- raksturojums
- Uzbūve
- Iespējas
- Šūnās
- Ksiloze nektārā
- Medicīnā
- Rūpniecībā
- Ksilozes ietekme uz dzīvnieku metabolismu
- Atsauces
Ksilozes ir monosaharīds pieciem oglekļa atomiem, kam ir aldehīda funkcionālā grupa, tāpēc tas ir klasificēts, kopā ar saistīto kā ribozes un arabinozes, grupas aldopentoses cukuru laikā.
Kohs 1881. gadā bija pirmais, kurš to atklāja un izolēja no koka. Kopš tā laika daudzi zinātnieki to klasificēja kā vienu no "retākajiem" un neparastākajiem cukuriem, ņemot vērā tā iegūšanas grūtības un izmaksas.
Fišera projekcija D- un L-ksilozei (Avots: akane700 caur Wikimedia Commons)
Tomēr 1930. gadā kādam amerikāņu kooperatīvam izdevās to iegūt no kokvilnas sēklu mizas, kas ir daudz lētāks materiāls, un kopš tā laika tas ir kļuvis populārs kā cukurs, ko var iegādāties par cenām, kas salīdzināmas ar saharozes ražošanas cenām.
Pašlaik tiek izmantotas dažādas metodes, lai to izolētu no dažādu koku augu koku un no dažiem atkritumu produktiem.
Tā atvasinājumi tiek plaši izmantoti kā saldinātāji pārtikas produktos un dzērienos, kas izstrādāti diabēta slimniekiem, jo tie neveicina glikozes līmeņa paaugstināšanos asinīs. Visvairāk sintezētais atvasinājums, ko izmanto kā saldinātāju, ir ksilīts.
Ksilozes kā oglekļa avota izmantošana alkoholiskās fermentācijas rūpniecībā šajos laikos ir kļuvusi par vienu no vissvarīgākajiem zinātnisko pētījumu punktiem.
raksturojums
Tāpat kā glikozei, ksilozei ir salda garša, un daži pētījumi liecina, ka tai ir aptuveni 40% no glikozes saldās garšas.
Kā reaģents tas ir tirdzniecībā pieejams kā balts kristālisks pulveris. Tam, tāpat kā daudziem citiem pentozes cukuriem, ir molekulmasa aptuveni 150,13 g / mol un C5H10O5 molekulārā formula.
Ņemot vērā tā polāro struktūru, šis monosaharīds viegli šķīst ūdenī un tā kušanas temperatūra ir aptuveni 150 ° C.
Uzbūve
Dabā visizplatītākā forma vai izomērs ir D-ksiloze, savukārt L-ksilozes forma ir tāda, ko iegūst ķīmiskajā sintēzē komerciālai lietošanai.
Šajā ogļhidrātā ir četras OH grupas, un, pateicoties brīvajai aldehīdu grupai, tas tiek uzskatīts par reducējošo cukuru. Tāpat kā citus cukurus, atkarībā no barotnes, kurā tas atrodams, to var atrast dažādos veidos (attiecībā uz tā gredzena formu).
Ksilozes projekcija Haworth (Avots: NEUROtiker caur Wikimedia Commons)
Cikliskos izomērus (pusacetālus) šķīdumā var atrast kā pirānus vai furānus, tas ir, kā sešu vai piecu saišu gredzenus, kuriem savukārt atkarībā no anomērās hidroksilgrupas (-OH) stāvokļa var būt vairāk izomēru formu .
Iespējas
Šūnās
Tāpat kā citi saharīdi, piemēram, glikoze, fruktoze, galaktoze, mannoze un arabinoze, kā arī daži atvasinātie aminos cukuri, D-ksiloze ir monosaharīds, ko parasti var atrast kā lielu polisaharīdu struktūras daļu.
Tas veido vairāk nekā 30% no materiāla, kas iegūts augu izcelsmes hemicelulozes hidrolīzē, un dažas baktērijas, raugi un sēnītes to var raudzēt etanolā.
Ksiloze kā galvenā ksilāna polimēru sastāvdaļa augos tiek uzskatīta par vienu no visbiežākajiem ogļhidrātiem uz zemes pēc glikozes.
Hemicellulozi lielākoties veido arabinoksilāns, polimērs, kura mugurkaulu veido ksilozes, kas savienotas ar β-1,4 saitēm, kur arabinozes atlikumus var saistīt -OH grupās 2 'vai 3' pozīcijās. Šīs saites var noārdīt mikrobu enzīmi.
Caur pentozes fosfātu metabolisma ceļu eikariotu organismos ksiloze tiek katabolizēta par ksilulozi-5-P, kas darbojas kā starpnieks šajā ceļā turpmākajai nukleotīdu sintēzei.
