Пищевая Биохимия / Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

1.4. Полисахариды

Рис. 1.11. Структура обезвоженной (а) и увлажненной (б) клетчатки

каны. В полимерных цепочках глюканов остатки моносахаридов связаны между собой не только за счет β-(1→4)-гликозидных связей, но и β-(1→3)- связями. Представитель глюканов — лихенин входит в состав клеточных стенок высших растений и лишайников.

Галактаны. Полисахариды, образованные за счет последовательного связывания остатков галактозы. Галактаны резервируются в тканях растений, входят в состав клеточных стенок.

Маннаны. Полисахариды, в составе полимерной цепочки которых остатки β-маннозы, соединенные между собой β-(1→4)-гликозидными связями. Содержатся в зерновках злаковых растений и при их прорастании используются в качестве энергетического материала развивающегося проростка. Кроме того, маннаны резервируются в тканях и служат компонентами клеточных стенок растений.

Ксиланы. Состоят из остатков β-D-ксилозы, соединенных β-(1→4)- гликозидными связями. В их состав может входить небольшое количество остатков арабинозы. Ксиланы являются компонентами клеточных стенок растений. В древесине лиственных пород их содержание составляет 25%, а в древесине хвойных — 12 %. Полимер имеет низкую молекулярную массу, так как в составе полисахарида насчитывается от 40 до 200 моносахаридов.

Пектиновые вещества. Разнообразные по строению гомополисахариды, в составе которых остатки α-D-галактуроновой кислоты, соединенные α-(1→4)-гликозидными связями. Основу полимерной цепочки полисахарида составляет пектовая кислота, состоящая из нескольких десятков остатков галактуроновой кислоты.

Пектиновые вещества входят в состав плодов, корнеплодов и растительных волокон. Различают несколько полисахаридов: пектины, пектаты и протопектины.

33

Глава 1. Углеводы

Пектин

К пектинам относятся полимеры полигалактуроновой кислоты, карбоксильные группы которых связаны эфирными связями с остатками метильных групп. Пектины растворимы в воде.

Вотличие от пектинов, в пектатах карбоксильные группы полигалактуроновой кислоты связаны с ионами кальция или магния. При этом ионы металлов могут связывать и отдельные полимерные цепочки пектатов.

Впротопектинах полигалактуроновая кислота образует комплексы

скрахмалом, целлюлозой, галактинами и др. Вследствие этого протопектины нерастворимы в воде. Протопектины придают жесткость недозрелым плодам яблок и груш. При созревании протопектины разрушаются, а продукты их распада переходят в растворимое состояние и в дальнейшем метаболизируются.

1.4.2. Гетерополисахариды

Основным представителем гетерополисахаридов растений являются гемицеллюлозы. Эти ПС входят в состав клеточных стенок растений, резервируясь в качестве питательного запасного вещества. В щелочной среде гемицеллюлозы легко гидролизуются под действием кислот. В гидролизате определяются глюкоза, галактоза, фруктоза, манноза, арабиноза, ксилоза и др. Гемицеллюлозы составляют основу стеблей злаковых и кормовых растений, входят в состав оболочек семян и зерновок, кукурузных початков, содержатся в отрубях.

34

ГЛАВА 2

ЛИПИДЫ

Липиды — это гетерогенная группа органических веществ, нерастворимых или плохо растворимых в полярных растворителях, но хорошо растворимых в неполярных растворителях.

Липиды являются в основном составными частями мембранных структур клеток и их органелл (митохондрий, ядер, эндоплазматического ретикулума, лизосом и др.), а также участвуют в энергетических процессах, обеспечивая синтез АТФ. Кроме того, липиды регулируют протекание метаболических процессов в клетках, управляют экспрессией генов. Входя

всостав углеводов и белков, липиды участвуют в определении локализации их в структуре мембран и обеспечивают их функциональную активность. В составе нуклеиновых кислот липиды выполняют защитную функцию.

Различают следующие группы липидов (рис. 2.1): жирные кислоты, ацилглицерины, фосфолипиды, воски, стероиды, терпены. Кроме того, липиды входят в состав белков (липопротеины) и углеводов (гликолипиды), формируя сложные функционально активные соединения.

Липиды откладываются в определенных органах растений, в частности

всеменах. Содержание липидов в семенах растений может сильно отличаться. Так, в семенах ржи, ячменя, пшеницы их 2…3 %, хлопчатника, сои — 20…30, льна, конопли, подсолнечника — 30…50, мака, клещевины — 50…60 %. Защитную функцию выполняют воски, которые покрывают поверхности листьев и стеблей растений.

2.1. ВЫСШИЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Высшие жирные кислоты относятся к разновидности карбоновых кислот, в составе которых карбоксильная группа и гидрофобный радикал, представленный насыщенными или ненасыщенными углеводородами (R–COOH) (табл. 2.1).

