Manoze je monosaharid ili monoglucoside skupina aldohexoses koji se javlja prirodno u organizmima biljnom carstvu, a pronađena kod nekih životinja glikoziliranih proteina.
Mannoza se može dobiti sintetički kao derivat arabinoze, primjenom metode Kiliani-Fischer sinteze, u kojoj se monosaharidi dobivaju hidrolizom cijanhidričnih spojeva dobivenih iz šećera aldoze.
Kemijska struktura alfa-D-mannopiranoze (Paginazero putem Wikimedia Commons)
Bergmann i Schotte, 1921. godine, prvi su izdvojili 4-glukozid-manozus monohidrat oksidacijom celobobnog spoja. Kasnije je kemičar Julius von Braun dobio isti spoj djelovanjem bezvodnog hidrogen fluorida na celobizu.
Mannose je jedan od najčešće korištenih šećera u prehrambenoj industriji da "blokira" ili "sakrije" okuse, budući da uspostavlja intramolekularne veze između svojih monomera i to smanjuje interakciju s aktivnim receptorima okusnih pupoljaka.
Znanstvenici su otkrili da D-manoza djeluje kao snažan inhibitor patogenih bakterija u probavnoj sluznici sisavaca. Čak su provedena ispitivanja koja su opskrbila D-manozu različitim vrstama peradi kako bi se spriječila infekcija patogenom Salmonella typhimurium.
Mannose u svojim različitim oblicima čini važan dio jestivih emulgatora koji se u prehrambenoj industriji koriste za izradu sladoleda, jogurta, kolača, kao i u industriji proizvodnje papira.
Biljke predstavljaju glavni izvor prirodne manoze, međutim, malo ih vrsta metabolizira ovaj ugljikohidrat kako bi ga iskoristilo kao izvor energije, a upravo se ta osobina iskoristila kao mehanizam selekcije u transgenijim usjevima.
Karakteristike i struktura
Mannoza se sastoji od šest atoma ugljika koji se mogu povezati u obliku prstena u kojem sudjeluje svih 6 atoma (piranoza) ili samo 5 njih (furanoza). Budući da ugljik na položaju 1 sadrži aldehidnu skupinu (CHO), manoza je klasificirana kao šećer aldoze.
Ovaj monosaharid ima istu formulu i molekulsku masu glukoze (C6H12O6 = 180,156 g / mol), stoga je manoza epimer glukoze. Epimeri su stereoizomeri koji se međusobno razlikuju s obzirom na konfiguraciju svog "ahiralnog" ili "stereogenog" središta.
Glukoza ima hidroksilnu skupinu (OH) pričvršćenu na ugljik u položaju 2 orijentiranu udesno, dok je ista OH skupina manoze orijentirana na lijevu stranu, što se može vidjeti kada se uspoređuju oba spoja predstavljena projekcijama Fisher.
O nomenklaturi
Ugljik 1 manoze, gdje je spojena aldehidna skupina, klasificiran je kao kiralni, jer ima četiri različita supstituenta na svakoj od četiri njegove veze. Mannoza se može naći u dvije različite strukturne konfiguracije: D-manoza i L-manoza, koji su međusobno enantiomeri.
U D-manozi hidroksilne skupine povezane s ugljikom 2 i 3 su orijentirane ulijevo (Fisherova projekcija), dok su u L-manozi hidroksilne skupine na istim ugljikovima usmjerene desno.
Mannoza se općenito klasificira kao piranoza, budući da može tvoriti prstenove od 6 atoma ugljika, a prema Haworthhovoj projekciji može se strukturno predstaviti kao dva enantiomera:
- α-manoza kada je hidroksilna skupina ugljika 1 usmjerena "dolje" i
- β-manoza kada je hidroksilna skupina ugljika 1 usmjerena "gore"
Različitim disaharidima i miješanim oligosaharidima koji posjeduju ostatke manoze obično se dodaje završetak "mannan". Na primjer, galaktomannan je oligosaharid sastavljen uglavnom od galaktoze i manoze.
Značajke
Mannoza je jedan od ugljikohidratnih ostataka koji sudjeluje u interakciji jajašca i sperme životinja.
Brojna su ispitivanja utvrdila da ih inkubacija sperme s manozom i fukozom onemogućuje vezanje na zona pellucida (unutarnji sloj oocita sisavaca), jer su njihovi receptori za manozu blokirani s ostacima fukoze.
