Szénhidrátok
Polihidroxi-aldehidek vagy -ketonok, vagy ezek származékai. Általános képletük: (CH2O)n ahol n≥3 Monoszacharid: polihidroxi-keton vagy -aldehid Oligoszacharid: 2−10 monoszacharid glikozidkötéssel Poliszacharid: nagyszámú cukoregység, egyenes vagy elágazó lánc.
Biológiai jelentőségük: sejtek üzemanyagai, ¾ tartalék energiahordozók (keményítő, glikogén), ¾ támasztó- és vázanyagok (cellulóz), ¾ nukleotidok, alkaloidok, mukopoliszacharidok alkotórészei, ¾ elemei a sejtek közötti felismerésnek. ¾
Monoszacharidok Aldózok vagy ketózok
dihidroxi-aceton (ketotrióz)
glicerinaldehid (aldotrióz) A cukrok sztereoizomériája H H
C C
O OH
CH2OH D-(+)-glicerinaldehid
H HO
C C
O H
CH2OH L-(-)-glicerinaldehid
D-glükóz
CHO HCOH HOCH
L-glükóz CHO HOCH HCOH
HCOH
HOCH
HCOH
HOCH
CH2OH
CH2OH
α-D-glükóz α HCOH
β HOCH HCOH
HCOH HOCH
β-D-glükóz
O
HOCH
HCOH
HCOH
HC
HC
CH2OH
O
CH2OH
A D-glükóz különböző módon írt képletei A szék illetve a kádforma
CH2OH H HO
O H OH H
H
H H OH
OH
HO
CH2OH H
HO H
H
HO
O
OH székforma
α-D-glükopiranóz
H
H
H OH
HO
CH2OH O H
HOCH2 OH
H
H OH kádforma
az α-D-glükóz szék- és kádformája
H
O H OH
CH2O H HO
OH
H
α-D-fruktofuranóz
Anoméria a D-glükóz esetében CH2OH O H H H H OH OH HO H
OH
α-D-glükóz [α] D20= +112,2°
H HO
CH2OH OH O H H C OH H H
OH
α-D-glükóz (aldehidalak)
CH2OH O OH H H H OH H HO H
OH
β-D-glükóz [α] D20 = +18,7°
Mutarotáció a D-glükóz esetében H
C
OH
H
C
OH
OH
C
H
H
C
OH
H
C
C
O
CH2OH
α-D-(+)-glükóz [α] D20 = +112,2° op.: 146 °C
O OH
C
H
H
C
OH
OH
C
H OH
H
C
H OH
OH
C
H
H
C
OH
H
C
H
C
OH
H
C
CH2OH
nyílt karbonil forma
Egyensúlyban: 1/3 rész α-D-glükóz 2/3 rész β-D-glükóz A karbonil szénatom is aszimmetriássá vált. Karbonilcsoport glikozidos hidroxil.
O
CH2OH
β-D-(+)-glükóz [α] D20 = +18,7° op.:150 °C
aldózok
CHO HCOH
CHO HCOH HCOH
CHO
CH2OH glicerinaldehid
CH2OH treóz
CH2OH eritróz CHO
CHO
CHO
CHO
C H2OH
CH2OH
HCOH HCOH HCOH CH2OH
CH2OH
ribóz
arabinóz
CH O
CHO
CH 2OH
CH2OH
allóz
altróz
lixóz
xilóz
CHO
CHO
HCOH HOCH HCOH
HOCH HOCH HCOH
HCOH
HCOH
CH2OH
CH2OH
glükóz
mannóz
CH O
CHO
CHO
CHO
HCOH HOCH HOCH CH 2OH gulóz
CH 2OH idóz
HCOH CH2OH galaktóz
CH2OH talóz
Aldehid reakciója alkohollal aszimmetriás szénatom keletkezése közben H R
C H
O
+
R'
OH
R
C
OR'
OH
félacetál
k e tó z o k
C H 2O H O
C
C H 2O H d ih id r o x i- a ce t o n C H 2O H O
C HCO H
C H 2O H e r it r u ló z
C H 2O H C
C H 2O H C
O
O
HCO H HCO H
C H 2O H x ilu ló z
C H 2O H r ib u ló z C H 2O H C
