Агар и другие полисахариды морских водорослей

Слизи

Термин «слизи» обычно применяется для обозначения сложных полисахаридов, которые выделяются из семян, стеблей и других частей растений. Резкую границу между камедями и слизями провести нельзя. Последние обычно полностью растворимы, и полученные растворы быстро не затвердевают, хотя и обладают большой вязкостью. Химически слизи отличаются от камедей тем, что последние являются высокозаряженными полиэлектролитами, в то время как слизи лишены карбоксильных групп. Заслуживают внимания слизи из бобов белой акации и хьюара (Cyamopsis tetragonoloba Taub.). Бобы белой акации получают из стручков растения Ceratonia siliqua L., которое произрастает на побережье Средиземного моря. Хьюар, стручки, которого напоминают земляной орех, культивируется в Индии и в южных штатах США. Полисахариды экстрагируют из измельченного исходного материала водой и очищают переосаждением 40 %-ным спиртом. Химическое исследование показало, что они представляют собой галактоманнаны. В результате гидролиза полисахарида из бобов белой акации образуется 80 % D-маннозы и 20 % D-галактозы, в то время как камедь из бобов хьюара дает 65 % маннозы и 35 % галактозы. Маннопиранозные кольца составляют главную цепь, к которой в виде коротких частей присоединены галактозные звенья. Выступающие D-галактозные звенья в маннозной цепи делают молекулу высокогидратированной вследствие ассоциации ее с большим количеством воды.

Практическое применение полимерных разветвленных га-лактоманнанов основано на том, что они способны повышать вязкость системы, не вызывая ее желатинизации. Однако растворы этих полимеров могут вызывать желатинизацию при добавлении к раствору небольшого количества буры. Это происходит в результате образования комплекса между боратом и двумя парами гидроксильных групп в разных макроцепях.

Слизи, экстрагируемые из различных материалов, например из семян льна, представляют собой смесь нескольких сложных полисахаридов. Галактуроновая кислота, L-галактоза, L-рамноза и D-ксилоза – моносахариды, полученные при полном гидролизе слизи из семян льна. Аналогичное строение можно предположить для слизи, экстрагированной из флоэмы побега вяза. Вязкая слизь из коры (Hubiscus esculentus) также состоит из галактозы, галактуроновой кислоты и рамнозы.

Морские водоросли содержат ряд интересных полисахаридов, которые не найдены в растениях, произрастающих на суше. Помимо обычной целлюлозы, красные морские водоросли содержат большие количества серосодержащих полисахаридов кислой природы, особенно агара (называемого также агар-агар) и карагенина. Большое количество технического агара производит Япония, где некоторые сорта агара и другие полисахариды морских водорослей являются важными пищевыми продуктами.

Высушенный агар – это вполне плотный волокнистый материал, который разбухает в холодной воде и растворяется при кипячении. Эти растворы очень вязки и обладают замечательной способностью образовывать гели. Твердые гели получаются с 1 – 2 % агара, но гелеобразование наблюдается даже с 0,2 - 0,3 % полисахарида, на чем основаны многие случаи применения агара.

Согласно химическим исследованиям, D- и L-галактозы являются главными составными частями линейных макромолекул, причем некоторые спиртовые гидроксильные группы цепи этерифицированы серной кислотой – на каждые 5 – 10 галактозных звеньев, связанных главным образом 1,3-глюкозидными связями, приходится одна сульфатная группа. Большая склонность к застудневанию объясняется структурированием цепи посредством сульфатных групп и многовалентных катионов, например кальция:

Карагенин выделяется из красных морских водорослей (главным образом из Chondrus crispus, иногда называемой «ирландский мох»), распространенных у побережья Северной Америки и Европы. Карагенин составляет около 80 % сухого веса морских водорослей и в значительной степени заменяет как структурный материал целлюлозу. Чистый карагенин представляет собой белый порошок, растворимый в горячей воде. Его растворы меньше застудневают, чем растворы агара, что можно объяснить высоким содержанием сульфатных групп. Макромолекулы карагенина состоят из остатков галактозы, связанных, как и в агаре, через 1,3-углеродные атомы. Выступающие объемистые сульфатные группы могут препятствовать ассоциации цепи по стерическим причинам, а также в результате электростатического отталкивания. Растворы карагенина – правовращающие, в то время как растворы агара являются левовращающими. Карагенин – высокомолекулярное вещество, и его молекулярная масса выше 1000000. Десимметрия, изученная с помощью метода светорассеяния, показывает, что макромолекулы карагенина напоминают палочки средней длины 3700 А.

Альгин – один из наиболее важных полисахаридов морских водорослей. Он найден в различных видах бурых морских водорослей, особенно в бурой водоросли Macrocystis pyrifera, из которой экстрагируется содой. Альгин представляет собой натриевую соль альгиновой кислоты, которая в виде смешанных солей кальция, магния и других металлов составляет большую часть стенок клетки. Химическое исследование показало, что линейные макромолекулы альгиновой кислоты построены, из остатков b-D-маннуроновой кислоты, связанных через 1,4-углеродные атомы. Таким образом, макромолекулы альгиновой кислоты и альгин напоминают пектин. Однако растворы альгина, хотя и очень вязкие, менее склонны к гелеобразованию, чем растворы пектина. Хотя альгин осаждается из растворов или они застудневают при добавлении кислоты или кальциевых солей, их применяют не для приготовления желе, а главным образом в качестве стабилизаторов и загустителей. Особенно пригоден для этой цели пропиленгликольальгинат, так как он не осаждается из кислых растворов. Пропиленгликольальгинат нетоксичен и широко используется как стабилизатор для сливочного мороженого, для концентратов апельсинового сока, как приправа для салатов, пудингов типа дрочены, сыров и других пищевых продуктов. Помимо этого, альгин и пропиленгликольальгинат применяют как гидрофильные ингредиенты в качестве основ для лечебных и косметических мазей, таблеток, а также при зубном протезировании, Альгин находит применение в производстве типографских красок, тканей, бумажной массы и т. д.

Альгин является полимолекулярным и его молекулярные массы примерно равны 47000 – 370000.

Дата добавления: 2013-12-12