- značilnosti
- Struktura
- Lastnosti
- V celicah
- Ksiloza v nektarju
- V medicini
- V industriji
- Vplivi ksiloze na presnovo živali
- Reference
Ksiloza je monosaharid pet ogljikovih atomov, ki imajo aldehidno funkcionalno skupino, tako da se uvrščajo skupaj s povezano kot ribozo in arabinozo, v skupini aldopentoses sladkorjev.
Koch je leta 1881 prvi odkril in izoliral lesa. Od takrat so ga številni znanstveniki glede na težave in stroške pridobivanja uvrstili med najbolj redke in občasne sladkorje.
Fisherjeva projekcija za D- in L-ksilozo (Vir: akane700 prek Wikimedia Commons)
Leta 1930 pa ji je ameriška zadruga uspela pridobiti iz lupine bombažnega semena, veliko cenejšega materiala, in od takrat je postala priljubljena kot sladkor, ki ga je mogoče dobiti po cenah, primerljivih s cenami pridelave saharoze.
Trenutno se uporabljajo različne metode za njegovo izolacijo iz lesa različnih vrst lesnih rastlin in iz nekaterih odpadnih proizvodov.
Njeni derivati se pogosto uporabljajo kot sladila v hrani in pijačah, razvitih za diabetike, saj ne prispevajo k zvišanju ravni glukoze v krvi. Najbolj sintetiziran derivat, ki se uporablja kot sladilo, je ksilitol.
Uporaba ksiloze kot vira ogljika v industriji alkoholnih fermentacij je postala ena najpomembnejših točk znanstvenih raziskav v teh časih.
značilnosti
Kot glukoza ima tudi ksiloza sladek okus in nekatere raziskave so pokazale, da ima približno 40% sladkega okusa glukoze.
Kot reagent je komercialno na voljo kot beli kristalni prah. Kot mnogi drugi pentozni sladkorji ima molekulsko maso približno 150,13 g / mol in molekulsko formulo C5H10O5.
Zaradi svoje polarne strukture je ta monosaharid lahko topen v vodi in ima tališče okoli 150 ° C.
Struktura
Najpogostejša oblika ali izomer v naravi je D-ksiloza, medtem ko je oblika L-ksiloze tista, ki jo dobimo s kemijsko sintezo za komercialno uporabo.
Ta ogljikov hidrat ima štiri OH skupine in zahvaljujoč svoji prosti aldehidni skupini velja za reducirajoči sladkor. Tako kot drugi sladkorji ga lahko, glede na medij, kjer ga najdemo, najdemo na različne načine (glede na obliko njegovega obroča).
Haworthova projekcija za Xylose (Vir: NEUROtiker prek Wikimedia Commons)
Ciklične izomere (hemiacetale) lahko najdemo v raztopini v obliki piranov ali furanov, torej kot obroči šestih ali petih vezi, ki imajo lahko odvisno od položaja anomerne hidroksilne skupine (-OH) več izomernih oblik .
Lastnosti
V celicah
Tako kot drugi saharidi, kot so glukoza, fruktoza, galaktoza, manoza in arabinoza, kot tudi nekateri dobljeni amino sladkorji je tudi D-ksiloza monosaharid, ki ga lahko običajno najdemo kot strukturni del velikih polisaharidov.
Predstavlja več kot 30% materiala, dobljenega s hidrolizo hemiceluloze rastlinskega izvora in ga lahko nekatere bakterije, kvasovke in glive fermentirajo v etanol.
Kot glavna sestavina ksilanskih polimerov v rastlinah ksiloza velja za enega najbolj obilnih ogljikovih hidratov na zemlji po glukozi.
Hemicelulozo večinoma sestavlja arabinoksilan, polimer, katerega hrbtenico sestavljajo ksiloze, povezane z vezmi β-1,4, pri čemer se ostanki arabinoze lahko na 2 'ali 3' položaju povežejo v -OH skupinah. Te vezi lahko razgradijo mikrobni encimi.
Po presnovni poti pentoznega fosfata v evkariontskih organizmih se ksiloza katabolizira v ksilulozo-5-P, ki na tej poti deluje kot posrednik za kasnejšo sintezo nukleotidov.
