Полисахариды не растворяются в воде

Полисахариды | Химия онлайн

Полисахариды не растворяются в воде

Полисахариды – это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

Полисахариды – высокомолекулярные несахароподобные углеводы, содержащие от десяти до сотен тысяч остатков моносахаридов (обычно гексоз), связанных гликозидными связями.

Основные представители – крахмал и целлюлоза – построены из остатков одного моносахарида – глюкозы. Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу

(C6H10O5)n,

но совершенно различные свойства. Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков a-глюкозы, а целлюлоза – из b-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы (выделена цветом):

Крахмал

Целлюлоза

С учетом пространственного строения шестичленного цикла

формулы этих изомеров имеют вид:

К важнейшим полисахаридам относится также гликоген (С6Н10О5)n, образующийся в организмах человека и животных в результате биохимических превращений из растительных углеводов. Как и крахмал, гликоген состоит из остатков a-глюкозы и выполняет подобные функции (поэтому часто называется животным крахмалом).

Учебный фильм «Углеводы. Полисахариды»

Биологическая роль полисахаридов

Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. В живой природе они выполняют важные биологические функции:

  • структурных компонентов клеток и тканей;
  • энергетического резерва;
  • защитных веществ.

Они являются одним из основных источников энергии, образующейся в результате обмена веществ организма. Принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях. Являются основной массой органического вещества в биосфере.

Структурные полисахариды придают клеточным стенкам прочность.

Водорастворимые полисахариды не дают клеткам высохнуть.

Резервные полисахариды по мере необходимости расщепляются на моносахариды и используются организмом.

Физические свойства

Полисахариды — аморфные вещества, не растворяются в спирте и неполярных растворителях, растворимость в воде варьируется. Некоторые растворяются в воде с образованием коллоидных растворов (амилоза, слизи, пектовые кислоты, арабин), могут образовывать гели (пектины, альгиновы кислоты, агар-агар) или вообще не растворяться в воде (клетчатка, хитин).

Химические свойстваполисахаридов

Для полисахаридов наибольшее значение имеют реакции гидролиза и образование производных за счет реакций макромолекул по спиртовым ОН-группам.

Гидролиз полисахаридов

Гидролиз полисахаридов происходит в разбавленных растворах минеральных кислот (или под действием ферментов). При этом в макромолекулах разрываются связи, соединяющие моносахаридные звенья – гликозидные связи (аналогично гидролизу дисахаридов). Реакция гидролиза полисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.

Полный гидролиз полисахаридов приводит к образованию моносахаридов (целлюлоза, крахмал и гликоген гидролизуются до глюкозы):

При неполном гидролизе образуются олигосахариды (в том числе, дисахариды).

Способность полисахаридов к гидролизу увеличивается в ряду:

Гидролиз крахмала и целлюлозы до глюкозы («осахаривание») и ее брожение используются в производстве этанола, молочной, масляной и лимонной кислот, ацетона, бутанола.

Образование производных

Образование производных (главным образом, сложных и простых эфиров) полисахаридов происходит в результате реакций по спиртовым ОН-группам, содержащимся в каждом структурном звене (3 группы ОН на одно моносахаридное звено): [С6Н7О2(ОН)3]n.

Различия в строении и свойствах крахмала и целлюлозы

1. Содержат остатки разных форм циклической глюкозы:

крахмал – остатки α–глюкозы;

целлюлоза – остатки β-глюкозы.

2. Содержат разное число структурных звеньев – остатков глюкозы:

крахмал – до нескольких тысяч (Мr – до 1 млн);

целлюлоза – до 40 тыс. (Мr – до 20 млн).

3. Между остатками глюкозы образуются различные связи:

в крахмале – α–1,4- и α–1,6-гликозидные связи;

в целлюлозе — β-1,4-гликозидные связи.

4. Макромолекулы имеют различную структуру:

крахмал – разветвленные и неразветвленные молекулы, компактно свернутые;

целлюлоза – только неразветвленные молекулы, имеют вид нитей, так как форма остатков β-глюкозы исключает спирализацию.

5. Характер межмолекулярных взаимодействий:

в крахмале макромолекулы имеют компактную форму, водородные связи между ними почти не образуются;

в целлюлозе между молекулами нитевидной формы образуются очень прочные водородные связи (в которых участвуют свободные гидроксильные группы), нити объединяться в пучки, пучки в волокна. Поэтому в воде, спирте, эфире целлюлоза не растворяется и не набухает, как крахмал.

6. Как пищевой продукт:

Крахмал – продукт питания, так как в организмах человека и животных есть ферменты, расщепляющие α–1,4- и α–1,6-гликозидные связи.

Целлюлоза не является продуктом питания человека и большинства животных, так как в их организмах нет ферментов, расщепляющих более прочные β-1,4-гликозидные связи.