O
C H 2O H C O HO CH HCO H HCO H
C H 2O H p s z ik ó z
C H 2O H fr u k tó z
C H 2O H
C H 2O H
C
C
O
O
C H 2O H
C H 2O H
s z orb óz
ta ga tóz
Ketosavak oxidációja CH2OH
COOH
C
O
C O
HO
C
H
H
C
OH
H
C OH
H
C
OH
H
C OH
oxidáció
HO
C
H
COOH oxidáció
CH2OH
fruktóz
α-keto-glükonsav
H
H
H OH
galaktóz
H
C
OH
H
C
OH
COOH
CH2 OH H OH
H
D-arabonsav
A galaktóz oxidációja O
C
CH2OH
CH2OH
HO
HO
OH H
HNO3
H
C
OH
HO
C
H
HO
C
H
H
C
OH
COOH
galaktársav (nyálkasav)
Cukor-oximok képzése hidroxil-aminnal H
C
H
O
CHOH
aldóz
+ NH2OH
C
NOH
CHOH
aldóz-oxim
+ H2O
Fenil-hidrazon és oszazonképzés fenil-hidrazinnal H
H C H C
O
+ H2 N
NH
C
C6H5
H2O + H C
OH
N
NH
C6H5
OH
fenil-hidrazon
aldóz H
+ 2 H2N NH C6H5
C
N
NH
C
N
NH
oszazon
C6H5
C6H5 + H2O + H2N
C6H5 + NH3
anilin
A D-glükóz oxidációja CH2OH O OH
HO
OH
CH2OH OH
Br2 HO
H
O C
OH
H OH OH
OH
D-glükóz
D-glükonsav
A galakturonsav előállítása a tetrametil-származék oxidációjával COOH
C H2OH H3CO H
O
H
H OCH3
H
H
OCH3
OCH3
1,2,3,4-tetrametil-α-D-galaktopiranóz
Pt/O2
H3CO H
COOH O
H
H OCH3
H
H
OCH3
H+
OCH3
1,2,3,4,-tetrametil-α-D-galaktopirán-uronsav
HO H
O H OH
H
H
OH
H OH
D-galakturonsav (D-galaktopirán-uronsav)
A glükuronsav ipari előállítása a keményítő oxidációjával majd savas hidrolízisével
H n
O
CH2OH
CH2OH O H H OH H
H
H O
OH
O
H OH
H
H
OH
H
H O
oxidáció
keményítő
n
O
O H OH
H
H
OH
COOH H
hidrolízis
H+
COOH
COOH
2n
O
H OH H
O H H
O
OH
glükuronsav
H
H O
O H
H OH
H
H
OH
O
A monoszacharidok redukciója H
C
O
CH 2 OH
C H2OH
H
C
OH
H
C
OH
C
O
HO
C
H
HO
C
H
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
H
C
OH
H
C
OH
H
C
+ 2H
D-glükóz
HO
C
H
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
+ 2H
C H2OH
CH 2 OH
CH2 O H
CH2 OH
CH2 OH
D-mannit
D-fruktóz
D-szorbit
Glikozidképzés alkohollal, fenollal, tioalkohollal, tiofenollal vagy aminnal CH
OR
CHOH
glikozid glikozid
CH O
N
CHOH
CN
H R
CH O
N-glikozid N-glikozid
CHOH
(SR)
R O
tioglikozid tioglikozid
C
O
R (H)
CH CHOH
cián-hidrogént cián-hidrogént fejlesztő glikozid fejlesztő glikozid
O
Észterképzés ecetsavanhidriddel CH2 OH O
H HO
H OH
H
H
OH
H OH
H
(CH3CO)2O piridin
H3CCOO
CH2OOCCH3 O H H OOCCH3 H OOCCH3 H
OOCCH3
Aszimmetriás szénatom(ok) sztereoizomerek A sztereoizomerek száma: 2n. n = aszimmetriacentrumok száma Racemizáció, epimerizáció Anoméria: a vizes oldat forgatóképessége megváltozik még egy aszimmetriacentrum alakul ki pl. D-glükóznak α- és β-izomerjei alakulnak ki.
