Получение

Бурые водоросли обрабатывают этиловым спиртом для удаления пигментов. Ламинараны извлекают из водорослей экстракцией горячей водой или горячими разбавленными водными растворами минеральных кислот с последующим осаждением этиловым спиртом. Сопутствующие полисахариды (фукоидан, альгиновые кислоты и др.) отделяют осаждением в виде нерастворимых солей (например, с катионными детергентами типа цетилтриметиламмонийбромида) или ионообменной хроматографией.

Химическое строение и молекулярная структура

Ламинаран – гомополисахарид с линейной, либо слабо разветвленной структурой. Линейная и боковые цепи построена из звеньев остатков β-D-глюкопиранозы, соединенныхβ-(1→3)-гликозидными связями (рис.11).

Рис.11. Структурная формула линейной макромолекулы ламинарана.

Наряду с линейными макромолекулами ламинаран может содержать в своем составе молекулы с разветвленной структурой. Боковые цепи присоединяются к основной цепи β-(1→6)-гликозидными связями. Некоторые звенья линейных цепей, помимо β-(1→3)-гликозидных связей, могут быть соединены β-(1→6)- связями. Концевым звеном макромолекулы ламинарана является, как правило, остатокD-маннита, присоединенный к соседнему звенуβ-(1→1)-гликозидной связью.D-маннит является концевым звеном ~75% макромолекул ламинарана.

Физические свойства

Полисахарид ламинаран – бесцветное аморфное вещество без запаха и вкуса. Ламинараны из разных видов водорослей различаются степенью разветвления макромолекул, месторасположением β-(1→6)-гликозидных связей, содержанием остатков D-маннита.

Ламинаран – сравнительно низкомолекулярный β-(1→3)/(1→6)-D-глюкан. Молекулярная масса различных образцов ламинарана может варьировать в пределахМ= 3.5 - 5.0 кДа.

Ламинаран не растворяется в органических растворителях, легко растворяется в горячей воде. В холодной воде ламинаран образует коллоидный раствор.

Ламинаран – оптически активный полимер. Величина удельного оптического вращения водного раствора составляет = –12 - –14 град.

Химические свойства

1. Кислотный гидролиз. Ламинаран сравнительно легко гидролизуется в кислой среде до глюкозы (рис.12). Например, при нагревании образцов при 100°С в среде 0.5 М H₂SO₄полный гидролиз протекает в течение 5 часов. На этой реакции основано количественное определение ламинаранов в природном сырье (водорослях).

Рис.12. Гидролитическая деструкция линейных макромолекул ламинарана в кислой среде.

В более мягких условиях протекает частичный гидролиз ламинарана с образованием 3-(β-D-глюкопиранозил)-D-глюкозы (ламинарибиозы) и ее высших олигомергомологов (ламинаридекстринов).

2. Ферментативный гидролиз.Ламинараны гидролизуются под действием ферментовламинараз,ламинариназиэкзо-глюканаз. Эти ферменты присутствуют в бактериях, некоторых грибах, водорослях, высших растениях, моллюсках.

Ламинаразыиламинариназыразрушают и β-(1→3)-, и β-(1→6)-гликозидные связи. Продуктами ферментативного расщепления является β-D-глюкоза и/или олигосахариды, построенные из звеньев остатков глюкозы (олигомерные гомологи глюкозы).

Экзо-глюканазыгидролизуют в макромолекулах ламинарана β-(1→3)-гликозидные связи, не затрагивая при этом β-(1→6)-гликозидные связи. Продуктами полного ферментативного гидролиза под действиемэкзо-глюканаз являются глюкоза и генциобиоза. По выходу последнего дисахарида оценивают содержание в макроцепях ламинарана β-(1→6)-гликозидных связей и степень разветвленности полисахарида.

Продукты ферментативного расщепления (в природных условиях) ламинарана используются растительным организмом для обеспечения клеток углеводным питанием.