Применение углеводных композиций в производстве пива, страница 6

2.1   Целлюлоза

Целлюлоза является самым распространенным веществом на Земле. Она является составной частью всех органов растений, а также клеточных стенок некоторых видов грибов. Целлюлоза придает клетке повышенную скелетную жесткость и прочность. Это высокомолекулярный полисахарид, его макромолекулы состоят из звеньев β-D-ангидроглюкопиранозы, соединенных β-1,4-гликозидными связями (рис. 1.). Гидроксильные группы из первого и четвертого атомов глюкозы отличаются расположением относительно плоскости кольца, в результате чего соседние остатки глюкозы в полимерной цепи оказываются повернутыми по отношению друг к другу на 180 ^О. За счет этого формируются прочные волокна. Прочные межмолекулярные водородные связи являются причиной нерастворимости целлюлозы в воде, которая в ней только набухает. В водном растворе NaOH целлюлоза только набухает, но не растворяется.

Рис. 1.  Молекулярное строение целлюлозы

Волокна (мицеллы) целлюлозы состоят из 100-200 полимерных цепей, соединенных водородными мостиками. Волокна располагаются параллельно друг другу и группируются в виде пучков овальной формы – микрофибрилл.

По физическим свойствам чистая целлюлоза – это снежно-белое волокнистое вещество, без вкуса и запаха, с удельной массой 1,5. В воде она не растворяется, а только частично набухает. При нагревании до 350 ^ОС подвергается термическому разложению (деструкции).

Содержание целлюлозы в растительной пище около 1%, но она в значительной степени структурирует пищу. Она практически не переваривается в кишечнике. В организме высших животных и человека не синтезируются ферменты, гидролизующие целлюлозу. Биодеградацию целлюлозы осуществляют ферменты микроорганизмов. Микрофлора толстого кишечника ферментирует целлюлозу фруктов и овощей полностью. Более грубая целлюлоза, входящая в состав пищевых волокон, расщепляется на 0 – 70%.

2. 2   Гемицеллюлозы

Гемицеллюлозы – легко гидролизуемые полисахариды с молекулярной массой 10000 – 40000. В зависимости от состава полисахаридов и строения основной неразветвленной цепи полимера гемицеллюлозы подразделяют на ксиланы, маннаны, арабинаны, галактаны. [2]

В подгруппу ксиланов включены все гемицеллюлозные полисахариды, богатые остатками D-ксилопиранозы независимо от того, встречаются они в основной цепи или в многочисленных боковых ветвях.

Маннаны состоят из основной цепи, образованной из β-D- маннопиранозных и β-D-глюкопиранозных остатков в соотношении 3:1, связанных β-1,4-гликозидными связями. К некоторым остаткам маннозы основной цепи присоединены β-6 связями единичные остатки β-D-галопиранозы. Гидроксильные группы С-2 (преимущественно) и С-3 некоторых остатков маннозы ацетилированы.

Арабинаны представляют собой разветвленные полимеры, состоящие из остатков L-арабофуранозы. Это линейные цепи, образованные соединенными между собой α-1,5 связями остатками L-арабофуранозы, к которым поочередно присоединены α-1,3 связями боковые единичные остатки L-арабофуранозы.

Галактаны представляют собой неразветвленные цепи, образованные из остатков D-галактопиранозы, соединенных α-1,4 связями. [П]

Из всех гемицеллюлоз немногие виды ксиланов имеют фибриллярное строение. Остальные гемицеллюлозы имеют ветвистое строение и не могут образовывать фибриллы. Аморфная структура этих полисахаридов объясняется тем, что наряду с β-1,4 связью, лежащей в основе образования линейных полимеров, в молекулах гемицеллюлоз встречаются ответвления от основной цепи по β-1,3 и β-1,6 связям. Включение в состав уроновых кислот приводит к возрастанию гидратационных свойств и делает невозможным образование кристаллических структур в водной среде.  

Гемицеллюлозы, как пищевые волокна, образуют часть неперевариваемого комплекса, что важно для перистальтики кишечника. Они важны для удаления желчных кислот и снижения уровня холестерина в крови, а также  понижают вероятность кардиологических заболеваний и злокачественных образований прямой кишки, снижают потребность в инсулине для больных диабетом. [2]