Mutarotáció: mindkét anomer vizes oldatának forgatóképessége megváltozik. Monoszacharidok kémiai reakciói: hidroxil-aminnal cukor-oximok cukor-oximokból glükaminok fenil-hidrazinnal fenil-hidrazon, oszazon cukrok oxidációja monoszacharidok redukciója észterképzés, éterképzés
Endiolképződés, izomerizáció H
C
O
H
C
OH
HO
C
H
D-glükóz
H HO
C
OH
H
C
OH
HO
C H
C
H
HO
C
1,2-endiol
HO
O H
D-mannóz
H
H H
C
C
OH
C
O
C
H
D-fruktóz
H HO
H
C
OH
C
OH
C
2,3-endiol
H
C OH C O
H
C OH
D-pszikóz
A dienolszerkezeten keresztül cukorizomerek kialakulása A cukrok átalakulása savanyú közegben cukor kissé savanyú közegben
intermolekuláris vízvesztés
ásványi savak hatására (melegítve)
dienolok
intramolekuláris vízvesztés
reduktonok reverzió 1,1-, 1,2-, 1,3-, 1,6oligoszacharidok képződése
cukoranhidridek, anhidrocukrok képződése
furán, pirán, ciklopentanonszármazékok képződése
A trióz-redukton és az α-hidroxi-malonaldehid tautomer egyensúlya OH OH HC C C
O H
trióz-redukton
O
OH C C C
H
H
O H
α-hidroxi-malonaldehid
Diacetil-formozin: a karbonilcsoport szomszédságában endiolcsoport redukton. Savanyú közegben hidegen is redukál dehidroszármazék, kiváló antioxidáns. Legjelesebb képviselője: aszkorbinsav (C-vitamin).
A cukrok átalakulása lúgos közegben cukor lúgos közeg
endiolok képződése izomerizáció
töményebb lúgos közeg
oxidálóanyag jelenlétében
endiolok képződése, lánchasadás, karbonsav + hidroxikarbonsav képződése
cukorsavak képződése
oxidálóanyag nélkül
endiolok, reduktonok képződése, vízvesztés, reakcióképes hidroxi-oxovegyületek
ciklopentenolok képződése
Cukoranhidridek és anhidrocukrok gliokzidos hidroxilcsoporttal
belső glikozid vagy cukoranhidrid
alkoholos OH-csoportok között anhidrocukrok, vagy belső észterek Reverzió: monoszacharidok intermolekuláris vízvesztése: főleg 1 6 kötés (1 3, 1 2, 1 1 is előfordul) Endiolképződés, izomerizáció A cukrok átalakulása savanyú közegben. A cukrok változásai bázikus közegben.
Karamellizáció Kristályos cukor vagy vizes oldat 130 (100) °C inverzió, oxo-ciklo-tautoméria, aldóz-ketóz-izomerizáció, intramolekuláris vízvesztés, endiolok dehidratációja, reduktonok képződése, heteromolekulák, barna színű pigmentek, polimerek, furánszármazékok, diacetil-formozin. Karamell: nagy reduktontartalom, erős redukáló hatás, jó színező hatás (glükóz + NH3 + H2SO4 hevítés barna szín 1500-szoros hígításban.)
Maillard reakció vagy nem enzimes barnulás aroma, barna redukáló szénhidrát + szabad -NH2 színanyag, melanoidinek Az Amadori-vegyületben lévő As nem hasznosítható α-dikarbonil-származékok + As Strecker lebontás aldehidek, aminoketonok pirazin-, pirrolszármazékok. A reakciónak kedvez: ¾ karbonil:aminovegyület 3:1 aránya, ¾ 3 alatti vagy 5 fölötti pH, ¾ a hőmérséklet emelése.
A nem enzimes barnulás: Előnyei: kávépörkölés, kenyérsütés, redukáló hatású (antioxidáns) reakciótermékek, glükóz + His lipidek oxidációját gátolja, nagy móltömegű termékek: gátolják a patogén mikroorganizmusok szaporodását. Hátrányai: hátrányos szín és aromaváltozás (szárított, pirított élelmiszerek tárolása), fehérjeveszteség, hasznosítható aminosav-tartalom csökken (elsősorban Lys).
