гемицеллюлоза что это такое простыми словами
СОДЕРЖАНИЕ
Состав
Структурное сравнение с целлюлозой
Основываясь на структурных различиях, таких как связи скелета и боковые группы, а также других факторов, таких как численность и распределение в растениях, гемицеллюлозы можно разделить на четыре группы: 1) ксиланы, 2) маннаны ; 3) β-глюканы со смешанными связями ; 4) ксилоглюканы.
Гемицеллюлозу маннанового типа можно разделить на два типа в зависимости от разницы в их основных цепях: галактоманнаны и глюкоманнаны. Галактоманнаны имеют только β- (1 → 4) связанные остатки D-маннопиранозы в линейных цепях. Глюкоманнаны состоят как из β- (1 → 4) связанных остатков D-маннопиранозы, так и из β- (1 → 4) связанных остатков D-глюкопиранозы в основных цепях. Что касается боковых цепей, остатки D-галактопиранозы имеют тенденцию быть 6-связанными с обоими типами в виде одинарных боковых цепей с различным количеством.
Β-глюканы со смешанными связями
Конформация глюкановых цепей со смешанными связями обычно содержит блоки β- (1 → 4) D-глюкопиранозы, разделенные одной β- (1 → 3) D-глюкопиранозой. Население β- (1 → 4) и β- (1 → 3) составляет около 70% и 30%. Эти глюканы в основном состоят из сегментов целлотриозила (C 18 H 32 O 16 ) и целлотраозила (C 24 H 42 O 21 ) в случайном порядке. Некоторые исследования показывают молярное соотношение целлотриозил / целлотраозил для овса (2,1–2,4), ячменя (2,8–3,3) и пшеницы (4,2–4,5).
Два наиболее распространенных типа ксилоглюканов в стенках растительных клеток обозначаются как XXXG и XXGG.
Биосинтез
Каждый вид гемицеллюлозы биосинтезируется специальными ферментами.
Магистральные цепи маннановой цепи синтезируются семейством A целлюлозосинтазоподобных белков (CSLA) и, возможно, ферментами семейства D целлюлозосинтазоподобных белков (CSLD). Маннансинтаза, особый фермент в CSLA, отвечает за добавление единиц маннозы к основной цепи. Боковые цепи галактозы некоторых маннанов добавляются галактоманнан-галактозилтрансферазой. Ацетилирование маннанов опосредуется маннан-O-ацетилтрансферазой, однако этот фермент окончательно не идентифицирован.
Синтез основной цепи ксилана, в отличие от синтеза других гемицеллюлоз, не опосредуется какими-либо белками, подобными синтазе целлюлозы. Вместо этого ксилансинтаза отвечает за синтез основной цепи, облегчая добавление ксилозы. Идентифицировано несколько генов ксилансинтаз. Несколько других ферментов используются для добавления и модификации звеньев боковой цепи ксилана, включая глюкуронозилтрансферазу (которая добавляет [единицы глюкуроновой кислоты), ксилозилтрансферазу (которая добавляет дополнительные единицы ксилозы), арабинозилтрансферазу (которая добавляет арабинозу), метилтрансферазу (отвечает за метилирование ) и ацетилтрансфераза] (отвечает за ацетилирование). Учитывая, что глюкан со смешанными связями представляет собой неразветвленный гомополимер глюкозы, не происходит синтеза боковой цепи, только добавление глюкозы к основной цепи в двух связях, β1-3 и β1-4. Синтез остова опосредуется ферментами семейств белков F и H, подобных целлюлозосинтазе (CSLF и CSLH), в частности, глюкансинтазой. Идентифицировано несколько форм глюкансинтазы из CSLF и CSLH. Все они несут ответственность за добавление глюкозы к основной цепи, и все они способны продуцировать связи как β1-3, так и β1-4, однако неизвестно, насколько каждый конкретный фермент вносит вклад в распределение β1-3 и β1-4. связи.
Приложения
Пленки на основе ксилана обладают низкой проницаемостью для кислорода и поэтому представляют потенциальный интерес в качестве упаковки для чувствительных к кислороду продуктов.