36

2.1. Высшие жирные кислоты

Рис. 2.1. Основные представители липидов растений и животных

37

Глава 2. Липиды

Высшие жирные кислоты можно условно разделить на две группы: насыщенные и ненасыщенные (в составе углеводородного радикала одна, две и более двойных связей). Общая формула насыщенных жирных кислот СН3(СН2)nCOOH. Насыщенные жирные кислоты растений как правило содержат четное число углеродных атомов. Ненасыщенные жирные кислоты имеют в своем составе одну или несколько двойных связей. Двойная связь в структуре углеводорода обычно обозначается символом х, где верхний индекс указывает на местоположение двойной связи. Так, например, олеи-

новая кислота: (С18:1) 9, линолевая — (С18:2) 9,12, линоленовая — (С18:3) 9,12,15, арахидоновая — (С20:4) 5,8,11,14. Двойные связи жирных кислот в основном

находятся в цис-конформации, обусловливая формирование изгибов алифатической цепи. Цис-изомеры высших жирных кислот имеют более низкую температуру плавления и активно метаболизируются. При комнатной температуре насыщенные жирные кислоты с числом углеродных атомов от 12 и выше находятся в твердом состоянии, а ненасыщенные жирные кислоты — в виде жидкости.

Среди насыщенных жирных кислот в растениях более всего преобладают лауриновая, пальмитиновая и стеариновая, а среди ненасыщенных — олеиновая и линолевая. Содержание олеиновой и линолевой в сумме составляет более 60% всех жирных кислот растений. Причем среди жирных кислот линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме млекопитающих и должны поступать с растительной пищей, поэтому их называют незаменимыми жирными кислотами для животных. У растений наблюдается индивидуальный состав жирных кислот. Так, в масле из семян клещевины преобладает рицинолевая кислота, а в масле из семян семейства капустных — эруковая кислота. При действии стрессирующих факторов (низкой и высокой температуры, засоленности и др.) в растительных тканях может происходить сдвиг в группах жирных кислот с преобладанием перехода ненасыщенных жирных кислот в насыщенные.

В полярных растворителях жирные кислоты способны формировать мицеллярные структуры, в которых отрицательно заряженные карбоксильные группы обращены в сторону полярных молекул, а неполярные углеводородные радикалы формируют внутреннюю часть мицеллы.

2.2. АЦИЛГЛИЦЕРИНЫ (ГЛИЦЕРИДЫ)

К ацилглицеринам относятся сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Последние могут быть представлены остатками насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (среди них наиболее часто встречаются пальмитиновая, стеариновая и олеиновая).

40

2.3. Фосфолипиды

Трехатомный спирт глицерин может быть соединен сложноэфирной связью с одной, двумя или тремя молекулами жирных кислот, образуя моно-, ди- и триацилглицерины.

Здесь R1, R2 и R3 — радикалы высших жирных кислот.

Ацилглицерины различаются природой остатков жирных кислот. Так, если все три остатка представлены одной жирной кислотой, то такие триглицериды называются простыми и им присваивается название по соответствующей жирной кислоте: тристеармин (тристеароилглицерин), трипальмитин (трипальмитоилглицерин), триолеин (триолеилглицерин) и т. д. Однако такие триацилглицерины в общем составе липидов встречаются редко и определяются только в нескольких растительных маслах. В основном в маслах присутствуют триацилглицерины, содержащие остатки разных жирных кислот — их называются смешанными. Названия триглицеридов образуются в зависимости от природы остатков жирных кислот. При этом положение остатка жирной кислоты указывается цифрами 1, 2 или 3. Например, 1-олео-2-пальмитостеарин, 1-олео- 2,3-дипальмитин и т. д.

Жирные кислоты, входящие в состав ацилглицеринов, определяют их физические и химические свойства. Так, например, чем больше содержится остатков ненасыщенных жирных кислот и остатков жирных кислот с короткой углеводородной цепью в молекуле триацилглицерина, тем ниже будут показатели температуры плавления этого соединения.

2.3. ФОСФОЛИПИДЫ

К группе фосфолипидов относятся сложные эфиры глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами, в составе которых еще имеется остаток фосфорной кислоты и полярная группа. Фосфолипиды содержатся во всех растительных клетках, являясь компонентами клеточных мембран. Больше всего фосфолипидов определяется в семенах масличных и бобовых растений. В полярной среде фосфолипиды легко образуют мицеллы. При этом остатки жирных кислот фосфолипида ориентированы

41

Глава 2. Липиды

вовнутрь мицеллы, а полярные группы обращены наружу, в сторону растворителя.

Если фосфолипид содержит остаток глицерина, то он называется глицерофосфолипидом, а если остаток сфингозина — то сфингофосфолипидом. Полярная группа сфингофосфолипидов представлена только холином, тогда как глицерофосфолипиды могут содержать холин, этаноламин, серин, инозит и др.

2.3.1. Глицерофосфолипиды

Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты, в составе которых полярная группа соединена эфирной связью с остатком фосфорной кислоты. Фосфатидной кислотой является остаток 1,2-диацил- глицерина, этерифицированный по положению 3 фосфорной кислотой.

В высших растениях определяется высокое содержание таких фосфолипидов, как фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсерины, фосфатидилинозиты и фосфатидилглицерины.

Фосфатидилхолины (лецитины). В основе лецитина — фосфатидная кислота, остаток фосфорной кислоты которой соединен эфирной связью с азотсодержащим соединением холином НО–СН2–СН2–N+(CH3)3.

O

OH2C O C R1

+

H2CO PO CH2 CH2N(CH3)3

O–

Фосфатидилхолин

У растений больше всего лецитинов содержится в соевых бобах, семенах подсолнечника, зародышах пшеницы. Фосфатидилхолины используются в пищевой промышленности при производстве шоколада и маргарина. В медицине они применяются при лечении заболеваний нервной системы, а также в качестве антиоксидантов.

42