Xilosa egenskaber, struktur og funktioner

1106
Anthony Golden
Xilosa egenskaber, struktur og funktioner

Det xylose Det er et monosaccharid med fem carbonatomer, der har en aldehydfunktionel gruppe, hvorfor det klassificeres sammen med andre beslægtede sukkerarter såsom ribose og arabinose inden for gruppen af ​​aldopentoser.

Koch var i 1881 den første til at opdage og isolere det fra træ. Siden da klassificerede mange forskere det som et af de mest "sjældne" og usædvanlige sukker i betragtning af vanskelighederne og omkostningerne ved at få det..

Fishers projektion for D- og L-Xylose (Kilde: akane700 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

I 1930 lykkedes det imidlertid et amerikansk kooperativ at få det fra skaller af bomuldsfrø, et meget billigere materiale, og siden er det blevet populært som sukker, der kan fås til priser, der kan sammenlignes med produktionen af ​​saccharose..

På nuværende tidspunkt anvendes forskellige metoder til at isolere det fra træet fra forskellige arter af træplanter og fra nogle affaldsprodukter.

Dens derivater bruges i vid udstrækning som sødestoffer i fødevarer og drikkevarer udviklet til diabetikere, da de ikke bidrager til stigningen i blodsukkerniveauet. Derivatet, der er mest syntetiseret og anvendt som sødemiddel, er xylitol.

Anvendelsen af ​​xylose som kulstofkilde i den alkoholiske gæringsindustri er i disse tider blevet et af de vigtigste punkter inden for videnskabelig forskning.

Artikelindeks

  • 1 Funktioner
  • 2 Struktur
  • 3 funktioner
    • 3.1 I celler
    • 3.2 Xylose i nektar
    • 3.3 I medicin
    • 3.4 I industrien
  • 4 Virkninger af xylose på animalsk stofskifte
  • 5 Referencer

Egenskaber

Ligesom glucose har xylose en sød smag, og nogle undersøgelser har vist, at den har ca. 40% af den søde smag af glucose.

Som reagens er det kommercielt tilgængeligt som et hvidt krystallinsk pulver. Som mange andre pentosesukker har den en molekylvægt på omkring 150,13 g / mol og en molekylformel C5H10O5.

På grund af sin polære struktur er dette monosaccharid let opløseligt i vand og har et smeltepunkt omkring 150 ° C..

Struktur

Den mest almindelige form eller isomer i naturen er D-xylose, mens L-xylose-formen er den, der opnås ved kemisk syntese til kommerciel anvendelse..

Dette kulhydrat har fire OH-grupper, og takket være dets frie aldehydgruppe betragtes det som et reducerende sukker. Som andre sukkerarter, afhængigt af det miljø, hvor det findes, kan det findes på forskellige måder (med hensyn til ringens form).

Haworth-projektion for Xylose (Kilde: NEUROtiker [Public domain] via Wikimedia Commons)

Cykliske isomerer (hemiacetaler) kan findes i opløsning som pyraner eller furaner, det vil sige som ringe på seks eller fem bindinger, som igen afhængigt af placeringen af ​​den anomere hydroxylgruppe (-OH) kan have flere isomere former.

Funktioner

I celler

Ligesom andre saccharider såsom glucose, fructose, galactose, mannose og arabinose såvel som nogle afledte aminosukker er D-xylose et monosaccharid, der almindeligvis kan findes som en strukturel del af store polysaccharider..

Det repræsenterer mere end 30% af materialet opnået ved hydrolyse af hemicellulose af vegetabilsk oprindelse og kan gæres til ethanol af nogle bakterier, gær og svampe.

Som den vigtigste bestanddel af xylanpolymerer i planter betragtes xylose som en af ​​de mest rigelige kulhydrater på jorden efter glukose.

Hæmicellulose består for det meste af arabinoxylan, en polymer, hvis rygrad er sammensat af xyloser bundet af β-1,4-bindinger, hvor arabinoserester kan bindes i -OH-grupperne i 2'- eller 3'-positionerne. Disse bindinger kan nedbrydes af mikrobielle enzymer.

Gennem den metaboliserede pentose-phosphatvej i eukaryote organismer kataboliseres xylose til xylulose-5-P, som fungerer som et mellemprodukt i denne vej til efterfølgende nukleotidsyntese..

