Что относится к полисахаридам: химические свойства, состав, применение

    полисахариды структура

    Все сложные органические вещества делят на 4 группы: полинуклеотиды, жиры, белки, углеводы. К последнему классу относятся полисахариды. Сладость в названии полисахариды не предполагает у большинства из них кулинарное предназначение. Важно понять, какими свойствами – химическими и физическими – обладают эти полигликозы.

    Химические свойства полисахаридов

    Полисахариды – это сложные молекулярные углеводы, что образуются из остатков моносахаридов, объединенных гликозидной связью. Полисахариды, или гликаны (полигликозаны) продуцируются животными, растениями, человеком. Полигликозиды, или полиацеталии бывают линейными и разветвленными.

    Классификация полисахаридов предусматривает подразделение на олигосахариды и полиозиды. Под воздействием высоких температур в кислотной среде осуществляется гидролиз полисахаридов. Появляются олигосахариды вместе с дисахаридами при неполном процессе. При полном – исходные моносахариды, а также их производные. Среди химических свойств этого класса углеводов отмечают:

    • слабые восстановительные свойства полисахаридов;
    • устойчивые свойства к действию щелочей;
    • возможность получать сложные эфиры.

    По химической природе среди полисахаридов отмечают гомополисахариды и гетерополисахариды. К широко распространенным представителям гомополисахаридов, состоящих из моновеществ одного вида, относят клетчатку (целлюлозу), крахмал, гликоген. У общей формулы полисахаридов следующий вид: (С6Н10О5)n.

    Полисахариды

    К гетерополисахаридам, или гликозаминогликанам, включающим моносахариды различного типа, относятся хондроитин сульфаты, гепарин, инулин, пектины, камеди.

    По функциональному назначению углеводы классифицируют на:

    • структурные полисахариды: хитин, целлюлоза;
    • резервные: животный гликоген, растительный крахмал.

    По кислотности среди полиозов отмечают:

    1. Кислые сахара: кислоты – галактуроновая, глюкуроновая, маннуроновая. К представителям относятся пектины, ксантан, альгинаты.
    2. Нейтральные полигликозы: ксиланы, β-глюканы, маннаны.

    Какова роль полиголозидов? Функции полисахаридов разнообразны:

    РольПримеры полисахаридовПредназначение
    ЗапаснаяКрахмал, слизи, гликогенАккумулирование гликанов в тканях
    ЭнергетическаяИнулин, гликоген, альгиновые кислоты, крахмалСнабжение человеческого организма биоэнергией
    ОпорнаяХондроитинсульфат, целлюлозаОснова костных тканей, целлюлоза необходима при стеблеобразовании
    СтруктурнаяХитин, клетчатка, гиалуроновая кислотаВ составе межклеточной субстанции, цементирующие свойства
    КонфакторнаяГепарин, искусственные аналогиУменьшение свертываемости крови
    ЗащитнаяГепарин, камеди, гиалуроновая кислотаФормирование смазки на клеточной поверхности: желудка, пищевода, трахеи, суставов. Защитные свойства от механических микроповреждений при трении либо вибрации извне, а также проникновения патогенных микроорганизмов.
    ГидроосматическаяКислые гетерополимеры, в том числе мукополисахаридыСвойство удержания катионов и жидкости в клетке, создание барьера при влагонакоплении в пространстве между клетками
    Частично выработка гликана осуществляется в эпидермисе человека, что замедляет возрастные изменения. Отсюда активное применение в косметологической промышленности полисахаридов.

    Физические свойства полисахаридов

    Вид полиголосахаридов обуславливает физические свойства. Большинство веществ отличается:

    • белой окраской;
    • формой порошка;
    • большой молекулярной массой;
    • нерастворимостью в спиртах.
    Растворимость в воде гликанов видоизменяется. Хитин и клетчатка – полиозиды, которые не растворимы в воде, но разбухают. Вещества агар-агар, пектины, альгиновые кислоты при реакции с водой образуют гели. Получают коллоидные растворы, если активные компоненты – слизи, арабин, амилоза, пектовые кислоты.

    Отличие и применение наиболее популярных видов

    Полезно понять, какие вещества в составе полисахаридов.

    Крахмал

    Включает смесь амилопектина (80 %) и амилозы (20 %). Форма молекул амилозы – спираль, в 1 витке насчитывается 6 остатков моносахарида. В структуре амилопектина – ответвления.
    Этот многокомпонентный углевод синтезируется в растениях в ходе фотосинтеза и запасается в семенах, клубнях либо корешках, злаковых зернах, луковицах.
    Характерные свойства биополимера:

    • белый окрас вещества;
    • порошковидная форма;
    • мягкая структура;
    • скрипение при растирании;
    • отсутствие вкуса и запаха.

