Ugrás a tartalomhoz

Élelmiszer-kémia

Csapó János – Csapóné Kiss Zsuzsanna

Mezőgazda Kiadó

2.4. Poliszacharidok

2.4. Poliszacharidok

A poliszacharidok nagy molekulatömegű vegyületek, amelyekben az egyes cukormolekulák glikozidos kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Savas vagy enzimes hidrolízissel monoszacharidokra bomlanak. A poliszacharidok felépítésében az alábbi cukorszármazékok, illetve cukrok vesznek részt: D-glükóz, D-fruktóz, D-mannóz, D-galaktóz, D-glükózamin, D-galaktózamin, L-arabinóz (ritkábban D-arabinóz), D-xilóz, L-fukóz, D-glükuronsav, D-galakturonsav és D-mannuronsav. A poliszacharidok tulajdonságait három fő tényező határozza meg:

  • milyen monoszacharidból vagy monoszacharidszármazékból épülnek fel,

  • a cukorrészek hogyan kapcsolódnak egymáshoz, azaz elágazások nélküli vagy elágazó szénláncú,

  • hány monoszacharid, illetve monoszacharidszármazék építi fel a molekulát, vagyis mekkora a polimerizációs fok, mekkora a molekulatömeg.

A poliszacharidok tulajdonságai lényegesen eltérnek a felépítésükben részt vevő monoszacharidok, illetve monoszacharidszármazékok tulajdonságaitól. Ízük nem édes, többségük nehezen vagy egyáltalán nem oldódik. Ha oldódnak, akkor is legtöbbször kolloid oldatot alkotnak. Az egyéb szénhidrátokhoz hasonlóan a poliszacharidok is észteresíthetők, éteresíthetők, oxidálhatók és monomerekre hidrolizálhatók. Biológiai szerepük alapján megkülönböztetünk:

  • szerkezeti poliszacharidokat (cellulóz, pektin, kitin stb.),

  • tartalék tápanyagként szolgáló poliszacharidokat (keményítő, glikogén, inulin stb.),

  • ismeretlen szerepű poliszacharidokat (növényi gumik, mikroorganizmusok poliszacharidjai).

A poliszacharidokat szerkezetük alapján homopoliszacharidokra és heteropoliszacharidokra oszthatjuk. A homopoliszacharidok hidrolizátuma csak egyféle monoszacharidot vagy monoszacharidszármazékot tartalmaz. Ezek közé tartoznak:

  • a glükózpolimerek (keményítő, glikogén, cellulóz, dextránok),

  • a fruktózpolimerek (inulin, leván),

  • egyéb cukrok polimerjei (mannánok, galaktánok),

  • az uronsavpolimerek (alginsav, pektinek),

  • a glükózaminpolimer (kitin).

A heteropoliszacharidok hidrolizátuma többféle monoszacharidot vagy monoszacharid-származékot tartalmaz. Ezek közé tartoznak:

  • a két- vagy többféle monoszacharidból felépülő polimerek,

  • a monoszacharidból és uronsavból felépülő polimerek,

  • az uronsavból és aminocukorból felépülő poliszacharidok.

Ismeretesek ezenkívül még fehérjékkel kapcsolt poliszacharidok is.

2.4.1. Glükózpolimerek

A glükózból felépülő homopoliszacharidokat glükánoknak is nevezzük.

A keményítő a magasabb rendű növények tartalék tápanyaga, sok élelmiszer alkotórésze, az emberi táplálkozás legfontosabb szénhidrátforrása (2.31. ábra). A keményítő nem egységes vegyület, hanem két glükózpolimer, az amilóz és az amilopektin keveréke.

