Сырье, содержащее полисахариды

Понятие, типология и молекулярное строение полисахаридов (целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, крахмал). Химический состав, заготовка и хранение, внешние признаки и использование сырья, содержащего слизи (корень алтея, листья подорожника и мать-и-мачехи).
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Реферат

Сырье, содержащее полисахариды

Полисахариды - это высокомолекулярные продукты конденсации более 5 моносахаридов и их производных, связанных друг с другом О-гликозидными связями и образующие линейные или разветвленные цепи.

Полисахариды делят на два типа: гомополисахариды (гомополимеры) и гетерополисахариды (гетерополимеры), в зависимости от характера входящих в их состав моносахаридов и их производных. Гомополисахариды построены из моносахаридных единиц (мономеров) одного типа (например. крахмал, клетчатка, из животных полисахаридов - гликоген, хитин), а гетерополисахариды - из остатков различных моносахаридов и их производных (например, гемицеллюлозы, инулин, пектиновые вещества, слизи и камеди).

Также полисахариды можно классифицировать по функции (запасные, структурные, защитные), по происхождению (фитополисахариды, зоополисахариды, полисахариды микроорганизмов), по кислотности (нейтральные и кислые), по характеру скелета (линейные и разветвленные).

Молекулярная масса полисахаридов колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов единиц. В составе полисахаридов обнаружено свыше 20 различных видов моносахаридов и их производных, наиболее часто встречаются: из гексоз - D-глюкоза, D-галактоза, L-фруктоза, D-манноза; из пентоз - D-ксилоза, L-арабиноза и др., из дезоксисахаров - L-рамноза, D-фукоза; из продуктов восстановления D-маннозы - спирт маннит; из продуктов окисления моносахаридов - D-глюкуроновая, D-маннуроновая, D-галактуроновая, D-гулуроновая и другие кислоты.

Моносахариды и их производные входят в состав полисахаридов в пиранозной, реже фуранозной форме. Образование О-гликозидной связи происходит за счет полуацетального (гликозидного) гидроксила одного моносахарида и водорода гидроксильной группы другого моносахарида с образованием 12; 13; 14; 16 связей.

Разнообразие в строении полисахаридов может быть обусловлено не только характером моносахаридов и способом их соединения, но также тем, что гидроксильные и карбоксильные группы моносахаридов и их производных могут быть метилированы, этерифицированы органическими и неорганическими кислотами (например, серной кислотой - агар-агар); водороды карбоксильных групп замещены на ионы металлов (пектиновые вещества, камеди).

Полисахариды - это большей частью аморфные вещества, нерастворимые в неполярных растворителях и спирте; растворимость в воде варьирует. Подвергаются кислотному и ферментативному гидролизу с образованием моно- или олигосахаридов, содержащих от 2 до 4 моносахаридных единиц.

Собирают лекарственное растительное сырье, содержащее полисахариды в период максимального содержания действующих веществ. Надземные части растений - в сухую погоду; подземные органы, содержащие слизь, обычно не моют, а иногда снимают пробку (корни алтея). Сушка предпочтительна искусственная при температуре 50-60С. Хранят сырье по общему списку. в сухом. прохладном (10-15С) помещении, оберегая от амбарных вредителей.

Методы качественного и количественного анализа основаны на физико-химических свойствах полисахаридов.

Полисахариды чрезвычайно важны в обмене веществ растений и животных. В медицине они и модифицированные различными способами их производные могут быть использованы как наполнители, кровезаменители, обладают способностью пролонгировать действие лекарств, повышают резистентность слизистой оболочки желудка, оказывая противовоспалительное, обволакивающее и ранозаживляющее действие. Обладают иммунологической активностью. Полисахариды некоторых грибов (дождевики) показали ингибирующий эффект в отношении клеток саркомы in vitro.

Наиболее обычные полисахариды - целлюлоза, гемицеллюлозы, инулин, крахмал, слизи и камеди.

Целлюлоза (клетчатка) - полисахарид, составляющий основную массу клеточных стенок растений (особенно ее вторичной оболочки). Молекулярная масса ее точно не установлена. Предполагают, что молекула клетчатки у разных растений содержит от 1400 до 10000 остатков глюкозы, которые соединены между собой -1-4-гликозидными связями в линейные цепи.

Целлюлоза подвергается кислотному гидролизу и при кипячении с концентрированной серной кислотой превращается в глюкозу. При более слабом гидролизе образуется олигосахарид целлобиоза. Наличие значительных количеств целлюлозы должно учитываться при переработке лекарственного сырья. В медицине используется вата - Gossypium (волоски семян видов рода хлопчатник Gossypium L. сем. Мальвовые Malvaceae), более чем на 95% состоящая из клетчатки.