Xylose i nektar

Indtil for lidt over ti år siden var de vigtigste sukkerarter, der findes i blomsternektar, glucose, fruktose og saccharose. På trods af dem har to slægter af Proteaceae-familien et fjerde monosaccharid: xylose..

Kønene Protea  Y Faurea De har dette saccharid i koncentrationer på op til 40% i deres nektar, en kendsgerning, der har været vanskelig at forklare, da det ikke synes at være velsmagende (prangende eller velsmagende) for de fleste af de naturlige bestøvere af disse planter.

Nogle forfattere betragter denne egenskab som en forebyggelsesmekanisme for ikke-specifikke blomsterbesøgende, mens andre mener, at dens tilstedeværelse har mere at gøre med nedbrydningen af ​​nektarernes cellevægge af svampe eller bakterier..

I medicin

D-xylose anvendes også som mellemprodukt til fremstilling af lægemidler med terapeutiske funktioner. Det bruges som sukkererstatning til karies (karies).

Inden for veterinærmedicin bruges det til malabsorptionstesten, og på samme måde er det involveret i procedurer til evaluering af tarmabsorptionsevnen for enkle sukkerarter hos mennesker..

I branchen

Som tidligere nævnt er en af ​​de mest almindelige anvendelser af xylose kommercielt set som et sødestof med lavt kalorieindhold, og dets anvendelse er godkendt af FDA. (Food and Drug Administration, Food and Drug Administration).  

Produktionen af ​​alternative brændstoffer såsom ethanol opnås hovedsageligt takket være gæring af kulhydrater, der er til stede i plantebiomasse, som repræsenterer en langsigtet kilde til alkoholen..

Xylose er det næstmest forekommende kulhydrat i naturen, da det er en del af hemicellulose, et heteropolysaccharid til stede i cellevæggen af ​​planteceller, og som er en vigtig del af fibrene i træ.

Der er i øjeblikket gjort en stor indsats for at opnå gæring af dette sukker for at producere en større mængde ethanol fra plantevæv ved hjælp af genetisk modificerede mikroorganismer til dette formål (især bakterier og gær)..

Virkninger af xylose på animalsk stofskifte

Xylose synes at være meget lidt brugt af monogastriske dyr (dyr med en enkelt mave, forskellig fra drøvtyggere, med mere end et gastrisk hulrum).

Når for meget D-xylose er inkluderet i deres daglige diæt, kan der observeres et lineært fald i den gennemsnitlige daglige vægtforøgelse, i fodringseffektivitet og i indholdet af tørstof, der udskilles..

Dette forklares ved de fleste dyrs manglende evne til nedbrydning af hemicellulose-polymerer, for hvilke forskellige forskningsgrupper har fået til opgave at lede efter alternativer såsom eksogene enzymer, inkludering af probiotika og mikroorganismer i kosten osv..

Meget lidt er kendt om den metaboliske anvendelse af xylose hos hvirveldyr, men det er kendt, at dets tilsætning som et ernæringstilskud normalt ender som et produkt af udskillelse i urinen..

Referencer

  1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4. udgave). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
  2. Huntley, N. F., & Patience, J. F. (2018). Xylose: absorption, fermentering og post-absorberende metabolisme i grisen. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(4), 1-9.
  3. Jackson, S., og Nicolson, S. W. (2002). Xylose som nektarsukker: fra biokemi til økologi. Sammenlignende biokemi og fysiologi, 131, 613-620.
  4. Jeffries, T. W. (2006). Ingeniørgær til xylosemetabolisme. Nuværende mening inden for bioteknologi, 17, 320-326.
  5. Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Xylose-fermentering ved Saccharomyces cerevisiae. Appl. Mikrobiol. Biotechnol, 38, 776-783.
  6. Mathews, C., van Holde, K., og Ahern, K. (2000). Biokemi (3. udgave). San Francisco, Californien: Pearson.
  7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Pentose metabolisme. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
  8. National Center for Biotechnology Information. PubChem-database. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (adgang den 12. april 2019)
  9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Omdannelse af D-xylose til ethanol af gæren Pachysolen tannophilus. Bioteknologiske breve, 3(2), 89-92.

Endnu ingen kommentarer