2.31. ábra - Keményítőlánc részlete

kepek/2-31.png


Az amilóz elágazás nélküli szénláncú, kb. 100–300 glükózmolekulából, α-(1→4) kötéssel kapcsolódó α-D-glükopiranozil egységekből épül fel (2.32. ábra). Az amilóz α-glükozid-kötésekkel összeillesztett csavarmenetet, α-hélix-struktúrát alkotó maltózrészekből áll. A spirálszerkezetet hidrogénkötések stabilizálják (2.33. ábra). Az amilóz konformációja függ a polimerizációs foktól, a keményítő eredetétől, a duzzadás mértékétől és attól, hogy milyen egyéb kis molekulatömegű anyagok vannak jelen. Az amilóz a jóddal kék színreakciót ad; a jód a hélix belsejében helyezkedik el, és jellegzetes, alagutas szerkezetű zárványvegyületet alkot. Az amilóz-jód komplex színe függ az amilózmolekula hosszától, ugyanis 12 glükózegység csak enyhe sárga, 20 körüli vöröses színt, 30 glükózegység bíbor, majd a 45 polimerizációs fok elérésekor kék színt ad a keményítővel. Az amilóz forró vízben feloldódik, az oldatot lehűtve azonban irreverzíbilisen kicsapódik. Az amilóz α-amilázzal, β-amilázzal és glükoamilázzal hidrolizálható, valamint savas hidrolízissel is bonthatók a glikozidkötések. A különböző eredetű keményítők amilóztartalma általában 20–30%.

2.32. ábra - Az amilóz szerkezete

kepek/2-32.png


2.33. ábra - Az amilózhélix szerkezete (egy-egy fordulat hat glükózegységből áll)

kepek/2-33.png


Az amilopektin ugyancsak glükózegységekből épül fel, de elágazó szerkezetű, mert az α(1→4) kötések mellett α(1→6) kötéseket is tartalmaz. Általában 15–30 α(1→4) kötéssel kapcsolódó glükóz után találunk egy 1→6 típusú kötést tartalmazó elágazást (2.34. és 2.35. ábra). A láncmolekularészek helyenként hélix szerkezetűek és parallel rendeződnek. Molekulatömege 107–20×107 Dalton között változik. Jóddal vörös színreakciót ad, vízzel melegítve duzzad, átlátszó, nagy viszkozitású kolloid oldat keletkezése közben. Savas és enzimes hidrolízissel is lebontható. Az 1→4 kötéseket az α-, β- és glükoamiláz, az 1→6 szénatomnál kapcsolódó kötéseket az izoamiláz bontja. A különböző eredetű keményítők amilopektintartalma eltérő, általában 70–80% között van.

2.34. ábra - Az elágazó szerkezetű poliszacharidok (amilopektin, glikogén) (az amilázzal hasítható glikozidkötéseket a nyilak jelölik; a négyzetek 1,6-kötéssel kapcsolódó glükózegységeket jelentenek, a mellettük lévő, feketével jelölt cukorrészek kötéseit az enzim már nem bontja; a háromszögek a redukáló végeket mutatják)

kepek/2-34.png


2.35. ábra - Az amilopektin szerkezete

kepek/2-35.png


A keményítő a növényekben 0,002–0,15 mm nagyságú szemcsék alakjában található, amelyek sűrűsége az eredettől függően 0,5 g/cm3. A kereskedelmi natív keményítő a légtér páratartalmától függően 12–20% vizet tartalmaz, ebből 8–10% monohidrátot alkotva nagyon erősen kötődő szerkezeti víz. Erőteljes szárítással eltávolítva megszűnik a keményítő kristályos szerkezete.

