АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ, НОМЕНКЛАТУРА ПОЛІСАХАРИДІВ

Полісахариди – це високомолекулярні сполуки з класу вуглеводів. Вони складаються з залишків моносахаридів, зв’язаних глікозидними зв'язками. Молекулярні маси полісахаридів коливаються в межах від декількох тис. (ламінарин, інулін) до декількох млн. (гіалуронова кислота, глікоген) і можуть бути визначені лише орієнтовно, оскільки індивідуальні полісахариди являють собою суміші компонентів, що різняться ступенем полімеризації.

Хімічна класифікація полісахаридів враховує будову моносахаридів, які входять до їх складу. Це гексози (глюкоза, галактоза, манноза), пентози (арабіноза, ксилоза), а також аміноцукри (глюкозамін, галактозамін), дезоксицукри (рамноза, фукоза), уронові кислоти та ін. До гідроксильних (–ОН) і аміногруп (–NH₂) моносахаридів в молекулах природних полісахаридів можуть бути приєднані залишки кислот (оцтової, піровиноградної, молочної, фосфорної, сірчаної) або спиртів (зазвичай метилового).

Класифікація полісахаридів за походженням. Полісахариди можуть бути рослинного, тваринного, бактеріального та іншого походження. Крім того полісахариди рослинного походження можуть отримувати як з наземних рослин так і з водоростей. Полісахариди з наземних рослин вилучають з насіння рослин, плодів рослин і безпосередньо з самих рослин. Тваринні полісахариди відносять до групи зоогліканів, рослинні – до групи фітогліканів.

Гомополісахариди побудовані із залишків лише одного моносахариди (наприклад, глюкани, фруктани).

Гетерополісахариди побудовані із залишків двох і більше різних моносахаридів (наприклад, арабіногалактани, глюкуроноксилани).

Полісахариди можуть мати як лінійну так і розгалужену структуру (рис.1)

Лінійні полісахариди мають вид ланцюга (рис.1 а). Таку структуру мають целюлоза, амілоза, мукополісахариди.

Розгалужені полісахариди можуть мати структуру двох типів (рис.1 б,в). Маннани дріжджів і камеді рослин побудовані по типу б, а глікоген, амілопектин і галактан з виноградного равлика Helix pomatia – по типу в.

Тип структури полісахаридів в значній мірі визначає їх фізико-хімічні властивості, наприклад розчинність у воді. Такі лінійні регулярні (ті, що мають один тип міжмоносахаридного зв’язку) полісахариди, як целюлоза і хітин, нерозчинні у воді. В них енергія міжмолекулярної взаємодії більша ніж енергія гідратації. Високорозгалуджені полісахариди з невпорядкованою структурою добре розчиняються у воді.

Рис. 1 Структури полісахаридів:

а – лінійна; б,в – розгалужені; М - моносахарид

Хімічні реакції, в яких приймають участь полісахариди, такі ж як і для моносахаридів. Тільки ступінь протікання їх для полісахаридів, як правило, нижче. Це реакції окислення гідроксильних і відновлення карбоксильних, а також введення нових груп та ін. Хімічно модифіковані полісахариди часто характеризуються новими, цінними для практики властивостями, які були відсутні у вихідних сполук.

Більшість полісахаридів стійкі до дії лугів; при дії кислот протікає їх деполімеризація – гідроліз. В залежності від умов проведення кислотного гідролізу отримують моносахариди або олігосахариди. Гідроліз молекул гетерополісахаридів, які містять різні за кислотостійкістю типи глікозидних зв’язків, протікає селективно.

Біологічні функції полісахаридів різноманітні. Крохмаль і глікоген – резервні полісахариди рослин і тварин; целюлоза рослин і хітин комах і грибів – опорні полісахариди; гіалуронова кислоти, присутня в оболонці яйцеклітини і скловидному тілі ока, - високоефективний «замазочний матеріал»; камеді рослин і капсульовані полісахариди мікроорганізмів виконують захисну функцію; високосульватований полісахарид гепарин – інгібітор звертання крові. Фрагменти полісахаридів в змішаних вуглеводневих біополімерах (глюкопротеїдах, ліпополісахаридах), які присутні в поверхневому шарі клітини, обумовлюють специфічні імунні реакції організму. Позаклітинні полісахариди та інші вуглеводневі біополімери забезпечують міжклітинну взаємодію, скріплення клітин рослин (пектинові речовини) і тварин (гіалін).