A glükóz oxidációja bázikus közegben C
OH
C
OH
HO
C
H
OH
H
C
OH
H
C
H
C
O
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
H
COOH HO
C
H
OH
H
C
OH +
OH
H
C
OH
ox.
CH2OH
CH2OH
D-glükóz D-glükóz
H COOH
CH2OH
D-arabinonsav D-arabinonsav
1,2-endiol 1,2-endiol
Amadori-átrendeződés H C NH
H
H R
H C OH aldoz il-amin aldozil-amin
C
NH -
C O
R H
H
C NH -
R
C O 1-amino-1-dezoxiketóz 1-amino-1-dezoxiketóz
A Maillard-reakció vázlatos összefoglalása karbonilvegyület + aminocsoport
SCHIFF-bázis AMADORI-termék H2C
dehidratálás deaminálás
NH R1 C O R2 dehidratáció + deaminálódás
HC O C
O
R2 +amin
+amin
dikarbonilok
C C
barna pigmentek
aminoketon
CH3
R2
O
+amin
O
STRECKERlebomlás
+ STRECKER-aldehid (aroma) + CO2
pirazin-, pirrolszármazékok
A Maillard-reakció 1. reakciósora
H
C
+ NHR1
H
C
OH
HO
C
H
H
H
C
NHR - 1
C
OH -H O 2 H
HO C
C
OH
C
H
H +H2O
aldozil-amin
C
+ NH2R1 O H
C
O
C
OH
C
O
C
H
CH2 +amin R2 melanoidinek
R2
R2
H+ R2
R2
C
+ NHR1
hidroxi-metil-furfural
3-dezoxi-glüko-diulóz
I.
A Maillard-reakció 2. reakciósora H H HO
H
C
NHR1
C
O
C
H
R2
H HO
H C
CH3
C
NHR1 H OH –NH2R1
C OH
C
C
O
C
C
R2
R2
1-amino-1-dezoxi1-amino1-dezoxi-ketóz 2,3-endiol-ketóz
O +amin
O C R2 1-dezoxi2,3-glüko-diulóz
II.
melanoidine (pigmentek) maltol, izomaltol bomlásterméke másodlagos k reakciótermékek
Aminosav Strecker-lebontása
C O C O
H
H
+ H2N C COOH R
α-dikarbonil
C N C O
C COOH +H O 2 R
HC NH2 C O
aminoketon
aminosav
+ R CHO + CO2 STRECKER-aldehid (aroma)
Aminoketon átalakulása NH2 HC C
O C
+
O aminoketon
CH H2N
-2H2O
HC C
N N
C CH
oxidáció
C C
N N
C C
pirazinszármazék
Legfontosabb monoszacharidok Triózok: C3H6O3 glicerinaldehid (aldotrióz), dihidroxi-aceton (ketotrióz). Tetrózok: C4H8O4 D-eritróz (eritróz-4-foszfát), D-treóz. Pentózok: C5H10O5 D-xilóz (facukor) xilán (hemicellulóz) alkotórésze. L-arabinóz Előállítás: cseresznyemézgából. Pektin, hemicellulóz, glikozidok, gumifélék alkotórésze. D-ribóz: nukleotidok, nukleozidok komponense.
Hexózok: C6H12O6 Glükóz (szőlőcukor, dextróz) Keményítő, glikogén, cellulóz, szacharóz, maltóz, tejcukor építőkövei. Előállítás: keményítő (cellulóz) hidrolízisével. Erjedési folyamatok alapanyaga. D-mannóz A mannánok építőköve. Előfordulás: tűlevelű fák, csonthéjas magvak, szentjánoskenyér.
D-galaktóz Galaktánokban, laktózban, rafinózban. L-galaktóz a karragénben. D-frukóz (gyümölcscukor, levulóz) Fruktozánok (inulin) építőköve. Fészkesvirágúak tartalék szénhidrátja. Előfordulás: méz, szacharóz, raffinóz, csicsóka. 7–9 szénatomos cukrok: kis jelentőségűek.
