Hemicellulosa (HMC) är växthomo- och heteropolysackarider med lägre molekylvikt än cellulosa (10 000-40 000), bestående av rester av olika pentoser och hexoser . Huvudkomponenterna i hemicellulosa är glukaner, xylaner, mannaner, galaktaner, fruktosaner, arabinogalaktaner, etc. Mest av allt innehåller växter xylaner . Mycket HMC i frön , frön, halm , solrosskal, bomullsfröskal , majskolvar. I genomsnitt representerar hemicellulosa cirka 25 % (i vikt) av det organiska materialet i ettåriga växter.
Hydrolys av HMC ger en mängd olika föreningar: D-fruktos, D-xylos, D-galaktos, D-mannos, L-arabinos, L-ramnos, D-glukos, D-galakturon och 4-O-metyl-D- glukuronsyror , som finns i form av sidogrenar. Monosackarider är en del av HMC i furanos- och pyranosformen, uronsyror i pyranosformen. De individuella monosackariderna i HMC är sammanlänkade med β-1→2-, β-1→3-, β-1→4 och β-1→6-bindningar.
HMC-polysackarider är en viktig komponent i växtcellväggar [ 1] och utför huvudsakligen strukturella funktioner genom att inkrusa cellulosa. I vissa fall, tillsammans med stärkelse , är HMC-polysackarider reservnäringsämnen. De är också en del av cellväggarna hos olika mikroorganismer .
Till skillnad från cellulosa är HMC lätt hydrolyserbara polysackarider . De extraheras från krossad avfettad och avsudad vävnad eller delignifierade råvaror med vattenhaltiga lösningar av alkalier, dimetylsulfoxid . Från de resulterande lösningarna fälls HMC ut med alkohol , aceton , Fehlings reagens , salter, separeras genom centrifugering , tvättas och frystorkas.
HMC-polysackarider kännetecknas av en mängd olika egenskaper, vilket beror på det olika arrangemanget av länkar i polymerkedjan, typen av bindning mellan monosackaridrester , graden och karaktären av förgrening av länkarna, molekylvikten och innehållet av olika funktionella grupper.
Arabinaner är polysackarider som åtföljer pektinämnen i växtvävnader. Isolerad från olika typer av råvaror ( sockerbetsrötter , jordnötter , äpplen , citrusfrukter ). De är lösliga i vatten , lätt hydrolyserade .
Xylaner är de vanligaste polysackariderna som tillhör gruppen hemicellulosa. Deras molekylvikt är cirka 40 000 Da. Makromolekylerna är grenade, den huvudsakliga längsta kedjan bildas av D-xylopyranosrester sammankopplade med en β-bindning vid platsen för 1→4 kolatomer. Som en del av sidan hittade mindre grenade kedjor: L-arabinos, D-xylos, glukuronsyra och dess metylester , mindre ofta D-glukos och D-galaktos. Olika typer av växter och deras anatomiska delar kännetecknas av olika sammansättning av sidokedjor av polysackarider, vilket också påverkar kvaliteten på livsmedelsprodukter.
Galaktaner - deras mängder varierar från 1 till 16%, de bildar cellväggarna hos olika växter. Strukturen hos galaktanmakromolekyler beror på typen av växtmaterial. Sulfaterade galaktaner isolerade från alger har betydande gelningsegenskaper och används i stor utsträckning inom konfektyrindustrin. De är indelade i två grupper agar och karragenan. Agar är en blandning av två polysackarider, agaros och agropektin. Karragenaner är uppbyggda av enheter av sulfonerad galaktos och 3,6-anhydrogalaktos. Sulfaterade polysackarider används i stor utsträckning inom konfektyrindustrin vid tillverkning av geléer , marmelader , kissels och andra livsmedelsprodukter.
Mannans - bildar cellväggarna i barrträ , jäst , alger och andra råvaror. De är uppbyggda av D-mannapyranosrester sammankopplade med 1 → 4 eller 1 → 6 bindningar. Dessa inkluderar galaktomannan, glukomannan, galaktoglukoman. Molekylerna kan vara linjära eller grenade, sidokedjorna är anslutna till huvudkedjan med 1→4 eller 1→3 bindningar.
Fruktaner - finns i korn av vete , korn och andra angiospermer, i jordärtskocka , örter , bakterier . Fruktaner är uppbyggda av fruktosrester anslutna på plats 2 → 1 eller 2 → 6 kolatomer . Dessa inkluderar inulin , asparagosin och andra ämnen.
Hemicellulosans roll i mänsklig näring är varierande. De är ofarliga för människokroppen och smälts beroende på strukturen med 69% - 95%. HMC fungerar som en energikälla, påverkar lipidmetabolismen, spelar rollen som enterosorbenter , minskar kolesterol , absorberar mikroflora , salter av tungmetaller.
Hemicellulosa ger icke-kovalent tvärbindning av individuella cellulosafibriller. I detta sammanhang föreslås i modern växtbiologi att använda den funktionella termen: tvärbindande glykaner. [2]
Trä innehåller förutom cellulosa andra polysackaridämnen, däribland hemicellulosa. De är mindre resistenta mot utspädda syror, som de hydrolyserar och, till skillnad från cellulosa, löser sig i utspädd alkali. Eftersom hemicellulosa är ämnen som representerar alla polysackarider och deras derivat som finns i trä förutom cellulosa och stärkelse, har många kriterier föreslagits för deras klassificering.
Vanligast är uppdelningen i hemicellulosa, lätt och svårt hydrolyserad. Till skillnad från cellulosa består hemicellulosamakromolekyler inte bara av glukosrester utan också av andra enkla sockerarter som xylos , mannos och galaktos . Hemicellulosor har lägre polymerisationsgrad (SP<300) än cellulosa, lägre strukturell regelbundenhet och strukturell ordning, vilket gör dem mindre motståndskraftiga mot nedbrytning. Ett karakteristiskt drag för alla hemicellulosa är deras goda löslighet i utspädd alkali . Namnet hemicellulosa introducerades av Schulze 1891 för den del av kolhydrater som inte är cellulosa som finns i växter. Rogwin introducerade det allmänt accepterade konceptet hemicellulosaseparation. Som ett kriterium för uppdelningen av hemicellulosa antog han konstruktionen av deras grundläggande enheter och makromolekyler.
Baserat på den kemiska strukturen hos hemicellulosa kan den delas in i:
bestående av resten av samma enkla sockerarter
bestående av rester av olika enkla sockerarter
Schulze division:
hexosaner med de allmänna formlerna:
I närvaro av oorganiska syror hydrolyseras pentosaner till pentoser:
(C 5 H 8 O 4 ) n + nH 2 O → n C 5 H 10 O 5 och hexosaner under samma betingelser hydrolyseras till hexoser:
(C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O → n C 6 H 12 O 6 Hexosaner och pentosaner är polymerer som består av glykosidrester associerade med pentos eller hexos. Cellulosa är en del av hemicellulosorna som är svårare att hydrolysera. De består huvudsakligen av xylan och mannan. De kan också vara närvarande som blandade cellulosa, t.ex. arabogalaktan, galaktomannan, galaktomannoxylat.
Ivanova L. A., Voino L. I., Ivanova I. S. Livsmedelsbioteknologi. Bok. 2. Bearbetning av växtråvaror / Ed. I. M. Gracheva. - M.: KolosS, 2008. 472 s.: 212-214.