Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Олигосахариды. Дисахариды

К олигосахаридам относятся ди-, три-, тетра- и другие низкомолекулярные полисахариды, содержащие до 10 звеньев моносахаридов. По существу олигосахариды это простые полиэфиры, в которых связи

С-О-С (гликозидные связи) образуются за счет отщепления молекулы воды от двух гидроксильных групп - полуацетальных (глико- зидных) или спиртовых (в гексозах - чаще всего в положениях 4 или 6) по схеме:

Дисахариды (биозы) можно разделить на две основные группы:

  • 1. Гликозидогликозиды, не дающие реакций на оксогруппу (с гидроксиламином, HCN, фелинговой жидкостью, аммиачным раствором оксида серебра и др.). Такие сахара называются нередуцирующими, то есть лишенными восстановительных свойств.
  • 2. Гликозидомонозы, дающие указанные реакции на карбонильную группу в соотношении 1 моль реагента на 1 моль дисахарида, то есть с участием одной половины молекулы (такие сахара относятся к типу редуцирующих).

Ясно, что в дисахаридах первой группы в образовании простой эфирной связи участвуют обе гликозидные гидроксильные группы, вследствие чего их таутомерный переход в карбонильные группы в растворе не реализуется.

Биозы второй группы образуются с участием гликозидного и спиртового гидроксилов:

Символ р в тривиальном названии -мальтозы), как и символ а в а-лактозе указывает на положение гликозидного гидроксила, неза- действованного в образовании простоэфирной связи биозы.

Сахароза - это один из самых распространенных в природе дисахаридов. Он содержится в листьях, стеблях и корнях растений, в семенах, в ягодах и фруктах. В частности, в корнеплодах сахарной свеклы содержится до 29% сахара, а в стеблях сахарного тростника - около 20%.

Сахароза хорошо растворима в воде, особенно при нагревании. Фактором, определяющим растворимость сахарозы, как и других углеводов, является сольватация индивидуальных молекул преимущественно за счет водородных связей множества гидроксильных групп.

Сахароза играет важнейшую роль в питании человека.

Чистая сахароза плавится при 160°С. При более высокой температуре она буреет и застывает, образуя прозрачную массу - карамель.

При нагревании с кислотами, также под действием фермента са- харазы (инвертазы) сахароза гидролизуется с образованием смеси D- глюкозы и D-фруктозы, что сопровождается обращением направления вращения плоскости поляризованного луча - инверсией. По этой причине продукты гидролиза называются инвертнмм сахаром.

Характерно, что сахароза гидролизуется в кислом растворе в 1000 раз быстрее, чем мальтоза или лактоза.

Мальтоза в свободном виде не встречается, образуется при неполном гидролизе крахмала под влиянием фермента диастазы, является промежуточным продуктом в винокуренной и пивоваренной промышленности. При действии фермента малыазы она гидролизуется с образованием двух молекул а-глюкозы.

Как редуцирующий углевод лактоза восстанавливает фелинго- вую жидкость, содержится в молоке животных и человека. Получают лактозу из коровьего молока, в котором ее содержание достигает 4-5%. Кристаллы лактозы (С12Н22О1ГН2О) выделяют выпариванием сыворотки - отхода сыродельного производства.

Лактоза в 4-5 раз менее сладкая, чем сахароза, представляет собой ценное питательное вещество, особенно для грудных детей, применяется для диетического питания.

Целлобиоза является структурной единицей полимерной цепи целлюлозы (клетчатки). В свободном виде она образуется при ферментативном гидролизе целлюлозы под действием фермента целлюлазы, продуцируемого микроорганизмами, содержится в соке (пасоке) некоторых деревьев. Целлобиоза обладает свободным гликозидным гидроксилом и поэтому восстанавливает феллинговую жидкость, в водных растворах обнаруживает мутаротацию.

Трегалоза лишена свободного гликозидного гидроксила и поэтому не восстанавливает фелинговую жидкость. Содержится в грибах, водорослях, некоторых высших растениях. В пекарских дрожжах содержание трегалозы достигает 18% на сухое вещество.

Известны также дисахариды со связями по двум спиртовым гидроксилам.

Положение гидроксильных групп моноз, участвующих в образовании простоэфирной связи биозы, например, (1,2) или (1,4), может изображаться в названии символами (1—>2) и (1—>4) соответственно.