Курдлан можно использовать в качестве заменителя жира для производства диетического питания, при этом он имеет вкус и ощущение во рту настоящих жиросодержащих продуктов.
β-глюканы играют важную роль в добавках к пище, в то время как β-глюканы также перспективны в вопросах, связанных со здоровьем, особенно в иммунных реакциях и лечении рака.
Ксантан вместе с другими полисахаридами может образовывать гели с высокой вязкостью раствора, которые можно использовать в нефтяной промышленности для загущения бурового раствора. В пищевой промышленности ксантан используется в таких продуктах, как заправки и соусы.
Естественные функции
Гемицеллюлоза в клетках растений
Добыча
Есть много способов получить гемицеллюлозу; все они основаны на методах экстракции из твердых или мягких пород деревьев, измельченных на более мелкие образцы. В древесине лиственных пород основным экстрактом гемицеллюлозы является глюкуронокслян (ацетилированные ксиланы), тогда как галактоглюкоманнан содержится в древесине хвойных пород. Перед экстракцией древесину обычно необходимо измельчить в древесную щепу различного размера в зависимости от используемого реактора. После этого используется процесс экстракции горячей водой, также известный как автогидролиз или гидротермальная обработка, с добавлением кислот и оснований для изменения размера и свойств выхода. Основным преимуществом экстракции горячей водой является то, что он предлагает метод, при котором единственным необходимым химическим веществом является вода, что делает его экологически безопасным и дешевым.
Целью обработки горячей водой является удаление из древесины как можно большего количества гемицеллюлозы. Это осуществляется путем гидролиза гемицеллюлозы с получением более мелких олигомеров и ксилозы. Ксилоза при обезвоживании превращается в фурфурол. Когда целью является ксилоза и фурфурол, добавляются кислотные катализаторы, такие как муравьиная кислота, для увеличения перехода полисахарида в моносахариды. Было также показано, что этот катализатор также использует эффект растворителя, чтобы способствовать реакции.
Процесс экстракции горячей водой осуществляется в реакторах периодического действия, полунепрерывных реакторах или суспензионных реакторах непрерывного действия. Для реакторов периодического и полунепрерывного действия можно использовать образцы древесины в таких условиях, как щепа или гранулы, в то время как суспензионный реактор должен иметь частицы размером от 200 до 300 микрометров. По мере уменьшения размера частиц уменьшается и выход продукции. Это связано с увеличением целлюлозы.
Процесс горячей воды работает в диапазоне температур от 160 до 240 градусов Цельсия, чтобы сохранить жидкую фразу. Это делается при температуре выше нормальной температуры кипения воды для увеличения солюбилизации гемицеллюлозы и деполимеризации полисахаридов. Этот процесс может занять от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от температуры и pH системы. Более высокие температуры в сочетании с более длительным временем экстракции приводят к более высоким выходам. Максимальный выход достигается при pH 3,5. Если ниже, выход экстракции экспоненциально уменьшается. Для контроля pH обычно добавляют бикарбонат натрия. Бикарбонат натрия ингибирует автолиз ацетильных групп, а также ингибирует гликозильные связи. В зависимости от температуры и времени гемицеллюлоза может быть далее преобразована в олигомеры, мономеры и лигнин.
Гемицеллюлоза
Гемицеллюлоза – это собирательное название неперевариваемых полисахаридов, обнаруженных в клеточных мембранах растений.
Состоит из разных моносахаридов, представляет собой вид пищевой клетчатки, которая, может быть как растворимой, так и нерастворимой, а также более или менее склонной к ферментированию.
Общая характеристика
Гемицеллюлоза – это тип целлюлозы, которая является ключевым компонентом клеточных мембран всех растений. К этой группе веществ принадлежат полисахариды:
Вместе с целлюлозой и лигнином в высокой концентрации содержится во многих фруктах и овощах, но особенно много этого вещества в злаках. Богатые клетчаткой зерновые завтраки содержат от 2 до 12 процентов гемицеллюлозы. В отличие от клетчатки гемицеллюлоза обладает лучшей растворимостью. В частности, реагирует со щелочными растворами, а также с минеральными кислотами.
