6. POLYSACHARIDY glykany hlavní stavební jednotky obsah pentosy, hexosy, cukerné kyseliny aj. deriváty furanosy, pyranosy > 10 až 103-105 monosacharidů klasifikace podle původu ♦ přirozené ♦ aditivní
glykany rostlin, živočichů glykany řas, hub, mikrobů, modifikované glykany rostlin
podle základních funkcí ♦ zásobní (rezervní) ♦ stavební (strukturní) ♦ s jinými funkcemi (hospodaření s vodou, ochrana pletiv)
glykogen škrob, neškrobové glykany chitin celulosa a asociované glykany arabská guma, okra
podle druhu řetězce lineární
nevětvené
amylosa, celulosa
větvené
cyklické
jednou větvené
amylopektin
substituované
dextran
několikrát větvené
guarová guma
cyklodextriny
podle vázaných monosacharidů ♦ homopolysacharidy (homoglykany) amylosa, celulosa glukany α-glukany amylosa β-glukany celulosa fruktany ♦ heteropolysacharidy (heteroglykany) arabinoxylany
podle uplatnění ve výživě ♦ využitelné ♦ nevyužitelné (3 kJ/g vs. 17 kJ/g) složení, obsah využitelnost
škrob, glykogen vláknina potravy
hlavní polysacharidy potravin maso obiloviny
glykogen, komplexní cukry škrob celulosa hemicelulosy arabinoxylany β-glukany škrob fruktany celulosa hemicelulosy xyloglukany pektin celulosa hemicelulosy xyloglukany pektin
zelenina a okopaniny
ovoce
aditivní glykany modifikované přírodní mořské řasy rostlinné gumy mikroorganismy
škrob, celulosa, chitin, pektin agary, karagenany, algináty arabská, guarová, tragant gellan
gely viskozní roztoky škrob struktura směs 2 glykanů CH2OH O 4
1
OH
CH2OH O α
HO
CH2OH O
OH
O
OH
CH2OH O
OH
O
OH
O
OH
OH
neredukující konec
OH OH
n
redukující konec
amylosa CH2OH O O
CH2OH O
OH
1
OH
O
OHO
OH CH2OH O
hlavní řetězec O
postranní řetězec
α
OH
6
CH2
CH2OH O
O OH
O OH
1
OH
amylopektin 2
α
4
O
OH
O OH
Φ
redukující konec počet glukosových jednotek 27-28
asi 6 nm 12-16
řetězce A řetězce B řetězec C
schematická struktura amylopektinu zdroje ♦ obiloviny ♦ brambory ♦ luštěniny ♦ jiné (amarant, kasava) amyloodrůdy voskové odrůdy (ječmen, kukuřice) škrobová zrna (granule) v plastidech (chloroplasty, amyloplasty) další složky granulí ♦ lipidy (v pšenici 0,4-0,7 %, hlavně lysofosfolipidy) ♦ bílkoviny (v pšenici friabilin, 0,3 %) chování při záhřevu ve vodě ♦ obsah vody 13 % (pšeničný), 18-22 % (bramborový) ♦ nerozpustné za studena, suspenze ♦ příjem ≅ 30 % bez změny tvaru a velikosti (imbibice) CH2OH O OH O OH
♦ při zahřívání botnání (přerušení H-vazeb), sol ♦ roste viskozita (maximum ≅ ztrátě integrity granulí) ≅ 52-, želatinační teplota ≅ 52-64 oC (pšeničný), 50-68 oC (bramborový) ♦ amylosa do roztoku, slabý pokles viskozity, sol (škrobový maz) ♦ při ochlazení gel (želatiace škrobu, nové vazby amylosa / amylopektin) ♦ stárnutím retrogradace (syneréze), vylučování vody ♦ reželatinace (asociace amylosy)
3
chování při výrobě chleba použití ♦ modifikované škroby ♦ dextriny DE ≤ 20 ♦ škrobové sirupy, (maltosové sirupy), glukosové sirupy ♦ fruktosové sirupy (glukosaisomerasa) fruktosany fruktany, glukofruktany obsah struktura ♦ insuliny, čekanka, topinambury ♦ levany (fleiny), řepná šťáva, Bacillus subtilis ♦ se smíšenými vazbami, obiloviny, zeleniny
