- karakteristike
- Struktura
- Značajke
- U stanicama
- Ksiloza u nektar
- U medicini
- U industriji
- Učinci ksiloze na životinjski metabolizam
- Reference
Ksiloza monosaharid pet ugljikovih atoma koje imaju funkcionalnu skupinu aldehid, tako da se klasificira uz odnose kao predmet i riboze arabinoze, u grupi aldopentoses šećera.
Koch je 1881. godine prvi otkrio i izolirao od drveta. Otada su ga mnogi znanstvenici svrstavali u jedan od "najrjeđih" i najčešćih šećera s obzirom na poteškoće i troškove njihove dobivanja.
Fisherova projekcija za D- i L-ksilozu (Izvor: akane700 putem Wikimedia Commonsa)
1930. godine, međutim, američka zadruga uspjela ga je nabaviti iz ljuske sjemena pamuka, mnogo jeftinijeg materijala, i od tada je postala popularna kao šećer koji se može dobiti po cijenama usporedivim s proizvodnjom saharoze.
Trenutno se koriste razne metode da se izoliraju iz drva različitih vrsta drvenastih biljaka i od nekih otpadnih proizvoda.
Njegovi derivati naširoko se koriste kao zaslađivači u hrani i pićima razvijenim za dijabetičare, jer ne doprinose povećanju razine glukoze u krvi. Najviše sintetizirani derivat koji se koristi kao zaslađivač je ksilitol.
Upotreba ksiloze kao izvora ugljika u industriji alkoholnih fermentacija postala je jedna od najvažnijih točaka znanstvenog istraživanja u ovim vremenima.
karakteristike
Kao i glukoza, ksiloza ima sladak okus, a neka su istraživanja pokazala da ima oko 40% slatkog ukusa glukoze.
Kao reagens komercijalno je dostupan kao bijeli kristalni prah. Ima, kao i mnogi drugi pentozni šećeri, molekulsku masu od oko 150,13 g / mol i molekulsku formulu C5H10O5.
S obzirom na svoju polarnu strukturu, ovaj monosaharid je lako topiv u vodi i ima talište oko 150 ° C.
Struktura
Najčešći oblik ili izomer u prirodi je D-ksiloza, dok je oblik L-ksiloze onaj dobiven kemijskom sintezom za komercijalnu upotrebu.
Ovaj ugljikohidrat ima četiri OH grupe i zahvaljujući svojoj slobodnoj aldehidnoj skupini smatra se reducirajućim šećerom. Kao i ostali šećeri, ovisno o mediju u kojem se nalazi, može se naći na različite načine (s obzirom na oblik njegovog prstena).
Haworthova projekcija za ksilozu (Izvor: NEUROtiker putem Wikimedia Commonsa)
Ciklički izomeri (hemiacetali) mogu se naći u otopini kao pirani ili furani, to jest, kao prstenovi sa šest ili pet veza koji zauzvrat, ovisno o položaju anomerne hidroksilne skupine (-OH), mogu imati više izomernih oblika,
Značajke
U stanicama
Kao i drugi saharidi kao što su glukoza, fruktoza, galaktoza, manoza i arabinoza, kao i neki izvedeni aminokiseri, D-ksiloza je monosaharid koji se obično može naći kao strukturni dio velikih polisaharida.
Predstavlja više od 30% materijala dobivenog hidrolizom hemiceluloze biljnog podrijetla, a neke bakterije, kvasci i gljivice mogu fermentirati u etanolu.
Kao glavni sastojak ksilanskih polimera u biljkama, ksiloza se smatra jednom od najzastupljenijih ugljikohidrata na zemlji nakon glukoze.
Hemiceluloza je sastavljena većim dijelom od arabinoksilana, polimera čiju kralježnicu čine ksiloze povezane vezama β-1,4, pri čemu se ostaci arabinoze mogu povezati u -OH skupinama na 2 'ili 3' položajima. Ove veze mogu se razgraditi mikrobnim enzimima.
Kroz metabolički put pentose fosfata u eukariotskim organizmima, ksiloza se katabolizira u ksilulozu-5-P, koja u tom putu funkcionira kao posrednik za naknadnu sintezu nukleotida.
