- vlastnosti
- štruktúra
- Vlastnosti
- V bunkách
- Xylóza v nektári
- V medicíne
- V priemysle
- Účinky xylózy na metabolizmus zvierat
- Referencie
Xylózy je monosacharid päť atómov uhlíka, ktoré majú aldehydovou funkčnú skupinu, takže je klasifikovaný, spolu s príbuznými ako ribóza a Arabinóza, v skupine aldopentoses cukrov.
Koch v roku 1881 ho ako prvý objavil a izoloval od dreva. Odvtedy ho mnoho vedcov klasifikovalo ako jeden z „najzriedkavejších“ a neobvyklých cukrov vzhľadom na ťažkosti a náklady na jeho získanie.
Fisherova projekcia pre D- a L-Xylózu (Zdroj: akane700 prostredníctvom Wikimedia Commons)
V roku 1930 sa však americkému družstvu podarilo získať ho z plevy bavlníkových semien, čo je oveľa lacnejší materiál, a odvtedy sa stal populárnym ako cukor, ktorý sa dá získať za ceny porovnateľné s cenami výroby sacharózy.
V súčasnosti sa na izoláciu dreva od rôznych druhov drevín a od niektorých odpadových produktov používajú rôzne metódy.
Jeho deriváty sa široko používajú ako sladidlá v potravinách a nápojoch pre diabetikov, pretože neprispievajú k zvýšeniu hladiny glukózy v krvi. Najsyntetizovanejším derivátom použitým ako sladidlo je xylitol.
Použitie xylózy ako zdroja uhlíka v priemysle alkoholového kvasenia sa v súčasnosti stalo jedným z najdôležitejších bodov vedeckého výskumu.
vlastnosti
Rovnako ako glukóza má xylóza sladkú chuť a niektoré štúdie preukázali, že má asi 40% sladkej chuti glukózy.
Ako činidlo je komerčne dostupné ako biely kryštalický prášok. Má, podobne ako mnoho iných pentózových cukrov, molekulovú hmotnosť približne 150,13 g / mol a molekulový vzorec C5H10O5.
Vďaka svojej polárnej štruktúre je tento monosacharid ľahko rozpustný vo vode a má teplotu topenia okolo 150 ° C.
štruktúra
Najbežnejšou formou alebo izomérom v prírode je D-xylóza, zatiaľ čo forma L-xylózy je získaná chemickou syntézou na komerčné použitie.
Tento uhľohydrát má štyri OH skupiny a vďaka svojej voľnej aldehydovej skupine sa považuje za redukujúci cukor. Podobne ako iné cukry, aj v závislosti od média, v ktorom sa nachádza, sa dá nájsť rôznymi spôsobmi (s ohľadom na tvar jeho prsteňa).
Haworthova projekcia pre Xylose (Zdroj: NEUROtiker prostredníctvom Wikimedia Commons)
Cyklické izoméry (hemiacetály) možno nájsť v roztoku ako pyrany alebo furány, to znamená ako kruhy so šiestimi alebo piatimi väzbami, ktoré zase môžu mať v závislosti od polohy anomérnej hydroxylovej skupiny (-OH) viac izomérnych foriem ,
Vlastnosti
V bunkách
Rovnako ako iné sacharidy, ako je glukóza, fruktóza, galaktóza, manóza a arabinóza, ako aj niektoré odvodené aminokyseliny, aj D-xylóza je monosacharid, ktorý sa bežne vyskytuje ako štruktúrna súčasť veľkých polysacharidov.
Predstavuje viac ako 30% materiálu získaného hydrolýzou hemicelulózy rastlinného pôvodu a niektoré baktérie, kvasinky a huby môžu fermentovať na etanol.
Ako hlavná zložka xylánových polymérov v rastlinách sa xylóza po glukóze považuje za jeden z najhojnejších uhľohydrátov na Zemi.
Hemicelulózu tvorí väčšinou arabinoxylán, polymér, ktorého kostra je tvorená xylozami spojenými s väzbami P-1,4, kde arabinózové zvyšky môžu byť spojené v skupinách -OH v polohách 2 'alebo 3'. Tieto väzby môžu byť degradované mikrobiálnymi enzýmami.
Prostredníctvom metabolickej dráhy pentózofosfátu v eukaryotických organizmoch sa xylóza katabolizuje na xylulózu-5-P, ktorá v tejto ceste funguje ako sprostredkovateľ pre následnú syntézu nukleotidov.