Для облегчения записи названия олигосахаридов используют, как и в случае пептидов, сокращенные названия фраментов моносахаридов, например:

Glc - глюкоиираноза Gal - галактоиираноза

Fru - фруктоиираноза Rib - рибопираноза

Fruf фруктофураноза GlcNAc - N-ацетилглюкозамин В терминах такой номенклатуры название сахарозы приобретает вид:

Примером трисахара является раффиноза (мелитриоза):

Раффиноза содержится в сахарной свекле, в семенах хлопчатника, в засохших выделениях эвкалипта. Накапливается в больших количествах в мелассе при производстве свекловичного сахара. Содержание раффинозы в свекле возрастает в процессе ее хранения.

В луковицах и корнях ряда растений, в семенах бобовых содержится нередуцирующий тетрасахарид - стахиоза, состоящая из двух молекул галактозы, одной молекулы глюкозы и одной - фруктозы. Многие моно- и дисахариды обладают сладким вкусом.

Вкусовые ощущения человека упрощенно можно разделить на 4 основных типа: соленое, кислое, горькое и сладкое. Они возникают благодаря рецепторам, расположенным на специальных бугорках языка и основаны на молекулярном взаимодействии вещества с белковой матрицей рецепторов. Как и в случае ферментативных реакций, эти взаимодействия в высокой степени зависят от структурных особенностей молекул воздействующего вещества. Так, а-Я-манноза сладкая, в то время как р-Я-чанноза горькая на вкус, хотя отличаются они лишь конфигурацией атома углерода С-1:

P-D-Фруктопираноза слаще ее изомера |3-?>-фруктофуранозы.

Сладкими на вкус являются дисахариды: мальтоза, лактоза и гентибио- за. В то же время трисахарид раффиноза безвкусный.

О сравнительной сладости некоторых углеводов и их производных свидетельствуют данные таблицы 6.1.

Оценка сладости ряда углеводов и их производных в сравнении с сахарозой

Таблица 7.1

п/п

Соединение

Относительная сладость

п/п

Соединение

Относительная сладость

1

Сахароза

100

6

Глицерин

48

2

Фруктоза

137

7

Ксилоза

40

3

Глюкоза

74

8

М&зьтоза

32

4

Инвертный сахар

130

9

Галактоза

32

5

Сорбит

48

10

Лактоза

16

В растениях найдены очень сладкие вещества из ряда гликозидов. Так, в листьях стевии (Stevia rebaudiana) обнаружен гликозид дитерпена - сте- виозид, рассматриваемый как потенциальный заменитель сахарозы, в 300 раз уступающей ему в сладости и характеризующейся высокой калорийностью. Стевиозид, однако, обладает тем недостатком, что после него во рту сохраняется лакричный привкус.

Терапевтическое действие солодкового корня обусловлено глицирри- зином. который в чистом виде в 50 раз слаще сахара. Глицирризин является К- и Са-солыо гликозида, образованного диглюкоуронидом и полициклической тритерпеноидной (глицирретиновой) кислотой.

Сладким вкусом обладают некоторые аминокислоты, пептиды и белки. Так. метиловый эфир дипептида аспаргина и фенилаланина 0 0 О

НОССН сн—С—NH—сн—с-осн в 200 раз слаще сахарозы. В плодах нското-

рых африканских растений обнаружены сладкие белковые вещества: моне- лии, серендин и гаумагин. Последние два превосходят но сладости сахарозу соответственно в 3000 и 5000 раз.

Характерно, что степень сладости может зависеть от вторичной и третичной структуры белка. Например, при денатурации монелина в растворе (при 70-75°С) сладкий вкус исчезает.

Интересно отметить, что гликопротеид миракулин, содержащийся в плодах одного из тропических растений, нс обладает сладким вкусом, но изменяет вкус кислых продуктов на сладкий.

Из синтетических веществ со сладким вкусом, используемых в качестве заменителей сахара, хорошо известны сахарин (имид о-сульфобензойной кислоты) и цикламат. Обычно сахарин применяют в виде его натриевой соли, называемой кристаллозой.

Однако и эти заменители оставляют во рту неприятный привкус. Кроме того, существуют опасения, что при длительном употреблении они оказывают .мутагенный эффект. В некоторых странах применение цикламата в качестве пищевой добавки уже запрещено.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>