В составе растений вещество играет роль, каркаса. Солома, кукурузные кочерыжки, шелуха семян и древесина почти наполовину состоят из гемицеллюлозы.
Для последующего применения в промышленности это вещество извлекают из растений с помощью щелочных растворов или путем экстракции из холоцеллюлозы (углеводный комплекс, содержащийся в древесине после выделения лигнина).
Гемицеллюлоза – это, по сути, полимер в расщепленном виде, а его волокна по своей консистенции напоминают фруктовую мякоть. И хотя это вещество в некоторой мере напоминает целлюлозу, но при этом является совсем другим химическим соединением.
Нужна ли гемицеллюлоза организму?
Ответ на этот вопрос: однозначно да! Были определины суточные нормы потребления этого вещества. Минимальная потребность организма в гемицеллюлозе составляет от 5 до 25 г в сутки.
Но в последнее время эти показатели пересматриваются в сторону увеличения. И новая рекомендуемая доза составляет примерно 35 г вещества. Получить данную порцию вещества из продуктов питания без особого труда можно, если включить в рацион каши.
При этом максимальная дневная норма гемицеллюлозы рассчитана, исходя из суточной калорийности меню почти в 2,5 тысячи килокалорий. Чем ниже энергетическая ценность рациона, тем ниже суточная доза гемицеллюлозы. При желании увеличить дневные порции вещества, делать это надо, как и в случае с клетчаткой, то есть постепенно, чтобы не вызвать расстройства пищеварительной системы.
Когда стоит увеличить суточные нормы
Увеличение суточной нормы гемицеллюлозы не является обязательным требованием для всех. Только при некоторых обстоятельствах возникает такая потребность.
Во время беременности, когда, как правило, калорийность меню увеличивается, пропорционально стоит поднять и суточные нормы гемицеллюлозы. Также увеличить потребление вещества желательно при гастрите, метеоризме, дисбактериозе и панкреатите. Как и клетчатка, гемицеллюлоза является эффективным средством для борьбы с лишним весом. Важно не забывать о регулярном потреблении продуктов, богатых веществом при наличии сосудистых болезней, авитаминозов.
Дети и подростки принадлежат к той возрастной группе, которая также требует небольшого увеличения суточного потребления гемицеллюлозы. Примерно 10 дополнительных грамм вещества помогут обеспечить растущий организм нужными нутриентами. А вот людям после 50 лет, наоборот, стоит задуматься о меньшем потреблении вещества.
Как понять, что организму не хватает гемицеллюлозы
Не существует никаких ярко выраженных симптомов, характерных исключительно для дефицита именно этого вещества. Однако недостаток волокна в организме может послужить предпосылкой для разных кардиологических нарушений, а также спровоцировать рост камней в желчном пузыре. Дефицит гемицеллюлозы – это нарушение в очищении организма, а значит, в тканях начинают накапливаться металлы, токсины и соли. Невыведенные вовремя продукты жизнедеятельности вызывают запоры, тошноту и рвоту, возникает дисбаланс микрофлоры в кишечнике.
Избыток – это тоже плохо
Пополняя запасы разных полезных веществ, важно всегда помнить, что избыток любого из них почти всегда ведет к серьезным проблемам. Гемицеллюлозы это также касается. Чрезмерное насыщение организма этим видом волокна может проявиться нарушениями метаболизма, истощением, дисбалансом полезных бактерий в кишечнике, а также нехваткой некоторых минералов. Рвота, тошнота и вздутие живота также могут говорить о том, что гемицеллюлоза в организме в избытке.
Всасывание организмом
Гемицеллюлоза принадлежит к так называемой грубой пище, которую организм не в состоянии переварить.
Потребляя продукты, богатые веществом, надо понимать, что всасываться будут только витамины и микро-, макроэлементы. А вот сам продукт, состоящий из волокна, расщеплению не поддастся. Гемицеллюлоза необходима для правильного пищеварения и адекватной работы всего организма.
Попадая в кишечник, она вбирает в себя влагу, набухает и надолго создает чувство насыщения. Помимо этого, замедляет всасывание глюкозы, чем снимает лишнюю нагрузку с пищеварительной системы.
