Ugrás a tartalomhoz

Élelmiszer-kémia

Csapó János – Csapóné Kiss Zsuzsanna

Mezőgazda Kiadó

2.3. Oligoszacharidok

2.3. Oligoszacharidok

Az oligoszacharidok olyan, glikozid típusú vegyületek, amelyekben az aglikonrész is cukor. Úgy képződnek, hogy egy monoszacharid glikozidos hidroxilcsoportja ugyanolyan vagy más monoszacharid valamelyik hidroxilcsoportjával vízkilépés mellett reagál. Ez a kondenzációs folyamat tovább is folytatódhat, és ily módon tri-, tetra-, penta- és hexaszacharidok képződhetnek. Ha az összekapcsolt monomerek száma 7–10-nél nagyobb, akkor már poliszacharidokról van szó.

– 2 C6H12O6 – H2O = C12H22O11

diszacharid,

– 3 C6H12O6 – 2 H2O = C18H32O16

triszacharid,

– 4 C6H12O6 – 3 H2O = C24H42O21

tetraszacharid.

Az oligoszacharidok képződéséhez a monoszacharidok kétféleképpen kapcsolódhatnak: diszacharid esetében lehetséges, hogy az egyik molekula glikozidos hidroxilja a másik molekula alkoholos hidroxiljával lép reakcióba. Ilyenkor a diszacharidban marad egy szabad glikozidos hidroxilcsoport, ezért a csoport neve redukáló diszacharid, glikozil-aldóz, illetve glikozil-ketóz.

Ha mindkét monoszacharid a glikozidos hidroxilcsoporttal vesz részt a reakcióban, akkor nem redukáló diszacharid, glikozil-aldozid, illetve glikozil-ketozid a reakciótermék. A diszacharid elnevezésnél közöljük az egymással kapcsolódó cukrokra vonatkozó adatokat, zárójelben megjelöljük a két monomer közti kötés helyét, és feltüntetjük, hogy O-glikozidról van szó. Kettőnél több monoszacharid kapcsolásánál ugyanezek az elvi alapok az érvényesek. Elméletileg nagyon sokféle oligoszacharid képzelhető el, ha számításba vesszük az összes monoszacharid kapcsolódásának kombinációs lehetőségeit. A valóságban azonban csak néhány hexóz, főként D-glükóz, D-galaktóz és D-fruktóz, nagyon ritkán pentóz, aminocukor vagy dezoxicukor vesz részt az oligoszacharidok képzésében. A hexózokból felépülő redukáló oligoszacharidokban leggyakrabban a négyes, ritkábban a hatos, kivételesen a kettes vagy a hármas alkoholos hidroxilcsoport alkot éterszerű kötést a másik hexóz glikozidos hidroxilcsoportjával.

2.3.1. Diszacharidok

A diszacharidok a legfontosabb oligoszacharidok. A monoszacharidrészek anomer konfigurációjától függően két adott monoszacharid négyféle módon kapcsolódhat: α,α-, β,β-, α,β- és végül β,α-kötés alakulhat ki. Mind a redukáló, mind a nem redukáló diszacharidok kristályos vegyületek, vízben jól, alkoholban rosszul, éterben nem oldódnak.

A két monoszacharidegységből felépülő diszacharidok közül a legismertebb a maltóz, az izomaltóz, a cellobióz, a laktóz és a szacharóz (2.29. és 2.30. ábra).

2.29. ábra - A maltóz, az izomaltóz és a cellobióz

kepek/2-29.png


2.30. ábra - A laktóz és a szacharóz

kepek/2-30.png


A maltóz szabadon jelentős mennyiségben nem fordul elő, de nagy mennyiségben keletkezhet a keményítő vagy a glikogén amiláz enzimmel való bontása során. A maltóz tehát általában olyan növényi részekben található, amelyekben a keményítő enzimes lebontása történik. Két glükózegységből áll, az egyik D-glükóz anomer szénatomjának és a másik D-glükóz negyedik szénatomjának hidroxilcsoportjai közötti kondenzáció útján alakul ki. Az anomer szénatom α-konfigurációjú, a monoszacharidegységek piranóz formát vesznek fel. Így a maltóz racionális kémiai neve: O-α-D-glükopiranozil-(1→4)-β-D-glükopiranóz. A glikozidos kötést az α(1→4) jelöléssel szimbolizáljuk.

