16. Полисахариды: классификация, строение, физико-химические свойства. Биомедицинское применение полисахаридов.

Ответ. Полисахариды — линейные или разветвленные высокомолекулярные полимерные цепочки из остатков моносахаридов, соединенные О-гликозидными связями. Из огромного разнообразия природных полисахаридов в фармакогнозии наибольшее значение имеют крахмал, целлюлоза, инулин, слизи, камеди, пектиновые вещества, альгинаты. Полисахариды 1 порядка представляют собой кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, имеют сладкий вкус и обладают восстанавливающими свойствами. Полисахариды 2 порядка - биополимеры с большой молекулярной массой, построенные из моносахаридов и уроновых кислот, соединенных друг с другом гликозидной связью. Это большей частью аморфные вещества, нерастворимые в неполярных растворителях и спирте, подвергаются кислотному и ферментативному гидролизу. Полисахариды можно классифицировать. По функции: запасные: крахмал, инулин; структурные: целлюлоза, гемицеллюлоза. По характеру скелета: линейные (амилоза); разветвленные (амилопектин). По степени однородности блоков: гомополисахариды - построенные из одинаковых моносахаридов: крахмал, инулин; гетерополисахариды - построенные из разных моносахаридов: камеди, слизи, пектиновые вещества. Полисахариды играют важную роль в обмене веществ растений и животных, лежат в основе их энергетики. В медицине их используют как пролонгаторы действия лекарств, иммуномодуляторы и антиканцерогены (полисахариды грибов), как обволакивающее, противовоспалительное, гипогликемическое (инулин) средства, в качестве наполнителя в таблетках (крахмал).

17. Крахмал. Инулин. Камеди. Пектины. Строение их молекул, физико-химические свойства, использование.

Ответ. Крахмал (Amylum) является запасным полисахаридом растений, накапливающимся в форме зерен и состоящим из амилозы (17—24 %) и амилопектина (76—83 %). Оба вещества являются 1,4-а-глюканами. Амилопектин сосредоточен в наружных слоях крахмальных зерен, а амилоза составляет их середину. Амилоза — линейный глюкан, где остатки глюкозы соединены 1,4-связями; легко растворима в воде и дает растворы с невысокой вязкостью. Амилопектин — разветвленный глюкан, где остатки глюкозы соединены как 1,4-, так и 1,6-связями; растворим только в горячей воде и дает вязкие растворы (клейстер). Йод окрашивает амилозу в синий цвет, а амилопектин — в фиолетовый. У каждого растения крахмальные зерна имеют определенную форму и размеры. Например: у картофельного крахмала зерна 80—100 мкм, кукурузного — 25—35 мкм, пшеничного — 6—8 мкм, а у рисового — 4—5 мкм. Крахмальные зерна не являются одним веществом. Содержат углеводы (96 %), минеральные соли (0,7 %) и жирные кислоты (0,6 %). Крахмал не растворим в холодной воде, спирте, эфире. Он подвержен ферментативному и кислотному гидролизу с образованием декстринов и конечного продукта — глюкозы. В горячей воде зерна крахмала набухают и лопаются — получается

