Химическое строение

Арабиногалактаны подразделяются на 2 типа: арабино-4-галактаны(тип I) иарабино-3,6-галактаны(тип II). Арабиногалактаны II типа наиболее распространены и имеют существенное практическое значение. Макромолекула арабиногалактана имеет разветвленное строение. Главная цепь макромолекула арабиногалактана II типа состоит из звеньев остатков-D-галактопиранозы, соединенныхβ-(1→3)-гликозидными связями. В основной цепи могут присутствовать также звенья остатковуроновых кислот (в основном глюкуроновой (рис.20)). Боковые цепи присоединены к основной цепи посредствомβ-(1→6)-гликозидных связей.

Рис.20. Структурная формула макромолекулы арабиногалактана, построенной из звеньев остатков-D-галактопиранозы и-D-глюкуроновой кислоты, соединенных β-(1→3)-гликозидной связью. Боковая цепь присоединена β-(1→6)-гликозидной связью.

Боковые цепи арабиногалактана могут состоять также звеньев остатков галактозы иарабинозы, из единичных звеньеварабинозы, а также из звеньев остатковуроновых кислот.

Звенья арабинозы могут присутствовать также и в основной цепи макромолекулы арабиногалактана. Соотношение звеньев остатков галактозы и арабинозы может варьироваться в пределах 7:1 – 2:1,причем ~1/3 звеньев арабинозы может находиться в пиранозной форме, а ~2/3 – в фуранозной. Эти соотношения зависят от климатических условий произрастания ивида исходного сырья, используемого для получения арабиногалактана, условий получения и очистки полисахарида и др.

Свойства

Арабиногалактаны – разветвленные полисахариды. Свойства арабиногалактана во многом определяются молекулярной массой его макромолекул. Молекулярная масса образцов арабиногалактана, извлеченного из различных источников, может составлять 3 – 95 кДа. Особенностью молекулярной характеристики арабиногалактана является узкое молекулярно-массовое распределение.

Арабиногалактаны – термически стабильные полимеры. Например, свойства арабиногалактана из древесины и натечной камеди лиственницы при длительном нагревании при 105°С не изменяются, а при 130°С – практически изменяются. Повышение температуры до 150°С приводит к увеличению потери массы и, одновременно, к увеличению средней степени полимеризации арабиногалактана и возрастанию количества высокомолекулярных фракций, что свидетельствует о протекании конденсационных процессов, в частности, межмолекулярной дегидратации.

Арабиногалактан растворяется в воде с образованием растворов, характеризующихся чрезвычайно низкой вязкостью.

Гидролитическая устойчивость арабиногалактана в водных растворах в значительной степени зависит от рН среды и температуры. При рН = 1 - 3 гидролиз протекает с заметной скоростью уже при 75°С, при 100°С гидролиз практически заканчивается через 4 ч. В менее кислой среде (рН = 3.8 – 4.5) начало гидролиза отмечается при 150°С, при 180°С арабиногалактан полностью гидролизуется до моносахаров в течение 1,5 - 2 ч.

Арабиногалактан способен образовывать водорастворимые нанобиокомпозиты с наночастицами благородных металлов. При получении неоргано-органических нанобиокомпозитов арабиногалактан выполняет роль восстанавливающего и стабилизирующего агента. В результате специфических взаимодействий макромолекулы полисахарида адсорбируются на поверхности растущего неорганического ядра, что обеспечивает самоорганизацию получаемых гибридных наноструктур, включая регуляцию их размерности. В качестве примера на рис.21 приведены микрофотографии структуры нанобиокомпозитов арабиногалактана с серебром и палладием.

(а)	(б)
Рис.21.Микрофотографии структуры нанобиокомпозитов арабиногалактана: серебро-арабиногалактан, увеличение 10 000 (а), палладий-арабиногалактана, увеличение 20 000 (б).

В последние годы исследования полисахарида арабиногалактана резко активизировались. Этому способствуют такие его свойства, как высокая растворимость в воде, уникально низкая вязкость растворов, а также биоразлагаемость и биологическая активность.