Жвачные животные и кролики способны усваивать целлюлозу при посредстве содержащихся в их организме бактерий.

Углеводы

Источник: https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/uglevody/polisaxaridy.html

Полисахариды в косметике

Полисахариды не растворяются в воде
Структурно полисахариды могут быть предельно лаконичны, а могут отличаться особой красотой

Сахар…ммм…белая смерть.

Не то что фруктоза! Сладкий нектар богов. 

Хитин – фу белок, уходи. 

Лактоза – демон из стакана молока.

На самом деле эти пищевые вредители «ведущие вас на тот свет», не такие уж и вредители: сахар не вредный, вредно его количество, фруктоза не полезней и не вредней сахарозы, да и калорий в них одинаково. Хитин – углевод, а не белок. А лактоза зайчик, если нет непереносимости. Все эти ребятки именуются сахаридами.

Разберёмся с теми из них, которые используют в косметике.

Полисахариды (ПС), как понятно из названия – это ДОФИГАсахариды, состоящие их моносахаридов. Моносахариды-одиночки – это глюкоза, сахароза, манноза, спагеттиноза (нет такой) и другие *озы. Моносахариды соединяются между собой, образуя огромное многообразие молекул ПС.

Это природные и не очень полимеры, как правило, растворимые в воде, как кусок обычного рафинада. ПС многофункциональны, и часто умеют сразу много всего, от загущения водной фазы до стимуляции иммунитета.

Из-за своих обширных свойств эти вещества сложно поделить по функционалу, поэтому их делят по структуре молекулы (линейные/разветвлённые) и вот таким макаром:

*Анионные (положительно заряженные, «+»)

*Катионные (отрицательно заряженные «-»)

*Неионные (не имеющие заряда «0»)

*Амфотерные (эти, как шлю..эээ, как барышни в период ПМС, то +, то -, то ещё чего «+/-»)

*Гидрофобные. Это значит, что они в воде не растворяются, у них водофобия и, наоборот, любовь с жироподобными веществами.

Хромое разделение, типа котики, пёсики, попугайчики и фейхоа, но какое уж есть, и такая классификация удобна в плане того, что по заряду можно легко определить совместимость полисахарида с другими веществами.

Например, катионно заряженные в-ва часто несовместимы с анионными ПС, т.к. могут образоваться нерастворимые штуки, которые попросту выпадут в осадок и испортят вам праздник.

Кстати, хитин и хитозан – единственные катионные ПС натурального происхождения.

Таблица с самыми распространёнными косметическими полисахаридами по заряду прицеплена в карусели, последняя табличка стырена у Evonik и показывает, из какого природного вещества можно соорудить полимеры, обладающие интересными для косметических средств свойствами, в данном случае – кондиционирующими.

Тру кондиционирующие вещества заряжены положительно (являются катионными) и, как магнит, притягиваются к коже и волосам, которые заряжены отрицательно. Не всё в этой таблице про полисахариды, но очень многое.

Например, модификации целлюлозы – это поликватерниумы-10 и -4, а производное хитозана – поликватерниум-29, все они используются в средствах для волос и проделывают примерно одинаковый трюк: налипают на волосы и кожу, сообщая полезные свойства.

Такие вещества обеспечивают увлажнение, облегчают расчёсывание волос, укладку и защиту от агрессивной внешней среды.

Функции

В косметосе полисахариды делают много всего, они:

*Загустители/гелеобразователи

*Суспендирующие агенты

*Кондиционирующие в-ва

*Увлажнители

*Эмульгаторы

*Смягчающие в-ва

*Ранозаживляющие агенты

*Улучшители сенсторных характеристик

*Пребиотики (пища для своих бактерий, вэлкам в пост про микробиом)

Анионные ПС, самая обширная группаВсе остальныеТаблица, показывающая исходное вещество и катионный полимер, от Evonik
*Анионные ПС – самая большая группа, почти все они натурального происхождения.

*Катионные чаще используются как кондиционирующие добавки, почти все представители группы полусинтетическое происхождения, кроме хитина.

*Неионные ПС это, как правило, загустители.

*Амфотерные изучены мало и сложны в работе, т.к. могут менять растворимость и свойства в присутствии ПАВ.

*Гидрофобные интересны тем, что ведут себя необычно, например, загущающий эффект гидрофобно настроенной ГЭЦ зависит от количества ПАВ в рецепте.

Подробнее:

⭐Альгинаты. Получают из бурых морских водорослей и бактериальной ферментацией. Соли альгиновой кислоты используют как загустители, увлажнители и основу для одноимённых масок.

Альгинат натрия в присутствии сульфата кальция образует ту самую пластифицирующуся маску, которую можно снять куском. И офигеть – рельеф кожи на такой маске отпечатывается во всей своей инвертированной красе.

Кста, из альгинатных гелей ещё слепки зубов делают.