A keményítő vizes szuszpenzióját melegítve meghatározott hőmérsékletnél a rendszer duzzadása fokozódik, és jelentősen megnő a viszkozitása, a csirizesedésnek nevezett folyamat során pedig a keményítő szerkezete irreverzíbilisen megváltozik, ugyanis a keményítőszuszpenzió pasztaszerű anyaggá változik, amit csiriznek nevezünk. A keményítő csirizesedési hőmérséklete, duzzadásának mértéke élelmiszer-technológiai szempontból nagyon jelentős. Keményítőcsiriznél lehűlés után a retrogradációnak vagy öregedésnek is nevezett folyamat figyelhető meg. A nagy amilopektintartalmú keményítőkből készült gélnél az öregedés nagyon lassú folyamat. A keményítőgél öregedése okozza a sütőipari termékek morzsalékosságát is. Ha a kenyér még nem száradt ki, a morzsalékos szerkezet ismételt felmelegítéssel megszüntethető, a retrogradáció azonban az előzőnél gyorsabban megy végbe. A keményítő csirizesedése rendkívül fontos folyamat, mivel a keményítő duzzadása révén nő a térfogat, sűrűsödik az állomány, jelentősen megváltozik a kolloid szerkezet, és az elcsirizesedett keményítőt az emésztő enzimek is könnyebben lebontják. A növények közül a legjelentősebb keményítőforrások a gabonafélék (búza, kukorica, rizs, rozs), a burgonya, a tápióka, az édesburgonya, a szágó és a zöldbanán.

Különleges igényeket elégít ki az amilopektin és az amilóz-keményítő. Vannak ma már olyan kukoricafajtáink, amelyeknek keményítőtartalma 99%-ban amilopektin. Az amilopektin elcsirizesítve nagy viszkozitású, átlátszó, igen lassan öregedő oldatot, illetve pasztát ad. Csak amilózból álló keményítőt tartalmazó növényt napjainkig még nem sikerült kinemesíteni, de ismeretes már 80% körüli amilóztartalmú kukorica, és a velőborsó keményítője is igen gazdag amilózban.

Módosított keményítők, keményítőszármazékok. A keményítő tulajdonságai fizikai és kémiai eljárásokkal változtathatók, a technológiai igényeknek megfelelően javíthatók. A megváltoztatott tulajdonságú terméket módosított keményítőnek nevezzük. Élelmiszer-ipari szempontból az alábbi származékok fontosak.

A duzzadókeményítő, az egyik legfontosabb módosulat, úgy készül, hogy a keményítő vizes szuszpenzióját a csirizesedésnél magasabb hőmérsékleten hőkezelik, majd szárítják. A folyamat során a keményítő eredeti, rendezett szerkezete irreverzíbilisen felbomlik, ez az előcsirizesített keményítő hideg vízzel is jól duzzad (mintegy tízszeres mennyiségű vizet képes megkötni), és megfelelő koncentrációban gélt képez.

A hígfolyós keményítő részlegesen lebontott keményítőszármazék, amelyet kedvezőbb oldhatósága miatt régebben oldható keményítőnek neveztek. A savas hidrolízissel végzett részleges lebontásnál a vizes keményítőt kevés sav jelenlétében a csirizesedési hőmérséklet alatt hőkezelik. Lehűtve nem képez gélt, hígan folyó marad, és nagyon lassan öregedik.

Az oxidációval módosított keményítőszármazék úgy készül, hogy a keményítőt valamilyen oxidálószerrel reagáltatják, aminek során a keményítőben a hidroxilcsoportok oxo-, az aldehidcsoportok karboxil-, a szomszédos glikozidos hidroxilcsoportok részlegesen dialdehidcsoporttá oxidálódnak. Általában 25–50 glükózegységre jut egy karboxilcsoport.

A dextrinek. A keményítőlebontás fontos terméke a dextrin, amelynek elnevezése gyűjtőfogalom, ami egy kevésbé pontosan meghatározott összetételű és tulajdonságú vegyületcsoportot jelöl. A keményítő lebontásakor különböző hosszúságú poliszacharid lánctöredékek keletkeznek, amelyek molekulatömege tág határok között változik. Jóddal adott színreakciója a dextrin típusától, azaz a polimerizációs foktól függ. A dextrinek lebontása bekövetkezhet enzimek, savak, lúgok, oxidáló anyagok és hő hatására. A hidrolízises bontás során képződő dextrineket a következő módon csoportosíthatjuk:

  • amilodextrin, amely jóddal kék színeződést ad,

  • eritrodextrin, amely jóddal vörös színeződést ad,

  • akrodextrin, amely jóddal nem ad színreakciót,

  • határdextrinek, amelyek α- és β-amiláz hatására képződnek az enzimes lebontás során.