В живих організмах полісахариди виступають основними резервами енергії. Вони розщеплюються внутрішньо - і міжклітинними ферментами з утворенням моносахаридів та їх похідних, які далі розпадаються з вивільненням енергії. Накопичення і розпад глікогену в печінці людини і вищих тварин – спосіб регулювання рівня глюкози в крові.

Полісахариди широко застосовуються в різних галузях промисловості: хімічній, харчовій, в медицині та ін.

Використання полісахаридів в харчовій промисловості. Полісахариди використовуються як харчові добавки в харчовій промисловості в якості гелеутворювачів, згущувачів, стабілізаторів водно-жирових емульсій та ін. Їм надано «Е» кодифікацію, а саме:

– полісахариди з бурих водоростей (Е400 – альгінова кислота; Е401 – альгінат натрію; Е402 – альгінат калію; Е403 – альгінат амонію; Е404 – альгінат кальцію);

– полісахариди з червоних морський водоростей (Е407 – карагінани);

– полісахариди з найбільш дорогих водоростей таких, як анфельція, геллідіум, граціллярія, еухеум (Е406 – агар-агар, агароїд);

– камеді рослинного походження (Е410 – камедь рожкового дерева; Е411 – вівсяна камедь; Е412 – гуарова камедь або гуаран; Е413 – камедь трагаканта; Е 414 – гуміарабік; Е416 – камедь карайі; Е417 – тари камедь; Е418 – гелланова камедь; Е419 – гхаті камедь; Е425 – конжакова камедь та ін.);

– камеді бактеріального походження (Е415 – ксантанова камедь, або ксантан);

– пектини (Е440);

– крохмалі (Е1400);

– целюлоза і її похідні (Е460і – целюлоза дрібнокристалічна; Е460іі – целюлоза порошкоподібна; Е461 – метилцелюлоза; Е462 – етилцелюлоза; Е463 – гідроксипропілцелюлоза; Е464 – гідроксіпропілметилцелюлоза; Е465 – метилетилцелюлоза; Е466 – карбоксиметилцелюлоза; Е467 – етилгідроксицелюлоза; Е468 – кроскамелоза; Е469 – карбоксиметилцелюлоза ферментована).

Слід зазначити, що полісахариди використовуються в якості харчових добавок функціонального призначення як індивідуально так і в сумішах. Комплекси харчових стабілізаторів (згущувачів) являють собою складні суміші полісахаридів, кожен з яких впливає на властивості кінцевого продукту. Регулюючи співвідношення полісахаридів в сумішах можна регулювати властивості композиції в цілому, що дозволяє створювати різні комплекси для різних потреб. Використання ефекту синергізму – є одним з найбільш ефективних підходів до створення високоефективних, селективних, функціональних систем в технології харчових продуктів. Показники суміші полісахаридів – гелеутворювачів, які визначають ступінь і природу синергізму, наступні: диспергованість сухих порошків у воді в розчинах; рН систем; в’язкість систем; в’язкість систем після термообробки; органолептичні показники системи; наявність синерезису в системах; структурно-механічні показники систем; концентрація гелеутворювачів і добавок (за наявності останніх).

Знаходження полісахаридів в природі і їх вплив на організм людини. Основні групи полісахаридів, що споживаються людиною припадають на рослинні:

– фруктоолігосахариди (ФОС) містяться в багатьох рослинах (наприклад в коренеплодах топінамбура). Вони приймають участь в нормалізації кровяного тиску, сприяють зниженню рівня холестерину і ліпідів в крові. В кишківнику фруктоолігоцукридами харчуються біфідобактерії;

– целюлоза – це тверда частина волокон рослин, нерозчинна у воді. Призначення целюлози, яка входить до складу БАД, сприяти перистальтиці кишківника. Целюлоза адсорбує відходи метаболізму, які виводяться з організму разом з нею. До складу біодобавок зараз вводять штучно отримувану мікрокристалічну целюлозу;

– пектини (пектинові речовини) – це харчові волокна. Присутні практично у всіх наземних рослинах і водоростях. Це речовин, здатні утворювати студні. Сировиною для виробництва пектинів слугують яблучні вижимки, цукровий жом та ін. властивість пектинів набрякати дозволяє використовувати їх в якості продукту, що покращує роботу шлунково-кишкового тракту. Пектини зв’язують і виводять з організму токсичні речовини, в тому числі важкі метали (наприклад, ртуть з нирок);