⭐Арабиногалактан. Получен из лиственницы сибирской, обладает антиоксидантными свойствами, является пребиотиком, образует низковязкие гели.

⭐Каррагинан получают из красных морских водорослей, является стабилизатором, загустителем. Короче, гелеобразователь.

⭐Ксантан получают бактериальной ферментацией. В воде образует жидкокристаллическую структуру, за счёт чего хорошо суспендирует и удерживает небольшое количестве жирорастворимых добавок. Синергичен с силикатами магния и алюминия. Несовместим с катионными ПАВ, может выпадать в осадок. Нечувствителен к рН и высокой температуре, стабилизатор и загуститель, отлично скользит и вообще красавчик.

 ⭐Циклодекстрины получают из крахмала, вместо скучной линейной молекулы получается красивая кольцевая структура.

Используются очень широко, от инкапсуляции витаминов до контролируемого высвобождения ароматизаторов, для снижения проникновения консервантов кожу и маскировки запахов.

По некоторым данным, циклодекстрины повышают эффективность УФ составов, а так же пригодны для инкапсуляции УФ фильтров.

⭐Пектин получают из фруктовой кожуры, структурно схож с альгинатами, предпочитает низкий уровень рН.

⭐Гуммиарабик. Загуститель и гелеобразователь, максимальное загущение показывает при рН 6. Несовместим с катионными в-вами, например, в сочетании с поликватерниум-87 может выпасть в осадок. На коже подсыхает и «сжимается», подтягивая овал лица, но эффект лифтинга пропадает после смывания.

⭐Гиалуроновая кислота и хондроитин сульфат – самые известные ПС.

Часто используются как увлажнители и кондиционеры, подробнее про ГК в посте про ГК)) Полностью совместимы с тканями человека, однако, в силу своего анионного заряда плохо липнут к анионной же коже и волосам.

Это поправимо при добавлении катионных полимеров, так ГК лучше связывается с кератином кожи и волос. Нно… в сочетании с катионами может образовывать нерастворимые комплексы и да, выпадать в осадок.

⭐Аравийская камедь (Камедь карайя) Бывает низко и высокомолекулярная. Низкомолекулярная образует низковязкие гели, высокомолекулярная – наоборот, до кучи хорошо кондиционирует и образует защитную плёнку на коже.

⭐β-глюкан (лентитан, шизофиллан) получают несколькими способами: бактериальной ферментацией, из зерновых, из грибов. Загуститель и стабилизатор, используется как вещество, усиливающее естественную сопротивляемость кожи инфекциям и способность к заживлению. Пребиотик. Шизофиллан, полученный из грибов, используется в Японии как иммунотерапевтическое в-во при онкологии аж с 1986г.

⭐Гидроксиэтилцеллюлоза нерастворима в воде. Загуститель и стабилизатор. Её катионные призводные, Поликватерниум-10 и -4, очень хороши как кондиционеры. Особенно для повреждённых волос.

⭐Гуаровая камедь и её катионная модификация – прекрасные плёнкообразователи с отличными сенсорными характеристиками. Обычный гуар предотвращает испарение влаги за счёт образования плёнки. Катионный гуар – крутой кондиционер, повышающий разлетаемость и гладкость волос.

⭐Хитозан – единственный катионный полисахарид натурального происхождения. Отличный плёнкообразователь, формирует на волосах прочную защитную плёнку, которая до кучи облегчает укладку. Полностью совместим с человеческим организмом, используется как матрица для доставки лекарств.

Сообщалось, что хитозан снижает трансэпидермальную потерю влаги, повышает содержание воды в роговом слое, и может выступать в качестве энхансера, изменяя структуру кератина кожи за счёт деполяризации клеточной мембраны (в слабокислой среде).

Инкапсуляция ретиноевой кислоты в хитозан позволяет снизить раздражение кожи за счёт медленного высвобождения кислоты.

⭐Фукоидан обнаружен в различных бурых водорослях, обладает антиоксидантнми свойствами,ингибирует активность фермента матричной металлопротеиназы, вызванного UVB-лучами, то есть, потенциально, это компонент, предотвращающий фотостарение.

⭐Фукогель, широко известный в рунете среди изготовителей домашней косметики, считается отличным увлажнителем для кожи и волос, кроме того, позволяет вводит другой любимый кремоварами компонент, Amisol Trio, без лишней возни в виде гидратации.

Резюме: полисахариды – классные и многофункциональные, а для того, чтобы ваш любимый гелеобразователь быстрее образовал гель и не слипался в бесячие комки, предварительно дисперегируйте его в глицерине.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5d298c74a2d6ed00ae61c27e/polisaharidy-v-kosmetike-5d407a51ac4124224e1d9835

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Полисахариды не растворяются в воде

Cтраница 1

Растворимость полисахаридов, РїРѕРјРёРјРѕ РёС… разветвленности, РІ значительной степени зависит также РѕС‚ длины цепей молекул полисахарида, содержания карбоксильных, ацетильных Рё метоксиль-ных РіСЂСѓРїРї, Р° также пространственного расположения компонентов макромолекул.  [1]

Растворимость полисахаридов определяется химической природой их молекул, высокополярных из-за большого количества свободных гидр-оксильных групп.