Monoszacharidszármazékok: dezoxicukrok, ¾ aminocukrok, ¾ cukoralkoholok, ¾ cukoréterek, ¾ cukorészterek, ¾ savszármazékok, ¾ glikozidok. ¾
Dezoxicukrok Alkoholos –OH helyett –H (bisz: 2–H) (digitális glikozidokban). H
C O
H
C
H
C OH
H
C OH
H
HOH2C H
H
OH
H
H
CH2OH
2-dezoxi-D-ribóz
OH
O
H
β-2-dezoxi-D-ribóz(1→4)
Aminocukrok Alkoholos –OH helyett –NH2. Dezoxiaminok H
C
O
H
C
NH2
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
2-D-glükózamin 2-D-glükózamin
H HO
CH2OH O
H
H OH
H
H
NH2
OH
2-amino-2-dezoxi-D-glükóz 2-amino-2-dezoxi-D-glükóz
Glikozilaminok: ha a glikozidos –OH csoportot helyettesíti az –NH2. Természetben: N-acetil-származékok formájában a mukopoliszacharidokban. Muko- és lipopoliszacharidok szintézisében vesznek részt. COOH C
O
CH2 HO
C
H
H2N
C
H
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
neuraminsav
CH2OH
CH2OH H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
O
H
COOH
H H H2N
CH2
OH
O
H
COOH
H H H3CCON
CH2
OH
OH
H
β-neuraminsav
N-acetil-neuraminsav
OH
Számos baktérium és spóra sejtfalában előfordulnak (diamino-pimelinsavval és D-aminosavakkal, D-ala, D-Asp, D-Glu együtt). CH2OH
CH2OH O
H HO
O
H
COOH
H
O
CH CH3
OH
H
H NH2
H HO
H
COOH
H
O
CH CH3
OH
H NH
H O
C CH3
muraminsav muraminsav
N-acetil-muraminsav N-acetil-muraminsav
Cukorészterek Szerves savakkal: zsírsavakkal felületaktív anyagok. Tanninok: 1,4-digalloil-β-D-glükóz (D-glükóz és galluszsav, digalluszsav és ellágsav észterei). Szervetlen savakkal: Kénsav-észterek: a mukopoliszacharidokban, Foszfát-észterek: a biokémiai folyamatokban, nukleinsavakban, koenzimekben. Cukoréterek Metil-éterek szívre ható glikozidokban. Cellulóz-éterek: alkil-, hidroxi-alkil-, karboxi-alkiléterek.
Cukoralkoholok Nem redukálnak, Maillard-reakcióban Ø Édesek, jól oldódnak. Alkalmasak a vízaktivitás csökkentésére. Xilit, szorbit, mannit, dulcit. Monoszacharidok származékai Aldonsavak Oxocsoport helyén karboxilcsoport. Glükonsav, sói glükonátok, a mézben legnagyobb mennyiségben jelen lévő szerves sav.
Uronsavak –COOH Véghelyzetű –CH2-OH D-glükuronsav: az aszkorbinsav-szintézis alapanyaga, méreganyag megkötő. Jelentősek: D-galakturonsav, β-D-mannuronsav, α-D-guluronsav.
Cukordikarbonsavak vagy glükársavak Oxocsoport és primer –OH –COOH Glükóz Aspergillus niger glükársav Galaktársav: rosszul oldódik. Gyümölcsökben, algákban, borseprőben.
Glikozidok Glikozidos –OH csoport kondenzációs reakcióba lép. Felosztás az aglikonrész alapján: ¾ alkoholglikozidok: ritkák, ¾
szteránvázas glikozidok: szívműködést befolyásolók szaponinok: csökkentik a felületi feszültséget tartós hab,
¾
fenolglikozidok: szalicin, vanillin, koniferin, kumarinszármazékok, antocianidok, flavonszármazékok,
¾
N-glikozidok: nukleozidok, nukleotidok, ATP, (cukor: D-ribóz, 2-dezoxi-D-ribóz),
¾
Tioglikozidok: aglikonrészben S-atom Mustárolaj glikozidok: szinigrin, szinalbin
¾
Cián-hidrogént fejlesztő glikozidok: Keserű mandula: amigdalin
amigdalin
emulzin
benzaldehid, glükóz, cián (HCN).
