blum2.pdf

BÖLÜM 2
ĐÇERĐK
Karbonhidratlar
• Basit karbonhidratlar
• Kompleks karbonhidratlar
• Sindirilemeyen karbonhidratlar
• Sindirilemeyen oligosakkaritler
Bilimsel düşünme, yaratıcı ve
disiplinlidir. Bilim bizi, önceden
bildiklerimiz ya da sandıklarımızla
uyuşmasa da gerçekleri kabul etmeye
çağırır. Alternatif hipotezler
geliştirip gerçeğe en uygun düşenleri
belirlemeye yönlendirir.
Carl Sagan

Basit karbonhidratlar
Fruktoz Glukoz Galaktoz
Sakkaroz Maltoz Laktoz

Monosakkaritler
Glukoz: Doğada en fazla bulunan monosakkarit olmasına rağmen
monosakkarit olarak tüketimi nadirdir. Nişasta, selüloz ve yenebilen
tüm disakkaritlerin yapısında yer alır. Glukoz hem monomer
formunda hem de sakkaroz olarak meyve ve sebzelerin
kurumaddesinin önemli bir kısmını oluşturur.
Fruktoz: Meyve şekeri olarak ta bilinir. Monosakkaritler içerisinde
tatlılığı en yüksek olanıdır. Kristal formunda sakarozun yaklaşık iki
katı kadar tatlıdır. Ancak çözündüğünde büyük olasılıkla oluşan yeni
konfigürasyonları nedeniyle tatlılığı hızla azalır. Birçok meyve %1-7
civarında fruktoz içerir. Meyvelerde kuru maddenin % 3 kadarını balda
ise % 40’nı oluşturur.
Galaktoz: Doğada serbest formda nadir olarak bulunur. Süt şekeri
laktozun yapı taşıdır.

Disakkaritler
Sakkaroz: Glukoz ve fruktozdan oluşan bir disakkarittir. Sakkaroz seyreltik
asidik ortamda veya invertaz enziminin varlığında kendisini oluşturan
monomerlerine ayrılır. Sakkaroz asidik gıdaların bileşiminde (örneğin meyve
suları) kullanıldığında birkaç saat içinde inversiyon nedeniyle monomerlerine
parçalanır.
Laktoz: Süt şekeri olarak ta bilinir. Đnsan ve inek sütünün sırasıyla % 7.5 ve %
4.5’ni oluşturur.
Maltoz: Malt şekeri olarak ta bilinir. Nişastanın hidrolizi ile oluşur. Doğada nadir
olarak bulunmasına rağmen bir çok gıda ürününe katılır. Çimlenmiş tohumlar
diastaz enzimi üretirler. Bu enzim nişastayı yeni bitkinin kullanımı için maltoza
parçalar. Bu nedenle çimlenmiş tahıllar maltoz içerirler.

Maltoz nişastaya göre daha tatlı olduğu için arpa maltı gıda
endüstrisinde tatlandırma amaçlı kullanılmaktadır.
Marketlerde satılan ürünlerin çoğu maltoz içermekte ancak
“şeker içermez” (sugar free) olarak pazarlanmaktadır. Oysa
maltoz ve sakkaroz aynı enerji değerine sahiptir.
Bal: Sakkaroz ve az miktarda nişasta içerir. Arı invertaz ve
amilaz salgıladığı için sakkaroz ve nişastayı glukoz ve
fruktoza parçalar. Fruktozun moleküler konfigürasyonu
tatlılığı belirlediği için kristalizasyon derecesi balın tatlılığını
etkilemektedir.

Polisakkaritler
Nisasta
Glikojen
Seluloz

Nişasta:
Nişasta glukoz moleküllerinden oluşmuş bir polisakkarittir. Bitkide
monosakkaritlerin polisakkaritlere dönüşümü nişasta sentezi olarak
isimlendirilir. Glukoz molekülleri arasındaki bağ dehidrasyon sentezi
ile oluşur. Bir glukoz molekülünden bir hidrojen atomu diğer glukoz
molekülündan bir hidroksil grubunun alınmasıyla molekülde
birleşmeyi sağlayacak serbest reaktif bölgeler oluşmakta ve zincir
uzayarak polisakkaritler oluşmaktadır.

