Полисахариды и их свойства

Полисахариды построены из очень большого числа молекул моносахаридов с отдачей при конденсации последних воды. Такое усложнение молекул полисахаридов обусловливает их нерастворимость или только коллоидную растворимость. Они уже не обладают сладким вкусом, свойственным моно- и большинству дисахаридов, и не обладают до расщепления редуцирующими свойствами.

Полисахариды в различных формах чрезвычайно распространены в растительных и животных продуктах, так как являются в растениях и у животных резервными веществами и отчасти представляют собой основную составную часть опорных растительных тканей. Поэтому некоторые полисахариды входят в состав пищи в очень значительных количествах, являясь основным энергетическим материалом. При среднем составе рационов полисахариды входят в состав рационов в количестве 400—500 г, которые дают приблизительно около 2 000 калорий в сутки. Это делает понятным ту важную роль, которую играют полисахариды в питании.

Крахмал. Крахмал образуется в качестве запасного питательного вещества при ассимиляции углекислоты в зеленых листьях растений и откладывается в зернах, клубнях и корневищах. В зернах пшеницы он накапливается в количестве около 60—65% от всего зерна, в рисе даже в количестве около 75%, в сухом веществе картофеля тоже около 70—75%. В этих тканях крахмал откладывается в виде так называемых крахмальных зерен различной формы; при этом каждое растение имеет свою форму зерен, более или менее отличающуюся от формы зерен других растений. По виду этих крахмальных зерен в некоторых случаях можно определять растение, да которого получен исследуемый крахмал. Крахмальные зерна имеют слоистость, выраженную с различной интенсивностью, иногда расположенную эксцентрически. Слоистое строение зависит от разного содержания воды в отдельных участках зерен и от разной плотности этих зерен. Крахмал в зернах находится в кристаллическом состоянии в форме мельчайших игольчатых кристаллов, расположенных таким образом, что они расходятся от общего центра к периферии, образуя так называемые сферокристаллы, т. е. шаровидное скопление тонких кристаллов. Такое расположение кристаллов придает сферокристаллам капиллярные свойства, чем, повидимому, и обусловливается высокая гигроскопичность крахмала, способного в сухом виде впитывать очень значительные количества воды. Размеры крахмальных зерен разнообразны—от микрона до сотен микронов в диаметре. Они обладают большим удельным весом (около 1,5), что и используется при отмывании крахмала холодной водой из сырья при его получении.

При нагревании крахмала с водой его зерна разрушаются с образованием коллоидного раствора в форме клейкой массы, называемой клейстером. Температура, при которой суспензия крахмала превращается в клейстер, колеблется у различных крахмалов.

Крахмал представляет собой неоднородное вещество и состоит из двух компонентов, а именно: из амилозы (около 20—25%) и амилопектина (около 75—80%). Как крахмал, так и обе его составные части — амилоза и амилопектин — в холодной воде не растворяются, но в горячей воде амилоза растворяется, давая прозрачный коллоидный раствор, а амилопектин лишь набухает. Таким образом, клейстер представляет собой коллоидный жидкий раствор амилозы, в котором распределены набухшие частицы амилопектина, что и придает клейстеру вид густой клейкой массы.

Декстрины. Крахмал состоит из полимеризированных простейших молекул моносахаридов. Эта комплексная молекула способна упрощаться под влиянием кислот и специальных ферментов. Упрощение молекул крахмала происходит поэтапно, с образованием промежуточных продуктов. Сначала образуется растворимый крахмал, а затем несколько форм декстринов. Все декстрины хорошо растворимы в воде и под действием диастазы превращаются в мальтозу. Гидролиз декстринов кислотами дает глюкозу. Декстрины образуются из крахмала не только под влиянием действия ферментов и кислот, но и при нагревании крахмала в условиях высокой температуры (180—200°). Поэтому при воздействии на крахмалистые продукты высокой температуры получаются в некотором количестве декстрины, обычно в форме смеси. Эти декстрины образуют на хлебных изделиях своеобразную лакоподобную поверхность.

Гликоген. Гликоген играет в животном организме ту роль резервных веществ, которую в растениях играет крахмал. Он сосредоточен главным образом в печени. Содержание гликогена в печени достигает 38% общего его количества в организме, в мышцах — 44%, в костях — 9%; остальные 9% содержатся в других тканях тела (опыты на собаках Шендорфа). В заметных количествах он находится в различных тканях моллюсков и раков, в очень значительных количествах — в дрожжевых клетках; обнаружен в высших грибах, например, шампиньонах. Гликоген представляет собой порошок, не имеющий кристаллического строения; при растворении дает коллоидный раствор. Под влиянием кислот расщепляется до глюкозы, под влиянием ферментов расщепляется с образованием сначала декстринов, затем мальтозы.

Инулин. Инулин, подобно крахмалу, является резервным веществом некоторых растений, но из пищевых продуктов встречается лишь в корнях цикория, в клубнях топинамбура и в артишоках. Это белый гигроскопический мелкокристаллический порошок, при растворении в воде образующий коллоидный раствор. Усваивается человеком, хотя в организме пока не обнаружен фермент, расщепляющий инулин. Повидимому, в организме он расщепляется соляной кислотой.