Этим объясняется тот факт, что полисахариды, как правило, растворимы РІ РІРѕРґРµ, значительно хуже растворяются РІ диметил-сульфоксиде, формамиде, диметилформамиде Рё практически нерастворимы даже РІ метаноле Рё этаноле, РЅРµ РіРѕРІРѕСЂСЏ Рѕ менее полярных органических растворителях.  [2]

Растворимость полисахаридов ГМЦ определяется спецификой их макромолекул, обладающих большим количеством свободных и, следовательно, высокополярных гндроксильных групп.

В связи с этим они практически нерастворимы в слабополярных органических растворителях ( метанол, этанол, ацетон), растворяясь в диметилсульфоксиде, диметилформамиде, воде, растворах щелочей.

Как правило, РІ последних – значительно лучше, что обусловлено частичной ионизацией макромолекул полисахаридов РІ этих условиях, Р° значит, Рё лучшей гидратацией.

РќР° растворимость полисахаридов ГМЦ влияют степень РёС… разветвленности, молекулярная масса, содержание функциональных РіСЂСѓРїРї – карбоксильных, ацетильных, метоксильных.

Арабиногалактаны и арабиноксиланы легкорастворимы в воде, глтокоманнаны и глюкуроноксиланы труднорастворимы.

Ацетильные группы увеличивают способность полисахаридов к гидратации, создавая стерические затруднения для упорядочения макромолекулярных цепей, облегчая доступ к ним воды.

Метокснльные РіСЂСѓРїРїС‹ РјРѕРіСѓС‚ включаться РІ состав полисахаридов как посредством сложноэфпрной СЃРІСЏР·Рё, РІ которой принимают участие карбоксильные РіСЂСѓРїРїС‹ остатков уроновых кислот, имеющихся РІ составе глюкуроно – Рё арабиноглюкуроноксиланов, так Рё посредством простой эфирной СЃРІСЏР·Рё, которая осуществляется СЃ участием гндроксильных РіСЂСѓРїРї нейтральных моносахаридных остатков. Последняя весьма устойчива как РІ кислой, так Рё РІ щелочной средах, тогда как сложноэфирная СЃРІСЏР·СЊ весьма лабильна, Рё поэтому для выделения полисахаридов ГМЦ, содержащих РЅР°-тивные ацетильные РіСЂСѓРїРїС‹, требуются определенные щадящие условия. РќР° растворимость полисахаридов ГМЦ существенное влияние оказывают неорганические соли, высокие концентрации которых уменьшают гидратацию макромолекул Рё способствуют осаждению полисахарида.  [3] Установлено, что растворимость полисахаридов разного химического состава РІ калиевой Рё натриевой щелочи неодинакова. Это объясняется большими размерами гидратированного РёРѕРЅР° натрия РїРѕ сравнению СЃ ионами калия.  [4]

Концентрация щелочи также оказывает значительное влияние на растворимость полисахаридов.

Чем выше концентрация щелочи, тем, соответственно, большие количества полисахаридов могут быть извлечены из холоцеллюлозы.

Например, 24 % – ным раствором РљРћРќ почти количественно экстрагируются кислые РєСЃРё-ланы.

Однако высокие концентрации щелочей неудобны для использования, так как РїСЂРё дальнейшей нейтрализации щелочных экстрактов образуется большое количество солей, загрязняющих выделенные гемицеллюлозы, Рё удаление этих солей связано СЃ затратой дополнительного времени Рё потерями полисахаридов.  [5]

РџРѕ данным Р’.РЎ.Громова Рё Р›.Рђ.РҐСЂРѕР» if 12 ], растворимость полисахаридов РїСЂРё РІРѕРґРЅРѕР№ обработке древесины значительно возрастает РЅРµ только РІ присутствии муравьиной Рё СѓРєСЃСѓСЃРЅРѕР№ кислот, РЅРѕ Рё РІ присутствии солей.  [6]

Растворимость РІ щелочах также РЅРµ может быть положена СЊ РѕСЃРЅРѕРІСѓ определения принадлежности полисахаридов Рє РіСЂСѓРїРїРµ гемицеллюлоз, так как растворимость полисахаридов увеличивается СЃ уменьшением степени полимеризации. Согласно этому определению Рє гемицеллюлозам должны быть отнесены фракции целлюлозы СЃРѕ степенью полимеризации меньше 150, которые растворяются РІ растворах щелочей.  [7]

Растворимые в воде полисахариды, такие, как арабак, арабога-лактан, при делигнификации могут перейти в значительных количествах в раствор вместе с окисленным лигнином.