A pirodextrinek előállítása során a keményítőt szárazon, kevés sav jelenlétében hevítik, amelynek során a keményítő részlegesen lebomlik, a keményítőszemcsék belső szerkezetének rendezettsége megszűnik, majd többek között hidrolízis, reverzió, transzglikozidáció és glükózanhidrid-képződés is lejátszódik. E folyamatok eredményeként a keményítő polimerizációs foka és viszkozitása csökken, hidroxi-metil-furfurol-tartalma és a szín-, továbbá az ízanyagok mennyisége nő. A fehér dextrin 95–120 °C-on készül, amikor is a molekulacsökkenés kismértékű, a sárga dextrint pedig 160–180 °C-on gyártják.

A ciklodextrinek a dextrinek különleges csoportját alkotják. A Bacillus maceransciklodextrin-glikozil-transzferáz enzimje a keményítőből, amilózból, amilopektinből vagy glikogénből nem redukáló, gyűrűs szerkezetű glükózpolimert termel. Egy-egy gyűrű 6–12 glükózrészt tartalmaz. Hat glükózt tartalmaz az α-, hetet a β- és nyolcat a γ-ciklodextrin. A vegyületekben a glükózrészek α-(1→4) kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Képződésük úgy értelmezhető, hogy a Bacillus macerans enzimrendszere megfelelő számú glükózcsoportot hasít ki az amilózból úgy, hogy egyúttal a kihasadó oligoszacharid első és utolsó tagja között újabb glikozidkötést hoz létre.

A ciklodextrinek fontos tulajdonsága, hogy a molekula 0,6–1,0 nm átmérőjű belsejében másodlagos kötőerőkkel képes megkötni szerves és szervetlen vegyületeket. Élelmezési szempontból rendkívül nagy jelentőségű, hogy a ciklodextrinekbe bevihetők különféle aromaanyagok, amelyek olyan erős másodlagos kötésekkel kapcsolódnak a ciklodextrinhez, hogy csak vizes közegben hidrolizálnak le onnan. A ciklodextrinbe zárt aroma így szobahőmérsékleten teljesen szagtalan, vízben feloldva viszont a kötés megszűnése miatt az illat érezhetővé válik.

Keményítő-észterek. A keményítő hidroxilcsoportjai megfelelő körülmények között szervetlen és szerves savakkal észteresíthetők. Élelmezési szempontból a keményítő-foszforsav-monoészter és -diészter a legfontosabb. A keményítő-foszforsav-diészter csirizesedési hőmérséklete magasabb, mint a natív keményítőé, nagyon előnyös tulajdonsága, hogy hosszabb főzés során sem csökken az adagolásával gyártott keményítő viszkozitása. Állományjavítóként mindkét észter alkalmas mártásokba, pudingokba és öregedéskésleltetőként sütőipari termékekbe. A keményítőből ecetsavval, nagyobb szénatomszámú zsírsavakkal, borostyánkősavval, adipinsavval és citromsavval készíthető szervessav-észter. Ezek állományjavító tulajdonságai kedvezőbbek, mint a natív keményítőé.

Keményítő-éterek. A keményítőmolekula glükózegységeinek hidroxilcsoportjait más vegyületek hidroxilcsoportjaival megfelelő körülmények között reagáltatva keményítő-éter képződik. Élelmiszer-ipari szempontból a 2-hidroxi-etil-, 3-hidroxi-propil- és a karboxi-metil-keményítők jelentősek. A 2-hidroxi-etil- és a 3-hidroxi-propil-csoport jelentősen befolyásolja a keményítőcsiriz tulajdonságait. A keményítő csirizesedési hőmérséklete csökken, oldhatósága, duzzadóképessége nő, öregedése lassul. Alkalmasak fagyasztott ételek és konzervek állományának javítására. A karboxi-metiléter-keményítő felhasználható emulziók stabilizálására is.

