Усвояемые и неусвояемые полисахариды

Усвояемые посихариды

Крахмал – резервный полисахарид со сложным строением. Больше всего крахмала содержится в хлебопродуктах (40-73%), семенах бобовых растений (40-45%) и картофеле (15%). Скопления крахмала образуют зерна, форма и размер которых зависят от вида растения и условий культивирования. Размер зерен крахмала колеблется от 2 до 170 мкм, наиболее крупные крахмальные зерна у картофеля.

Крахмал представляет собой смесь полимеров двух типов (линейной и разветвленной), построенных из остатков глюкозы: амилозы и амилопектина. Их соотношение различно в различных крахмалах (амилозы 13-30%; амилопектина 70-85%). Амилоза – линейный полимер, имеет молекулярную массу от 17 до 225 кДа, состоит из остатков глюкозы, соединенных a-1, 4-гликозидной связью. Амилоза в горячей воде образует истинные растворы.

Клетчатка (целлюлоза ) – основной структурный компонент оболочки растительной клетки. Основное ее физиологическое действие – способность связывать воду (до 0, 4 г воды на 1 г клетчатки). Целлюлоза – моноглюкан, состоящий из линейных цепей b-D-(1, 4)-глюкопиранозных единиц. Она имеет аморфные и кристаллические области.

При производстве пищевых продуктов находит применение микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ), для получения которой используют кислотный гидролиз целлюлозы. В этом случае аморфные области гидролизованы кислотой, остаются только небольшие кислотоустойчивые области. Этот продукт используется как наполнитель и реологический компонент в низкокалорийных пищевых продуктах.

Наиболее широко используется натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (Na-КМЦ). Ее получают обработкой целлюлозы щелочью и хлоруксусной кислотой. Она выполняет роль загустителя в начинках, пудингах, мягких сырах, фруктовых желе. Na-КМЦ способствует стабилизации эмульсий в соусах; замедляет рост кристаллов в кондитерских изделиях, глазури и сиропах, что имеет важное значение при длительном хранении изделия и т.д.

Инулин – запасной полисахарид растений, который откладывается в подземных запасающих органах растений – в клубнях топинамбура, корневищах артишока. Его молекула содержит 30 – 35 моносахаридных остатка. По химическому составу это фруктозаны – полимеры β –D-фруктофуранозы, соединенные гликозидными β 2→ 1 связями.

Гемицеллюлоза – компонент клеточной стенки растений (оболочка зерна, кукурузные початки, подсолнечная лузга). Основные компоненты гемицеллюлоз – ксиланы, маннаны, арабаны, галактаны, фруктозаны, уроновые кислоты (например, полиглюкуроновая).

Растительные гемицеллюлозы обычно представлены как гомополисахаридами, так и гетерополисахаридами. Они подразделяются на кислые и нейтральные. Кислые гемицеллюлозы содержат уроновые кислоты, а в состав нейтральный уроновые кислоты не входят. В молекулах гемицеллюлоз преобладают β -связи (1-2; 1-4 или 1-6).

Гетерополисахариды растений: глюкоманнаны, галактоманнаны и ксиланы, содержащие в боковых цепях арабинозу, глюкозу и т.д. Основная гемицеллюлоза в пищевых продуктах – ксилан. К гемицеллюлозам иногда относят агар (смесь агарозы и агаропектина) - полисахарид, присутствующий в водорослях и применяемый в кондитерской промышленности.

Пектиновые вещества (гликаногалактуронаны ). Присутствуют во всех высших растениях, особенно во фруктах, и в некоторых водорослях.

В промышленных масштабах пектиновые вещества получают в основном из яблочных и цитрусовых выжимок жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника. Наибольшее количество пектиновых веществ содержится в яблоках, айве, абрикосах и сливе (до 1, 5%).

В пищевой промышленности широко используется способность пектиновых веществ образовывать студни в присутствии сахаров и органических кислот.

