Основные группы полисахаридов, их распространение и свойства

КРАХМАЛ

Крахмал - важнейший запасной углевод растений, является главной составной частью всех злаков и картофеля.

Он не является химически индивидуальным веществом.

Изучение строения полисахаридов крахмала стало строго научным в начале 40-х годов XX в., когда Мейер показал наличие в крахмале двух фракций: линейной (амилозы) и ветвистой (амилопектина).

Содержание амилозы и амилопектина в растениях различно и зависит от вида растения и органа, из которого он получен. Это соотношение меняется в период созревания.

Кроме углеводной части в крахмале содержатся минеральные вещества (от 0.2 до 0.7%), представленные в основном фосфорной кислотой, а также высокомолекулярные жирные кислоты ( до 0.6%).

В холодной воде крахмал набухает, но не растворяется, в горячей воде образует вязкий раствор, который при охлаждении превращается в студнеобразную массу.

Характерным свойством крахмала является его способность окраши­ваться в синий цвет при добавлении раствора Люголя.

Крахмал подвергается ферментативному и кислотному гидролизу. При слабом воздействии кислот образуется так называемый растворимый крахмал.

В растениях крахмал находится в виде крахмальных зерен разнообразной формы (овальной. сферической и др. Наиболее крупные зерна у картофеля, самые мелкие - у риса. Характерная форма крахмальных зерен и различия в размерах позволяют использовать эти признаки для идентификации растений и крахмала.

В медицинской практике используют картофельный, пшеничный, кукурузный и рисовый крахмал.

Крахмал применяют как наполнитель, а в хирургии - для приготовления неподвижных повязок, широко используется в присыпках, мазях и пастах. В качестве обволакивающего средства применяют внутрь при желудочно-кишечных заболеваниях.

ЦЕЛЛЮЛОЗА (клетчатка)

Целлюлоза - полисахарид, составляющий основу клеточных стенок растений; она содержится также в бактериях и некоторых низших животных. Это линейный полимер, построенный из остатков D-глюкопиранозы. Целлюлоза обладает высокими физико-механическими показателями. Она подвергается кислотному гидролиз): при кипячении с концентрированной серной кислотой образуется глюкоза, а при более слабом гидролизе - олигосахарид целлобиоза.

Большинство природных волокнистых материалов (хлопок, лен), а также древесина построены из целлюлозы.

В медицине целлюлоза используется как перевязочный материал.

ИНУЛИН

Инулин - запасной полисахарид, образованный (β-D-Э-фруктозой (94-97%) и -D-глюкозой (3-6%). Инулин легко растворим в горячей воде с образованием коллоидных растворов; из водных растворов осаждается спиртом; имеет сладкий вкус. Он подвергается кислотному и ферментативному гидролизу с образованием молекул β-D-фруктозы.

Инулин не окрашиваются йодом.

Инулин в больших количествах содержится в подземных органах растений семейств Asteraceae, Campanulaceae, в которых он заменяет крахмал. Растения, содержащие инулин, используют для получения фруктозы. Инулин в медицинской практике применяют в качестве заменителя сахара и крахмала при сахарном диабете, а также для диагностики функционального состояния почек (инулиновый тест).

ПЕКТИНОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

Пектиновые вещества - биополимеры полиуронидной природы, присутствующие в растворимой и нерастворимой формах практически во всех надземных растениях, морских травах и ряде пресноводных водорослей.

Основу этого полисахарида составляет D-галактуроновая кислота

По физико-химическим свойствам пектин представляет собой порошок от желтоватого до серовато-белого цвета, практически без запаха, слизистого вкуса. Он почти полностью растворим в 20 частях воды с образованием вязкого опалесцирующего коллоидного раствора. Водные растворы имеют кислую реакцию среды. Пектины нерастворимы в спирте и других органических растворителях.

Характерным и важным свойством пектина является его способность давать студни в присутствии сахара и кислот ( отсюда их название: от греч. "пектос'" - соединяющий). Желирующая способность растительного пектина, широко используемая пищевой промышленностью

Пектиновые вещества широко распространены в природе. Нераство­римые пектиновые соединения составляют большую часть межклеточного вещества и первичной стенки молодых растительных клеток. Растворимые пектины присутствуют в основном в соках растений. Они выполняют важнейшие биологические функции: влияют на прорастание семян и рост клеток, предохраняют растения от высыхания, усиливают их засухоустойчивость и морозостойкость, выполняют защитную функцию во взаимодействиях растений с фитопатогенами.