Клетчатка. Клетчатка (целлюлоза) — кристаллическое вещество. Представляет собой соединение с той же формулой (С6Н10С6), как и другие сложные углеводы типа полисахаридов. Этот полисахарид составляет основную массу органических веществ на земном шаре, так как является составной частью древесных растений, а также присутствует во всем травянистом покрове земли. Клетчатка в значительных количествах поступает в пищевые рационы с растительными продуктами и играет большую роль в механизме пищеварения, способствуя перистальтике кишечника.

Весь железистый аппарат кишечника человека и высших животных не вырабатывает ферментов, расщепляющих клетчатку, но многие бактерии вырабатывают весьма активные ферменты, легко расщепляющие клетчатку вплоть до простейших соединений.

Микроорганизмы, расщепляющие клетчатку, весьма распространены в природе и встречаются в кишечнике человека и животных.

Фруктоза. Активно процессы расщепления клетчатки протекают в желудочно-кишечном тракте жвачных животных, где они начинаются уже в передних отделах желудка.

Клетчатка пищевых продуктов в кишечнике человека частично разлагается бактериями только в конце пищеварительного процесса, в нижней части тонких кишок и главным образом в слепой кишке. Под действием фермента целлюлазы, выделяемой бактериями, клетчатка расщепляется с образованием растворимых соединений, которые частично всасываются. Чем нежнее клетчатка, тем полнее она расщепляется. Поэтому нежная клетчатка муки легче превращается в растворимые соединения. В питании человека энергетическая ценность может не иметь серьезного значения.

Гемицеллюлозы. К этой группе полисахаридов относятся соединения, сходные с клетчаткой. Как и клетчатка, они являются главным образом в растениях опорными веществами.

Пектиновые вещества. Пектиновые вещества близки к углеводам и представляют собой три отдельных вещества, а именно: протопектин, пектин и пектиновую кислоту. Пектиновые вещества образуют межклеточную прослойку в растительных тканях, являясь цементирующим материалом между отдельными клетками; кроме того, они инкрустируют клеточные стенки растений, тем самым утолщая их. Таким образом, пектиновые вещества являются как бы спутниками клетчатки, но присутствуют только в ткани плодов, корней, листьев и стеблей.

В незрелых плодах содержится протопектин, нерастворимый в воде и как межклеточное цементирующее вещество обусловливающий плотность незрелых плодов. При созревании плодов протопектин переходит в пектин.

Пектин — вещество высокого молекулярного веса. При растворении образует желеобразную коллоидную массу. В его состав входят моле кулы метилового спирта, образуя эфироподобное соединение с пектиновой кислотой, входящей в состав пектина. Образование растворимого пектина из протопектина вызывает размягчение межклеточного вещества и обусловливает мягкость плодов, свойственную зрелым фруктам.

Протопектин, находящийся в межклеточном веществе, может быть превращен в пектин действием фермента протопектиназы, а также путем длительного кипячения. При отщеплении под действием фермента пектиназы от пектина метоксильной группы (ОСН3) образуется метиловый спирт и пектиновая кислота. Этим и объясняется присутствие в перезрелых и испорченных плодах и ягодах метилового спирта, который присутствует также иногда в некотором количестве в плодовых и виноградных винах.

Фермент пектиназа гидролизирует пектин (и, возможно, пектиновую кислоту) до простейших его компонентов — сахара и тетрагалактуроновой кислоты. Эти ферменты находятся в ряде грибков и бактерий и обусловливают изменения, наблюдающиеся при порче плодов.

Хорошими источниками получения пектина, применяемого в пищевой промышленности для желирования продуктов, являются яблоки, лимоны, апельсины, свекла и морковь.

Таблица 1. Содержание пектина в сырых продуктах

Название продукта

Сырой материал

В пересчете на сухое вещество в %

Яблочные вытерки

1,5—2,5

15,0—18,0

Лимонная мякоть

2,5—4,0

30,0—35,0

Апельсиновая мякоть

3,5—5,5

30,0—40,0

Свекловичная

1,0

25,0—30,0

Пищеварительный тракт не продуцирует ферментов, расщепляющих пектин. Но пектин, как показали опыты, все же способен несколько усваиваться, очевидно, в результате расщепления ферментами кишечной микрофлоры с образованием Сахаров. Однако, ввиду малого содержания в рационах пектина, энергетической ценности он не представляет.

Грибная клетчатка. Грибы содержат особое вещество, по своему составу близкое с хитином, образующим наружный жесткий покров ракообразных и насекомых. Это вещество (грибная клетчатка) является высшим полисахаридом и, как хитин, содержит азот (до 6%). Хитин входит в состав защитной и опорной ткани крабов, омаров, раков.

Агар-агар. Является полисахаридом еще не совсем выясненного строения. Углеводы агар-агара близки к пектину.

Агар-агар дает прочный студень, а поэтому широко применяется в пищевой промышленности и при изготовлении плотных питательных сред для бактериологических целей.

Adblock
detector