Олигосахариды

Производные моносахаридов

К ним относятся кислоты и многоатомные спир­ты, которые образуются из моносахаридов, имеют некоторые общие с ними свойства и участвуют в их метаболизме.

Кислоты образуются при окислении моносаха­ридов. В зависимости от того, какая группа в мо­лекуле сахара окисляется, образуются кислоты трех типов:

1. При окислении альдегидной группы до кар­боксильной получаются альдоновые кислоты: из глюкозы — глюконовая, из галактозы — галактоновая, из рибозы — рибоновая и т. д.

2. При одновременном окислении альдегидной и первичной спиртовой групп образуются дикарбоновые кислоты, которые называются альдаровы-ми: из глюкозы — глюкаровая, из галактозы — галактаровая и т. д.

3. При окислении только первичной спиртовой группы получаются альдокислоты — уроновые кислоты: из глюкозы — глюкуроновая, из галак­тозы — галактуроновая, из маннозы — маннуроновая и т. д.

Все эти кислоты легко образуются в растениях и участвуют в углеводном обмене, входят в состав некоторых полисахаридов (гемицеллюлозы, гумми, слизи), гликопротеинов, гликозидов.

Многоатомные спирты образуются в растениях путем восстановления моносахаридов, их альдо- или кетогрупп. Наиболее распространены в расте­ниях сорбит, маннит, дульцит (галактит).

Сорбит образуется при восстановлении глюко­зы и фруктозы. Он широко распространен в расте­ниях. Много его в плодах — фруктах и ягодах (яб­локи, груши, сливы, вишни, абрикосы, персики). Особенно много сорбита в плодах рябины — до 7%, откуда он и был впервые выделен.

Маннит получается при восстановлении маннозы или фруктозы. Его много в овощах и плодах (морковь, лук, оливки, ананасы), в грибах (до 11%), в водорослях (5-20%). Обычно маннит получают из морской капусты (бурая водоросль). Часто он выделяется на коре некоторых деревьев в виде «манны» (оливковое дерево, некоторые виды ясе­ня, тамарикса).

Дульцит (галактит) образуется при восстанов­лении галактозы. Он содержится во многих расте­ниях и в выделениях на коре и листьях некоторых деревьев. Например, «мадагаскарская манна» пред­ставляет собой почти чистый дульцит.

Олигосахариды — это обычно белые кристал­лические вещества. Они хорошо растворяются в воде и имеют более или менее сладкий вкус. Они находятся в растениях в свободном состоянии, в составе высших полисахаридов, гликозидов, гли­копротеинов. В их молекулы входят от двух до десяти остатков моносахаридов, но чаще встреча­ются сахара, содержащие 2-5 остатков. По числу остатков олигосахариды делят на ди-, три-, тетра-, пентасахариды и т. д.

Дисахариды. Это самая большая и распрост­раненная группа олигосахаридов. Их молекулы состоят из двух остатков гексоз, из двух пентоз или из гексозы и пентозы. Чаще встречаются две гексозы.

Дисахариды построены по типу гликозидов, т. е. соединение двух молекул моносахаридов происхо­дит за счет гликозидного гидроксила одного моно­сахарида и одного из гидроксилов другого.

Наиболее важные дисахариды растений состоят из остатков следующих моносахаридов: сахароза – глюкоза и фруктоза, мальтоза – глюкоза и глюкоза, лактоза – галактоза и глюкоза.

Сахароза (свекловичный, или тростниковый са­хар) — наиболее распространенный и важный рас­тительный дисахарид. В небольших количествах сахароза содержится во всех тканях растений. Она является основным транспортным сахаром и движется по ситовид­ным трубкам флоэмы. Кроме того, сахароза мо­жет накапливаться в клеточном соке в плодах, корнях, клубнях в качестве запасного углевода. Больше всего сахарозы содержится в корнепло­дах сахарной свеклы (14-20%) и в соке стеблей сахарного тростника (14-25%).

Сахароза имеет наибольшее практическое зна­чение среди других сахаров, т. к. она является ос­новным сахаром, который используется человеком в пищу. Сахарозу получают из сахарного тростни­ка (65% мировой потребности) и из сахарной свек­лы (30-35%).

Источником сахара в тропиках для местного населения служат пальмы — кокосовая, сахарная и винная. Перед цветением у пальм подрезают глав­ную ось соцветия и собирают вытекающий сок. Его выпаривают и получают коричневый сахар. Сок также сбраживают в вино.

Сахарная кукуруза и сахарное сорго в стеблях содержат 10-12% сахарозы. Использовать эти ра­стения для получения сахара невыгодно, но из них готовят сладкий сироп, который используют в кон­дитерской промышленности.