Гемицеллюлоза стимулирует ритмичную работу организма, соблюдая последовательность всех процессов.
Функции в организме
Гемицеллюлоза, содержащаяся в овсяных отрубях, способствует регулярному стулу. Благодаря положительному воздействию на перистальтику кишечника применяется для лечения и предотвращения запоров.
Улучшая пищеварение на всех этапах, предотвращает застойные процессы в ЖКТ, что в свою очередь оберегает его от брожения в толстой кишке.
Гемицеллюлоза является полезной средой для бактерий, живущих в кишечнике, так как создает благотворные условия для размножения правильной микрофлоры. Кроме того, способствует выработке жирных кислот с короткой цепью, которые клетки толстой кишки используют в качестве топлива. Также это вещество способно связывать холестерин в кишечнике, предотвращая таким образом чрезмерное всасывание стиролов.
Как и клетчатка, способствует выведению токсических веществ и ядов. И в то же время помогает быстрее поглощать минералы, витамины и другие питательные вещества. Но стоит отметить: чрезмерное потребление продуктов, богатых гемицеллюлозой, наоборот затрудняет усвоение некоторых элементов, таких как магний, цинк и кальций.
Считается, что продукты, содержащие гемицеллюлозу, помогают предотвратить рак толстой кишки.
Пищевые источники гемицеллюлозы
Гемицеллюлоза в пищевых продуктах содержится преимущественно в форме ксилана.
Ниже предоставлен список из растительной пищи, наиболее насыщенной этим веществом.
Овощи: свекла, фасоль, капуста, соя, чечевица.
Злаки: гречка, рис, овес, пшеница (в том числе и пророщенная), пшено, кукуруза.
Применение в промышленности
В пищевой промышленности гемицеллюлоза, полученная из сои, применяется в качестве стабилизатора Е426.
Это вещество получают в результате ряда химических реакций. Гидроксид натрия, воздействуя на сою, способствует выделения гемицеллюлозы. Данное соединение применяется в качестве стабилизатора, эмульгатора, наполнителя и загустителя в водосодержащих продуктах. Е-426 классифицируют как химическое вещество природного происхождения.
Также благодаря связывающим свойствам, гемицеллюлоза активно применяется в разных пекарских изделиях. В частности, кондитеры заметили, что добавление этого вещества значительно улучшает качество замеса, способствует более активной выработке клейковины, что в результате совершенствует структуру готового теста, а хлебобулочным изделиям придает необходимый объем. Есть информация, что гемицеллюлоза также является ингредиентом, предотвращающим быстрое очерствение выпечки.
Кроме того, люди, занимающиеся кондитерским делом, знают насколько облегчает жизнь кондитерская бумага. Так вот, ее существованию мы также обязаны гемицеллюлозе. При воздействии на лист бумаги сначала соляной кислотой, а затем водой, образуется гемицеллюлоза. Субстанция покрывает тонким слоем лист, создавая таким образом водонепроницаемую защиту. Результат этого химического фокуса – пергаментная бумага.
Также гемицеллюлоза применяется в фармакологии – для производства препаратов-пробиотиков.
Гемицеллюлоза, хоть и принадлежит к числу веществ, которые организм не способен расщеплять и усваивать, но ее роль в поддержании здоровья очевидна.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Гемицеллюлоза
Красота. Каждый, кто стремится обрести ее, должен привыкнуть к употреблению гемицеллюлозы. Так считают диетологи. При этом само наше существование будет пронизано чистотой и легкостью.
Продукты богатые гемицеллюлозой:
Общая характеристика гемицеллюлозы
Гемицеллюлоза (ГМЦ) представляет собой соединение, относящееся к неперевариваемым полисахаридам растительного происхождения. Она состоит из разных остатков арабинанов, ксиланов, галактанов, маннанов и фруктанов.
По сути, гемицеллюлоза является разновидностью пищевых волокон, которые способствуют расщеплению полисахаридов растительного происхождения. Многие называют гемицеллюлозу иначе: «клетчатка, растительные волокна и т.д.». Но разница в том, что клетчатка – это целлюлоза, образующая оболочку зерна и кору растений.