Пектин нашел применение в медицинской практике как вспомога­тельное вещество при производстве лекарственных форм, а также как лекарственное и профилактическое средство. В связи с тем, что пектины являются природными ионообменниками, способными замещать водороды карбоксильных групп на катионы поливалентных металлов, их используют в профилактике отравлений соединениями тяжелых металлов и радиоактивными изотопами. Таким образом, пектины в различных лечебных препаратах и пищевых изделиях являются одними из наиболее эффективных природных средств детоксикации организма от вредного воздействия радионуклидов, тяжелых металлов и других токсических веществ. Пектиновые вещества используют для приготовления кровоостанавливающих препаратов, антисептиков; они обладают противоязвенной, противовоспалительной, гипотензивной активностью.

Уникальный спектр функциональных свойств пектина (загуститель, студнеобразователь. стабилизатор, детоксикант, антиоксидант) определяет его широкое применение в пищевой промышленности и в медицине, в косметическом и других производствах.

Сырьем для получения пектинов служат яблочные выжимки, кожура цитрусовых, свекловичный жом, корзинки подсолнечника, кормовой арбуз. В последнее время разрабатываются способы получения пектинов из различных сортов тыквы.

КАМЕДИ (Gummi)

Камеди - продукты, образующиеся в результате перерождения клеточных стенок и содержимого клеток сердцевины, серцевинных лучей и выделяющиеся в виде вязких растворов на местах случайных (естественных) дефектов (трещины, повреждения насекомыми, бактериальные или грибные заболевания) или в результате искусственных воздействий на растение.

Камеди (гумми) - смеси гетерополисахаридов, карбоксильные группы которых связаны с ионами кальция, калия, магния. В состав камедей входят гексозы (D-галактоза. D-манноза), пентозы (L-арабиноза. D-ксилоза), уроновые кислоты (D-глюкуроновая и D-галактуроновая кислоты).

Первоначально мягкие или вязкие камеди на воздухе постепенно твердеют, превращаясь в аморфные массы разнообразной величины, формы и окраски. Камеди не имеют вкуса, но некоторые из них обладают сладковатым, реже горьковатым вкусом, без запаха

Камеди нерастворимы в этаноле, эфире, хлороформе и других органических растворителях. Они растворимы в воде и образуют растворы, занимающие промежуточное положение между истинными и коллоидными растворами. При этом растворы камедей обладают специфическими свойствами: вязкостью, клейкостью, набухаемостью. Некоторые камеди неполностью растворяются в воде или только набухают. Могут использовать как стабилизаторы и эмульгаторы.

СЛИЗИ (Mucilagines)

Слизи - гидрофильные полисахариды, образующиеся в растениях в результате нормального "слизистого" перерождения клеточных стенок или клеточного содержимого.

При этом ослизняться могут отдельные клетки (корень алтея, растения семейств фиалковые, гречишные) или целые слои (семя льна, блошное семя), при ослизнении клетки не разрушаются и целостность их сохраняется.

Слизи бесцветны или желтоваты, без запаха, слизистого, иногда сладковатого вкуса, полужидкой консистенции. Молекулярная масса слизей меньше, чем камедей. Слизи разбухают в воде и образуют вязкие коллоидные растворы. Осаждаются спиртом. При действии разбавленных кислот подвергаются гидролитическому расщеплению, давая различные моносахариды.

Реактивами на слизь являются метиленовый синий (окрашивает слизь в голубой цвет) и растворы щелочей (окрашивают слизь в желтый цвет).

Слизи выполняют важную биологическую роль запасных веществ

как резервы углеводов и воды, а также защитную роль, предохраняя растения от высыхания Они способствуют поглощению воды семенами и их набуханию при прорастании; а также распространению и закреплению в почве семян растений. Установлено, что накопление слизей в тканях некоторых растений повышает их засухоустойчивость.

Слизи применяются в медицине как мягчительные, обволакивающие, отхаркивающие, противовоспалительные средства. Их используют при лечении колитов, энтероколитов, гастритов, язвенной болезни желудочно-кишечного тракта, а также при заболеваниях верхних дыхательных путей и при отравлении некоторыми ядами. Их используют также в качестве эмульгаторов.