Nişasta molekülüne yakın bakış
Amiloz ve amilopektin olmak üzere iki tane nişasta molekülü vardır.
Her ikisi de glukoz moleküllerinden yapılmıştır ancak amiloz düz
zincir yapıda amilopektin ise dallanmış yapıdadır. Amiloz 1000-4400
glukoz molekülünden oluşmuştur. Bu çok uzun bir zincirdir. Bu uzun
zincir buğday tanesinin endosperminde depolanır. Bitkiler nişastayı
küçük granüller halinde paketler. Böylece büyük miktarlarda nişasta,
hücre içine giren ve çıkan sıvı dengesini bozmadan depolanabilir.
Bu nedenle nişasta, hızla ulaşabilecek enerjiyi bitki hücre dengesini
bozmadan depolama kapasitesine sahiptir.

Amiloz

Amilopektin

Neden glukoz nişastaya çevrilir?
Bitkilerde fotosentez ürünleri bir araya getirilerek glukoz elde
edilir. Bitkiler glukozu kısa zamanlı enerji depoları olarak
kullanırlar. Fotosentez yapılamayacağı zamanlarda (yağmurlu
günler,kuru günler vs) kullanılmak üzere enerji depolanmak
zorundadır. Bu nedenle glukozun bir kısmı nişasta olarak
adlandırılan polisakkarit molekülüne dönüştürülür. Böylece bitki
fotosentezde topladığı enerjinin büyük çoğunluğunu şekerler
arasındaki kimyasal bağlarda depolar. Enerji gereksinimi
olduğunda, glukoz moleküllerini bir arada tutan bağlar kırılır ve
enerji elde edilir.

Glikojen: Hayvanlarda karbonhidratlar öğünler arasında kan
glukoz seviyesini korumak amacıyla glikojen formunda depolanır.
Karbonhidrat yapısında olduğu için glikojen hidrojen bağlarını su
molekülleriyle oluşturur. Absorbe edilmiş olan su glikojenin büyük
ve hantal bir molekül olmasına neden olur. Bu nedenle glikojen
molekülü enerji sağlamak amacıyla uzun süre depolanmaya
uygun değildir. 70 kg ağırlığındaki bir erkeğin glikojen
deposundan sağlayabileceği enerji süresi yaklaşık 18 saat iken bu
süre yağ depoları için 2 aydır. Hesaplamalar, insanların enerji
kaynağı olarak sadece karbonhidratları depolamaları durumunda
30 kg daha fazla vücut ağırlığına sahip olmaları gerektiğini
göstermiştir.

Glikojen

Sindrilemeyen Karbonhidratlar
Homopolimerler
Selüloz: Selüloz glukoz moleküllerinin β- (1-4) bağlarıyla
bağlanmasından oluşmuş bir homopolimerdir. Bir selüloz molekülündeki
glukoz ünitelerinin sayısı 10.000’e kadar çıkabilmektedir. β bağları çok
uzun düz zincir oluşması için uygundur. Bu nedenle selüloz bitkilerde
destek molekülü olarak görev yapar.

Uzun selüloz molekülü bir kurdele gibi üst üste katlı
haldedir ve düzlemde hidrojen bağlarıyla bir arada
tutulur. Hidrojen bağları komşu moleküldeki hidroksil
grupları arasında oluşur. Zincirler arasındaki bu
hidrojen bağları 25 nm çapına kadar ulaşabilen
kristal yapıdaki mikrofibrillerin oluşumunu
sağlayacak kadar güçlüdür. Selüloz suda çözünmez
ve insan sindirim enzimleri tarafından sindirilemez.
Bir çok bitkide hücre duvarının başlıca bileşenidir.
Selüloz yüksek su absorplama kapasitesi ve suda
çözünürlüğünün düşük olması nedeniyle gıdalarda
hacim sağlamak için kullanılmaktadır.

Heteropolimerler
Katı selüloz mikrofibrillerden oluşmuş bitki hücre duvarı jel benzeri bir
matriksin içine gömülü olarak bulunur. Bu matriks selülozun farklı
çözünürlükteki heteropolisakkaritlere modifikasyonu ile oluşmuştur.
Modifikasyonlardan bir tanesi glikozidik bağın değişmesidir. Bu
değişime örnek olarak amilopektin ve selülozun glukoz
monomerlerinden oluşması gösterilebilir. Farklılık, selülozun düz ve
uzun zincirden oluşması amilopektinin ise oldukça dallanmış bir
yapıda olmasıdır. Matriks polimerlerinden biri olan β-glukanlar
tekrarlanan β (1-4) bağlarının arasında molekülün selüloza göre daha
dallanmış ve dolayısıyla çözünürlüğünün daha fazla olmasına neden
olan β (1-3) bağlarını da içerir.