β-(1→2) β-(1→6) β-(1→2), β-(1→6) CH2OH O 2 HO CH2OH
O
CH2OH O 1 OH HO
α
β
O
CH2OH O 2 HO
CH2 O 6
OH
OH
OH 1 CH2 O 2 HO β
CH2 O
CH2OH O 2 HO β
6
OH
CH2 O 6
OH
glukofruktan levanového typu použití zeleniny, náhražky kávy fruktosové sirupy celulosa struktura (≅ 15 000 molekul, β-(1→4)) OH OH
4
O
O CH2OH
β
CH2OH O
O
OH OH
1
OH
CH2OH O OH
O O CH2OH
OH
O
OH OH
n H
H O CH2
O H
O
O
H O
O
O H
O
CH2
O H O
O O H O
CH2
O O O H
H
stabilizace H-vazbami, vlákna (mikrofibrily) 4
zdroje ♦ základ stěn rostlinných buněk ♦ asociace s hemicelulosami, pektiny ovoce, zelenina obiloviny, luštěniny pšeničná mouka otruby
1-2 % 2-4 % 0,2-3 % 30-35 %
použití ♦ modifikované celulosy hemicelulosy ♦ heteroglukany xyloglukany β-glukany ♦ heteroxylany arabinoxylany (pentosany)
ovoce, zelenina, luštěniny ovoce, zelenina, obiloviny obiloviny
arabinoxylany (pentosany) pšeničná mouka << žitná mouka schopnost vázat vodu hutná, lepkavá struktura žitného těsta pektiny struktura, obsah galakturonové kyseliny pektocelulosy → protopektiny → pektiny (rozpustné) nezralé ovoce (pektosy), zralé ovoce (glykosidasy a lyasy) vazebná oblast vlasová oblast
D-galakturonová
kyselina (methylester) arabinany, arabinogalaktany, L-rhamnosa
COOCH3 O
O 4
1
OH
OH
OH O α
OH O
COOCH3 O O OH
zdroje ♦ jablečné matoliny ♦ albedo pomerančů použití želírující prostředek, podmínky vzniku gelů gumy (klovatiny) a slizy gumy rostlinné , základní složení gumy mikrobiální nevznikají gely, viskozní roztoky 5
O OH
OH
O COOH
OH
O COOCH3
polysacharidy mořských řas stavební funkce algin alginová kyselina, soli algináty (komerčně Na) struktura o M-M-M-M-G-M-G-G-G-G-G-M-G-M-G-G-G-G-G-G-G-G-M-M-G-M-G-M-G-G-M
COOH O COOH O 4
β
OH HO 1
β
OH HO 1
4
úsek M-G
úsek G
úsek G
úsek M
O O COOH 1 OH HO
O 4
O
O
β-D-mannuronová kyselina
O COOH 1 OH HO
4 α
O
α
O
α-L-guluronová kyselina
zdroje hnědé řasy čeledi Pheophycae použití želírující prostředek, stabilizátor nutná přítomnost Ca2+ (viz pektiny) modifikované algináty agary, karagenany struktura CH2OH HO O 1
O 3
β
O
O
CH2OH HO O
HO 1
OH
4 6
CH2
α
O OH
6
1
OH
OH
β-D-Galp 3,6-anhydro-α-L-Galp
β
O 4
O
CH2 O
3
1
α
OH OH
β-D-Galp 3,6-anhydro-α-D-Galp
agarobiosa
karabiosa
agarosa (málo sulfátových skupin) zdroje červené řasy čeledi Rhodophycae použití želírující prostředky karagenany (superhelixy) přítomnost neutralizujících iontů komplexy s kaseiny
6
různé karagenany
chitin struktura β-D-glukosamin N-acetyl-β-D-glukosamin (chitosamin) 10-30 % 70-90 %
4
O
OH
CH2OH O
NH2
CH2OH O 1
β
O 4
OH
1
β
O NHCOCH3 CH2OH
NHCOCH3 O OH
OH
O
O NHCOCH3 CH2OH
O
chitobiosa
zdroje ♦ potraviny: ♦ průmyslově:
vyšší houby (1 %), kvasinky (2,9 %) lastury mořských mlžů
použití modifikovaný chitin = chitosan (75-95 % glukosaminu) lignin zdroje lignifikované stěny rostlinných buněk ♦ dřevní hmota 25 % ♦ otruby 8% ♦ ovoce, zelenina struktura polymer fenylpropanových jednotek R
1
OH HO R
2
p-kumarylalkohol, R1 = R2 = H ferulylalkohol (koniferylalkohol), R1 = OCH3, R2 = H sinapylalkohol, R1 = R2 = OCH3
7