Térhálós szerkezetű keményítő. A keményítő átalakítható térhálós szerkezetű rendszerré, ha megfelelő polifunkciós vegyületet (pl. trinátrium-metafoszfát, foszfor-oxiklorid, etilén- és propilén-oxid) adagolunk hozzá. A többfunkciós vegyület két vagy három keményítőmolekula-részt összekapcsolva növeli az elágazások számát, térhálós szerkezetet hoz létre, és növeli az átlagos molekulaméretet. A hálós szerkezet kismértékű kialakítása növeli a viszkozitást, aminek következtében extrém pH-viszonyok mellett is stabil viszkozitás érhető el adagolásával.

A glikogén. A glikogén fehér, íztelen, szagtalan por, az állati szervezetek tartalék szénhidrátja. A glikogén szerkezete az amilopektinéhez hasonló α-D-glükóz részekből épül fel 1→4 kötéssel, 10–24 glükózrészenként α-(1→6) elágazásokkal. Molekulatömege 2–10 millió között van. Vízben nehezen oldódik, hevítve nem csirizesedik, jóddal vörös színt ad. Főleg a májban (3–8%) és kisebb mennyiségben az izmokban (0,15–0,18%) fordul elő. A glikogén a májban a tápanyaggal bevitt szénhidrátból raktározódik el, ahonnan szükség esetén felszabadul. A húsokban az állat leölése után a glikogén erjedéssel tejsavvá alakul. A tejsavtartalom jelentősen befolyásolja a hús fizikai tulajdonságait és eltarthatóságát.

A cellulóz. A cellulóz a legnagyobb mennyiségben található szerves szénvegyület Földünkön. A magasabb rendű növények sejtfala főként cellulózból áll, így a fa több mint 50%, a fiatal levelek szárazanyaga 10%, az öregebbeké pedig 20% cellulózt tartalmaz. A leggazdagabb cellulózforrás a gyapot 90%-kal. Az alacsonyabb rendű növényeknek is jelentősebb lehet a cellulóztartalma. A cellulóz állandó kísérőanyaga a lignin és a hemicellulóz. A tiszta cellulóz β-D-glükopiranóz egységekből, 1→4 kapcsolódással épül fel (2.36. ábra).

2.36. ábra - Cellulózmolekula részlete

kepek/2-36.png


A láncban cellobiózegységek ismétlődnek, a láncon belül az oxigén- és a hidrogénatomok között intramolekuláris hidrogénkötés jön létre. A molekulaláncokat viszont intermolekuláris hidrogénhíd- és hidrofób kötések kapcsolják össze. A cellulóz molekulatömege igen nagy, felépítésében 1000–14000 glükózmolekula vesz részt. A nagy molekulatömegnek és rendezettségnek köszönhetően a cellulóz vízben oldhatatlan, híg savakkal és lúgokkal szemben ellenálló, csak kevés oldószerben oldódik. Híg kénsavval, nyomás alatt melegítve vagy 40%-os sósavval hidegen kezelve D-glükózzá bomlik. A cellulózt az emberi szervezet nem tudja megemészteni, ezért a táplálékban ballasztanyagként szerepel.

