Дубильні речовини
Дубильні речовини названі так за здатність дубити шкуру, перетворюючи її в шкіру. Ця здатність базується на взаємодії дубильних речовин з колагеном (білком шкіряного покриву). Термін “дубильні речовини” використовується також у харчовій промисловості для речовин, що мають в’яжучий смак, але не здатних до істинного дублення. Дубильні речовини поділяються на дві групи:
- гідролізовані, які розпадаються під дією кислот та ферменту на речовини фенольної та не фенольної природи (цукристі речовини тощо). Представник: хлорогенова кислота, яка міститься у насінні соняшника. Продукти необоротного окислення хлорогенової кислоти зумовлюють при виробництві рослинних олій коричневе забарвлення подрібненого ядра соняшникового насіння, яка піддалось обробці теплом, вологою у присутності кисню повітря;
- конденсовані – в яких бензольні ядра пов’язані між собою через атоми вуглецю. Не гідролізуються ферментами.
3(99) Основною структурною одиницею конденсованих дубильних речовин є похідні антоціанів та флавонолів, які називаються катехінами. Останні зв’язані між собою не ефірним зв’язком, а безпосередньо через вуглецеві атоми (конденсування).
Ферментативне окислення катехінів при виготовленні чаю призводить до утворення димерних продуктів конденсації, які завдяки приємному слабов’яжучому смаку та характерному забарвленню водного розчину визначають якість чаю.
Полісахариди
10(225), 1(235) Полісахариди – це природні високомолекулярні речовини, молекули яких складаються з сотень або навіть тисяч залишків моносахаридів, пов’язаних глікозидними зв’язками. Поділяються на гомополісахариди (складаються з однакових залишків моносахаридів) та гетерополісахариди (побудовані з різних залишків моносахаридів).
З точки зору функціонального призначення полісахариди можуть бути поділені на дві групи: структурні (целюлоза) та резервні (глікоген у тварин та крохмаль у рослин).
Крохмаль представляє собою суміш двох гомополісахаридів: лінійного – амілози та розгалуженого – амілопектину. Вміст амілози 10 – 30 %, амілопектину 70 – 90 %. Полісахариди крохмалю збудовані із залишків -D-глюкози, що поєднані в амілозі і в лінійних ланцюгах амілопектину -1,4-зв’язками, а в точках розгалуження амілопектину міжланцюговими -1,6-зв’язками.
При додаванні йоду амілоза забарвлюється в синій колір, амілопектин – в червоно-фіолетовий. Молекулярна маса крохмалю 105 – 107 Да. Амілоза розчиняється у гарячій воді, амілопектин у воді утворює клейстер.
При частковому кислотному гідролізі крохмалю утворюються полісахариди меншого ступеню полімеризації – декстрини, при повному гідролізі – глюкоза. Вміст крохмалю в борошні до 80 %, в картоплі 25%.
16(52) Деструкція крохмалю, яка починається з набухання та руйнування крохмальних зерен та супроводжується де полімеризацією відбувається при отриманні багатьох харчових продуктів – патоки, глюкози, хлібобулочних виробів, спирту тощо.
Амілоза
12(187) Амілопектин:
НОН2С
О
ОН О ...
ОН 1
– 6
НОН2С Н2С
– О – НОН2С
О О О
ОН ОН О О ... О ОН О ...
1
– 4 1
– 4 
ОН ОН ОН
n
15(119) У дозрілому олійному насінні, як правило крохмалю небагато. Виключенням є арахіс та кедровий горіх (до 3 %). Є крохмаль також у насінні сої. Чим менш дозрілим є насіння, тим більше в них міститься крохмалю.
13(169) При температурі, що наближається до 0 0С картопля стає солодкою, оскільки відбувається процес перетворення крохмалю в цукор. Швидкість проходження цих реакцій визначається температурою. Із її зниженням до 0 0С швидкість синтезу крохмалю зменшується у 20 разів, а швидкість його розпаду лише на 1/3, тому у картоплі збільшується вміст цукру.
10(226), 1(235), 2(163) Глікоген (тваринний крохмаль) – головний резервний полісахарид вищих тварин та людини, збудований із залишків -D-глюкози. Найбільша його кількість знаходиться в печінці та м’язах. Молекулярна маса105 – 108 Да та більше. Добре розчиняється навіть у холодній воді. Його молекула побудована з розгалужених поліглюкозидних ланцюгів, в яких залишки глюкози з’єднані -1,4-зв’язками, в точках розгалуження є -1,6-зв’язки. По будові близький до амілопектину, але його ланцюги розгалужуються ще сильніше. При гідролізі розщепляється з утворенням спочатку декстринів, потім мальтози, і в кінці – глюкози.
