21.3. Полісахариди

21.3.1. Олігосахариди (сахароподібні полісахариди)

В залежності від числа молекул простих сахарів, які утворюються при гідролізі молекули олігосахариду, розрізняють: дисахариди, трисахариди і т.д. Найбільше значення мають дисахариди.

21.3.1.1. Дисахариди (біози)

Дисахаридами називають вуглеводи, молекули яких, приєднуючи молекулу води, розщеплюються на дві молекули моносахаридів.

Дисахариди – кристалічні, добре розчинні у воді речовини, солодкі на смак. Їх водні розчини оптично активні.

Серед природних дисахаридів найбільше значення мають сполуки складу С₁₂Н₂₂О₁₁, які при гідролізі розпадаються на дві молекули гексоз:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О 2 С₆Н₁₂О₆

Гідроліз проходить під дією мінеральних кислот, при дії лугів вони гідролізують повільно.

Добувають дисахариди із природних продуктів. Деякі з них зустрічаються у вільному стані, інші добувають шляхом гідролізу їх глікозидів або полісахаридів. Відомі і синтетичні методи добування дисахаридів, але практично не використовуються. Перший синтез дисахаридів був здійснений у 1879 році О. Коллі.

Назви дисахаридів, як правило, тривіальні і походять від назв тих продуктів, звідки вони були добуті: тростинний цукор, молочний цукор і т.д.

Дисахариди утворюються із двох молекул моносахариду за рахунок відщеплення молекули води:

В утворенні молекули води і зв’язку між залишками моноз беруть участь: обов’язково глікозидний гідроксил однієї молекули і глікозидний або спиртовий гідроксил другої. Отже, дисахариди є своєрідними етерами моносахаридів, причому вони можуть складатися із залишків однакових або різних молекул моносахаридів. Таким чином, дисахариди являють собою глікозиди, в яких агліконом є друга (інша) молекула моносахариду.

Залежно від того, за рахунок яких гідроксилів утворюється молекула води і здійснюється зв’язок між залишками монози, дисахариди поділяються на відновлювальні і невідновлювальні або глікозил-глікози і глікозил-глікозиди.

21.3.1.2. Глікозил-глікози (відновлювальні дисахариди)

Глікозил-глікозами або відновлювальними називають такі дисахаридами, які утворюються в результаті відщеплення молекули води за рахунок напівацетального гідроксилу однієї із моносахаридних молекул та будь-якого із спиртових гідроксилів другої молекули (частіше – при 4-му атомі Карбону). Найважливішими відновлювальними дисахаридами є мальтоза (солодовий цукор), лактоза ( молочний цукор), целобіоза.

Мальтоза (солодовий цукор) С₁₂Н₂₂О₁₁ утворюється із двох молекул α-D-глюкопіраноз за рахунок утворення молекули води із напівацетального гідроксилу однієї молекули та атома Гідрогену спиртового гідроксилу біля четвертого атома Карбону другої молекули:

Зв’язок 1,4-α- називають глікозил-глікозним.

Властивості мальтози. У розчині мальтоза перебуває в рівновазі з таутомерною альдегідною формою:

Завдяки тому, що мальтоза в розчині знаходиться в таутомерній альдегідній формі, для неї характерні реакції по альдегідній групі:

1. відновлення – багатоатомний спирт;

2. окиснення – мальтобіонова кислота:

а) реакції з амоніачним розчином нітрату Аргентуму;

б) з фелінговою рідиною;

в) з гідроксидом міді;

3. алкілювання – октаметилмальтоза;

4. ацилювання – октаацетилмальтоза.

Мальтоза кристалізується з однією молекулою води. Т_пл 103°С. Вона поширена в рослинних і тваринних організмах (утворюється, як проміжний продукт розщеплення крохмалю у процесі обміну вуглеводів).

Добувають мальтозу при гідролізі крохмалю за допомогою ферментів (амілози, діастази), які містяться у пророслих зернах солоду (лат. maltum - солод), а тому мальтозу називають солодовим цукром. Дріжджі зброджують мальтозу. Вона солодка на смак, але приблизно в три рози менш солодка ніж цукор. [α]²⁰_D = + 130,4°.

Лактоза, або молочний цукор С₁₂Н₂₂О₁₁ утворюється з β-D-галактопіранози та α-D-глюкопіранози, зв’язок 1,4-β:

Добувають лактозу з молока. Вона міститься молоці. В коров’ячому молоці ~ 4 – 4,5%, в жіночому молоці ~ 5 – 8% лактози. Лактоза відрізняється від інших сахарів тим, що для неї не характерна гігроскопічність, використовується як фармацевтичний препарат (наповнювач таблеток) та як продукт харчування для грудних дітей.

Лактоза міститься в молоці, пилку багатьох рослин. Її добувають із відходів виробництва сиру, масла та сироватки молока.

Целобіоза, С₁₂Н₂₂О₁₁, утворюється при неповному гідролізі целюлози. При її гідролізі утворюється дві молекули глюкози. Молекула целобіози, подібно до молекули мальтози, складається із двох залишків глюкози, проте зв’язок між ними здійснений не через 1,4-α-, а через 1,4-β-глікозидний гідроксил.

Для неї характерні всі властивості відновлювальних дисахаридів. Целобіоза – кристалічна речовина з Т_пл 285°С. На відміну від мальтози вона не зброджується дріжджами, майже не солодка на смак. Кут питомого обертання [α]²⁰_D вона змінює з +14,2° до +34,6°. Не засвоюється організмом людини, проте дуже поширена в природі, міститься у пророслих зернах вівса, ячменю, шпинаті, солоді, кісточках абрикосів і т.д.