Полисахариды (сложные углеводы).

Полисахариды представляют собой высокомолекулярные полимеры моносахаридов и их производных. Число моносахаридных остатков в них до сотен и нескольких тысяч. моносахаридов. нескольких тысяч. Полисахариды подразделяют на:

• Запасные — крахмал, животный и растительный гликоген;

• Структурные — целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновые вещества, слизи и др.

Запасные полисахариды

Крахмал (С₆Н₁₀О₅)n является важнейшим представителем полисахаридов в растениях. Этот запасной полисахарид используется растениями как энергетический материал. Аналогичным запасным углеводом у животных является гликоген.

Крахмал в больших количествах содержится в эндосперме злаков — 65…85 % его массы, в картофеле — до 20 %. В запасающих тканях различных органов — клубнях, луковицах более крупные крахмальные зерна откладываются в запас в амилопластах как вторичный (запасной) крахмал.

В клетках эндосперма крахмал находится в виде крахмальных зерен, форма и размер которых характерны для данного вида растения. Форма крахмальных зерен дает возможность легко распознать крахмалы различных растений под микроскопом, что используется для обнаружения примеси одного крахмала в другом, например при добавлении кукурузной, овсяной или картофельной муки к пшеничной.

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. Он состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина.

Строение амилозы. В молекуле амилозы остатки глюкозы связаны гликозидными α(1→4). связями, образуя линейную цепочку. Линейные цепи амилозы, содержащие от 100 до нескольких тысяч остатков глюкозы, способны спирально свертываться и таким образом принимать более компактную форму. В воде амилоза растворяется хорошо, образуя истинные растворы, которые неустойчивы и способны к самопроизвольному выпадению в осадок.

Строение амилопектина Амилопектин представляет собой разветвленный компонент крахмала. Он содержит до 50 000 остатков глюкозы, соединенных между собой главным образом α(1→4) гликозидными связями (линейные участки молекулы амилопектина). В каждой точке разветвления молекулы глюкозы ( D-глюкопиранозы) образуют α(1→6) гликозидную связь, которая составляет около 5 % общего числа гликозидных связей молекулы амилопектина. Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму. Амилопектин в воде не растворяется, образуя суспензию, но при нагревании образует вязкий раствор — клейстер.

Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет от 10 до 30 %, а амилопектина — от 70 до 90 %. Некоторые сорта ячменя, кукурузы и риса называются восковидными. В зернах этих культур крахмал состоит только из амилопектина. В яблоках крахмал представлен только амилозой.

Соотношение амилозы и амилопектина в крахмале

Вид, растение	Крахмал, %	Амилоза, %	Амилопектин, %
Картофель, Пшеница, кукуруза обычная	12—20 60—70	19—22 25	78—91 75
Кукуруза восковидная		0	100
Яблоки (плоды)	0,2	100	0
рис	60—80

Содержание крахмала в зерне, %: пшеница – 49—73, рожь – 55—73, ячмень – 45—68, овес – 34—64, кукуруза – 61—83, просо – 51—70, рис – 50—70.

Ферментативный гидролиз крахмала. Гидролиз крахмала катализируется ферментами – амилазами. Амилазы относятся к классу гидролаз.

α–Амилаза содержится в слюне и поджелудочной железе животных, в плесневых грибах, в проросшем зерне пшеницы, ржи, ячменя (солод). α-Амилаза является термостабильным ферментом, её оптимум находится при температуре 70⁰С. Оптимальное значение pH 5.6-6.0, при pH 3.3-4.0 она быстро разрушается.

β–амилаза находится в зерне пшеницы, ржи, ячменя, в соевых бобах, в батате. Однако активность фермента в созревших семенах и плодах низкая, активность β–амилазы возрастает при прорастании семян. β-амилаза расщепляет амилозу полностью, на 100% превращая ее в мальтозу. β-амилаза расщепляет амилопектин расщепляет на мальтозу и декстрины, дающие красно-коричневое окрашивание с йодом. Действие фермента прекращается, когда доходит до разветвлений. Гликозидная связь α(1→6) в точках ветвления молекулы амилопектина гидролизуется R – ферментом. Образовавшиеся при этом декстрины гидролизуются α-амилазой с образованием декстринов меньшей молекулярной массы и не дающих окрашивания с йодом.

Т.о. при действии образуются в основном мальтоза и немного высокомолекулярных декстринов. При действии образуются главным образом декстрины меньшей молекулярной массы и незначительное количество мальтозы. При одновременном действии α-амилазы и β-амилазы крахмал гидролизуется на 95%. Мальтоза под действием α–глюкоамилазы гидролизуется до D- глюкозы.

Препараты амилаз широко применяют в хлебопечении в качестве улучшителей. Добавление амилаз приводит к образованию более мягкого хлебного мякиша и уменьшает скорость черствения хлеба при хранении.

Инулин состоит из β-D-фруктозы (97%) и α-D-глюкозы (около 3%). Это неразветвленный полисахарид, состоящий из 37—44 остатков моносахаридов. Инулин относится к запасным полисахаридам ряда растений семейств астровые, колокольчиковые. В большом количестве инулин содержится в клубнях георгина (12%) и топинамбура, в корнях цикория (до 10%), одуванчика, корневищах артишока.