Ksiloza u nektar
Do prije nešto više od deset godina, glavni šećeri koji se nalaze u cvjetnom nektaru bili su glukoza, fruktoza i saharoza. Unatoč njima, dva roda porodice Proteaceae posjeduju četvrti monosaharid: ksilozu.
Protei i Faurea rodovi sadrže taj saharid u koncentraciji do 40% u svom nektaru, što je teško objasniti činjenicu jer izgleda da nije ukusan (uočljiv ili ukusan) za većinu prirodnih oprašivača ovih biljaka.
Neki autori smatraju ovu karakteristiku preventivnim mehanizmom za nespecifične posjetitelje cvijeća, dok drugi smatraju da njezina prisutnost ima više veze s degradacijom staničnih zidova nektara gljivicama ili bakterijama.
U medicini
D-ksiloza se također koristi kao intermedijer u proizvodnji lijekova s terapijskim funkcijama. Koristi se kao zamjena za šećer u svrhe protiv karijesa (protiv karijesa).
U području veterine koristi se za ispitivanje malapsorpcije, a na isti način se uključuje u postupke za procjenu sposobnosti crijevne apsorpcije jednostavnih šećera kod ljudi.
U industriji
Kao što je već spomenuto, jedna od najčešćih primjena ksiloze, komercijalno gledano, predstavlja dodatak prehrani s niskim kalorijama, a njegovu je upotrebu odobrio FDA (Uprava za hranu i lijekove).,
Proizvodnja alternativnih goriva poput etanola postiže se uglavnom zahvaljujući fermentaciji ugljikohidrata prisutnih u biljnoj biomasi, što predstavlja dugoročni izvor navedenog alkohola.
Ksiloza je drugi najbrojniji ugljikohidrat u prirodi, budući da je dio hemiceluloze, heteropolisaharida prisutnog u staničnoj stijenci biljnih stanica i koji je važan dio vlakana u drvu.
Trenutno se ulaže mnogo napora za postizanje fermentacije ovog šećera kako bi se proizvela veća količina etanola iz biljnog tkiva, koristeći u tu svrhu genetski modificirane mikroorganizme (posebno bakterije i kvasce).
Učinci ksiloze na životinjski metabolizam
Čini se da ksilozu vrlo malo koriste monogastrične životinje (životinje s jednim želucem, različite od preživalja, s više od jedne želučane šupljine).
I kod peradi i svinja, kad je previše D-ksiloze uključeno u njihovu dnevnu prehranu, može se primijetiti linearno smanjenje prosječnog dnevnog povećanja tjelesne težine, učinkovitosti hranjenja i sadržaja izlučenih suhih tvari.
To se objašnjava nesposobnošću većine životinja za razgradnju polimera hemiceluloze, zbog čega su različite istraživačke grupe dobile zadatak da traže alternativu poput egzogenih enzima, uključivanje probiotika i mikroorganizama u dijeta itd.
O metaboličkoj upotrebi ksiloze u kralježnjaka vrlo je malo poznato, međutim, poznato je da njezino dodavanje kao dodatak prehrani obično završi kao produkt izlučivanja s urinom.
Reference
- Garrett, R., i Grisham, C. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, SAD: Brooks / Cole. CENGAGE Učenje.
- Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Ksiloza: apsorpcija, fermentacija i post-apsorpcijski metabolizam u svinji. Časopis za životinjsku znanost i biotehnologiju, 9 (4), 1–9.
- Jackson, S., & Nicolson, SW (2002). Ksiloza kao nektarni šećer: od biokemije do ekologije. Uporedna biokemija i fiziologija, 131, 613–620.
- Jeffries, TW (2006). Inženjerski kvasci za metabolizam ksiloze. Trenutačno mišljenje o biotehnologiji, 17, 320–326.
- Kotter, P., i Ciriacy, M. (1993). Fermentacija ksiloze Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microhiol. Biotechnol, 38, 776-783.
- Mathews, C., van Holde, K., i Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
- Miller, M., i Lewis, H. (1932). Metabolizam pentoze. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
- Nacionalni centar za biotehnološke informacije. PubChem baza podataka. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (pristupljeno 12. travnja 2019.)
- Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Pretvorba D-ksiloze u etanol pomoću kvasca Pachysolen tannophilus. Biotehnološka pisma, 3 (2), 89–92.