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 С₆Н₁₂О_6.

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 ангідридами 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-галактози та α-D-глюкози, зв’язок 1,4-β:

Добувають лактозу з молока. Вона міститься в коров’ячому молоці ~ 4 – 4,5%, а в жіночому ~ 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 полісахариду – 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, як 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 міняє від +14,2° до +34,6°. Не засвоюється організмом людини, дуже поширена в природі, міститься у пророслих зернах вівса, ячменю, шпинаті, солоді, кісточках абрикосів і т.д.