Oligoszacharidok Glikozidok: aglikonrész is cukor! 2 C6H12O6 – H2O = C12H22O11 3 C6H12O6 – 2 H2O = C18H32O16 4 C6H12O6 – 3 H2O = C24H42O21
diszacharid, triszacharid, tetraszacharid.
Diszacharidok CH2OH CH2OH O OH O H H H H H OH H OH H H O HO
CH2OH O H H H OH H 1 O OH H
H
OH
6CH2
O
H H OH
H
H
OH
OH
H OH
OH
maltóz
H
OH
CH2OH O H H OH H H HO OH H
izomaltóz(O-α-glükopiranozil-(1→6)-α-D-glükopiranóz)
CH2OH O OH H H O OH H H
cellobióz
H
OH
CH2OH CH2OH O OH O HO H H H O OH H OH H H H H H
H
OH
OH
α-D-glükopiranozil-(1→4)-β-D-fruktofuranóz (szacharóz) CH2OH H HO
H OH H
O H HOCH2 H OH
O
H OH
H
O HO
CH2OH
H
O-β-D-galaktopiranozil-(1→4)-β-D-glükopiranóz (laktóz)
Összekapcsolódási lehetőségek: Glikozidos OH + alkoholos OH redukáló diszacharid, glikozil-aldóz, glikozil-ketóz. Glikozidos OH + glikozidos OH nem redukáló diszacharid, glikozil-aldozid, glikozil-ketozid. A poliszacharidokat alkotó monoszacharidok: Dglükóz, D-galaktóz, D-fruktóz, ritkán pentóz, aminocukor, dezoxicukor.
Diszacharidok Anomer rész konfigurációjától függően: α,α-; β,β-; α,β-; β,α-kötések. Maltóz: α(1
4)
keményítő, glikogén
Cellobióz: β(1 cellulóz
amiláz
maltóz
4) celluláz
cellobióz
cellobiáz
D-glükóz
Izomaltóz: α(1 6) kötések az α(1 4) kötések mellett. Laktóz: α- vagy β-D-glükóz + β-D-galaktóz α-laktóz vagy β-laktóz Redukáló diszacharid, 100 °C alatt is reagál a fehérjével. laktóz
β-galaktozidáz
glükóz + galaktóz
Laktózintolerancia, laktózmalabszorpció.
Szacharóz (répacukor, nádcukor) Anomer szénatomok kötésben nem redukáló Szacharóz savas hidrolízis v. invertáz enzim invertcukor (D-glükóz, D-fruktóz) Inverzió: pozitív optikai forgatás negatívvá válik Triszacharidok Raffinóz: D-glükóz + D-fruktóz + D-galaktóz Nem redukáló. Laktóztartalmú triszacharidok: glükóz és galaktóz + L-fukóz, N-acetil-D-glükózamin, N-acetilneuraminsav. Tetraszacharidok: sztachióz, glükofruktán
Poliszacharidok Glikozidos kötéssel kapcsolódó cukormolekulákból álló nagy molekulatömegű vegyületek. ¾ milyen monoszacharidokból, ¾ hogyan kapcsolódnak (elágazó, nem elágazó), ¾ hány monoszacharidból állnak. Biológiai szerepük: ¾ szerkezeti poliszacharid (cellulóz, pektin, kitin...), ¾ tartalék tápanyagok: keményítő, glikogén, inulin), ¾ ismeretlen szerep (növényi gumi, mikroorg.).
Homopoliszacharidok: ¾
¾ ¾ ¾ ¾
glükózpolimerek: keményítő, glikogén, cellulóz, dextránok, fruktózpolimerek: inulin, leván, egyéb cukrok polimerjei: mannánok, galaktánok, uronsavpolimerek: alginsav, pektinek, glükózaminpolimer: kitin.
Heteropoliszacharidok: ¾ két vagy többféle monoszacharidból, ¾ monoszacharidból és uronsavból, ¾ uronsavból és aminocukorból.