Mannozni receptori u spermi posreduju u fuziji između gameta tijekom oplodnje jajašca kod ljudi. Oni aktiviraju "akrosomsku" reakciju, gdje su stanične membrane svake gamete degradirane, tako da dolazi do njihovog sljedećeg spajanja.
Ovaj monosaharid sudjeluje u stvaranju mnogih vrsta membranskih glikoproteina u životinjskim stanicama.
Također je dio jednog od najvažnijih glikoproteina u jajetu: konalbumin ili ovotransferrin sadrži manozu i glukozamin, a karakterizira ga vezanjem ili „keliranjem“ iona željeza i drugih metala, koji inhibira rast virusa i drugih mikroorganizama.
Vezanje i prianjanje bakterija Escherichia coli na epitelne stanice u crijevnoj sluznici ovisi o određenoj tvari koja se uglavnom sastoji od manoze.
Ostale industrijske primjene i funkcije
Svojstva zaslađivanja ugljikohidrata ovise o stereokemiji njihovih hidroksilnih skupina, na primjer, β-D-glukoza je snažno zaslađivač, dok se epimer β-D-manoza koristi za dodavanje gorčine hrani.
Mannoza je uglavnom dio hemiceluloze u obliku "glukomanana" (glukoza, manoza i galaktoza). Hemiceluloza je jedan od tipičnih strukturnih polisaharida koji se nalaze u biljkama, a povezana je uglavnom s pektinima, celulozama i drugim polimerima stanične stijenke.
Β-D-mannopiranoza dio je strukture guar gume, jedno od sredstava za geliranje koje se najviše koriste u prehrambenoj industriji. Ovaj spoj ima omjer monosaharida 2: 1, to jest, za svaku molekulu D-manoze postoje dvije molekule D-galaktoze.
Guma lokstovog graha strukturirana je od heteropolisaharida sastavljenog od D-manoze koja je povezana s nekoliko grana D-galaktoze. Ovaj spoj jedan je od najčešće korištenih hidrokoloida u prehrambenoj industriji koji daje konzistenciju i teksturu namirnicama poput sladoleda i jogurta.
Trenutno različite publikacije sugeriraju da se manoza može konzumirati kao zamjena za uobičajeni šećer (saharozu), koji se uglavnom sastoji od glukoze.
Pored toga, manoza se akumulira u stanicama kao manoza-6-fosfat, oblik koji slabo asimilira tumorske stanice, zbog čega je predložena njegova uporaba u borbi protiv raka.
Reference
- Acharya, AS i Sussman, LG (1984). Reverzibilnost ketoaminskih veza aldoza s proteinima. Časopis za biološku kemiju, 259 (7), 4372-4378.
- Anderson, JW, & Chen, WL (1979). Biljna vlakna. Metabolizam ugljikohidrata i lipida. Američki časopis za kliničku prehranu, 32 (2), 346-363.
- Balagopalan, C. (2018). Cassava u hrani, hrani i industriji. CRC preša
- Fuhrmann, U., Bause, E., Legler, G., i Ploegh, H. (1984). Novi inhibitor mannozidaze blokira pretvorbu visoke manoze u složene oligosaharide. Priroda, 307 (5953), 755.
- IUPAC, C., i Comm, II (1971). Pravila ispitivanja za nomenklaturu ugljikohidrata. 1. dio, 1969. Biochemistry, 10 (21), 3983-4004.
- Joersbo, M., Donaldson, I., Kreiberg, J., Petersen, SG, Brunstedt, J. i Okkels, FT (1998). Analiza selekcije manoze koja se koristi za transformaciju šećerne repe. Molekularni uzgoj, 4 (2), 111-117.
- Oyofo, BA, DeLoach, JR, Corrier, DE, Norman, JO, Ziprin, RL i Mollenhauer, HH (1989). Prevencija kolonizacije brojlera sa D-manozom u Salmonella typhimurium. Znanost o peradi, 68 (10), 1357-1360.
- Patrat, C., Serres, C. i Jouannet, P. (2000). Akrosomska reakcija u ljudskim spermatozoidima. Biologija stanice, 92 (3-4), 255-266
- Varki, A., i Kornfeld, S. (1980). Strukturne studije fosforiliranih oligosaharida visokog manoza. Časopis za biološku kemiju, 255 (22), 10847-10858.