycogen) – เป็นสารที่พบเฉพาะในเซลล์สัตว์ เช่น ที่ตับและกล้ามเนื้อ โครงสร้างคล้ายอะไมโลเพ็กตินมาก ต่างกันที่ไกลโคเจนมีโมเลกุลสายสั้นกว่าแต่มีกิ่งแขนงแยกออกมามากกว่า ทำปฏิกิริยากัยไอโอดีนเกิดสีแดง

           เซลลูโลส(cellulose) – พบมากที่สุดในธรรมชาติ ประกอบด้วยกลูโคสประมาณ 3,000 หน่วยมาจับต่อกันเป็นสายและมีการแตกแขนง พบเฉพาะในพืช ไม่ละลายน้ำ ไม่ถูกย่อยโดยน้ำย่อยจากกระเพาะและลำไส้ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่จะย่อยได้ในสัตว์กินพืชบางชนิดจึงทำให้สัตว์กินพืชใช้เซลลูโลสเป็นอาหารได้ เซลลูโลสเป็นโครงสร้างของผนังเซลล์พืชและสาหร่ายสีเขียว

           ไคติน(chitin) – เป็นโครงสร้างของเปลือกกุ้ง กั้ง ปู และแมลง

           เฮพาริน(heparin) – เป็นสารที่ทำให้เลือดไม่แข็งตัว พบในตับ,ปอด,ผนังของเส้นเลือดแดง

 

   สารที่มีรสหวานแต่ไม่จัดเป็นคาร์โบไฮเดรต

      1.ขัณฑสกร - มีสูตรเป็น C6H4SO2CONH เป็นผลึกสีขาว ไม่มีคุณค่าทางอาหาร มีความหวานประมาณ 550 เท่าของน้ำตาลทราย พบในน้ำอัดลม น้ำหวาน ผลไม้แช่อิ่ม

      2.ไซคลาเมต – มีสูตรเป็น C6H11NHSO3Na เป็นผลึกสีขาว มีความหวานประมาณ 3- เท่าของน้ำตาลทราย

      3.ซอร์บิตอล – มีสูตรเป็น C6H14O6 เป็นผงหรือเกล็ดสีขาว มีความหวานประมาณ 2/3 เท่าของน้ำตาลทราย

 

   ความสำคัญของคาร์โบไฮเดรต

      1.สิ่งมีชีวิตนำไปสลายให้พลังงานมากที่สุดต่อวันโดยเฉพาะกลูโคส คาร์โบไฮเดรต 1 gram ให้พลังงานประมาณ 4 กิโลแคลอรี่

      2.สะสมไว้ใช้เมื่อร่างกายขาดแคลนอาหาร เช่น พืชเก็บไว้ในรูปของแป้ง สัตว์เก็บไว้ในรูปของไกลโคเจน

      3.เมื่อเหลือใช้จะสะสมไว้โดยเปลี่ยนเป็นไขมันเก็บสะสมไว้ได้อีก

      4.เป็นโครงสร้างสิ่งมีชีวิต เช่น เซลลูโลสเป็นโครงสร้างของผนังเซลล์ในพืชและสาหร่าย,ไคตินในเปลือกของสัตว์พวกกุ้ง กั้ง และ แมลง เป็นต้น

 

สรุป คาร์โบไฮเดรต

- เป็นสารสะสมพลังงานในสิ่งมีชีวิต

- ให้คาร์บอนสำหรับสังเคราะห์องค์ประกอบของเซลล์

- เป็นองค์ประกอบของเซลล์บางชนิดและเนื้อเยื่อ

คาร์โบไฮเดรตที่พบทั่วไปในชีวิตประจำวัน ได้แก่

น้ำตาล (sugar)

แป้ง (starch) และเซลลูโลส (cellulose) ส่วนใหญ่พบในพืช

ไกลโคเจน (glycogen) พบในเซลล์เนื้อเยื่อ ตับ น้ำไขข้อในสัตว์ และผนังเซลล์

 

คาร์โบไฮเดรต(carbohydrate) อาจเรียกว่า แซ็กคาไรต์(saccharide) ซึ่งมาจากภาษาละติน saccharon แปลว่าน้ำตาล(sugar) ในสูตรโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต จะประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิล(hydroxyl, -OH) หลายๆหมู่และหมู่แอลดีไฮน์(aldehyde group, -CHO) หรือหมู่คีโตน(ketone group,-ClHO) หรือกล่าวว่า คาร์โบไฮเดรตจัดเป็นโพลิไฮดรอกซิแอลดีไฮด์หรือคีโตน 

คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็น 3 ประเภทคือ monosaccharide,disaccharide,และpolysaccharide

 

   การทดสอบคาร์โบไฮเดรต มี 2 วิธีดังนี้

     1.ใช้สารละลายไอโอดีน (สีน้ำตาลเหลือง) – ทดสอบน้ำตาลโมเลกุลใหญ่ที่เป็นอาหารสะสม

เช่น แป้ง + สารละลายไอโอดีน  สีน้ำเงิน(ม่วงดำ)

ไกลโคเจน + สารละลายไอโอดีน  สีน้ำตาลแดง

เซลลูโลส + สารละลายไอโอดีน  ไม่มีการเปลี่ยนแปลง

     2.ใช้สารละลายเบเนดิกต์ (สีฟ้า) – ทดสอบน้ำตาลโมเลกุลเล็กๆ

เช่น กลูโคส

กาแลคโตส

ฟรุคโตส + สารละลายเบเนดิกต์ (ต้มร้อน)ตะกอนสีแดงอิฐ

มอลโตส

แลคโตส

 

ซูโครส + สารละลายเบเนดิกต์ (ต้มร้อน)  สารละลายสีเขียว

ถ้านำซูโครสกับกรดเกลือ(กรดไฮโดรคลอริก) มาเจือจางก่อนแล้วค่อยเติมสารละลายเบเนดิกต์ นำไปต้มร้อนจึงจะได้ตะกอนสีแดงอิฐ