Xylóza v nektári
Až do posledných desiatich rokov boli hlavnými cukrami nachádzajúcimi sa v kvetinovom nektári glukóza, fruktóza a sacharóza. Napriek tomu majú dve rody rodiny Proteaceae štvrtý monosacharid: xylózu.
V rodoch Protea a Faurea je tento sacharid v koncentrácii až 40% v ich nektári, čo je ťažké vysvetliť, pretože sa zdá, že nie je chutný (štrajkujúci alebo chutný) pre väčšinu prírodných opeľovačov týchto rastlín.
Niektorí autori považujú túto charakteristiku za preventívny mechanizmus pre nešpecifických návštevníkov kvetov, zatiaľ čo iní si myslia, že jej prítomnosť súvisí skôr s degradáciou bunkových stien nektárov plesňami alebo baktériami.
V medicíne
D-xylóza sa tiež používa ako medziprodukt pri výrobe liečiv s terapeutickými funkciami. Používa sa ako náhrada cukru na účely proti kazu (proti kazu).
V oblasti veterinárnej medicíny sa používa na testovanie malabsorpcie a rovnako sa podieľa na postupoch hodnotenia absorpčnej kapacity jednoduchých cukrov v črevách u ľudí.
V priemysle
Ako už bolo spomenuté, jedným z najbežnejších spôsobov použitia xylózy v komerčnom zmysle je výživový doplnok s nízkym obsahom kalórií a jeho použitie je schválené FDA (Food and Drug Administration). ,
Výroba alternatívnych palív, ako je etanol, sa dosahuje hlavne vďaka fermentácii uhľohydrátov prítomných v rastlinnej biomase, ktorá predstavuje dlhodobý zdroj uvedeného alkoholu.
Xylóza je druhým najbohatším uhľovodíkom v prírode, pretože je súčasťou hemicelulózy, heteropolysacharidu prítomného v bunkovej stene rastlinných buniek a ktorá je dôležitou súčasťou vlákien v dreve.
V súčasnosti sa vynakladá veľké úsilie na dosiahnutie fermentácie tohto cukru s cieľom vyrobiť väčšie množstvo etanolu z rastlinného tkaniva, pričom sa na tento účel používajú geneticky modifikované mikroorganizmy (najmä baktérie a kvasinky).
Účinky xylózy na metabolizmus zvierat
Zdá sa, že xylóza sa používa veľmi monogastricky (zvieratá s jediným žalúdkom, iné ako prežúvavce s viac ako jednou žalúdočnou dutinou).
U hydiny a ošípaných, keď je do ich dennej stravy pridaných príliš veľa D-xylózy, je možné pozorovať lineárne zníženie priemerného denného prírastku na hmotnosti, účinnosti kŕmenia a obsahu vylúčenej sušiny.
Toto sa vysvetľuje neschopnosťou väčšiny zvierat degradovať polyméry hemicelulózy, pre ktoré boli rôzne výskumné skupiny poverené hľadaním alternatív, ako sú exogénne enzýmy, začlenenie probiotík a mikroorganizmov do strava atď.
O metabolickom využití xylózy u stavovcov je známe len veľmi málo, je však známe, že jej pridanie ako výživového doplnku sa zvyčajne vylučuje močom.
Referencie
- Garrett, R. a Grisham, C. (2010). Biochemistry (4. vydanie). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
- Huntley, NF a Patience, JF (2018). Xylóza: absorpcia, fermentácia a postabsorpčný metabolizmus u ošípaných. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9 (4), 1-9.
- Jackson, S. a Nicolson, SW (2002). Xylóza ako nektarový cukor: od biochémie po ekológiu. Comparative Biochemistry and Physiology, 131, 613 - 620.
- Jeffries, TW (2006). Inžinierske kvasinky pre metabolizmus xylózy. Aktuálne stanovisko v Biotechnology, 17, 320 - 326.
- Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Fermentácia xylózy pomocou Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Biotechnol, 38, 776-783.
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (3. vydanie). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
- Miller, M., & Lewis, H. (1932). Pentózový metabolizmus. J. Biol. Chem., 98, 133 - 140.
- Národné centrum pre biotechnologické informácie. PubChem Database. (+) - Xylóza, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (prístupné 12. apríla 2019)
- Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Premena D-xylózy na etanol kvasinkami Pachysolen tannophilus. Biotechnology Letters, 3 (2), 89-92.