А гемицеллюлоза – это расщепленный полимер, представляющий собой волокна, напоминающие мякоть фруктов. Иными словами гемицеллюлоза является соединением, близким к целлюлозе, но это не одно и тоже.
Суточная потребность в гемицеллюлозе
Зарубежные исследователи склоняются к тому, что дневная норма гемицеллюлозы должна составлять от 5 до 25 грамм. Но, учитывая, что наши граждане привыкли к употреблению каш и бобовых (в отличие от жителей западных стран), наши ученые пришли к выводу: оптимальным количеством является 35 грамм ГМЦ в сутки.
Но это применимо лишь в том случае, если вы потребляете в день не менее 2400 ккал. При меньшем количестве калорий, количество гемицеллюлозы также должно быть уменьшено.
Если вы только начинаете питаться правильно, то увеличивайте количество гемицеллюлозы постепенно, так как ЖКТ не будет готов к таким резким переменам сразу!
Потребность в гемицеллюлозе возрастает:
Потребность в гемицеллюлозе снижается:
Усваиваемость гемицеллюлозы
Так как гемицеллюлоза считается грубым пищевым волокном (мягче клетчатки, но все же), то ЖКТ ее вовсе не всасывает.
Если вы употребляете гемицеллюлозу из натуральных продуктов, то всасываться будут лишь сопутствующие витамины и минералы. Но само вещество не переваривается, оно необходимо нам для хорошего функционирования организма в целом.
Волокна ГМЦ притягивают воду, набухают в кишечнике и обеспечивают надолго чувство насыщения. Благодаря гемицеллюлозе, сахара всасываются очень медленно, не перегружая ЖКТ.
То есть, гемицеллюлоза выступает в качестве некого связывающего вещества, заставляя наш организм работать «как часы» – размеренно, точно и правильно.
Полезные свойства гемицеллюлозы и ее влияние на организм
Гемицеллюлоза оказывает на организм ряд положительных эффектов, даже несмотря на то, что она почти не усваивается организмом. И поэтому, часто именно ее рекомендуют диетологи, так как по их словам она выполняет много важных функций:
Также, продукты, содержащие этот углевод, полезны для людей страдающих сердечнососудистыми заболеваниями. Включая их в свой рацион можно уменьшить риск заболевания атеросклерозом и ишемической болезнью сердца.
Взаимодействие с другими элементами:
Очень хорошо гемицеллюлоза способна взаимодействовать с водой. При этом она набухает и готова к выполнению своих эвакуаторных функций. Благодаря этому, наш организм покидают токсины, тяжелые металлы и прочие вредные для нашего организма вещества. При избыточном употреблении ГМЦ ухудшается усвоение цинка, кальция и магния.
Признаки нехватки гемицеллюлозы в организме:
Признаки избытка гемицеллюлозы в организме:
Гемицеллюлоза для красоты и здоровья
Употребление гемицеллюлозы – это прямой путь к красоте. Во-первых, вес человека сохраняется в пределах нормы, во-вторых, благодаря эвакуационной способности ГМЦ, ваша кожа всегда будет иметь здоровый вид!
Внимание! Информация носит ознакомительный характер и не предназначена для постановки диагноза и назначения лечения. Всегда консультируйтесь с профильным врачом!
