Нуклеотиды

Группу низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений, имеющих в своем составе пуриновые и пиримидиновые основания и остатки фосфорных соединений, принято обозначать термином нуклеотиды. Ввиду исключительно важного биологического значения их выделяют в отдельный класс природных соединений.

Характерной частью нуклеотидов являются нуклеиновые кислоты, которые представляют собой органические кислоты с очень большой молекулярной массой (до одного миллиарда); растворяющиеся в щелочных растворах и осаждаемые из них кислотами. При гидролизе они распадаются на пуриновые или пиримидиновые основания, сахар и фосфорную кислоту.

Пиримидиновые и пуриновые основания представляют собой замкнутые соединения, в состав которых кроме углеводных атомов входят азот и кислород, а иногда и сера. Пиримидиновые основания включают тимин, цитозин и урацил. Пуриновые основания – аденин, гуанин, ксантин.

В основе пиримидинового соединения лежит ядро следующего состава:

Основой пуриновых соединений является более сложное ядро:

Установлено, что нуклеотиды играют основную роль в процессе передачи наследственных признаков и в биосинтезе белка, входят в состав важнейших ферментных систем организма, регулирующих такие процессы как фосфорилирование и окислительно – восстановительные процессы и направляют энергетику организма.

К нуклеотидам относятся два ряда веществ, различающихся как по строению, так и по биологическому действию: нуклеиновые кислоты и нуклеотидные коферменты.

Нуклеиновые кислоты (НК) представляют собой полимерные соединения. По входящему в их состав моносахариду различают рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). ДНК содержится в основном в ядрах клеток, а РНК– в цитоплазме и ядре.

Нуклеотидные коферменты в отличие от нуклеиновых кислот не являются веществами полимерного характера, хотя и обладают сложным строением, относятся к органическим соединениям со сравнительно небольшой молекулярной массой. Различают следующие коферменты: НАД – никотинамидадениндинуклеотид, ФАД – флавинадениндинуклеотид.

Общим у нуклеиновых кислот и нуклеотидных коферментов является то, что в основе их химического строения лежит соединение одного и того же типа – мононуклеотиды, т.е. соединения, в которых на одно пиримидиновое или пуриновое ядро приходится один остаток моносахарида и один остаток фосфорной кислоты.

Мононуклеотид, состоящий из аденозина (представляющего собой аденин, соединенный с рибозой) с фосфорной кислотой, является адениловой или аденозинмонофосфорной кислотой (АМФ). Присоединяя еще одну молекулу фосфорной кислоты, это соединение превращается в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ), которая при дальнейшем присоединении еще одной молекулы фосфорной кислоты дает аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ).

Первое из этих соединений является мононуклеотидом, входящим в состав рибонуклеиновых кислот. Два последних соединения служат передатчиками остатков фосфорной кислоты, что связано с передачей энергии.

Нуклеотид

Таким образом, нуклеотиды играют основную роль в процессах биосинтеза белка, входят в состав важнейших ферментных систем зерна, регулируют фосфорилирование и окислительно-восстано­вительные процессы как во время формирования и созревания зер­на, так и во время его проращивания. В нуклеиновых кислотах зако­дирована генетическая информация организма, и благодаря им эта информация реализуется. Нуклеиновые кислоты зерна наряду с белками являются важнейшими биополимерами, образующими протоплазму живой клетки.

Пуриновые и пиримидиновые основания стимулируют рост рас­тений и микроорганизмов. Вместо них в состав нуклеотидов, при­нимающих участие в построении окислительно-восстановитель­ных ферментов, могут входить витамины.

Жиры

Ячменное зерно содержит около 2-3 % жиров, которые находятся, главным образом, в алейроновом слое и зародыше, причем в алейроновом слое содержится жиров в 9 раз больше, чем в зародыше.

При проращивании зерна часть жира расходуется при обмене веществ на дыхание, часть подвергается ферментативному расщеплению на глицерин и жирные кислоты. В процессе сушки солода фермент липаза разрушается, поэтому жир солода почти целиком переходит в дробину, и лишь небольшая его часть переходит в сусло. Присутствие жиров в сусле нежелательно, так как они отрицательно влияют на пенообразование, стабильность и вкус пива. Это связано с тем, что жиры обладают очень большой поверхностной активностью, но очень небольшой поверхностной прочностью, в результате чего они являются очень сильными пеногасителями.

Среди жиров ячменя только незначительная (менее 0,1%) часть присутствует в виде свободных жирных кислот, из которых 52 % приходится на долю линоленовой, 28 – на долю олеиновой и 11 % – на долю пальмитиновой кислоты.

СНз-СН₂-СН=СН-СН₂-СН==СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Линоленовая кислота

СНз-(СН₂)₇-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Олеиновая кислота

СН₃-(СН₂)₁₄-СООН

Пальмитиновая кислота

Под жирными кислотами понимают углеводородные соединения с концевой группой СОО-Н⁺, через которую определяется слабая кислота. При этом различают:

-жирные кислоты с короткой цепочкой, например, уксусная кислота СН₃СООН;

- жирные кислоты с цепочкой средней длины (с 5-14 атомами углерода (валериановая, каприловая и т.д.));

- жирные кислоты с длинными цепочками (с 16 – 18 атомами углерода (стеариновая, олеиновая и др)).

Особую роль играют ненасыщенные жирные кислоты, т.е. такие жирные кислоты, у которых существует одна или более двойных связей между строго определенными атомами углерода. Это связано с тем, что ненасыщенные жирные кислоты имеют большое значение для функционирования живого организма. Иначе их называют незаменимыми жирными кислотами (т.е. которые не способен синтезировать человеческий организм). Эти кислоты играют существенную роль и при приготовлении пива. Так, ненасыщенные жирные кислоты требуются для построения стенок дрожжевых клеток; их производные участвуют в процессах старения пива с ухудшением его вкуса после розлива. В ходе технологических процессов можно проследить изменения в составе ненасыщенных жирных кислот и продуктов их расщепления (дериватов). Ненасыщенные жирные кислоты очень активны и весьма склонны к разрыву двойных связей через окисление. Это может происходить при участии фермента липоксигеназы или неферментативным путем.

Жирные кислоты с цепочками средней длины образуются в основном при главном брожении. При созревании пива они в значительной степени экстрагируются дрожжами и весьма отрицательно влияют на пенообразование.

Жиры (липиды) являются сложными эфирами жирных кислот с глицерином (пропиловый спирт). Сложные эфиры – это соединения кислот и спирта.

Большая часть жиров яч­меня представлена глицеридами: эфирами глицерина и жирных кислот. Глицерин может образовывать с жирными кислотами моно-, ди- и триглицериды, которые составляют соответственно 0,5, 3 и 95 % общего содержания жиров. Во время прорастания яч­меня происходит гидролитическое расщепление глицеридов на на­званные компоненты.

Помимо жиров в ячмене присутствуют жироподобные вещества (липоиды), которые представлены фосфатидами (фосфолипидами, например, лецитин и кефалин), фитостеринами, фосфоинозитидами (смесь кальциевых и магниевых солей фитиновой кислоты (фитин)) и т.п.

Лецитин и кефалин выполняют в зерне важную физиологическую функцию, связанную с проницаемостью клеточных стенок. Фитин при прорастании зерна гидролизуется с образованием первичных фосфатов, благодаря которым при солодоращении, а затем в сусле и пиве поддерживается определенный уровень рН.

Одним из компонентов ячменного жира является воск. Он представляет собой сложный эфир жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов.

В ячмене жиры содержатся как в свободном состоянии, так и в связанном с белками и углеводами.