Дисахариды

ОЛИГОСАХАРИДЫ

Это самая большая и распространенная группа олигосахаридов. Их молекулы состоят из двух остатков гексоз, из двух остатков пентоз или гексозы и пентозы. Чаще встречаются две гексозы.

К числу наиболее важных дисахаридов относятся: сахароза, целлобиоза, лактоза, мальтоза. Молекула дисахарида содержит два остатка моносахаридов, соединенных между собой через атом кислорода (О-гликозидной связью). Дисахариды делят на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.

Если молекула дисахарида построена таким образом, что в образовании связей между моносахаридами участвуют их гликозидные гидроксилы, то он называется невосстанавливающим. Такой дисахарид не обладает восстанавливающими свойствами, т.е не дает реакции «серебряного зеркала», а также с реактивом Фелинга. Кроме того, он не образует производных по карбонильной группе. Такие типы дисахаридов называют гликозилгликозидами. Например, невосстанавливающий дисахарид, составленный из двух остатков глюкозы, называется глюкозилглюкозидом, а из глюкозы и фруктозы-глюкозилфруктозидом.

Если один из моносахаридов, будучи связанным с другим сохраняет свой полуацетальный (гликозидный) гидроксил (потенциальная альдегидная группа), то такой дисахарид называется восстанавливающим.

Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар)

Примером невосстанавливающего дисахарида может служить сахароза, которая состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В молекуле сахарозы гликозидная связь соединяет аномерные центры обоих моносахаридов. Систематическое название сахарозы: α-D-глюкопиранозил-(1,2)-β-D-фруктофуранозид, его структурная формула:

или

Это один из самых распространенных в природе и практически наиболее важных дисахаридов. Сахароза содержится в стеблях, корнях, клубнях и плодах растений. В их листьях образуется в процессе фотосинтеза. В корнеплодах сахарной свеклы ее содержание достигает 28%, а в стеблях сахарного тростника - около 20%.

Сахарозу получают из сахарного тростника (65% мировой потребности) и из сахарной свеклы (30-35%).

Источником сахара в тропиках служат пальмы: кокосовая, сахарная, винная. Перед цветением у пальмы подрезают главную ось соцветия и собирают вытекающий сок. Его выпаривают и получают коричневый сахар. Сок сбраживают также в вино.

Сахарная кукуруза и сахарное сорго в стеблях содержат 10-12% сахарозы.для получения сахара эти растения использовать невыгодно, но из них готовят сладкий сироп, который используют в кондитерской промышленности.

Сахароза хорошо растворима в воде. Растворы сахарозы вращают плоскость поляризации света вправо на 66,5⁰. Сахароза при действии кислот или фермента сахаразы гидролизуется с образованием глюкозы и фруктозы.Эти гексозы имеют противоположные углы удельного вращения (глюкоза +52,5⁰, фруктоза -92⁰), суммарный угол вращения после гидролиза становится отрицательным. Поэтому сам процесс расщепления сахарозы на глюкозу и фруктозу назван инверсией сахара, а гидролизованная сахароза- инвертным сахаром.

Сахароза - важный питательный продукт, имеющий большое энергетическое значение в организме: при сгорании 1 г сахарозы образуется около 16,7 кДж. Гидролизованная сахароза легко поддается спиртовому брожению с образованием спирта. Под влиянием специфических микроорганизмов сахароза подвергается молочнокислому, маслянокислому и другим видам брожения.

В промышленности широко применяются производные сахарозы. Октаацетат сахарозы используют в качестве промежуточного слоя при получении стекла триплекс. С помощью бензоата сахарозы, содержащего семь-восемь бензольных остатков на молекулу сахара получают лак и клей. Эфиры сахарозы и высших жирных кислот широко применяют в качестве моющих средств, диэфиры высших жирных кислот и сахарозы- как эмульгаторы при производстве маргарина, фармацевтических и косметических препаратов.

Октаметилсахарозу используют в промышленности для производства пластмасс в качестве пластификаторов, амиловые эфиры сахарозы - для производства стойких пленок.

Для улучшения органолептических свойств (вкуса, запаха) готового пива на основе углеводов разработаны специальные сиропы (жженый сахар). Используют смеси углеводов, главным образом, глюкозы и сахарозы.

Трегалоза (грибной сахар)

Трегалоза состоит из двух молекул α-D-глюкопиранозы, которые соединены между собой двумя полуацетальными гидроксилами, поэтому трегалоза, как и сахароза не обладает восстанавливающими свойствами.

Трегалоза найдена в грибах, спорынье, водорослях, дрожжах (около 18% сухого веса), в гемолимфе многих насекомых.