– галактани – розчинні полісахариди. Вони містяться у вівсі. Набрякаючи, вони зв’язують жовчні кислоти і виводять їх з організму, понижуючи тим самим рівень холестерину в крові. Вони виводять з організму й інші продукти обміну, токсичні речовини, регулюють рівень цукру в крові;

– камеді (гуммі) – це затверділий сік дерев, в тому числі й фруктових (абрикоса, вишня черешня). При їх розчиненні утворюється клейкий колоїдний розчин, що дозволяє використовувати їх при лікуванні гастритів, колітів, ентероколітів, виразках кишківника;

– слизі використовуються в тих же випадках, що й пектини і камеді. Вони містяться у вівсянці, рисі, перловій крупі, насінні льону та ін.

– крохмаль складається з глюкозних залишків і має обволікаючу дію. Вівсяні і рисові відвари, що містять багато крохмалю, обволікають запалені тканини шлунку і кишківника, захищаючи їх від дратівливих речовин і зменшуючи всмоктування токсинів. Крохмаль стимулює синтез вітаміну В6 бактеріями товстого кишківника, гальмує процес підвищення рівня цукру в крові. На крохмаль припадає до 80% всіх вуглеводів, що споживає людина.

Функціональні властивості. Структурні полісахариди придають стінкам клітин міцність, водорозчинні полісахариди запобігають процесу висихання клітин, а резервні полісахариди за необхідності розщеплюються на моносахариди і використовуються організмом.

Виділення полісахаридів. Методи виділення полісахаридів залежать від їх властивостей, насамперед розчинності. Розчинність полісахаридів у воді різна, тому розчинні полісахариди можна вилучати екстракцією водою або кислими чи лужними розчинами. Якщо ж полісахариди практично нерозчинні у воді, значно легше вилучити супутні речовини. Таким чином проводять процес при виділенні целюлози і хітину, які характеризуються високою хімічною стійкістю.

Номенклатура полісахаридів Єдиної систематичної номенклатури полісахаридів не існує. Найчастіше для позначення полісахаридів використовується раціональний принцип, який полягає в тім, що за основу береться назва моносахаридів, які являють основу даного полісахариду і закінчення «оза» замінюється на «ан». Наприклад, полісахариди, побудовані з D-глюк ози називаються D-глюкоз анами, з D-галакт ози – D-галакт анами. Полісахариди, які містять в своєму складі L-арабін озу і D-галакт озу мають назву L-арабіно-D-галакт ан.

З залежності від наявності α- або β-глікозидних зв'язків перед назвою ставиться відповідна літера (наприклад, α-D-галакт ан.

Разом з раціональними назвами часто користуються й іншими. Наприклад, поліуронідами називаються полісахариди, побудовані із залишків уронових кислот; геміцелюлозами – полісахариди, які супроводжують целюлозу.

Іноді назва зовсім не підпадає під будь-який раціональний принцип, як мукополісахариди, що містять в своєму складі аміноцукри і уронові кислоти. Їх назва виникла раніше, ніж коли стали відомими самі структурні одиниці.

Назва полісахариду може бути пов’язана з джерелом його виділення: нігеран – з гриба Aspergillus niger, одонталан – з водорості Odontalia corymbifera.

Для багатьох полісахаридів до цих пір використовують давні емпіричні назви: для деяких гомогліканів – глікоген, крохмаль, клітковина, хітин; для гетерогліканів – хондроітин, пектин, гепарин, гілуаронова кислота та ін.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Які сполуки відносять до групи полісахаридів?

2. За якими ознаками полісахариди поділяють на групи?

3. На які групи поділяють полісахариди за походження?

4. В чому основна відмінність між гетеро- і гомополісахаридами?

5. Які особливості структури лінійних і розгалужених полісахаридів?

6. Які основні функції полісахаридів?

7. В чому полягає основна відмінність між фітогліканами і зоогліканами?

8. Основу якої групи «Е» добавок складають полісахариди?

9. Основні методи виділення полісахаридів. На яких властивостях полісахаридів вони базуються?

10. Як відрізняється назва полісахаридів від назви моносахаридів, які входять до її складу?

Дата добавления: 2015-08-26 | Просмотры: 2095 | Нарушение авторских прав