клейстер. Однако у гороха зерна крахмала не набухают, поэтому и клейстер не образуется (60—70 % их объема составляет амилоза). Крахмал используется в медицине в качестве присыпки, компонента таблеток, мазей, а декстрин — для приготовления эмульсий. Применяется также как обволакивающее средство при воспалительных процессах в ЖКТ. Снижает содержание холестерина, усиливает секрецию инсулина, синтез рибофлавина кишечными бактериями и обмен желчных кислот, угнетает активность трипсина (за счет комплексообразования с белками). Источник крахмала клубни картофеля, семена кукурузы, пшеницы, риса. Инулин — высокомолекулярный фруктозан, состоящий из 34—35 остатков фруктозы, соединенных 1,2-С-связями, но заканчивается цепь остатком a-D-глюкопиранозы. В растениях выполняет функцию запасного вещества. Инулином богаты подземные органы растений сем. Астровые (Asteraceae): корни одуванчика ле-карственного (Taraxacum officinale Web.) — 40 %, топинамбура (земляной груши) (Helianthus tuberosus L.) — 30 %, цикория обыкновенного (Cichorium intybus L.) — 10 %, а также растения из семейств Фиалковые (Violaceae), Колокольчиковые (Campanulaceae), Лилейные (Liliaceae). Инулин легко растворяется в теплой воде, образуя коллоидный раствор. Осаждается крепким спиртом, основным ацетатом свинца, не окрашивается йодом, при взаимодействии с парами HCl дает пурпурный цвет, а с резорцином в присутствии концентрированной HCl и раствором бензидина в ледяной уксусной кислоте — красный. При кислотном гидролизе образуется фруктоза (и немного глюкозы). Инулин используется в медицине в качестве гипогликемического средства. Камеди (Gummi) — экссудативные продукты, образующие натеки на трещинах в коре стволов, ветвей. Первоначально они мягкие и вязкие, но затем твердеют. Обладают вязкостью, клейкостью и набухаемостью. Камеди безвкусны, не растворимы в органических растворителях (в отличие от смол и веществ каучуковой природы), гидрофильны, растворимы в воде, при этом образуют растворы, занимающие промежуточное положение между истинными и коллоидными растворами. По растворимости в воде камеди подразделяются: на арабиновые — полностью растворимые в воде; бассориновые — частично растворимые в воде; церазиновые — не растворимые в холодной воде, но частично растворимые и набухающие при кипячении. По химическим свойствам камеди подразделяются на кислые (из-за глюкуроновых и галактуроновых кислот либо сульфатных групп) и нейтральные, являющиеся в основном глюко- и галактоманнанами. По химическому составу камеди — это главным образом гексозаны (в отличие от слизей, у которых преобладают пентозаны). Камеди образуются в основном растениями засушливого климата, относящимися к семействам Бобовые (Fabaceae), Розоцветные (Rosaceae), Лилейные (Liliaceae). Например, камедь трагаканта (Gummi Tragacanthae) из астрагала мелкоголовчатого (Astragalus microcephalus Wild.), камедь абрикоса (Gummi Armeniacae) из абрикоса обыкновенного (Armeniaca vulgaris Lam.). Используются в медицине в качестве эмульгаторов суспензий, киселей. Пектиновые вещества — полимеры, состоящие из остатков D-галактуроновой кислоты, связанных между первым и четвертым С-атомами гликозидными связями. Кроме галактуроновой кислоты в пектиновых веществах присутствуют нейтральные полисахариды — арабинаны, галактаны, связанные с кислыми фрагментами пектинов ковалентными связями. Пектиновые вещества подразделяют: на пектовые кислоты (R = H); пектаты (R = Me+: обычно Ca2+); пектины, или пектиновые кислоты (R = H и СН3); пектинаты (R = Me и СН3). Под действием 2—3 % растворов гидроксидов калия или натрия или фермента пектазы в пектине отщепляются метоксильные группы и образуются метиловый спирт и свободная полигалактуроновая кислота. Важным свойством пектинов является их способность давать гели в кислой среде в присутствии сахара. Благодаря наличию свободных карбоксильных групп коллоидные частицы несут высокий отрицательный заряд и способны осаждаться ионами металлов, образуя пектинаты (соли пектиновых кислот) и пектаты (соли пектовых кислот). Благодаря этому свойству пектиновые вещества используются при отравлении солями тяжелых металлов в целях их детоксикации и выведения из организма. Пектины не растворимы в спиртах и органических растворителях. В ЛР пектиновые вещества присутствуют в виде нерастворимого протопектина: полимера метоксилированной полигалактуроновой кислоты с галактаном и арабаном клеточной стенки и иногда с остатками рамнозы. Цепочки полиуронида связаны между собой ионами Са2+ и Mg2+. Протопектин содержится в незрелых плодах яблони, груши, придавая им жесткость. При созревании происходит частичная деполимеризация полиуронидных цепей, и протопектин переходит в пектин. Пектиновые вещества используют для приготовления кровоостанавливающих ЛС, для снижения токсичности салицилатов, антибиотиков. Пектины обладают антисклеротической, противовоспалительной активностью, ихжеле- образующая способность используется в кондитерском производстве. В промышленности пектин получают из корнеплодов свеклы, где его содержание доходит до 25 %, а также из корки плодов цитрусовых.

18. Сырьевые источники получения крахмала (клубни картофеля, семена кукурузы, пшеницы, риса), инулина (клубни топинамбура, корневища девясила, корни одуванчика, цикория, эхинацеи), пектина (корнеплоды свеклы, плоды цитрусовых).

