Caracteristicile, structura și funcțiile Xilosa

3889
Abraham McLaughlin
Caracteristicile, structura și funcțiile Xilosa

xiloză Este o monozaharidă cu cinci atomi de carbon care are o grupă funcțională aldehidă, motiv pentru care este clasificată, împreună cu alte zaharuri înrudite precum riboză și arabinoză, în grupul aldopentozelor.

Koch, în 1881, a fost primul care l-a descoperit și izolat de lemn. De atunci, mulți oameni de știință l-au clasificat drept unul dintre cele mai „rare” și mai puțin frecvente zaharuri, având în vedere dificultățile și costurile obținerii acestuia..

Proiecția lui Fisher pentru D- și L-Xiloză (Sursa: akane700 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] prin Wikimedia Commons)

Cu toate acestea, în 1930, o cooperativă americană a reușit să o obțină din coji de semințe de bumbac, un material mult mai ieftin, și de atunci a devenit popular ca zahăr care poate fi obținut la prețuri comparabile cu cele ale producției de zaharoză..

În prezent, se utilizează diverse metode pentru izolarea acestuia de lemnul diferitelor specii de plante lemnoase și de unele produse reziduale.

Derivații săi sunt folosiți pe scară largă ca îndulcitori în alimente și băuturi dezvoltate pentru diabetici, deoarece nu contribuie la creșterea nivelului de glucoză din sânge. Derivatul cel mai sintetizat și utilizat ca îndulcitor este xilitolul.

Utilizarea xilozei ca sursă de carbon în industria fermentației alcoolice a devenit în aceste timpuri unul dintre cele mai importante puncte ale cercetării științifice.

Indice articol

  • 1 Caracteristici
  • 2 Structura
  • 3 Funcții
    • 3.1 În celule
    • 3.2 Xiloză în nectar
    • 3.3 În medicină
    • 3.4 În industrie
  • 4 Efectele xilozei asupra metabolismului animalelor
  • 5 Referințe

Caracteristici

La fel ca glucoza, xiloza are un gust dulce și unele studii au arătat că are aproximativ 40% din gustul dulce al glucozei.

Ca reactiv este disponibil comercial sub formă de pulbere cristalină albă. Are, ca multe alte zaharuri pentozice, o greutate moleculară de aproximativ 150,13 g / mol și o formulă moleculară C5H10O5.

Având în vedere structura sa polară, această monozaharidă este ușor solubilă în apă și are un punct de topire în jur de 150 ° C..

Structura

Cea mai comună formă sau izomer în natură este D-xiloză, în timp ce forma L-xiloză este cea obținută prin sinteză chimică pentru uz comercial..

Acest carbohidrat are patru grupe OH și, datorită grupului său aldehidic liber, este considerat un zahăr reducător. La fel ca alte zaharuri, în funcție de mediul în care se găsește, poate fi găsit în diferite moduri (în ceea ce privește forma inelului său).

Proiecție Haworth pentru Xylose (Sursa: NEUROtiker [Domeniu public] prin Wikimedia Commons)

Izomerii ciclici (hemiacetali) pot fi găsiți în soluție ca pirani sau furani, adică ca inele cu șase sau cinci legături care, la rândul lor, în funcție de poziția grupării hidroxil anomerice (-OH), pot avea mai multe forme izomerice.

Caracteristici

În celule

La fel ca alte zaharide precum glucoza, fructoza, galactoza, manoza și arabinoza, precum și unele zaharuri amino derivate, D-xiloză este o monozaharidă care poate fi întâlnită în mod obișnuit ca parte structurală a polizaharidelor mari..

Reprezintă mai mult de 30% din materialul obținut din hidroliza hemicelulozei de origine vegetală și poate fi fermentat în etanol de către unele bacterii, drojdii și ciuperci.

Ca principal constituent al polimerilor de xilan din plante, xiloză este considerată unul dintre cei mai abundenți carbohidrați de pe pământ după glucoză.

Hemiceluloză este compusă în cea mai mare parte din arabinoxilan, un polimer a cărui coloană vertebrală este alcătuită din xiloze legate prin legături β-1,4, unde reziduurile de arabinoză pot fi legate în grupările -OH în pozițiile 2 'sau 3'. Aceste legături pot fi degradate de enzimele microbiene.

Prin calea metabolică pentoză fosfat în organismele eucariote, xiloză este catabolizată la xiluloză-5-P, care funcționează ca intermediar în această cale pentru sinteza nucleotidică ulterioară..