Растворимость полисахаридов снижается, если окисление лигнина вести раствором надуксусной кислоты) РІ этаноле, однако Рё РІ этом случае часть полисахаридов переходит РІ раствор.  [8]

Диссоциация РІРѕРґС‹ резко увеличивается СЃ повышением температуры. Этим РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј Рё объясняется увеличение растворимости гемицеллюлозных полисахаридов РІ РІРѕРґРµ РїСЂРё повышении температуры.  [9]

Растворимость полисахаридов ГМЦ определяется спецификой их макромолекул, обладающих большим количеством свободных и, следовательно, высокополярных гндроксильных групп.

В связи с этим они практически нерастворимы в слабополярных органических растворителях ( метанол, этанол, ацетон), растворяясь в диметилсульфоксиде, диметилформамиде, воде, растворах щелочей.

Как правило, РІ последних – значительно лучше, что обусловлено частичной ионизацией макромолекул полисахаридов РІ этих условиях, Р° значит, Рё лучшей гидратацией.

РќР° растворимость полисахаридов ГМЦ влияют степень РёС… разветвленности, молекулярная масса, содержание функциональных РіСЂСѓРїРї – карбоксильных, ацетильных, метоксильных.

Арабиногалактаны и арабиноксиланы легкорастворимы в воде, глтокоманнаны и глюкуроноксиланы труднорастворимы.

Ацетильные группы увеличивают способность полисахаридов к гидратации, создавая стерические затруднения для упорядочения макромолекулярных цепей, облегчая доступ к ним воды.

Метокснльные РіСЂСѓРїРїС‹ РјРѕРіСѓС‚ включаться РІ состав полисахаридов как посредством сложноэфпрной СЃРІСЏР·Рё, РІ которой принимают участие карбоксильные РіСЂСѓРїРїС‹ остатков уроновых кислот, имеющихся РІ составе глюкуроно – Рё арабиноглюкуроноксиланов, так Рё посредством простой эфирной СЃРІСЏР·Рё, которая осуществляется СЃ участием гндроксильных РіСЂСѓРїРї нейтральных моносахаридных остатков. Последняя весьма устойчива как РІ кислой, так Рё РІ щелочной средах, тогда как сложноэфирная СЃРІСЏР·СЊ весьма лабильна, Рё поэтому для выделения полисахаридов ГМЦ, содержащих РЅР°-тивные ацетильные РіСЂСѓРїРїС‹, требуются определенные щадящие условия. РќР° растворимость полисахаридов ГМЦ существенное влияние оказывают неорганические соли, высокие концентрации которых уменьшают гидратацию макромолекул Рё способствуют осаждению полисахарида.  [10]

Растворимость полисахаридов ГМЦ определяется спецификой их макромолекул, обладающих большим количеством свободных и, следовательно, высокополярных гндроксильных групп.

В связи с этим они практически нерастворимы в слабополярных органических растворителях ( метанол, этанол, ацетон), растворяясь в диметилсульфоксиде, диметилформамиде, воде, растворах щелочей.

Как правило, РІ последних – значительно лучше, что обусловлено частичной ионизацией макромолекул полисахаридов РІ этих условиях, Р° значит, Рё лучшей гидратацией.

РќР° растворимость полисахаридов ГМЦ влияют степень РёС… разветвленности, молекулярная масса, содержание функциональных РіСЂСѓРїРї – карбоксильных, ацетильных, метоксильных.

Арабиногалактаны и арабиноксиланы легкорастворимы в воде, глтокоманнаны и глюкуроноксиланы труднорастворимы.

Ацетильные группы увеличивают способность полисахаридов к гидратации, создавая стерические затруднения для упорядочения макромолекулярных цепей, облегчая доступ к ним воды.

Метокснльные РіСЂСѓРїРїС‹ РјРѕРіСѓС‚ включаться РІ состав полисахаридов как посредством сложноэфпрной СЃРІСЏР·Рё, РІ которой принимают участие карбоксильные РіСЂСѓРїРїС‹ остатков уроновых кислот, имеющихся РІ составе глюкуроно – Рё арабиноглюкуроноксиланов, так Рё посредством простой эфирной СЃРІСЏР·Рё, которая осуществляется СЃ участием гндроксильных РіСЂСѓРїРї нейтральных моносахаридных остатков. Последняя весьма устойчива как РІ кислой, так Рё РІ щелочной средах, тогда как сложноэфирная СЃРІСЏР·СЊ весьма лабильна, Рё поэтому для выделения полисахаридов ГМЦ, содержащих РЅР°-тивные ацетильные РіСЂСѓРїРїС‹, требуются определенные щадящие условия. РќР° растворимость полисахаридов ГМЦ существенное влияние оказывают неорганические соли, высокие концентрации которых уменьшают гидратацию макромолекул Рё способствуют осаждению полисахарида.  [11]

Страницы:      1

Источник: https://www.ngpedia.ru/id378769p1.html

Полисахариды, что это такое – свойства, гидролиз, состав, формулы

Полисахариды не растворяются в воде

Все сложные органические вещества делят на 4 группы: полинуклеотиды, жиры, белки, углеводы. К последнему классу относятся полисахариды. Сладость в названии полисахариды не предполагает у большинства из них кулинарное предназначение. Важно понять, какими свойствами – химическими и физическими – обладают эти полигликозы.

