Класифікація полісахаридів

1. Глюкани: амілоза, амілопектин, глікоген, целюлоза, і інші
2. Манани: манани, глюкоманани, галактоманани, глюкурономанани, галактоглюкоманани
3. Галактани: галактани, арабіногалактани, сульфіровані галактани
4. Фруктани: інулін
5. Ксилани: ксилани, арабіноксилани, глюкуроноксилани, арабіноглюуроноксилани
6. Арабінани  
7. Поліуроніди: галактуронани – пектинові речовини, мануронани – альгінова кислота

 

Крохмаль – резервний полісахарид формули (С6Н10О5)n. У великих кількостях міститься у ендоспермі зерна пшениці 58-78%, кукурудзи -65-72%, рису 62-85%, картоплі до 30% і інших.

Це біла аморфна речовина, що набухає у гарячій воді з утворенням колоїдного розчину, який при охолодженні перетворюється у клейстер. З розчином йоду дає темно-синє забарвлення.

Розмір крохмального зерна коливається від 2 до 150 мкм.

Крохмаль складається із залишків глюкози і містить два полісахариди: амілозу (25%) і амілопектин (75%).

Амілоза має лінійну, нерозгалужену будову, кожна молекула якої містить від 100 до 2000 залишків глюкози. Її молекулярна маса 16000 – 324000 і більше.

Амілопектин – має розгалужену молекулу яка залежить від виду крохмалю. Середня довжина ланцюга складає 18-24 моносахаридних залишки. Молекулярна маса досягає декілька мільйонів одиниць.

Декстрини– це полісахариди з меншою молекулярною масою, ніж у крохмалю, добре розчиняються у воді, мають відновні властивості і дають забарвлення з розчином йоду.

Крохмаль не розчиняється у спирті, ефірі, хлороформі, бензолі. Частково розчиняється у лугах і розчинах солей ( Ca Cl2, солі цинка, магнія і інших металів).

Температура клейстеризації крохмалю 55-750С в залежності від властивостей вихідного зерна.

Ферменти, що розщеплюють крохмаль, називаються амілазами. Є a - і b - амілази.

a - амілаза (декстриногенна) при каталізі утворює декстрини і мальтозу. Вона здатна перетворити у мальтозу 80-82% крохмалю, швидко гідролізує крохмальний клейстер, на нативний крохмаль не діє.

b - амілаза (сахарогенна, або мальтогенна) гідролізує полісахарид на мальтозу.

Крохмаль широко використовується у харчових технологіях: кондитерській, хлібопекарській, м'ясній, харчоконцентратній.

Із крохмалю одержують спирт, глюкозу, декстрини, патоку.

Використовують крохмаль для приготування киселів, пудингів, соусів і інших блюд.

Глікоген, або тваринний крохмаль (С6Н10О5)n. Це білий аморфний порошок який є запасним енергетичним матеріалом у організмі тварини і людини. Глікоген, як і крохмаль, побудований із залишків глюкози; будова схожа з амілопектином, легко розчиняється у воді без утворення клейстеру. Колоїдний розчин не відновлює реактив Фелінга, дає з йодом від червоного до червоно-бурого забарвлення, яке втрачається при нагріванні і з'являється при охолодженні.

Глікоген міститься також у кукурудзі; молекула рослинного глікогену більш розгалужена, ніж амілопектину; він є у дріжджах і грибах.

В організмі людини всі процеси життєдіяльності, в першу чергу робота м'язів, проходять з розщепленням глікогену. Особливо багато глікогену у печінці (2-5%), м'язах (0,2-2%). В організмі людини синтезується із глюкози і відкладається в органах і тканинах, а в період між прийманням їжі розщеплюється і постачає організм глюкозою.

Целюлоза або клітковина6Н10О5)n – основна частина клітинних стінок. Це високомолекулярний лінійний полісахарид, що складається із залишків глюкози. Молекулярна маса 250,000 – 2.000.000. Ниткоподібні молекули целюлози, орієнтуючись паралельно одна одній, укладаються у пучки, де між ними виникають водневі зв'язки в результаті взаємодії гідроксильних груп. Певна кількість пучків з'єднуються у волокна. Ці особливості будови і є причиною нерозчинності целюлози у воді і органічних розчинниках (розчинник не може проникнути в середину пучка) та механічної міцності її волокон. Розчиняє целюлозу аміачний розчин гідроксиду міді(ІІ) (реактив Швейцера), концентрована сірчана кислота перетворює целюлозу в амілоїд (частково гідролізована целюлоза), що використовується при виготовленні пергаментного паперу.