A maltóz izomere, a cellobióz, ugyancsak két glükóz kapcsolódása révén kialakult diszacharid, amelyben az anomer szénatom β konfigurációjú. A cellobióz a növényi sejtfalak fő komponensének, a cellulóznak celluláz enzimmel való hidrolízise útján keletkezik. A cellobiózt a β-glükozidáz (cellobiáz) glükózzá hidrolizálja. A cellobiózban a glikozidkötés β(1→4), racionális neve O-β-D-glükopiranozil-(1→4)-β-D-glükopiranóz. A glükózmolekulák összekapcsolódhatnak 1→6 kötésekkel is, aminek során alakul ki az izomaltóz. Azok a diszacharidok, amelyekben az egyik anomer szénatom szabad, a fémionokat lúgos oldatban redukálják; ezek a redukáló diszacharidok. Ezek közé tartozik a D-galaktózból és a D-glükózból felépülő laktóz vagy más néven tejcukor, amely az élővilágban legnagyobb mennyiségben a tejben fordul elő, és redukáló diszacharid voltának megfelelően szabad anomer szénatomja van. A laktóz mennyisége az anyatejben 7,0–7,8%, tehéntejben 4,7–5,1%, amely α- és β-módosulatban fordul elő. Az α-laktózban α-D-glükóz, a β-módosulatban β-D-glükóz kapcsolódik a β-D-galaktóz molekulához. A két módosulat kémiai tulajdonságai megegyezők, csak fizikai tulajdonságaik különböznek egymástól.

A tejcukor lúgokkal szemben nagyon érzékeny, már híg lúgos oldatban bomlik, amelynek során barna színű huminanyagok keletkeznek. Savakkal szemben a tejcukor nagyon ellenálló, nehezebben hidrolizálható, mint a répacukor. A kristályos tejcukor hővel szemben ellenállóbb, mint a többi cukor, mivel csak 170–180 °C-on karamellizálódik erőteljes barnulással. Vizes oldatban melegítéskor 100 °C alatt is reakcióba lép a fehérjékkel.

A tejcukrot a tejsavbaktériumok tejsavvá, továbbá különböző aroma- és zamatanyagokká erjesztik. Ipari célokra a tejipar melléktermékéből, a savóból nyerhető tejcukor, amely a gyógyszer- és tápszergyártás fontos alapanyaga. Hazánkban a lakosság jelentős hányada érzékeny a tejcukorral szemben, mert szervezetükből hiányzik a laktóz lebontásához szükséges β-galaktozidáz enzim, ezért náluk anyagcserezavarok keletkezhetnek. A fejlett országokban ma már forgalomba hoznak olyan tejet, amelyben a laktózt előzetesen elhidrolizálták.

A növényvilág legelterjedtebb diszacharidja a fruktózból és a glükózból felépülő szacharóz, amelyet más néven répacukornak vagy nádcukornak is hívunk. A kapcsolódó cukrok anomer szénatomjai a szacharózban kötésben vannak, így azok redukcióra nem képesek, a szacharóz tehát nem redukáló diszacharid. A szacharóz specifikus optikai forgatása [α]20D = +66,5°. Savas hidrolíziskor vagy invertáz enzim hatására D-glükóz ([α]20D = +52,7°) és D-fruktóz ([α]20D = –92,4°) keletkezik, miközben a szacharóz eredetileg pozitív optikai forgatása a hidrolízis következtében negatívvá válik. Ezt a jelenséget inverziónak, a hidrolízis során keletkezett terméket pedig invertcukornak hívjuk. A szacharóz édes ízű vegyület. Édesítőképessége kiváló.

2.3.2. Triszacharidok

A diszacharidképződéshez hasonlóan összekapcsolódó három monoszacharid molekulából jönnek létre a triszacharidok, amelyek szintén lehetnek redukáló és nem redukáló tulajdonságúak. A raffinóz, a legrégebben ismert és tanulmányozott nem redukáló triszacharid, nem édes, fehér, kristályos anyag, amelyet teljes hidrolízissel D-glükózra, D-fruktózra és D-galaktózra lehet bontani. A szacharóznál jobban oldódik vízben. A raffinóz megtalálható a cukorrépában is; a cukorgyártás során a melaszban dúsul fel, a nyerscukor tisztításakor a kristályosítási anyalúgba kerül.

Laktóztartalmú triszacharidok. Az emlősök tejében, de különösen az anyatejben, triszacharid is található. Ezek redukáló tulajdonságúak, a molekula redukáló része mindig D-glükóz. A glükózon és a galaktózon kívül a molekula felépítésében részt vesz még az L-fukóz, az N-acetil-D-glükózamin és az N-acetil-neuraminsav.

Alapanyagokban és élelmiszerekben még az alábbi triszacharidok fordulnak elő: szolatrióz, maltotrióz, cellotrióz, panóz és manninotrióz.

A nagyobb tagszámú oligoszacharidok közül említést érdemel a növényvilágban elterjedt nem redukáló tetraszacharid, a sztachióz, és a maximum 2000 Dalton molekulatömegű, D-glükózból és D-fruktózból álló oligoszacharid a glükofruktán. A keményítő, a cellulóz, a szilán és a dextrán részleges hidrolízisének termékei között négy-hét monoszacharidrészből álló redukáló oligoszacharidokat sikerült kimutatni.