Гемицеллюлоза
СОДЕРЖАНИЕ
Состав [ править ]
Структурное сравнение с целлюлозой [ править ]
Гемицеллюлозу маннанового типа можно разделить на два типа в зависимости от разницы в их основных цепях: галактоманнаны и глюкоманнаны. Галактоманнаны имеют только β- (1 → 4) связанные остатки D-маннопиранозы в линейных цепях. Глюкоманнаны состоят как из β- (1 → 4) связанных остатков D-маннопиранозы, так и из β- (1 → 4) связанных остатков D-глюкопиранозы в основных цепях. Что касается боковых цепей, остатки D-галактопиранозы имеют тенденцию быть 6-связанными с обоими типами в виде одинарных боковых цепей с различным количеством. [1]
Β-глюканы со смешанной связью
Конформация глюкановых цепей со смешанными связями обычно содержит блоки β- (1 → 4) D-глюкопиранозы, разделенные одной β- (1 → 3) D-глюкопиранозой. Население β- (1 → 4) и β- (1 → 3) составляет около 70% и 30%. Эти глюканы в основном состоят из сегментов целлотриозила (C 18 H 32 O 16 ) и целлотраозила (C 24 H 42 O 21 ) в случайном порядке. Некоторые исследования показывают молярное соотношение целлотриозил / целлотраозил для овса (2,1–2,4), ячменя (2,8–3,3) и пшеницы (4,2–4,5). [1] [4]
Два наиболее распространенных типа ксилоглюканов в стенках растительных клеток обозначаются как XXXG и XXGG. [1]
Биосинтез [ править ]
Каждый вид гемицеллюлозы биосинтезируется специальными ферментами. [7] [8]
Приложения [ править ]
Пленки на основе ксилана обладают низкой проницаемостью для кислорода и поэтому представляют потенциальный интерес в качестве упаковки для чувствительных к кислороду продуктов. [10]
Курдлан можно использовать в качестве заменителя жира для производства диетического питания, при этом он имеет вкус и ощущение во рту настоящих жиросодержащих продуктов. [11]
β-глюканы играют важную роль в добавках к пище, в то время как β-глюканы также перспективны в вопросах, связанных со здоровьем, особенно в иммунных реакциях и лечении рака. [12]
Ксантан вместе с другими полисахаридами может образовывать гели с высокой вязкостью раствора, которые можно использовать в нефтяной промышленности для загущения бурового раствора. В пищевой промышленности ксантан используется в таких продуктах, как заправки и соусы. [13]
Естественные функции [ править ]
Гемицеллюлоза в клетках растений
Извлечение [ править ]
Есть много способов получить гемицеллюлозу; все они основаны на методах экстракции из твердых или мягких пород деревьев, измельченных на более мелкие образцы. В древесине лиственных пород основным экстрактом гемицеллюлозы является глюкуронокслян (ацетилированные ксиланы), тогда как галактоглюкоманнан содержится в древесине хвойных пород. [15] [16] Перед экстракцией древесину обычно необходимо измельчить в древесную щепу различных размеров в зависимости от используемого реактора. После этого используется процесс экстракции горячей водой, также известный как автогидролиз или гидротермальная обработка, с добавлением кислот и оснований для значительного изменения размера и свойств выхода. [15] [16] Основным преимуществом экстракции горячей водой является то, что он предлагает метод, при котором единственным необходимым химическим веществом является вода, что делает его экологически безопасным и дешевым. [ необходима цитата ]
Процесс экстракции горячей водой осуществляется в реакторах периодического действия, полунепрерывных реакторах или суспензионных реакторах непрерывного действия. Для реакторов периодического и полунепрерывного действия можно использовать образцы древесины в таких условиях, как щепа или гранулы, в то время как суспензионный реактор должен иметь частицы размером от 200 до 300 микрометров. [16] При уменьшении размера частиц снижается и выход продукции. [18] Это связано с увеличением количества целлюлозы. [ необходима цитата ]
Процесс горячей воды работает в диапазоне температур от 160 до 240 градусов Цельсия, чтобы сохранить жидкую фразу. Это делается при температуре выше нормальной температуры кипения воды для увеличения солюбилизации гемицеллюлозы и деполимеризации полисахаридов. [17] Этот процесс может занять от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от температуры и pH системы. [16] Более высокие температуры в сочетании с более длительным временем экстракции приводят к более высокому выходу. Максимальный выход достигается при pH 3,5. [15] Если ниже, выход экстракции экспоненциально уменьшается. Для регулирования pH обычно добавляют бикарбонаты натрия. [15] Биокарбонаты натрия ингибируют автодиолиз ацетильных групп, а также ингибируют гликозилирование. [ проверить орфографию ] облигации. В зависимости от температуры и времени гемицеллюлоза может быть далее преобразована в олигомеры, мономеры и лигнин. [15]