    При разведении вещества холодной водой выпадает осадок. Если нагревают раствор и равномерно помешивают, осуществляется набухание массы, превращение вещества в киселеобразное состояние.
    Источники вещества:

    • корнеплоды: картофель;
    • бобовые: горох, фасоль, чечевица;
    • зерновые: рис, кукуруза, овес, пшеница, ячмень.

    Чтобы определить присутствие крахмала в продуктах, пользуются йодом: придает этому полисахариду синий оттенок.

    Пищевой продукт ценится благодаря усвояемости и насыщению организма энергией. Вещество применяется в быту для подкрахмаливания одежды, наклеивания обоев, в качестве детской присыпки. В пищевой индустрии из него получают патоку, глюкозу, этиловый спирт. Производство колбасных изделий, кетчупа, майонеза не обходится без крахмала. Он востребован в текстильной и бумажно-целлюлозной промышленности, фармакологии.

    крахмал

    Гликоген

    В составе полисахаридов — это крахмал животного происхождения. Вещество обладает ветвистой структурой, походит на амилопектин, однако в цепи гликогена насчитывается до 12 звеньев. Молекулярная масса вещества достигает 100 млн у. е. Запасной углевод встречается у человека, животных, отдельных бактерий, грибов, дрожжей. Печень и мышцы содержат до 5 и 2 % соответственно. Основное свойство гликогена — поставлять в кровь глюкозу.

    Клетчатка растительная целлюлоза

    Для представителя гликанов характерна прочность и эластичность. Составляющая полисахариды — нерастворимая клетчатка формирует скелет растений. Растительные волокна представляют собой пучок удлиненных нитей из фрагментов глюкозы, которые соединяются водородными связями.  Особенность этого инертного вещества, не обладающего цветом и запахом, – волокнистое образование, нерастворимость в нейтральной среде. Вещество растворяется в реактиве Швейцера – аммиачном растворе  Cu(ОН)2.

    Полисахарид целлюлоза в организме человека впитывает воду и облегчает продвижение отходов по толстому кишечнику. В продуктах питания – это капуста (белокочанная, брюссельская, брокколи). Сюда входят отруби, яблоки, огуречная кожура, морковь. Целлюлоза используется для домашнего скота – коров, коней –  как питательный ингредиент.

    Растворимая клетчатка – содержимое растительных клеток в виде студня, что входит в овес, фруктовые, бобовые культуры. Свойство вещества — при контакте с жидкостью становится гелеобразным элементом. Перевариваемая клетчатка не насыщает энергией, но придает ощущение сытости, предохраняет от перепадов глюкозы в крови. Проникая в толстый кишечник, это вещество расщепляется полезными микроорганизмами, вырабатывает кислоты – масляную, уксусную. Полисахарид служит натуральным пребиотиком, его свойства отвечают за поддержку кислотного равновесия пищеварения.

    Среди растворимой клетчатки отмечают вещества  инулин, пектины, камеди, слизи, гиалуроновую кислоту. У каждого компонента свои характеристики и свойства.

    Гепарин

    Вещество относится к структурным элементам внутренней оболочки кровеносных сосудов. Накапливается в печени, легких, мышцах. Предохраняет от гемокоагуляции (свертывания крови) человека и животного. У аморфного порошка белый окрас. Состоит из фрагментов идуроновой и глюкуроновой кислоты, глюкозамина, что соединяются в цепочку при помощи α-гликозидной связи. Вес молекулы гепарина равняется 20 000 у.е. Она насчитывает не одну полисахаридную цепь, которая связывается с ядром белка. Длина цепей варьируется в диапазоне 3000–40000 Da. В лекарствах составляет 12000–16000 Да.

    Химические свойства гетерополисахарида:

    • синтезируется в тучных клетках (базофилах) человека и животных;
    • растворяется в воде;
    • сохраняется при нагревании.

    Требуется в организме человека для снижения холестерина в крови, уменьшения АД. Локализуется в печени (на 1 кг веса – 1000 мг). Форма выпуска средства – раствор для инъекций и мазь для наружного применения. Ему присущи антикоагулянтные свойства.

    В лечении применяется:

    • для профилактики и терапии тромбоэмболии;
    • при оперативном вмешательстве на сосудах и сердце для предотвращения образования кровяных сгустков в оборудовании для гемодиализа и искусственного кровотока;
    • при анализе крови в медицинских лабораториях;
    • в гематологии при гемотрансфузии (переливании крови).

    Пектины

    Открытие датируется 1825 годом. В переводе с греческого pectos означает скрутившийся, застывший. К важнейшим мономерам пектинов относят α-галактуроновую кислоту.

    Желирующие и клейкие свойства вещества используются в кулинарии. Высоко их содержание в растительном сырье, фруктах. Выпускается в жидкой и порошкообразной форме. Е440 – так маркируют пектин в продуктах.

    Для получения этого средства необходим фруктовый либо свекольный жмых. Добавка для консервирования в ответе за срок хранения заготовки.