Hemiselüloz: Yapısında farklı çözünürlüklere sahip
diğer şekerler de bulunan bir glukoz polimeridir. Baskın
olan şeker molekülü (galaktan, manan, arabinoz vb)
hemiselüloz molekülünün isimlendirilmesinde kullanılır.
Hemiselüloz suda çözünen ve çözünmeyen formlara
sahip bir moleküldür.

Yapısında çok
sayıda
dallanmış ve
düz zincir
yapıda pentoz
ve hekzozlar
yer almaktadır.
Tahıllarda suda
çözünen
hemiselüloz
pentozanlar
olarak
isimlendirilmek
tedir. Molekül
ağırlığı
selüloza göre
çok düşüktür.
Hemiselüloz

Pentozanlar:
-Tahıllarda az miktarda bulunur.
- Su bağlama kapasiteleri yüksek.
- Viskoziteyi artırma özelliğine
sahip.
β-glukanlar:
-(1→ 3) ve (1→ 4) bağlı
olabilirler.
- Buğdayda az miktarda bulunur.
- Çavdar ve arpanın hücre
duvarının başlıca bileşenini
oluştururlar.
- Yulaf β-glukanı düz zincir
yapısındadır. % 70’i 4-O- bağlı
beta-D-glukopironizil, % 30’u ise
3-O- bağlı beta-D-glukopironizil
ünitelerinden oluşmuştur.

Suda çözünen ve çözünmeyen hemiselülozlar:
-Gıdalarda önemli etkilerin gerçekleşmesini sağlarlar.
- Sağlık üzerine olumlu etkilerinin yanı sıra su bağlama
kapasiteleri nedeniyle hacim sağlayıcı ajanlar olarak
kullanılırlar.
- Bazı hemiselüloz moleküllerinde bulunan asidik
yapıdaki bileşenler molekülün katyon bağlama
kapasitesini bozarlar.
- Hemiselüloz kolonda selüloza göre çok daha büyük
oranda sindirilir/fermente edilir.

Pektin ve Gumlar:
Pektik bileşikler sıcak suyla ya da hücre duvarında tuz
formunda bulunuyorlarsa amonyum oksalat veya EDTA ile
ekstrakte edilebilen bileşiklerdir. Genel olarak metil esterleri
(pektin) veya serbest formda (pektik asit) olabilen α-D-
galakturananlar olarak tanımlanırlar. Aslında molekül yapısı
daha komplekstir.

Çünkü;
- Molekülde az miktarda da olsa ramnoz, galaktoz,
arabinoz ve ksiloz bulunmaktadır.
- Ramnoz α-D-galakturonik asit ünitelerinin ana
zincirinde diğer şekerler ise yan zincirde bulunurlar.
- Molekülün çözünürlüğünün hemiselüloza göre daha
fazla olmasını sağlayan yapısındaki şeker ve şeker
alkolleridir.

- Jel oluşturan lifler belirli aralıklarla ramnoz molekülü ve
yan zincirlerde arabinoz ve galaktoz bulunan
galakturonik asit iskeletinden oluşmuştur.
- Pektin stabil jel oluşturma özelliği nedeniyle reçeller,
jöleler gibi bir çok gıdada bulunur.
- Tamamen esterifiye pektinlerin jel oluşturmak için asit
veya elektrolite gereksinimleri yoktur.
- Kalsiyum tuzlarının varlığı jelleşme kapasitesini
artırmakta ve şeker konsantrasyonu ile pH’nın jel
oluşumu üzerine etkisinin azalmasını sağlamaktadır.

Gamlar ve musilajlar:
Gamlar ve musilajların (hidrokolloidler) yapısı pektin
ile benzer olmakla birlikte galaktoz üniteleri, diğer
şekerler ve polisakkaritlerle birleşmiş haldedir. Deniz
yosunundan, bitkilerden, tohumlardan ve mikrobiyal
kaynaklardan elde edilirler.