Химические свойства полисахаридов

Полисахариды – это сложные молекулярные углеводы, что образуются из остатков моносахаридов, объединенных гликозидной связью. Полисахариды, или гликаны (полигликозаны) продуцируются животными, растениями, человеком. Полигликозиды, или полиацеталии бывают линейными и разветвленными.

Классификация полисахаридов предусматривает подразделение на олигосахариды и полиозиды. Под воздействием высоких температур в кислотной среде осуществляется гидролиз полисахаридов. Появляются олигосахариды вместе с дисахаридами при неполном процессе. При полном – исходные моносахариды, а также их производные. Среди химических свойств этого класса углеводов отмечают:

  • слабые восстановительные свойства полисахаридов;
  • устойчивые свойства к действию щелочей;
  • возможность получать сложные эфиры.

По химической природе среди полисахаридов отмечают гомополисахариды и гетерополисахариды. К широко распространенным представителям гомополисахаридов, состоящих из моновеществ одного вида, относят клетчатку (целлюлозу), крахмал, гликоген. У общей формулы полисахаридов следующий вид: (С6Н10О5)n.

К гетерополисахаридам, или гликозаминогликанам, включающим моносахариды различного типа, относятся хондроитин сульфаты, гепарин, инулин, пектины, камеди.

По функциональному назначению углеводы классифицируют на:

  • структурные полисахариды: хитин, целлюлоза;
  • резервные: животный гликоген, растительный крахмал.

По кислотности среди полиозов отмечают:

  1. Кислые сахара: кислоты – галактуроновая, глюкуроновая, маннуроновая. К представителям относятся пектины, ксантан, альгинаты.
  2. Нейтральные полигликозы: ксиланы, β-глюканы, маннаны.

Какова роль полиголозидов? Функции полисахаридов разнообразны:

РольПримеры полисахаридовПредназначение
ЗапаснаяКрахмал, слизи, гликогенАккумулирование гликанов в тканях
ЭнергетическаяИнулин, гликоген, альгиновые кислоты, крахмалСнабжение человеческого организма биоэнергией
ОпорнаяХондроитинсульфат, целлюлозаОснова костных тканей, целлюлоза необходима при стеблеобразовании
СтруктурнаяХитин, клетчатка, гиалуроновая кислотаВ составе межклеточной субстанции, цементирующие свойства
КонфакторнаяГепарин, искусственные аналогиУменьшение свертываемости крови
ЗащитнаяГепарин, камеди, гиалуроновая кислотаФормирование смазки на клеточной поверхности: желудка, пищевода, трахеи, суставов. Защитные свойства от механических микроповреждений при трении либо вибрации извне, а также проникновения патогенных микроорганизмов.
ГидроосматическаяКислые гетерополимеры, в том числе мукополисахаридыСвойство удержания катионов и жидкости в клетке, создание барьера при влагонакоплении в пространстве между клетками

Частично выработка гликана осуществляется в эпидермисе человека, что замедляет возрастные изменения. Отсюда активное применение в косметологической промышленности полисахаридов.

Физические свойства полисахаридов

Вид полиголосахаридов обуславливает физические свойства. Большинство веществ отличается:

  • белой окраской;
  • формой порошка;
  • большой молекулярной массой;
  • нерастворимостью в спиртах.

Растворимость в воде гликанов видоизменяется. Хитин и клетчатка – полиозиды, которые не растворимы в воде, но разбухают. Вещества агар-агар, пектины, альгиновые кислоты при реакции с водой образуют гели. Получают коллоидные растворы, если активные компоненты – слизи, арабин, амилоза, пектовые кислоты.

Отличие и применение наиболее популярных видов

Полезно понять, какие вещества в составе полисахаридов.

Крахмал

Включает смесь амилопектина (80 %) и амилозы (20 %). Форма молекул амилозы – спираль, в 1 витке насчитывается 6 остатков моносахарида. В структуре амилопектина – ответвления.Этот многокомпонентный углевод синтезируется в растениях в ходе фотосинтеза и запасается в семенах, клубнях либо корешках, злаковых зернах, луковицах.

Характерные свойства биополимера:

  • белый окрас вещества;
  • порошковидная форма;
  • мягкая структура;
  • скрипение при растирании;
  • отсутствие вкуса и запаха.