Ksiloze nektārā
Līdz nedaudz vairāk nekā pirms desmit gadiem galvenie cukuri, kas tika atrasti ziedu nektārā, bija glikoze, fruktoze un saharoze. Neskatoties uz tiem, divām Proteaceae dzimtas ģintīm ir ceturtais monosaharīds: ksiloze.
Protea un Faurea ģintīs šo saharīdu nektārā ir līdz 40% koncentrācijā - to ir grūti izskaidrot, jo lielākajai daļai šo augu dabīgajiem apputeksnētājiem tas šķiet ne pārāk patīkami (pārsteidzoši vai garšīgi).
Daži autori uzskata šo īpašību par profilakses mehānismu nespecifiskiem ziedu apmeklētājiem, savukārt citi domā, ka tā klātbūtne ir vairāk saistīta ar nektāru šūnu sienu noārdīšanos ar sēnītēm vai baktērijām.
Medicīnā
D-ksilozi izmanto arī kā starpproduktu zāļu ražošanā ar terapeitiskām funkcijām. To lieto kā cukura aizstājēju pret kariesu (pret kariesu).
Veterinārmedicīnas jomā to izmanto, lai pārbaudītu malabsorbciju, un tādā pašā veidā tas tiek iesaistīts procedūrās, lai novērtētu vienkāršo cukuru absorbcijas spēju cilvēkiem zarnās.
Rūpniecībā
Kā minēts iepriekš, komerciālā izteiksmē viens no visbiežāk izmantotajiem ksilozes lietojumiem ir uztura bagātinātājs ar zemu kaloriju saldinātāju, un tā lietošanu ir apstiprinājusi FDA (Pārtikas un zāļu pārvalde). .
Alternatīvu degvielu, piemēram, etanola, ražošana tiek panākta galvenokārt pateicoties ogļhidrātu fermentācijai augu biomasā, kas ir minētā spirta ilgtermiņa avots.
Ksiloze ir otrs visbagātākais ogļhidrāts dabā, jo tā ir daļa no hemicelulozes - heteropolisaharīda, kas atrodas augu šūnu šūnā, un kas ir svarīga koksnes šķiedru daļa.
Pašlaik tiek pieliktas lielas pūles, lai panāktu šī cukura fermentāciju, lai no augu audiem iegūtu lielāku daudzumu etanola, šim nolūkam izmantojot ģenētiski modificētus mikroorganismus (īpaši baktērijas un raugus).
Ksilozes ietekme uz dzīvnieku metabolismu
Ksilozi, šķiet, ļoti maz izmanto monogastriski dzīvnieki (dzīvnieki ar tikai vienu kuņģi, atšķirīgi no atgremotāju dzīvniekiem, ar vairāk nekā vienu kuņģa dobumu).
Gan mājputniem, gan cūkām, kad viņu ikdienas uzturā ir iekļauts pārāk daudz D-ksilozes, var novērot lineāra vidējā svara pieauguma dienā, barošanas efektivitātes un izdalītās sausnas satura samazināšanos.
Tas izskaidrojams ar to, ka vairums dzīvnieku nespēj noārdīt hemicelulozes polimērus, kuriem dažādām pētniecības grupām ir uzticēts uzdevums meklēt alternatīvas, piemēram, eksogēnos enzīmus, probiotiku un mikroorganismu iekļaušanu diēta utt.
Ļoti maz ir zināms par ksilozes metabolismu izmantošanu mugurkaulniekiem, tomēr ir zināms, ka tās pievienošana kā uztura bagātinātājs parasti kļūst par produktu, kas izdalās ar urīnu.
Atsauces
- Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Bioķīmija (4. izdevums). Bostona, ASV: Brooks / Cole. CENGAGE mācīšanās.
- Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Ksiloze: absorbcija, fermentācija un metabolisms pēc absorbcijas cūkai. Dzīvnieku zinātnes un biotehnoloģijas žurnāls, 9. (4), 1. – 9.
- Džeksons, S., un Nikolsons, SW (2002). Ksiloze kā nektāra cukurs: no bioķīmijas līdz ekoloģijai. Salīdzinošā bioķīmija un fizioloģija, 131, 613–620.
- Džefrijs, TW (2006). Inženierijas raugi ksilozes metabolismam. Pašreizējais atzinums biotehnoloģijā, 17, 320–326.
- Kotters, P., un Ciriacy, M. (1993). Ksilozes fermentācija ar Saccharomyces cerevisiae. Appl. Mikrobiols. Biotechnol, 38, 776-783.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Bioķīmija (3. izd.). Sanfrancisko, Kalifornija: Pīrsons.
- Millers, M., un Lūiss, H. (1932). Pentozes metabolisms. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
- Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. PubChem datu bāze. (+) - Ksiloze, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (pieejama 2019. gada 12. aprīlī)
- Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). D-ksilozes pārvēršana etanolā ar raugu Pachysolen tannophilus. Biotehnoloģijas vēstules, 3. (2), 89. – 92.