Целюлоза майже не проявляє відновних властивостей.

Багаті целюлозою волокна бавовника, де її вміст складає 95-98%, у волокнах льону, джута, у деревині до 50% целюлози.

Целюлоза майже не засвоюється організмом людини, але засвоюється травоїдними.

За останні часи значно виросла цікавість до целюлози як до фізіологічно активної добавки в їжу із-за її здатності стимулювати моторику кишечника, адсорбувати хімічні токсиканти і радіонукліди.

Декстрани – це нейтральні гомополісахариди які складаються із залишків глюкози. Ці сполуки утворюють розчини надзвичайної в'язкості. Молекули декстранів сильно розгалужені.

Декстрани синтезуються із сахарози слизеутворючими бактеріями. Вони не входять до складу харчових продуктів, але є причиною їх ослизнення в процесі зберігання. При цьому декстрани відкладаються на поверхні бактеріальної клітини, утворюючи захисний шар – капсулу, у десятки разів перевищуючи розміри самої бактеріальної клітини.

Бактерії витримують температуру вище 850С, при 400С здатні розмножуватися.

На підприємствах харчової промисловості звязаних з виробництвом і переробкою сахарози, вони є небезпечними шкідниками, здатними розвиватися у застійних зонах, утворюючи вязку гелеподібну масу, відому під назвою "клейок", яка ускладнює транспортування рідких продуктів по комунікаціях і викликає прямі втрати сахарози на цукрових заводах, а також при переробці меляси на спиртзаводах.

Декстранове бродіння може бути причиною псування молочних консервів, куди слизеутворюючі бактерії попадають разом з сахарозою.

Геміцелюлози – це складна суміш полісахаридів, які не розчиняються у воді, але розчинні у лужних розчинах.

Геміцелюлози входять до складу різної рослинної сировини: деревини, злаків, трав, водоростей. Їх вміст залежить від виду сировини та може досягати 38-39% (кукурудзяні стрижні, плівки вівса і т.д.).

Геміцелюлози обовязкова складова частина клітинних стінок.

Продукти гідроліза геміцелюлоз: маноза, галактоза, арабіноза, ксилоза.

Геміцеллюлози поділяють на гексозани (манани і галактани) і пентозани (арабани і ксилани) (див. класифікацію полісахаридів).

1)Мананни – являють собою полімерні ланцюги залишків манози. Входять до складу водоростей, деревини, хвойних дерев. Молекула містить 200 – 400 залишків маннози.

2)Галактани – полісахариди, що побудовані із залишків галактози. Представник – галактан, що містить в молекулі 100 – 400 залишків галактози. До галактанів відноситься агароза –складова частина агара, має лінійну будову.

Агароза є також основним компонентом агар-агара полісахарида, що міститься у морських водоростях.

3)Арабани – полімери арабінози зі ступенем полімеризації 150-200. Містяться у плодах і овочах.

4)Ксилани – містять залишки ксилози зі ступенем полімеризації 50-200 ксилозних залишків. Містяться у соломі (до 25%), деревині, кукурудзяних качанах, житньому і пшеничному борошні, необмежено набухають – важлива технологічна роль.

Пектинові речовини (поліуроніди) – складні ефіри полігалактуронової кислоти і метилового спирту. Поліуроніди складаються із залишків галактуронової кислоти. В стінках клітин разом з геміцелюлозами виконують структурні функції, являючись цементуючим матеріалом цих стінок, об'єднують клітини в єдине ціле.

Розрізняють три основні групи пектинових речовин: пектинова кислота, пектин і протопектин.

Пектинова кислота – це ланцюг, що складається із залишків галактуронової кислоти. Більшість пектинових кислот складається з 5 – 100 залишків галактуронової кислоти.

Пектин– це пектинова кислота у якої ряд вільних карбоксильних груп утворює складні ефіри з метиловим спиртом. Пектин містить 100-200 залишків галактуронової кислоти. Молекулярна масса від 20000 до 50000. Одержують пектин із цукрового буряка, цитрусових, яблук. Звязує іони металів, у присутності сахарози при рН 3-4 переходить в желеподібний стан. Ця властивість пектину широко використовується у кондитерській промисловості.

Протопектин – обєднує всі нерозчинні пектинові речовини. Він легко розкладається, переходячи у розчинну форму.