Cellulózszármazékok. A cellulózmolekula hidroxilcsoportjainak éteresítésével és észteresítésével ipari szempontból fontos anyagok állíthatók elő. A reakcióban a glükózegységek 6. és esetleg 2. vagy 3. szénatomján lévő hidroxilcsoportok vesznek részt. Glükózegységenként legfeljebb három éter- vagy észterkötés lehetséges. Élelmiszer-ipari célokra az éterek használhatók, ugyanis az éteresítéssel a cellulóz jól duzzadó vegyületté alakítható. Az alkil-cellulóz és a hidroxi-alkil-cellulóz készítmények felhasználhatók sütőipari adalékként (öregedéskésleltetés, vízfelvétel-növelés), panírozókeverékbe adalékként (csökkenti a felvett zsiradék mennyiségét), továbbá gyümölcs- és zöldségszárítmányokhoz a rehidratáció javítására. A karboxi-metil-cellulóz, a cellulóz glikolsav-étere, olyan ionos vegyület, amely semleges ízhatású, ezért számos élelmiszernél felhasználható konzisztenciajavító adalékként. A cellulózszármazékok közül jelentősek még a cellulóz-észterek (acetátfilm előállítás), a cellulóz-nitrátok (robbanóanyagok) és a cellulóz-xantát (a cellofán alapanyaga).

Lichenin. A lichenin lineáris glükózpolimer, amelyben a D-glükopiranóz egységek β-1,3 és β-1,4 kötéssel kapcsolódnak. Nagy duzzadó és nyálkaképző tulajdonsága miatt rendkívül kedvező élettani hatású. A szkleroglükán glükózból álló β-1,3-glükán, amelyben átlagosan minden 3. cukormolekulán található egy glükózelágazás. Élelmiszerekben állományjavítóként használják. A dextrán glükózegységekből álló, nagymolekulájú poliszacharid. A glükózegységek főként α-1,6 glikozidkötéssel kapcsolódnak egymáshoz, a molekulában előfordul azonban α-1,4- és α-1,3-kötés is. Molekulatömege 50–200 ezer közötti, az élelmiszeriparban sűrítőként és stabilizátorként adagolható italokhoz, sütő- és élelmiszer-ipari termékekhez, fagylaltokhoz.

2.4.2. Fruktózpolimerek

Sok növényfajtában keményítő helyett vagy keményítő mellett fruktózpolimer tartalék szénhidrát található. Különösen a fészkesvirágzatú növényekben és a fűfélékben fordul gyakran elő.

Az inulin a növényvilág egyik legelterjedtebb poliszacharidja, amely a fészkesvirágzatúak és a liliomfajták (csicsóka, cikóriagyökér) virágzatában, illetve föld alatti szerveiben halmozódik fel. Az inulinmolekula mintegy 30–35 fruktózegységből épül fel 2,1-kötéssel. Az inulin 5–25% glükózt is tartalmaz, amely a láncvégeken található. A fruktózgyártás fontos nyersanyaga, amelyet a csicsókából kinyert inulinból állítanak elő.

A graminin az inulinhoz hasonlóan fruktóz-poliszacharid, amely általában 10 fruktózmolekulát tartalmaz. A rozs jellemző komponense, aminek alapján a búzalisztbe kevert rozsliszt kimutatható. A leván főként fruktózból épül fel, de az inulinhoz hasonlóan kis mennyiségű glükózt is tartalmaz. A levánban a β-D-fruktózmolekulák 2,6-kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, a főlánchoz pedig 2,1-kötéssel kapcsolódó D-fruktózmolekulák elágazásokat hoznak létre. A növényekben előfordulnak még 2,1-kötéssel és 2,6-kötéssel kapcsolódó polifruktozánok, amelyeknek gyakorlati jelentősége kicsi.

2.4.3. Mannánok

A mannánok D-mannóz részekből felépülő poliszacharidok, a növényvilágban nagyon elterjedtek. Fő alkotórészük, a mannóz mellett hidrolízistermékeikben kisebb-nagyobb mennyiségben találhatók egyéb monoszacharidok is. A mannánok közé tartozik a kődiómannán, amely a kődiók maghéjában és a tűlevelű fákban található, és a konjakmannán, amelynek savas hidrolízisekor 2:1 arányban mannóz és glükóz képződik, mert a konjakmannán glükóz-mannóz-mannóz triszacharid egységekből épül fel. A keményítőhöz hasonlóan tartalék szénhidrát.

