Cukry (węglowodany, sacharydy)

Skład pierwiastkowy

Cząsteczki cukrów zbudowane są z atomów węgla C, wodoru H i tlenu O.

Podział cukrów

Cukry proste (monosacharydy)
Do tej grupy należy wiele różnych cukrów np. glukoza, fruktoza
Glukoza i fruktoza mają różny wzór strukturalny, ale taki sam wzór sumaryczny C₆H₁₂O₆  

Cukry złożone
Do tej grupy należą np. sacharoza, maltoza, laktoza, które mają różny wzór strukturalny, ale ten sam wzór sumaryczny C₁₂H₂₂O₁₁. Są one przedstawicielami dwucukrów (disacharydów).
Skrobia i celuloza należą do grupy wielocukrów (polisacharydów). Mają one różną budowę cząsteczki a ich wzór sumaryczny można określić jako (C₆H₁₀O₅)n, przy czym n może być różną liczbą.

Glukoza

Glukoza jest prostym cukrem (monosacharydem) o wzorze chemicznym C₆H₁₂O₆. Jest jednym z najważniejszych źródeł energii dla organizmów żywych.

Właściwości glukozy 
W temperaturze pokojowej jest ciałem stałym. Tworzy bezbarwne kryształy, bezbarwne, bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, ma smak słodki.

Rola w organizmach żywych
Glukoza powstaje w roślinach zielonych w procesie fotosyntezy
6CO₂ + 6H₂O  —^{energia słoneczna}→ C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 
Glukoza jest kluczowym źródłem energii dla komórek. W procesie zwany glikolizą, glukoza jest rozkładana, co prowadzi do wytworzenia ATP, podstawowego “paliwa” dla komórek. Glukoza jest również niezbędna do syntezy innych ważnych związków, takich jak witaminy i aminokwasy.
Glukoza jest również jednym z niewielu związków, które mogą być metabolizowane zarówno przez drobnoustroje tlenowe, jak i beztlenowe.

Zastosowania
Glukoza jest szeroko stosowana w przemyśle spożywczym jako słodzik.
Jest również używana w medycynie, na przykład w roztworach dożylnych stosowanych do nawadniania pacjentów.
W sporcie, napoje zawierające glukozę są często spożywane przez sportowców, aby szybko uzupełnić zapasy energii.

Sacharoza 

Sacharoza jest disacharydem. Jest to najczęściej spotykany cukier w naszej diecie, znany również jako cukier stołowy. Wzór sumaryczny sacharozy to C₁₂H₂₂O₁₁. 

Właściwości
W temperaturze pokojowej sacharoza jest biała, krystaliczna, bezwonna i dobrze rozpuszcza się w wodzie. Ma słodki smak, który jest charakterystyczny dla wielu produktów spożywczych.

Hydroliza
Pod wpływem wody w środowisku kwasowym sacharoza ulega rozkładowi (hydrolizie) zgodnie z równaniem:
C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆  
sacharoza           →  glukoza  +  fruktoza

Występowanie
Sacharoza występuje naturalnie w wielu roślinach, zwłaszcza w trzcinie cukrowej i burakach cukrowych, które są głównymi źródłami cukru na świecie.

Zastosowanie
Sacharoza jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym jako słodzik. Jest również używana w produkcji leków i kosmetyków.

Szkodliwość zdrowotna
Spożycie sacharozy może prowadzić do różnych problemów zdrowotnych, takich jak otyłość, cukrzyca typu 2 i choroby serca.
Obecnie glukoza i sacharoza dodawana jest do wielu produktów spożywczych. Dlatego ważne jest, aby spożywać cukier z umiarem i dotyczy to także produktów spożywczych zawierających cukier np. ciastka, napoje, słodycze..

Skrobia

Skrobia jest cukrem złożonych (wielocukrem), który jest głównym składnikiem zapasowym roślin.

Wzór i właściwości
Skrobia ma wzór (C₆H₁₀O₅)_n.
W temperaturze pokojowej skrobia jest substancją stałą, białą, bez smaku i zapachu. Jest nierozpuszczalna w zimnej wodzie, ale może pęcznieć w gorącej wodzie - tworzyć kleik skrobiowy.

Hydroliza
Pod wpływem wody, w obecności enzymów skrobia ulega rozkładowi na glukozę.
(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆  
skrobia → glukoza

Występowanie
Skrobia występuje naturalnie w wielu roślinach, zwłaszcza w ziemniakach, kukurydzy, ryżu i pszenicy.

Rola w przyrodzie
Skrobia pełni ważną rolę w przyrodzie jako główne źródło energii dla roślin. Jest magazynowana w organach takich jak korzenie, bulwy i nasiona, i jest używana przez roślinę podczas wzrostu i rozwoju.

Zastosowanie
Skrobia jest szeroko stosowana w przemyśle spożywczym jako zagęstnik, stabilizator i środek wiążący. Jest również używana w produkcji biodegradowalnych tworzyw sztucznych i klejów. W medycynie, skrobia jest często używana jako składnik tabletek i jako środek kontrastowy w diagnostyce medycznej.

Wykrywanie skrobi
Reakcja charakterystyczna skrobi: pod wpływem jodu na skrobi pojawia się ciemnoniebieskie zabarwienie.

Celuloza

Celuloza jest cukrem złożonym (polisacharydem), który jest głównym składnikiem ścian komórkowych roślin.

Wzór i właściwości
Wzór sumaryczny celulozy (C₆H₁₀O₅)_n.
W temperaturze pokojowej ciałem stałym, włóknista, biała, bez smaku i zapachu nierozpuszczalna w wodzie i większości rozpuszczalników organicznych. Jest to materiał o wysokiej wytrzymałości mechanicznej.

Hydroliza
Podczas hydrolizy, celuloza jest rozkładana na glukozę. Ten proces ułatwiają enzymy takie jak celulaza, ale jest znacznie trudniejszy do przeprowadzenia niż hydroliza skrobi.

Występowanie
Celuloza jest najbardziej powszechnym organicznym związkiem chemicznym na Ziemi. Występuje w prawie wszystkich roślinach, ale najwięcej jest jej w drewnie i bawełnie.

Rola w przyrodzie
Celuloza pełni kluczową rolę w przyrodzie jako strukturalny składnik ścian komórkowych roślin. Dzięki swojej wytrzymałości i odporności na rozkład, celuloza jest kluczowym elementem cyklu węgla na Ziemi.

Zastosowanie
Celuloza ma wiele zastosowań, zarówno w przemyśle, jak i w domu.
Jest używana do produkcji papieru, tkanin (np. bawełna, rayon), filmów fotograficznych, eksplozji i wielu innych produktów. Celuloza jest również używana w przemyśle spożywczym jako dodatek do żywności, a w medycynie jako składnik tabletek i opatrunków.