Sindirilemeyen Oligosakkaritler (Dirençli Oligosakkaritler):
Sindirilemeyen oligosakkaritler, sindirim enzimlerine dirençli olan ve bu
nedenle insan vücudunda sindirilemeyen karbonhidratlardır. Sindirim
enzimlerine direnç moleküldeki ozidik (osidic) bağlardan kaynaklanmaktadır
CH 2 OH
CH 2 OH
OH
OH
O
O
OH
O
1:2 bağı
CH 2 OH
OH
O
OH
O
CH2OH O
OH
1:3 bağı

Ozidik bağlar;
- Linear veya dallanmış yapıda olabilir ve oligosakkarit
molekülünde bulunur.
Oligosakkaritler;
- Polimerizasyon derecesi genel olarak 3-10 arasında
değişir. Ancak daha fazla da olabilir.
- Sebze, meyve ve tahıllarda doğal olarak bulunur.
- Monosakkaritler ve disakkaritlerden enzimatik veya
kimyasal olarak sentezlenebilirler.
- Polisakkaritlerden enzimatik hidroliz ile elde edilirler.

Đnsan vücudunda oligosakkaritlerin metabolizması
1. Sindirilemeyen oligosakkaritler kolondaki anaerobik bakteriler
tarafından daha küçük oligomerlerine hidrolizlenirler.
2. Bu fermentasyon sonunda bakterilerin çoğalması için enerji, gaz
(H 2 , CO 2 , CH 4 ) ve asetat, propiyonat, bütirat, L-laktat gibi kısa
zincirli karbosiklik asitler (KZKA) üretilir.
3. Kısa zincirli karbosiklik asitlerin izlediği metabolik yol
konusunda anlaşmazlık olmakla birlikte % 90-95’nin barsak
hücre duvarından emildiği düşünülmektedir.
4. Bütirat hariç diğer KZKA portal dolaşımla karaciğere gelir.
5. Ancak asetatın % 25-50’si hepatik metabolizmadan kurtularak
sistemik dolaşımla perifer dokulara başlıca kaslara ulaşır.
6. Son yıllarda yapılan çalışmalar ise KZKA moleküllerinin bir
kısmının anahtar metabolik yollarda düzenleyici olarak görev
yaptığını göstermiştir.

Fruktooligosakkaritler (FOS) ya da galaktooligosakkaritlerin
(GOS) molekül ağırlığının düşük olması durumunda (yani
monomer sayısının az olması) bu sindirilemeyen oligosakkaritler
kolonun başlangıcındaki (çıkan kolon) mikroflora tarafından
hızla fermente edilmekte ve kolonun son kısmına ulaşıldığında
fermentasyon tamamlanmış olmaktadır. Bu durum, bu
bileşiklerin olası faydalı etkilerini asıl göstermeleri gereken
yerde değil daha önce ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Oysa
kanser vb hastalıklar kolonun son kısmında başlamakta ve daha
sonra üst kısımlara doğru ilerlemektedir. Bu nedenle
sindirilemeyen ama fermente olabilen oligosakkaritlerden
beklenen sağlık faydasını elde etmek için molekül ağırlığı büyük
formların kullanılması önem kazanmaktadır.

Đsim
Đnülin
Oligofruktoz
Neosugar
Galaktooligosakkaritler
(GOS
veya TOS)
Transgalaktooligosakkaritler
Đsomaltooligosakkaritler
(IMO)
Kimyasal yapı
Fruktooligosakkaritler (FOS)
Glukozil (fruktozil) n
fruktoz (n= 2→ 20)
Glukozil (fruktozil) n
Fruktoz (fruktozil) m
fruktoz (n= 1→ 6,
m= 2→7)
Glukozil (fruktozil) n
fruktoz (n= 1→ 3)
Glukozil (galaktozil) n
galaktoz (n= 1→ 3)
(Galaktozil) n galaktoz
(n=2)
(Glukozil) n glukoz (n=
2 → 7)
Ozidik
bağ
β 1→ 2
β 1→ 2
β 1→ 2
β 1→ 6
α 1→ 6
α 1→ 4
Kaynak
Bitki
Bitki ve inulinin
enzimatik hidrolizi
Sakarozdan
enzimatik sentezle
Laktozdan enzimatik
sentezle
Laktozdan enzimatik
sentezle
Maltozun
enzimatik olarak
yeniden
düzenlenmesi
Ticari ismi
Raftiline ®
Fibrulin ®
Raftilose ®
Neosugar ®
Actilight ®
Oligomate ®
Cup-oligo ®
Đsomalto ®