Ответ. Крахмал (Amylum) является запасным полисахаридом растений, накапливающимся в форме зерен и состоящим из амилозы (17—24 %) и амилопектина (76—83 %). Оба вещества являются 1,4-а-глюканами. Амилопектин сосредоточен в наружных слоях крахмальных зерен, а амилоза составляет их середину. Амилоза — линейный глюкан, где остатки глюкозы соединены 1,4-связями; легко растворима в воде и дает растворы с невысокой вязкостью. Амилопектин — разветвленный глюкан, где остатки глюкозы соединены как 1,4-, так и 1,6-связями; растворим только в горячей воде и дает вязкие растворы (клейстер). Йод окрашивает амилозу в синий цвет, а амилопектин — в фиолетовый. Крахмал накапливается в зернах злаковых растений: рисе (до 86%), пшенице (до 75%), кукурузе (до 72%), клубнях картофеля (до 24%). В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также кукурузы, в меньшей степени – из риса, пшеницы и других растений. Кукурузный крахмал получают путем обработки кукурузных зерен. После предварительной очистки кукурузные зёрна замачивают в серной кислоте, благодаря чему связывающий белок и другие вещества растворяется. Размякшие зёрна дробят и получают “крахмальное молоко” (крахмальную суспензию). Затем производят отделение крахмала от белка, не растворившегося в серной кислоте, отстаиванием или с помощью центрифуги. На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают и высушивают. Клубни картофеля предварительно моют и измельчают на терочных машинах до состояния кашки. Из полученной кашки на центрифугах отделяют клеточный сок и получают “крахмальное молоко”. “Крахмальное молоко” рафинируют и промывают водой. Образуется сгущенная суспензия крахмала, из которой затем осаждают крахмал. На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают, отстаивают и высушивают. Инулин — высокомолекулярный фруктозан, состоящий из 34—35 остатков фруктозы, соединенных 1,2-С-связями, но заканчивается цепь остатком a-D-глюкопиранозы. В растениях выполняет функцию запасного вещества. Inuta helenium L. – Девясил высокий. Цветет в июне – августе. Разводится в садах как лекарственное и декоративное растение; на окраинах поселков и деревень встречается в одичавшем состоянии. С лекарственной целью применяется «корень девясила» — Radix Inulae. Заготовку его производят обычно осенью или ранней весной. Сырье имеет сильный аромат, настолько своеобразный, что он является наиболее характерным его признаком; вкус горьковато-пряный. Корневища и корни девясила содержат эфирное масло (до 3%), инулины (до 44%), следы алкалоидов и сапонинов. Листья содержат фолиевую кислоту. В настоящее время корень девясила применяется в медицинской практике в виде отвара как отхаркивающее средство при острых и хронических заболеваниях дыхательных путей; рекомендуют девясил при легочном туберкулезе. Cichorium intybus L. – Цикорий обыкновенный. Цветет все лето. Растет на сорных местах, залежах, у дорог. Встречается нередко, по всей республике. В цветках содержится гликозид цикорин, в млечном соке горькие вещества – лактуцин, лактукопикрин, тараксастерол, плоды содержат протокатехиновый альдегид, в корнях – инулин и алкалоиды. Применяют главным образом водные отвары всего растения или надземной его части. Пьют при опущении желудка и разных желудочных болях, при нервных заболеваниях, обмороках. Taraxacum officinale. — Одуванчик лекарственный. Произрастает на лугах, полянах, по травянистым склонам, в садах и по дорогам. С лекарственной целью употребляется корень одуванчика – Radix Taraxaci, который собирают осенью. Запах отсутствует, вкус горьковатосладковатый. Корни содержат тритерпеновые соединения, стерины, тараксол, инулин и др. Применяются как возбуждающее аппетит и улучшающее пищеварение при запорах и как желчегонное средство. Пектиновые вещества — полимеры, состоящие из остатков Dгалактуроновой кислоты, связанных между первым и четвертым С-атомами гликозидными связями. Кроме галактуроновой кислоты в пектиновых веществах присутствуют нейтральные полисахариды — арабинаны, галактаны, связанные с кислыми фрагментами пектинов ковалентными связями. В промышленности пектин получают из корнеплодов свеклы, где его содержание доходит до 25 %, а также из корки плодов цитрусовых. Пектин получают кислотной экстракцией из цитрусовых (лайм, лимон, апельсин, грейпфрут), яблочных выжимок, жома сахарной свеклы, морской травы, или из корзинок подсолнечника. Технологическая схема получения пектина предусматривает его экстрагирование из исходного сырья, очистку, осаждение органическими растворителями, сушку, измельчение и т. н. стандартизацию. Стандартизация представляет собой процесс модификации свойств пектина, достигаемой физическими и/или химическими способами, с целью приведения их в соответствие с технологическими и рецептурными требованиями производства различных групп пищевых и непищевых продуктов. Пектин является гелеобразователем, стабилизатором, загустителем, влагоудерживающим агентом, осветлителем, веществом, облегчающим фильтрование и средством для капсулирования, зарегистрирован в качестве пищевой добавки E440.