В Северной Америке растет сахарный клен. Вес­ной из подрезанного стебля получают сладкий сок, содержащий около 4% сахара. Сок упаривают до сиропа, напоминающего мед, который применяют как общеукрепляющее средство.

Очищенная сахароза отрицательно действует на кровеносные сосуды, вызывая их склероз, поэтому не рекомендуется употреблять больше двух сто­ловых ложек сахара в день. Желтый и коричне­вый сахар гораздо менее вреден, действие сахаро­зы в нем смягчают примеси.

Сахароза легко гидролизуется при нагревании с кислотами или под действием фермента сахаразы, образуя смесь равных количеств глюкозы и фруктозы. Эту смесь называют инвертным са­харом. Инвертный сахар более сладкий (на 30%), чем сахароза, поэтому в кондитерской про­мышленности часто используют вместо сахаро­зы инвертный сахар.

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух ос­татков глюкозы. Она содержится в солоде — проросшем зерне.

Трегалоза (грибной сахар) состоит из двух ос­татков глюкозы. Трегалоза содержится в грибах, водорослях, некоторых высших растениях. В дрожжах количество трегалозы дос­тигает 18%.

Целлобиоза — это основная структурная едини­ца целлюлозы. В свободном виде она встречается в пасоке некоторых деревьев. Если целлобиоза в рас­тениях обнаруживается редко и в небольших коли­чествах, то гидролизующий ее фермент целлобиаза распространен достаточно широко. Очевидно, цел­лобиоза очень быстро расщепляется и поэтому уло­вить ее в тканях растений трудно. Молекула целлобиозы состоит из двух остатков глюкозы. Она не сбраживается дрожжами и не усваи­вается животным организмом.

Лактоза (молочный сахар). Молочным сахаром лактозу называют потому, что она содержится в мо­локе млекопитающих (4-5%). При этом молоко не обладает сладким вкусом, т. к. лактоза в 6 раз менее сладкая, чем сахароза. В растениях лактоза чаще находится в связанном состоянии (гликозиды, гликопротеины).

Молекула лактозы состоит из галактозы и глю­козы.

На сыродельных заводах из сыворотки, кото­рая является отходом производства, получают лак­тозу. Ее используют для приготовления питатель­ных микробиологических сред, в фармацевтичес­кой промышленности в качестве наполнителя при изготовлении порошков и таблеток. В Норвегии из сыворотки богатой лактозой, готовят сыр брюност. Он коричневого цвета потому, что при дли­тельном кипячении сыворотки происходит карамелизация лактозы.

Рутиноза — дисахарид, встречающийся только в гликозидах. Ее молекула состоит из рамнозы и глюкозы.

Дисахариды, имеющие в своем составе рамнозу, обладают горьким вкусом и придают его гликозидам. Например, горькие гликозиды, содержа­щие рамнозу, характерны для грейпфрутов.

Самбубиоза — дисаха­рид, состоящий из ксилозы и глюкозы. Она также встреча­ется только в составе гликозидов.

Трисахариды. Рафиноза — наиболее распрост­раненный в растении трисахарид. Молекула рафинозы состоит из остатков галактозы, глюкозы и фруктозы. Иными словами, в молекуле рафинозы галак­тоза связана с остатком сахарозы.

Рафиноза — второй по значению транспорт­ный сахар во флоэме растений. Она встречается в семенах (хлопчатник), в «манне» на коре дере­вьев (эвкалипт). Много рафинозы в корнеплодах сахарной свеклы — до 1% от количества сахаро­зы. При хранении корнеплодов содержание в них рафинозы возрастает. При производстве сахара рафиноза накапливается в мелассе, откуда ее и получают.

Тетрасахариды. Стахиоза — наиболее извест­ный в растениях тетрасахарид. В состав ее моле­кулы входят 2 остатка галактозы, остаток глюко­зы и фруктозы.

Впервые стахиозу получили из корней чистеца (Stachys), отсюда ее название. Этот тетрасахарид содержится в семенах многих бобовых (соя, горох, фасоль, чечевица, люпин), в «манне» некоторых видов ясеня, в зернах ржи. Стахиоза является тре­тьим по значению (после сахарозы и рафинозы) транспортным сахаром в ситовидных трубках фло­эмы.

Ряд пищевых продуктов содержит много стахиозы (до 1-1,5%) — ржаной хлеб, фасоль, горох, бобы, а у некоторых людей отсутствует фермент, расщепляющий этот сахар. При употреблении ими пищи богатой стахиозой возникает дискомфорт в кишечнике. В таких случаях следует воздержи­ваться от употребления этих продуктов.

Пентасахариды. Вербаскоза впервые выделе­на из коровяка (Verbascum). В ее молекулу входят 3 остатка галактозы, глюкоза и фруктоза.

Вербаскоза — тоже транспортный сахар, но ее в ситовидных трубках мало, по значению она сле­дует за стахиозой.