При разведении вещества холодной водой выпадает осадок. Если нагревают раствор и равномерно помешивают, осуществляется набухание массы, превращение вещества в киселеобразное состояние.
Источники вещества:

  • корнеплоды: картофель;
  • бобовые: горох, фасоль, чечевица;
  • зерновые: рис, кукуруза, овес, пшеница, ячмень.

Чтобы определить присутствие крахмала в продуктах, пользуются йодом: придает этому полисахариду синий оттенок.

Пищевой продукт ценится благодаря усвояемости и насыщению организма энергией. Вещество применяется в быту для подкрахмаливания одежды, наклеивания обоев, в качестве детской присыпки.

В пищевой индустрии из него получают патоку, глюкозу, этиловый спирт. Производство колбасных изделий, кетчупа, майонеза не обходится без крахмала.

Он востребован в текстильной и бумажно-целлюлозной промышленности, фармакологии.

Гликоген

В составе полисахаридов — это крахмал животного происхождения. Вещество обладает ветвистой структурой, походит на амилопектин, однако в цепи гликогена насчитывается до 12 звеньев.

Молекулярная масса вещества достигает 100 млн у. е. Запасной углевод встречается у человека, животных, отдельных бактерий, грибов, дрожжей. Печень и мышцы содержат до 5 и 2 % соответственно.

Основное свойство гликогена — поставлять в кровь глюкозу.

Клетчатка растительная целлюлоза

Для представителя гликанов характерна прочность и эластичность. Составляющая полисахариды — нерастворимая клетчатка формирует скелет растений.

Растительные волокна представляют собой пучок удлиненных нитей из фрагментов глюкозы, которые соединяются водородными связями.

  Особенность этого инертного вещества, не обладающего цветом и запахом, – волокнистое образование, нерастворимость в нейтральной среде. Вещество растворяется в реактиве Швейцера – аммиачном растворе  Cu(ОН)2.

Полисахарид целлюлоза в организме человека впитывает воду и облегчает продвижение отходов по толстому кишечнику. В продуктах питания – это капуста (белокочанная, брюссельская, брокколи). Сюда входят отруби, яблоки, огуречная кожура, морковь. Целлюлоза используется для домашнего скота – коров, коней –  как питательный ингредиент.

Растворимая клетчатка – содержимое растительных клеток в виде студня, что входит в овес, фруктовые, бобовые культуры. Свойство вещества — при контакте с жидкостью становится гелеобразным элементом.

Перевариваемая клетчатка не насыщает энергией, но придает ощущение сытости, предохраняет от перепадов глюкозы в крови. Проникая в толстый кишечник, это вещество расщепляется полезными микроорганизмами, вырабатывает кислоты – масляную, уксусную.

Полисахарид служит натуральным пребиотиком, его свойства отвечают за поддержку кислотного равновесия пищеварения.

Среди растворимой клетчатки отмечают вещества  инулин, пектины, камеди, слизи, гиалуроновую кислоту. У каждого компонента свои характеристики и свойства.

Гепарин

Вещество относится к структурным элементам внутренней оболочки кровеносных сосудов. Накапливается в печени, легких, мышцах. Предохраняет от гемокоагуляции (свертывания крови) человека и животного. У аморфного порошка белый окрас.

Состоит из фрагментов идуроновой и глюкуроновой кислоты, глюкозамина, что соединяются в цепочку при помощи α-гликозидной связи. Вес молекулы гепарина равняется 20 000 у.е. Она насчитывает не одну полисахаридную цепь, которая связывается с ядром белка.

Длина цепей варьируется в диапазоне 3000–40000 Da. В лекарствах составляет 12000–16000 Да.

Химические свойства гетерополисахарида:

  • синтезируется в тучных клетках (базофилах) человека и животных;
  • растворяется в воде;
  • сохраняется при нагревании.

Требуется в организме человека для снижения холестерина в крови, уменьшения АД. Локализуется в печени (на 1 кг веса – 1000 мг). Форма выпуска средства – раствор для инъекций и мазь для наружного применения. Ему присущи антикоагулянтные свойства.

В лечении применяется:

  • для профилактики и терапии тромбоэмболии;
  • при оперативном вмешательстве на сосудах и сердце для предотвращения образования кровяных сгустков в оборудовании для гемодиализа и искусственного кровотока;
  • при анализе крови в медицинских лабораториях;
  • в гематологии при гемотрансфузии (переливании крови).

Пектины

Открытие датируется 1825 годом. В переводе с греческого pectos означает скрутившийся, застывший. К важнейшим мономерам пектинов относят α-галактуроновую кислоту.

Желирующие и клейкие свойства вещества используются в кулинарии. Высоко их содержание в растительном сырье, фруктах. Выпускается в жидкой и порошкообразной форме. Е440 – так маркируют пектин в продуктах.