Основным структурным компонентом их является галактуроновая кислота, из молекул которой строится главная цепь, а в состав боковых цепей входят L-арабиноза, D-галактоза и рамноза. Это гетерополисахариды. Карбоксильные группы галактуроновой кислоты в разной степени этерифицированы метиловым спиртом. В зависимости от этого существует следующая классификация пектиновых веществ:

n Пектовая кислота;

n Пектиновые вещества;

n Пектин;

n Протопектин

Пектовая кислота. Макромолекула пектовой кислоты представляет собой остатки галактуроновой кислоты, соединенных между собой -1, 4a гликозидными связями. Молекулярная масса - 25000 - 200000. Пектовая кислота и ее Са соль (пектат) нерастворимы в воде, находятся в растительных продуктах в малых количествах. Пектовая кислота не способна образовывать студни.

Пектиновая кислота - полигалактуроновая кислота, часть карбоксильных групп которой этерифицирована метиловым спиртом.

Пектины - пектиновые кислоты, карбоксильные группы которых в различной степени метоксилированы и нейтрализованы. Молекулярная масса пектина 20000 - 100000.

В молекуле пектина есть свободные карбоксильные группы, поэтому он легко образует соли металлов, называемые пектинатами.

Протопектин - высокомолекулярное нерастворимое в воде соединение, в котором молекулы пектина связаны между собой поперечными связями. Химическое строение протопектина окончательно не установлено из-за трудности его извлечения. Протопектин находится в стенках клеток между фибриллами клетчатки и в срединных пластинках, склеивающих клетки друг с другом.

Протопектин связан с гемицеллюлозой и клетчаткой и образует комплексы. Он обуславливает твердость тканей плодов и овощей.

Протопектин переходит в пектин под действием протопектиназы, а также при нагревании с разбавленными кислотами и щелочами.

Процесс созревания плодов и овощей тесно связан с превращением пектиновых веществ. При переходе протопектина в пектин ткани плодов и овощей становятся мягче и нежнее. Этим же объясняется разваривание плодов и овощей при технологической обработке.

Галактоманнан – запасной полисахарид, мобилизуемый при прорастании семян. Локализуется в эндосперме семян в виде массивных утолщений клеточных стенок, иногда почти полностью замещая протопласт. Наибольшее содержание галактоманнана в семенах бобовых, где он составляет до 38% СВ. Галактоманнан состоит из остатков D-маннозы, связанных b-1, 4 –связью. Боковые ветки представлены единичными остатками галактозы, присоединенных к остаткам маннозы a-1, 6-гликозидными связями. Соотношение манноза: галактоза в галактоманнанах колеблется от 1: 1 до 5, 7: 1. Галактоманнаны с низкой степенью замещения (соотношение манноза: галактоза ³ 50) называют маннанами.

В пищевой промышленности галактоманнан применяют в качестве загустителя, структурообразователя, эмульгатора. Его вводят в состав супов, соусов, мороженого, кисломолочных продуктов, кремов, желе и т.д.

Лигнин – безуглеводные вещества клеточной оболочки, состоящие из полимеров ароматических спиртов. Главным строительным блоком лигнинов является фенилпропановый остаток. Порядок в структуре полимера

отсутствует, каждая молекула уникальна, и записать ее в виде формулы невозможно. Лигнин не углевод, но сопутствует углеводам, поэтому рассматривается вместе с ними. Лигнины в человеческом организме способны связывать соли желчной кислоты и другие органические вещества, а также замедлять или нарушать абсорбцию ПВ в толстом кишечнике.

Камеди (гумми) и слизи - группа коллоидных полисахаридов, к которым принадлежат растворимые в воде углеводы, образующие чрезвычайно вязкие и клейкие растворы. Камеди – это наплывы на месте повреждения деревьев (вишневыми, сливовыми, миндальными и т.д.). Наиболее распространены из камедей – гуммиарабик, камедь из бобов рожкового дерева, камедь гуары.

Камеди применяются в качестве связующих веществ и загустителей, служат эмульгаторами, основой для косметических и фармацевтических кремов и паст, стабилизаторами в пищевой промышленности.

Слизи содержатся в большом количестве в льняных семенах и в зерне ржи. Именно их наличием объясняется высокая вязкость употребляемого в медицине отвара из льняных семян или же водной болтушки ржаной муки.

Состав полисахаридов вишневого клея - остатки галактозы, маннозы, арабинозы, n-глюкуроновой кислоты и незначительное количество ксилозы.

Состав слизей ржаного зерна – они почти на 90% состоят из пентозанов.