Keményítő amilóz Glükózból álló homopoliszacharid amilopektin Amilóz: El nem ágazó, 100−300 glükózmolekulából α(1 4) kötéssel. Bontható: α-amilázzal, β-amilázzal, glükoamilázzal. Amilopektin: Elágazó, 15−30 α(1 4) kötés mellett 1 db. α(1 6). Az α(1 6) kötést az izoamiláz bontja. Amilóz, amilopektin: jóddal színreakció. A szín függ a molekula nagyságától (sárga vörös kék).
C H 2O H
C H 2O H O O
OH
O O
OH
C H 2O H
OH
O O
OH
Keményítő-láncrész
OH O OH
Az amilóz szerkezete
CH2OH H
H OH
CH2OH
O H
H
H
O H
H OH H
H
OH
H
OH
H
O H OH
H
H
OH
CHOH
O
O
O
HO
CH2OH
CH2OH O H H H OH H H
OH n
O
Az amilózhélix szerkezete
O
O
O
O O
O O
O
O
O
O
Egy-egy fordulat hat glükózegységből áll.
O
O
O
O
O O
O O
O
O
O O
O
O
O
O O
O
O O
O
O
O
Az elágazó szerkezetű poliszacharidok (amilopektin, glikogén). Az amilázzal hasítható glikozidkötéseket a nyilak jelölik; a négyzetek 1,6-kötéssel kapcsolódó glükózegységeket jelentenek, a mellettük lévő, feketével jelölt cukorrészek kötéseit az enzim már nem bontja. A háromszögek a redukáló végeket mutatják.
Az amilopektin elágazó lánca O H
H
O H CH2OH H H O H
HO O CH2OH H
H OH
CH2
O H
H
H
O H H OH H
H
OH
H
OH
H
H OH
O H H
O
O
O
O
CH2OH
CH2OH O H H H OH H H
OH
O H
OH
A keményítő tulajdonságai Vízzel melegítve duzzad viszkozitás nő csirizesedik lehűlés után retrogradáció (öregedés). Csiriz: az emésztőenzimek könnyebben bontják. Keményítőforrások: Gabonafélék: búza, kukorica, rizs, rozs, burgonya, tápióka, édesburgonya, szágó, zöldbanán. Speciális keményítő: amilóz-keményítő, amilopektinkeményítő.
Módosított keményítők, keményítőszármazékok Duzzadókeményítő: Hőkezelés után tízszeres vízmegkötés. Hígfolyós keményítő: Részleges hidrolízis
lehűtve sem képez gélt.
Oxidációval módosított keményítő: OH oxo, oxo karboxilcsoportok. 25−50 glükózegység – 1 COOH csoport
Dextrinek Különböző hosszúságú poliszacharid lánctöredékek, molekulatömeg tág határok között. Amilodextrin, eritrodextrin, akrodextrin molekulatömeg csökken. Határdextrin: α-, β-amilázzal történő bontás során keletkezik. Pirodextrin: hevítés szárazon, kevés sav jelenlétében: fehér dextrin (95−120 °C), sárga dextrin (160−180 °C).
Ciklodextrin: keményítő glikogén
Bacillus macerans ciklodextrin-glikozil-transzferáz
ciklodextrin
6(α), 7(β), 8(γ).... 12 glükózrész gyűrűvé kapcsolva Aromazárás másodlagos kötőerőkkel. Keményítő-észterek: Foszforsav mono- és diészterek: állományjavítók. Szervessav-észterek: ecetsav, zsírsavak, borostyánkősav, adipinsav, citromsav.
Keményítő-éterek: 2-hidroxi-etil-, 3-hidroxi-propil-, karboxi-metilkeményítő oldhatóság, duzzadóképesség nő, öregedés lassul. Térhállós szerkezetű keményítő: Polifunkciós vegyületekkel (etilén-, propilén-oxid) nő az elágazások száma, a molekulaméret, a viszkozitás. Glikogén: α-D-glükózból épül fel 1 4 kötéssel, 10−24 glükózrészenként α-(1 6) elágazás. Májban: 3−8%, izmokban 0,15−0,18%
Cellulóz A magasabb rendű növények sejtfala főként cellulózból áll. (gyapotban 90%) Állandó kísérőanyaga a lignin és a hemicellulóz. A láncban cellobiózegységek ismétlődnek. Nagy molekulatömeg vízben oldhatatlan, híg savakkal és lúgokkal szemben ellenálló. Az emberi szervezet nem tudja megemészteni.