Для получения этого средства необходим фруктовый либо свекольный жмых. Добавка для консервирования в ответе за срок хранения заготовки.

Отличают пектиновые вещества с различными степенями этерификации:

  • высокой – больше 50 %;
  • низкой – меньше 50 %.

В человеческий организм пектиновые соединения проникают с продуктами питания растительного происхождения.

Пектин вырабатывается в большем количестве во фруктах и овощах при засухе и жаре.

Биологическая роль полисахарида:

  • очистка организма;
  • сохранение бактериального паритета;
  • омолаживающие свойства;
  • нормализация обменных процессов;
  • улучшение гемодинамики и полезной микрофлоры ЖКТ.

Медики полагают: пектиновые медпрепараты помогают оздоровить человека. 15 г ежедневно – норма потребления. Их свойства ценятся в диетпитании: сжигают жир. Поглощение 25 г этого гетерополисахарида из цельных яблок приводит к потере в сутки 300 г жира.

Кондитерские изделия не обходятся без загустителя. Желирующая добавка – составляющая большинства кремов в косметологии. Ценность вещества заключается в следующих свойствах:

  • разглаживание морщинок;
  • повышение впитываемости компонентов в кожный покров;
  • отбеливающее свойство — воздействие на эпидермис;
  • защита от УФ-излучения.

Хитин

Структурные полисахариды представляет хитин. Вещество участвует в формировании скелета членистоногих, насекомых. Входит в состав клеток пивных дрожжей, различных грибов. Полисахарид походит на целлюлозу: у него неразветвленная цепочка фрагментов глюкозы, однако с дополнительными группами.

Свойства хитина используются, чтобы усилить аромат и вкус пищевых продуктов. Востребован в качестве консерванта, улучшает вид еды.

Терапевтические свойства полисахарида:

  • защита от радиации;
  • усиливают свойства медпрепаратов, которые снижают свертываемость и разжижают кровь;
  • блокировка развития новообразований;
  • повышение иммунитета;
  • профилактика сердечно-сосудистых патологий – инсультов, инфарктов;
  • стимуляция роста бифидобактерий;
  • восстановление тканей и органов.

Области применения полисахаридов

Со средины прошлого столетия полигликозаны выпускают для пищевой отрасли и фармакологии. Но ценные свойства полисахаридов нашли применение в других сферах производства:

  • на химзаводах;
  • на текстильных фабриках при изготовлении искусственных материалов;
  • в гидрометаллургической и микробиологической промышленности;
  • при добыче нефти и газа;
  • в ядерной энергетике.

Индустрию красоты трудно представить без полисахаридов — гиалуроновой кислоты и инъекционных методов: мизотерапии, биоревитализации, контурной пластики, редермализации, биоармирования.

Использование в области здравоохранения

Ценятся природные соединения полисахаридов за полезные свойства:

  • повышают устойчивость организма к инфекциям;
  • борются с опухолями.

Полисахариды быстрее заживляют травмы, регенерируют ткани. К тому же уменьшают вред от побочных эффектов лекарственных средств.

Во врачебной практике использование полисахаридов помогает диагностировать сальмонеллез и кандидоз. Декстраны, что вырабатываются отдельными видами микроорганизмов, относятся к заменителям плазмы. Сульфат декстрана применяется для замены гепарина в качестве антикоагулянта. Хондроитинсульфаты входят в состав хондропротекторов, укрепляют хрящи и связки, усиливают подвижность больных суставов.

Востребованы разработки медикаментов, которые содержат хитин – соединение из группы полисахаридов, как наполнитель и действующий компонент. Выпускаются ферментативные средства пролонгированного действия, содержащие декстраны с пониженной аллергичностью. Гликаны – основа при производстве зубных паст.

Полисахариды отвечают за очищение организма от радионуклидов, токсинов. Активизируют работу ЖКТ. Инулин сокращает содержание глюкозы в крови. Показан при диабете и излишнем весе. В хирургии не обойтись без крахмала. Делают специальные повязки, присыпки, обволакивающие лекарственные препараты.

Применение в пищевой промышленности

Популярны гликаны, что добывают из бактерий. Выпуск пищевых пленок предохраняет продукцию от загрязнения, плесени, усыхания, поражения патогенными микроорганизмами. Производятся как стабилизаторы:

  • желе;
  • мороженого;
  • джема;
  • сока;
  • заправок для салатов;
  • сиропа.

Экзополисахариды улучшают качество и свойство пищевых изделий. Добавка в хлеб обеспечивает объем, предохраняет от быстрого зачерствения. Ксантан незаменим в изготовлении молочной продукции.

Полисахариды принадлежат классу органических соединений, применяемых в разных промышленных областях. Многообразие химической природы полисахаридов обуславливает широкий перечень фармакологических свойств и востребованность в косметологии.

Источник: https://vitaminic.ru/nutrienty/polisaxaridy

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.