Đsim
Polidekstroz
Pirodekstrinler
Sololigosakkaritler
(SOS)
Ksilooligosakkaritler
(XOS)
Kimyasal yapı
Rastgele
dallanmış + sitrik
asit (n=2→ 100?)
Kompleks karışım
Raffikoz + stakiyoz
(n= 3 → 4)
(Ksilosil), ksiloz (n=
2 → 4)
Ozidik
bağ
β 1→
Kaynak
Palatinozlar (Palatinose Condensates, PC)
Glukoz pirolizissitrik
asit
Mısır veya patates
nişastasının pirolizi
Enzimatik sentez +
piroliz
Ticari ismi
Poli-dekstroz ®
Soya-Oligo ®
Xylooligo®

Đnulin ve fruktanlar
başlangıç olarak glukoz
molekülü içeren fruktoz
polimerleridir.
Oligofruktoz inulinin bir
alt grubudur. 10 taneden
daha az fruktoz
molekülü içerir. FOS
gastrointestinal
bölgenin üst kısmında
sindirilebilmektedir.
Sindirilirlikleri oldukça
düşük olduğu için 1- 1.5
kkal/g enerji verirler.
Soğan, hindiba ve
enginar diyetteki
fruktanların en önemli
kaynaklarıdır.
Đnülin

Galaktooligosakkaritler veya neosugar
gibi diğerleri sentetik ürünlerdir. Bunlar
sakaroz, laktoz gibi disakkartilerin enzimatik
ve/veya kimyasal modifikasyonu ile elde
edilirler. Polidekstroz sorbitol ve glukozdan
sitrik asit gibi bir organik asidin katalizör
etkisiyle sentezlenirler. Dirençli dekstrinler,
patates veya mısır nişatasının alkali pH’da ısı
varlığında enzimatik işlemle elde edilirler.

Birçok Avrupa ülkesinde hindibadan (chicory) elde edilen
fruktooligosakkaritler gıda bileşenleri olarak kabul edilmektedir.
Japon otoriteleri ise trans-galaktooligosakkaritleri,
isomaltooligosakkaritleri, soya oligosakkaritleri ve
ksilooligosakkaritleri fonksiyonel gıda olarak kabul etmektedir

Hindibadan elde edilen fruktooligosakkaritlerin
gastrointestinel sistemdeki davranışı
Kolonda anaerobik bakteriler tarafından fermentasyonu: Hindibadan elde edilen
fruktooligosakkaritlerin kolonda anaerobik bakteriler tarafından polidekstroz,
pektin veya fruktoz gibi diğer substratlara göre daha fazla kullanılabildiği
gösterilmiştir. Diğer bakteri populasyonuna göre (lactobacilli, clostridia,
coliform ve gram pozitif cocci) bifidus bakterilerinin çok daha fazla çoğaldığı
saptanmıştır. Bu etkinin bifidobakterilerin β-fruktosidaz salgılamasından
kaynaklandığı belirlenmiştir. Bifidobakterilerin diğer bakterilerin gelişimi
üzerine inhibisyon etkisinin yoğun KZKA üretimine bağlı olarak pH’nın
düşmesinden kaynaklandığı düşünülmaktedir. Ancak sadece asitliğin E.coli ve
C. perfringens gelişiminin inhibisyonu için yeterli olmadığı belirtilmektedir.
Diğer araştırmalarda bifidobakterilerin bakterisidal etkili bileşikler ürettiği
saptanmıştır.

Mineral biyoyarayışlılığı: %10 FOS veya inülin eklenmiş
diyetle beslenen sıçanlarda Ca, Mg ve Fe dengesinin
güçlendiği saptanmıştır. Benzer olarak bir diğer çalışmada
sentetik fruktanlar ile zenginleştirilmiş diyetin laktoz ile
zenginleştirilmiş diyete göre Ca, Mg ve P emilimini daha fazla
artırdığı saptanmıştır. Mineral emiliminin artmasını açıklayan
birkaç mekanizma öne sürülmüştür.

1. KZKA üretimine bağlı olarak düşen kolon pH’sı kalsiyumun
çözünürlüğünü artırarak pasif difüzyonla kolon epitelinden geçmesi için
daha uygun hale gelmesini sağlamaktadır.
2. Ayrıca bütirat ve poliaminlerin (çeşitli mikrobiyal suşların metaboliti)
hücre gelişimini stimule ederek indirekt olarak barsakların absorpsiyon
alanının genişlemesini sağladıkları ve mineral taşıyan proteinlerin
miktarını artırdığı saptanmıştır.
3. Bu oluşum absorplanan mineral oranını artırmaktadır.
4. Tüm bu sonuçlara karşın henüz fermente olabilen diyet lifinin
insanlarda mineral durumu ve kemik sağlığını güçlendirdiğini söylemek
erkendir.