Целлобиоза

Из восстанавливающих дисахаридов можно в качестве примера привести целлобиозу, имеющую следующую структуру:

или:

Этот дисахарид состоит из двух остатков β-D-глюкопиранозы. Гликозидная связь соединяет первый атом углерода одного остатка с четвёртым атомом углерода второго остатка. Систематическое название этого дисахарида: β-D-глюкопиранозил-(1,4)-β-D-глюкопираноза.

Целлобиоза образуется при ферментативном гидролизе целлюлозы при участии фермента целлюлазы. Она найдена в прорастающих семенах, косточках абрикосов.

Высшие животные не усваивают целлобиозу, так как не обладают разлагающим ферментом.

Улитки, гусеницы, черви и многие микроорганизмы, содержащие ферменты целлобиазу и целлюлазу, способны расщеплять целлюлозосодержащие растительные ткани. В промышленности ее получают в виде октаацетата гидролизом ацетилированной целлюлозы.

Лактоза (молочный сахар)

Лактоза (молочный сахар) состоит из остатка β-D-галактопиранозы и α-D-глюкопиранозы, связанных 1,4-β-гликозидной связью. Обладает восстанавливающими свойствами и поддаётся брожению с образованием молочной кислоты.

Остаток глюкозы обладает свободным гликозидным гидроксилом, поэтому возможно существование лактозы в двух формах. Равновесная смесь её α- и β-формы имеет удельное вращение +52. Она входит в состав молока млекопитающих (5-8%), найдена также в пыльцевых трубочках ряда растений. Лактоза плохо растворима в воде, её можно получить путём упаривания молочной сыворотки. Под действием кислот и фермента лактазы (β-галактозидазы) она расщепляется на глюкозу и галактозу. Фермент лактаза выделяется тонким кишечником. Некоторые этнические группы населения в восточных и африканских странах отличаются отсутствием в их организмах этого фермента. Поэтому они страдают непереносимостью к молочной пище. Эта особенность называется непереносимостью лактозы. Лактоза имеет важное биологическое значение в организме, её используют для приготовления питательных микробиологических сред, в формацевтической промышленности в качестве наполнителя при изготовлении порошков и таблеток.

Лактозу наряду с сахарозой, мальтозой, глюкозой используют при производстве сырокопчёных и сыровяленых колбас. Углеводы при производстве колбас служат пищей для молочнокислой микрофлоры и являются пищевкусовыми добавками, в определенной степени формирующими органолептические свойства готового продукта.

Мальтоза (солодовый сахар).

Мальтоза состоит из остатков двух молекул глюкозы в α-D-глюкопиранозной форме, связанных 1,4-α-гликозидной связью.

Обладает восстанавливающими свойствами, т. к. связь между двумя молекулами D-глюкоз образуется благодаря полуацетальному гидроксилу одной молекулы глюкозы и спиртовому гидроксилу, находящемуся у четвёртого атома углерода второй молекулы глюкозы, в связи с чем один полуацетальный гидроксил остаётся свободным:

Мальтоза содержится в солоде – проросшем зерне. Это промежуточный продукт распада полисахаридов (крахмала и гликогена) под действием ферментов амилаз. Хорошо сбраживается дрожжами, т. к. при действии мальтазы дрожжей она расщепляется на две молекулы глюкозы. Мальтозу гидролизуют кислотами и ферментами α-глюкозидазами (мальтазами). Фермент мальтаза входит в состав слюны, поджелудочного и кишечного сока, имеется в крови, печени и скелетных мышцах, встречается в дрожжах, бактериях, растениях. Фермент мальтаза, полученная из разного сырья, имеет различную активность и оптимальное рН при воздействии. Наиболее чистая мальтаза выделена из дрожжей (рН_опт = 6,75-7,25). Мальтоза является промежуточнм продуктом винокуренной и пивоваренной промышленности.

Рутиноза.

Этот дисахарид встречается только в гликозидах. Ее молекула состоит из b-L-рамнозы и a-D-глюкозы, связанных 1,6b-связью:

Рутин (витамин Р, функция которого в организме млекопитающих состоит в укрепляющем действии на кровеносные капилляры и в увеличении свертывающей способности крови) содержит в структуре фрагмент рутинозы (Rut). Этот дисахарид, как и рутин, получил свое название от растения руты, где, как и рутин, он впервые был обнаружен:

рутин

Р-витаминная активность ярко выражена у орлаванонового рутинозида – гисперидина, который в количестве до 8% присутствует в апельсиновой кожуре:

гисперидин

Дата добавления: 2015-07-13