Ksiloza v nektarju
Do nekaj več kot desetletja so bili glavni sladkorji v cvetnem nektarju glukoza, fruktoza in saharoza. Kljub njima imata dva roda družine Proteaceae četrti monosaharid: ksiloza.
Rodovi Protea in Faurea imajo ta saharid v koncentraciji do 40% v svojem nektarju, kar je težko razložiti, saj se zdi večini naravnih opraševalcev teh rastlin neprijeten (izstopajoč ali okusen).
Nekateri avtorji menijo, da je ta značilnost preventivni mehanizem za nespecifične obiskovalce cvetja, drugi pa menijo, da je njena prisotnost bolj povezana z degradacijo celičnih sten nektarjev z glivami ali bakterijami.
V medicini
D-ksiloza se uporablja tudi kot vmesni material pri proizvodnji zdravil s terapevtskimi funkcijami. Uporablja se kot nadomestek sladkorja za namene proti kariesu (proti kariesu).
Na področju veterine se uporablja za testiranje malabsorpcije, na enak način pa je vključen v postopke za oceno črevesne absorpcijske sposobnosti preprostih sladkorjev pri ljudeh.
V industriji
Kot smo že omenili, je ena najpogostejših uporab ksiloze kot komercialno gledano kot nizkokalorično sladilo prehransko dopolnilo, njegovo uporabo pa odobri FDA (Uprava za hrano in zdravila). .
Proizvodnja alternativnih goriv, kot je etanol, je dosežena predvsem s fermentacijo ogljikovih hidratov, ki so prisotni v rastlinski biomasi, ki predstavlja dolgoročen vir omenjenega alkohola.
Ksiloza je drugi najpogostejši ogljikov hidrat v naravi, saj je del hemiceluloze, heteropolisaharida, ki je prisoten v celični steni rastlinskih celic in je pomemben del vlaken v lesu.
Trenutno se veliko trudi, da bi dosegli fermentacijo tega sladkorja, da bi ustvarili večjo količino etanola iz rastlinskega tkiva, pri čemer v ta namen uporabimo gensko spremenjene mikroorganizme (zlasti bakterije in kvasovke).
Vplivi ksiloze na presnovo živali
Zdi se, da ksilozo monogastrične živali (živali z enim želodcem, ki se razlikujejo od prežvekovalcev, z več kot eno želodčno votlino) zelo malo uporabljajo.
Pri perutnini in prašičih, ko je v njihovo vsakodnevno prehrano vključeno preveč D-ksiloze, lahko opazimo linearno zmanjšanje povprečnega dnevnega pridobivanja teže, učinkovitosti krmljenja in vsebnosti suhe snovi, ki se izloči.
To je razloženo z nezmožnostjo večine živali za razgradnjo polimerov hemiceluloze, za katere so različne raziskovalne skupine dobile nalogo, da poiščejo druge možnosti, kot so eksogeni encimi, vključitev probiotikov in mikroorganizmov v prehrana itd.
O presnovni uporabi ksiloze pri vretenčarjih je znano zelo malo, znano pa je, da se njeno dodajanje kot prehranski dodatek običajno konča kot izloček z urinom.
Reference
- Garrett, R., in Grisham, C. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, ZDA: Brooks / Cole. CENGAGE Učenje.
- Huntley, NF, & Patience, JF (2018). Ksiloza: absorpcija, fermentacija in post-absorptivni metabolizem pri prašiču. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1–9.
- Jackson, S., & Nicolson, SW (2002). Ksiloza kot nektarni sladkor: od biokemije do ekologije. Primerjalna biokemija in fiziologija, 131, 613–620.
- Jeffries, TW (2006). Inženirski kvasovke za presnovo ksiloze. Trenutno mnenje o biotehnologiji, 17, 320–326.
- Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Fermentacija ksiloze s Saccharomyces cerevisiae. Appl Mikrobiol. Biotechnol, 38, 776-783.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
- Miller, M., & Lewis, H. (1932). Presnova pentoze. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
- Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. Baza podatkov PubChem. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (dostopano 12. aprila 2019)
- Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Pretvorba D-ksiloze v etanol s kvasom Pachysolen tannophilus. Biotehnološka pisma, 3 (2), 89–92.