Xiloză în nectar

Până acum puțin peste un deceniu, principalele zaharuri găsite în nectarul floral erau glucoza, fructoza și zaharoza. În ciuda acestora, două genuri din familia Proteaceae posedă un al patrulea monozaharid: xiloză..

Genurile Protea  Da Faurea Ei au această zaharidă în concentrații de până la 40% în nectarul lor, fapt care a fost dificil de explicat, deoarece pare să nu fie plăcut (arătos sau gustos) pentru majoritatea polenizatorilor naturali ai acestor plante..

Unii autori consideră această caracteristică ca un mecanism de prevenire pentru vizitatorii de flori nespecifici, în timp ce alții consideră că prezența sa are mai mult de-a face cu degradarea pereților celulari ai nectarilor de către ciuperci sau bacterii..

În medicină

D-xiloză este, de asemenea, utilizată ca intermediar în fabricarea medicamentelor cu funcții terapeutice. Se utilizează ca înlocuitor al zahărului în scopuri anti-carie (anti-carie).

În domeniul medicinii veterinare, este utilizat pentru testul de malabsorbție și în același mod este implicat în proceduri de evaluare a capacității de absorbție intestinală a zaharurilor simple la om..

În industrie

Așa cum s-a menționat anterior, una dintre cele mai frecvente utilizări ale xilozei, din punct de vedere comercial, este ca supliment nutritiv cu îndulcitor cu conținut scăzut de calorii și utilizarea sa este aprobată de FDA. (Food and Drug Administration, Food and Drug Administration).  

Producția de combustibili alternativi, cum ar fi etanolul, se realizează în principal datorită fermentării carbohidraților prezenți în biomasa plantelor, care reprezintă o sursă pe termen lung a alcoolului menționat..

Xiloză este al doilea cel mai abundent carbohidrat din natură, deoarece face parte din hemiceluloză, o heteropolizaharidă prezentă în peretele celular al celulelor vegetale și care este o parte importantă a fibrelor din lemn.

În prezent se depun eforturi mari pentru a realiza fermentația acestui zahăr pentru a produce o cantitate mai mare de etanol din țesutul plantelor, folosind în acest scop microorganisme modificate genetic (în special bacterii și drojdii)..

Efectele xilozei asupra metabolismului animalelor

Xiloza pare a fi foarte puțin utilizată de animalele monogastrice (animale cu un singur stomac, diferit de animalele rumegătoare, cu mai multe cavități gastrice).

Atât la păsări de curte, cât și la porci, când este inclusă prea multă D-xiloză în dieta lor zilnică, se poate observa o scădere liniară în creșterea medie zilnică în greutate, în eficiența hrănirii și în conținutul de substanță uscată excretată..

Acest lucru se explică prin incapacitatea majorității animalelor pentru degradarea polimerilor de hemiceluloză, pentru care diferitelor grupuri de cercetare li s-a dat sarcina de a căuta alternative precum enzimele exogene, includerea probioticelor și microorganismelor în dietă etc..

Se știe foarte puțin despre utilizarea metabolică a xilozei la vertebrate, cu toate acestea, se știe că adăugarea sa ca supliment nutritiv ajunge, de obicei, ca produs al excreției în urină..

Referințe

  1. Garrett, R. și Grisham, C. (2010). Biochimie (Ed. A 4-a). Boston, SUA: Brooks / Cole. CENGAGE Învățare.
  2. Huntley, N. F. și Patience, J. F. (2018). Xiloză: absorbție, fermentare și metabolism post-absorbant la porc. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(4), 1-9.
  3. Jackson, S. și Nicolson, S. W. (2002). Xiloză ca zahăr nectar: ​​de la biochimie la ecologie. Biochimie comparativă și fiziologie, 131, 613-620.
  4. Jeffries, T. W. (2006). Drojdii tehnice pentru metabolismul xilozei. Opinia curentă în biotehnologie, 17, 320-326.
  5. Kotter, P. și Ciriacy, M. (1993). Fermentarea xilozei prin Saccharomyces cerevisiae. Aplic. Microbiol. Biotehnologie, 38, 776-783.
  6. Mathews, C., van Holde, K. și Ahern, K. (2000). Biochimie (Ed. A 3-a). San Francisco, California: Pearson.
  7. Miller, M. și Lewis, H. (1932). Metabolismul pentozei. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
  8. Centrul Național pentru Informații despre Biotehnologie. Baza de date PubChem. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (accesat la 12 aprilie 2019)
  9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y. și Maleszka, R. (1981). Conversia D-xilozei în etanol de către drojdia Pachysolen tannophilus. Scrisori de biotehnologie, 3(2), 89-92.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.