A tiszta cellulóz β-D-glükopiranóz egységekből 1 4 kapcsolódással épül fel. H
H
CH2OH
OH H
OH H
H
H O
O
O H OH
H
H
CH2OH
OH
H O H
CH2OH H
H H
OH H H
O
CH2OH O HO
HO
O
O OH
CH2OH
H
OH
CH2OH
OH
O
H
n
cellobióz rész cellobióz rész
O
HO
O
H OH
O
CH2OH
OH
O H
O O OH
Fruktózpolimerek Fészkesvirágzatúakban és fűfélékben. Inulin: 30−35 fruktózegységből 2 glükóz a láncvégeken. Csicsóka, cikóriagyökér.
1 kötéssel, 2−25%
Graminin: 10 fruktózból álló poliszacharid a rozsban. Leván: Főlánc: β-D-fruktóz 2 6 kötéssel. Melléklánc: β-D-fruktóz 2 1 kötéssel.
Mannánok: D-mannózból épül fel. Kődiómannán: maghéjban, tűlevelű fákban. Konjakmannán: glükóz-mannóz-mannóz triszacharid egységekből. Uronsavpolimerek: Pektin: alapváza a pektinsav, D-galakturonsav α(1 4) kötésekkel. Pektinsav metilésztere: pektin. Előállítás: citrusfélék és alma héjából. Alginátok: az alginsav sói. β-D-mannuronsav és α-L-guluronsav 1 4 kötéssel. Vízben oldhatatlan, de jól duzzad.
Glükózamin-polimer: Kitin: N-acetil-D-glükózamin részekből. Kitin kitobióz D-glükózamin + ecetsav Kevert poliszacharidok: Xilán: xilóz, L-arabinóz, glükuronsav, glükóz. Hemicellulóz: xilóz, L-arabinóz, hexuronsav. Pentozán: poliszacharid és glikoproteinek keveréke. 50−60% D-xilózt, 30−35% L-arabinózt, 6−7% Dglükózt + fehérjét tartalmaz. Xantán: D-glükóz, D-mannóz, D-glükuronsav.
Karragén* D-galaktóz és anhidro-D-galaktóz szulfátészteréből. Vörös-tengeri algából állítják elő. Agar * β-D-galaktopiranóz és 3,6-anhidro-α-L-galaktopiranóz 1 4 vagy 1 3 kötéssel. Agaróz: kb. minden 10. monomer kénsavészter. Agaropektin: nagyobb észterezettség. *élelmiszer-ipari állományjavítók, jó gélképzők és emulzióstabilizálók.
Arab gumi: L-arabinóz, L-ramnóz, D-galaktóz, Dglükuronsav. Alaplánc: β-D-galaktopiranózból 1 3 kötéssel. Oldallánc elágazások: 6-os szénatomoknál. Szénhidrát-fehérje származékok Immunspecifikus hatásúak, patogén baktériumok tokanyagai. Lehetnek: ¾ poliszacharid fehérjével, ¾ poliszacharid aminosavakkal vagy peptidlánccal, ¾ mono- vagy diszacharidszármazékok fehérjével.
Heparin:* véralvadásgátló poliszacharid (Dglükuronsav, D-glükózamin, H2SO4), a trombokináz enzim működését gátolja. Hialuronsav:* ízületek kenőanyaga N-acetil-D-glükózamin, D-glükuronsav Kondroitin:* heparinnal analóg, szulfátészterei porcok és inak alkotórészei. *A legfontosabb szénhidrát komponensek. Kapcsolódás a fehérjéhez: ionos-, kovalens, hidrogénhíd, molekuláris kötéssel. A tojásfehérje glikoproteinjei: ovalbumin, ovomukoid, ovomucin, ovoglikoprotein, ovoinhibitor, avidin.