2.4.4. Uronsavpolimerek

Az uronsavpolimerek közül ismertebbek a pektin és az alginsav. A pektin a növényvilágban rendkívüli módon elterjedt poliszacharid, amelynek alapvázát a pektinsav alkotja, ami egymással α-1,4-kötésekkel kapcsolódva D-galakturonsav részekből épül fel. A poligalakturonsav karboxilcsoportjainak egy része metanollal van észteresítve; a pektinsav metilésztere a pektin. A pektin molekulatömege gyümölcsfajtánként változó, általában 25–100 ezer körüli érték. A pektin meghatározott körülmények között gélt képez, ezért széles körben felhasználják az élelmiszer- és a gyógyszeriparban. A pektin sok gyümölcsben megtalálható; ipari méretekben a citrusfélék és az alma héjából állítják elő.

Az alginsavban β-D-mannuronsav és α-L-guluronsav 1→4 kötéssel kapcsolódik. Az alginsav sóit alginátoknak hívjuk. Az alginsav vízben oldhatatlan, de jól duzzad, megfelelő körülmények között gél, szál és film előállítására is alkalmas. Az alginsav a tengeri barna algák sejtfalának alkotórésze, az ipar is ebből állítja elő. Kiváló élelmiszer-ipari állományjavító adalék.

2.4.5. Glükózamin-polimer

A kitin rovarok, rákok és gombák vázában fordul elő; N-acetil-D-glükózamin részekből épül fel. Részleges hidrolízissel kitobiózegységekre, teljes hidrolízissel azonos mennyiségű D-glükózaminra és ecetsavra bomlik.

2.4.6. Kevert poliszacharidok

A xilán a fában a cellulóz állandó kísérője, savas hidrolízise főleg xilózt, kisebb mennyiségben L-arabinózt, nyomokban glükuronsavat és annak 4-metil-származékát, valamint glükózt eredményez. A hemicellulózok az elfásodott növényi szövetekben a cellulózt kísérő rövidebb láncú, könnyebben oldódó, nem teljesen ismert szerkezetű poliszacharidok. Oldhatóságuk alapján különböztetjük meg egymástól az A- és B-hemicellulózt. A búza szalmájának hemicellulóza xilózt, L-arabinózt és hexuronsavat tartalmaz. Az emberi táplálékokban a hemicellulóz élelmi rost szerepet tölt be. A pentozán poliszacharidok és glikoproteinek keveréke; a szénhidrát rész 50–60% D-xilózt, 30–35% L-arabinózt és 6–7% D-glükózt tartalmaz. Az elágazó arabino-xilánhoz kapcsolódik a glikoprotein molekularész. A pentozán megtalálható a gabonaőrleményekben, amelyek közül a rozsliszt különösen gazdag (6–8%) pentozánban. A búzaliszt pentozántartalma 2–3%.

A xantán olyan heteroglikán, amely D-glükóz, D-mannóz és D-glükuronsav keverékéből épül fel. Mikroorganizmusok terméke, amelyek ammónium-kloridot, aminosavakat és megfelelő mikroelemeket tartalmazó glükóz táptalajon elszaporítva állítják elő a poliszacharidot. A xantán kiválóan alkalmas konzervek, fagyasztott élelmiszerek és szószok állományának javítására.

A karragént a vörös-tengeri algákból állítják elő. Olyan, kevert poliszacharid, amely frakcionált oldással és kicsapással ötféle, eltérő összetételű vegyülettípusra bontható. Mindegyik frakció D-galaktóz és anhidro-D-galaktóz szulfátészteréből áll. Jól duzzadnak, oldataik viszkozitása függ a koncentrációtól, a hőmérséklettől és a jelen lévő ionoktól. A karragén kitűnő élelmiszer-ipari állományjavító adalék; előnyösen használható tejtartalmú készítményekben.