Вата является исходным материалом для получения коллодия и различных производных целлюлозы (метилцеллюлоза и др.), находящих широкое применение в качестве вспомогательных веществ при изготовлении разных лекарственных форм.

В технике из целлюлозы производят бумагу, целлофан, сорбенты, взрывчатые вещества и др.

Гемицеллюлозы - название этой группы полисахаридов было предложено в 1891 г. Шульце (Schulze) для описания веществ, которые относительно легко экстрагировались из разных растительных тканей и которые, как он полагал, являлись предшественниками целлюлозы, - отсюда название гемицеллюлоза (геми от греч. hemi - полу). Теперь установлено, что подобной связи не существует. Гемицеллюлозы - основной компонент первичной оболочки растительных клеток. Являясь одним из компонентов пластичного матрикса, гемицеллюлозы придают клеточной стенке дополнительную прочность, но почти не препятствуют ее росту. Гемицеллюлозы могут быть и запасными веществами, так как легко гидролизуются.

Макромолекулы гемицеллюлоз разветвлены и построены из пентоз (ксилоза, арабиноза) или гексоз (манноза, галактоза, фруктоза); степень полимеризации 50-300. По доминирующему в структуре моносахариду гемицеллюлозы можно подразделить на три подгруппы: ксиланы, маннаны и галактаны.

Инулин - высокомолекулярный углевод, растворимый в воде; из водных растворов осаждается спиртом. Количество остатков фруктозы, связанных в молекуле инулина гликозидными связями между 1-м и 2-м углеродными атомами, предположительно равно 34. Макромолекулы линейны и оканчиваются -D-глюкопиранозным остатком. При кислотном гидролизе инулина образуются фруктофураноза и небольшое количество глюкопиранозы. Инулин в больших количествах содержится в подземных органах растений семейств Asteraceae и Campanulaceae, в которых он заменяет крахмал. Растения, содержащие инулин, используются для получения D-фруктозы. В настоящее время сырье богатое инулином (корни цикория, клубни топинамбура) широко используется в составе различных пищевых добавок, применяемых при заболевании диабетом.

Инулин относится к фруктозанам. Кроме фруктозанов инулиноподобного типа. у которых фруктофуранозные остатки соединены гликозидными (21)-связями, выделяют фруктозаны леваноподобного типа, у которых остатки фруктофуранозы соединены гликозидными (26)-связями. Леваны - линейные или имеющие низкую степень ветвления молекулы с более короткой цепью, чем инулин. Фруктозаны леваноподобного типа обнаружены в листьях, стеблях и корнях ряда однодольных растений. Так у представителей сем. злаков - Poaceae леваны функционируют главным образом как временные запасные полисахариды.

Крахмал (amylum) не является химически индивидуальным веществом. Он на 96,1-97,6% состоит из полисахаридов, образующих при кислотном гидролизе глюкозу. Содержание минеральных веществ колеблется от 0,2 до 0,7%, они представлены в основном фосфорной кислотой. В крахмале найдены также высокомолекулярные жирные кислоты - пальмитиновая, стеариновая и др., содержание которых достигает 0,6%. Углеводная часть крахмала состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина.

Амилоза представляет собой линейный глюкан, в котором 60-300 (до 1500) остатков глюкозы связаны -глюкозидными связями между 1-м и 4-м углеродными атомами. Амилоза имеет молекулярную массу 32000-160000, легко растворима в воде и дает растворы со сравнительно невысокой вязкостью.

Амилопектин - разветвленный глюкан, в котором 3000-6000 (до 20000) остатков глюкозы соединены -глюкозидными связями не только между 1-м и 4-м углеродными атомами, но также между 1-м и 6-м. Амилопектин растворяется в воде при нагревании и дает стойкие вязкие растворы. Его молекулярная масса достигает сотен миллионов.

Содержание амилозы и амилопектина в растениях различно и зависит от вида растения и органа, из которого он получен. Это соотношение меняется в период созревания.

Крахмал подвергается ферментативному и кислотному гидролизу. При слабом воздействии кислот образуется так называемый растворимый крахмал, часто применяемый в лаборатории для йодометрии. В качестве промежуточных продуктов при гидролизе крахмала образуются полисахариды разной молекулярной массы - декстрины. При образовании декстринов постепенно освобождаются альдегидные группы и появляется восстанавливающая способность, отсутствующая у крахмала.

В растениях крахмал находится в виде крахмальных зерен разнообразной формы: овальной, сферической и т.д. Размеры зерен колеблются от 0,002 до 0,15 мм. Наиболее крупные зерна у картофеля, самые мелкие - у риса. Рост крахмальных зерен происходит путем наложения новых слоев на старые, поэтому они часто имеют слоистую структуру. Характерная форма крахмальных зерен, различия в размерах, положение центра нарастания и расположение слоев позволяют использовать эти признаки для идентификации р...