    Отличают пектиновые вещества с различными степенями этерификации:

    • высокой – больше 50 %;
    • низкой – меньше 50 %.

    В человеческий организм пектиновые соединения проникают с продуктами питания растительного происхождения.

    Пектин вырабатывается в большем количестве во фруктах и овощах при засухе и жаре.

    Биологическая роль полисахарида:

    • очистка организма;
    • сохранение бактериального паритета;
    • омолаживающие свойства;
    • нормализация обменных процессов;
    • улучшение гемодинамики и полезной микрофлоры ЖКТ.

    Медики полагают: пектиновые медпрепараты помогают оздоровить человека. 15 г ежедневно – норма потребления. Их свойства ценятся в диетпитании: сжигают жир. Поглощение 25 г этого гетерополисахарида из цельных яблок приводит к потере в сутки 300 г жира.

    Кондитерские изделия не обходятся без загустителя. Желирующая добавка – составляющая большинства кремов в косметологии. Ценность вещества заключается в следующих свойствах:

    • разглаживание морщинок;
    • повышение впитываемости компонентов в кожный покров;
    • отбеливающее свойство — воздействие на эпидермис;
    • защита от УФ-излучения.

    Хитин

    Структурные полисахариды представляет хитин. Вещество участвует в формировании скелета членистоногих, насекомых. Входит в состав клеток пивных дрожжей, различных грибов. Полисахарид походит на целлюлозу: у него неразветвленная цепочка фрагментов глюкозы, однако с дополнительными группами.

    Свойства хитина используются, чтобы усилить аромат и вкус пищевых продуктов. Востребован в качестве консерванта, улучшает вид еды.

    Терапевтические свойства полисахарида:

    • защита от радиации;
    • усиливают свойства медпрепаратов, которые снижают свертываемость и разжижают кровь;
    • блокировка развития новообразований;
    • повышение иммунитета;
    • профилактика сердечно-сосудистых патологий – инсультов, инфарктов;
    • стимуляция роста бифидобактерий;
    • восстановление тканей и органов.

    Области применения полисахаридов

    Со средины прошлого столетия полигликозаны выпускают для пищевой отрасли и фармакологии. Но ценные свойства полисахаридов нашли применение в других сферах производства:

    • на химзаводах;
    • на текстильных фабриках при изготовлении искусственных материалов;
    • в гидрометаллургической и микробиологической промышленности;
    • при добыче нефти и газа;
    • в ядерной энергетике.

    Индустрию красоты трудно представить без полисахаридов — гиалуроновой кислоты и инъекционных методов: мизотерапии, биоревитализации, контурной пластики, редермализации, биоармирования.

    Использование в области здравоохранения

    Ценятся природные соединения полисахаридов за полезные свойства:

    • повышают устойчивость организма к инфекциям;
    • борются с опухолями.
    Полисахариды быстрее заживляют травмы, регенерируют ткани. К тому же уменьшают вред от побочных эффектов лекарственных средств.

    Во врачебной практике использование полисахаридов помогает диагностировать сальмонеллез и кандидоз. Декстраны, что вырабатываются отдельными видами микроорганизмов, относятся к заменителям плазмы. Сульфат декстрана применяется для замены гепарина в качестве антикоагулянта. Хондроитинсульфаты входят в состав хондропротекторов, укрепляют хрящи и связки, усиливают подвижность больных суставов.

    Востребованы разработки медикаментов, которые содержат хитин – соединение из группы полисахаридов, как наполнитель и действующий компонент. Выпускаются ферментативные средства пролонгированного действия, содержащие декстраны с пониженной аллергичностью. Гликаны – основа при производстве зубных паст.

    Полисахариды отвечают за очищение организма от радионуклидов, токсинов. Активизируют работу ЖКТ. Инулин сокращает содержание глюкозы в крови. Показан при диабете и излишнем весе. В хирургии не обойтись без крахмала. Делают специальные повязки, присыпки, обволакивающие лекарственные препараты.

    Применение в пищевой промышленности

    Популярны гликаны, что добывают из бактерий. Выпуск пищевых пленок предохраняет продукцию от загрязнения, плесени, усыхания, поражения патогенными микроорганизмами. Производятся как стабилизаторы:

    • желе;
    • мороженого;
    • джема;
    • сока;
    • заправок для салатов;
    • сиропа.

    Экзополисахариды улучшают качество и свойство пищевых изделий. Добавка в хлеб обеспечивает объем, предохраняет от быстрого зачерствения. Ксантан незаменим в изготовлении молочной продукции.

    Полисахариды принадлежат классу органических соединений, применяемых в разных промышленных областях. Многообразие химической природы полисахаридов обуславливает широкий перечень фармакологических свойств и востребованность в косметологии.

    Поделиться:
    Adblock
    detector