Az agar fő alkotórésze a β-D-galaktopiranóz és a 3,6-anhidro-α-L-galaktopiranóz, amelyek 1→4 vagy 1→3 kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A láncmolekula helyenként kénsavészter-csoportokat is tartalmaz. Az észterezettség mértékétől függően megkülönböztetünk agarózt és agaropektint. Az agarózban kb. minden 10. galaktózegység észteresített, az agaropektinben viszont ennél nagyobb az észterezettség mértéke. A száraz agar vízben nem, forró vízben viszont oldódik, és a megfelelő töménységű oldata lehűtve géllé dermed. Az agar vörösalgából állítható elő forró vizes kimosással, majd tisztítással. Jó gélképző és emulzióstabilizáló tulajdonságai miatt az agart széles körben alkalmazzák élelmiszer-ipari állományjavítóként.

Az arab gumi a növényi gumik legismertebb képviselője, amelyet trópusi akácfélék kérgéből állítanak elő. Több szénhidrátból áll: megtalálható benne az L-arabinóz, az L-ramnóz, a D-galaktóz és a D-glükuronsav. A cukorrészek egymáshoz való aránya az arab gumi eredetétől függően változik; legnagyobb arányban az arabinóz, legkisebb mennyiségben pedig a ramnóz vesz részt a molekula felépítésében. A makromolekula szerkezetére jellemző a β-D-galaktopiranózból 1,3-kötéssel kapcsolódó lánc, amelyben a hatos szénatomokon oldalláncok helyezkednek el. Az élelmiszeriparban felhasználható emulzió stabilizálására, valamint védőbevonat készítésére.

2.4.7. Szénhidrát-fehérje származékok

A szénhidrát-fehérje származékok a természetben nagyon elterjedtek, biológiai jelentőségük nagy, gyakran immunspecifikus hatásúak. Ilyen származékok a patogén baktériumok tokanyagai, amelyek az antigén-antitest reakcióban a fertőző betegségeknél fontos szerepet játszanak. A szénhidrát-fehérje származékokban a komponensek a következő variációkban fordulnak elő:

  • poliszacharid fehérjével,

  • poliszacharid egyes aminosavakkal vagy rövid peptidláncokkal,

  • monoszacharid- vagy oligoszacharidszármazékok fehérjével.

A komponensek kapcsolódási módja lehet sókötés, kovalens kötés vagy molekulák közötti erők hatására kialakuló kötés. A szénhidrát-fehérje származékokon belül azokat, amelyekben hexózamin és uronsav kapcsolódik, mukopoliszacharidoknak hívjuk. A legfontosabb szénhidrát-fehérje származékok szénhidrát komponensei az alábbiak.

A heparin véralvadásgátló poliszacharid, amely korlátozza a trombokináz enzim működését. Hidrolízise során D-glükuronsavra, D-glükózaminra és kénsavra bomlik. A hialuronsav több milliós molekulatömegű N-acetil-D-glükózamin és D-glükuronsav részekből felépített poliszacharid, amelynek biológiai funkciója nagy viszkozitásán alapszik, ugyanis az ízületek kenőanyaga. A kondroitin a heparinnal analóg szerkezetű poliszacharid, szulfátészterei, a kondroitin-szulfát A és C, az emberi és állati szervezetben a porcok és inak alkotórészei.

A tojásfehérje az alábbi glikoproteineket tartalmazza: ovalbumin, ovomukoid, ovomucin, ovoglikoprotein, ovoinhibitor és avidin. Ezekben 3–31% közötti mennyiségben található szénhidrát, oligo- vagy kisebb tömegű poliszacharid alakban. A kevert glikozidok felépítésében galaktóz, mannóz, glükózamin, N-metil-glükózamin, galaktózamin és szialinsav vesz részt.