16(53) Останнім часом у харчовій промисловості широко використовуються модифіковані крохмалі, властивості яких в результаті фізичного, хімічного чи біологічного впливу відрізняються від властивостей звичайних крохмалів. Модифіковані крохмалі використовуються у хлібопекарній, кондитерській галузі.
1(237), 2(163), 10(227) Целюлоза (клітковина) – найбільш широко розповсюджений структурний полісахарид рослинного світу. Складається з глюкозних залишків, з’єднаних -1,4-зв’язками.
Ниткоподібні молекули целюлози, орієнтуючись паралельно одна одній, укладаються у пучки, де між ними виникають водневі зв’язки. Певна кількість пучків з’єднується у волокна. Ці особливості будови і є причиною нерозчинності целюлози у воді і органічних розчинниках, механічної міцності волокон.
При частковому гідролізі утворюється дисахарид целобіоза, а при повному – D-глюкоза. Концентрована сірчана кислота перетворює целюлозу на амілоїд (частково гідролізована целюлоза), що використовуються при виготовленні пергаментного паперу. Гідроліз целюлози відбувається з утворенням проміжних сполук і має велике значення у виробництві гідролізного спирту.
Молекулярна маса целюлози – 1 – 2 млн Да. У всіх рослин з неї побудовані клітинні стінки: 20 – 40 % матеріалу клітинної стінки складає саме целюлоза. Крім того целюлоза служить їжею для деяких тварин, бактерій, грибів. Фермент целюлаза, що розщепляє целюлозу до глюкози, порівняно рідко зустрічається в природі. Тому більшість тварин, в тому числі людина, не можуть засвоювати целюлозу. Разом з тим відомо, що присутність оптимальної кількості клітковини в їжі сприяє формуванню калу. При повному виключенні клітковини з їжі порушується формування калових мас. У жуйних тварин (корови) в кишечнику знаходяться бактерії, які переварюють целюлозу.
Промислове значення целюлози – з неї виготовляють бавовняні тканини та папір. В чистому вигляді целюлоза відома у вигляді вати та фільтрувального паперу.
15(120) В ядрі насіння соняшника до 2 % целюлози, насіння бавовни – 2,17%. У соняшниковому лушпинні – 40 % целюлози.
12(192), 16(53), 17(18) Геміцелюлоза (напівклітковина) – велика група високомолекулярних полісахаридів, що не розчиняються у воді, але розчинні у лужних розчинах. Містяться в значній кількості у одерев’янілих частинах рослин: соломі, насінні, горіхах, деревині, кукурудзяних стрижнях. Гідролізуються кислотами легше, ніж клітковина. Утворюють маннозу, галактозу, арабінозу, ксилозу.
Ферменти, що каталізують гідроліз геміцелюлоз – геміцелюлази. Знайдені у пророслому насінні та пліснявих грибах (Aspergillus niger).
15(120) В лушпинні соняшника геміцелюлоз – 28 – 30 %, бавовниковій оболонці – 24 – 26 %.
Окрім целюлози та геміцелюлози оболонки насіння містять лігнін.
17(19) Лігнін– аморфна речовина, невелика частина якої розчиняють у органічних розчинниках. За хімічною природою – полімер фенольної природи. Він не є індивідуальною сполукою, а інкрустує целюлозні фібрили і цим бере участь у створенні опірних елементів рослинних тканин. (Нікітін) Мікроорганізми набагато краще переробляють рослинні відходи, що містять целюлозу, якщо вони звільнені від лігніну. Лігнін може бути переведений у розчинний стан обробкою деревини гідросульфітом та сірчистою кислотою. На цьому базується спосіб видалення лігніну з деревини, що йде на приготування целюлози та паперової маси, як відхід утворюються сульфітні луги.
Лігнін використовують як паливо, у ливарному виробництві для виготовлення формовочних сумішей, намагаються використовувати як субстрат. На сульфітних лугах можливо вирощувати м/о для отримання мікробного білка.
Лігнін дуже стійкий по відношенню до мікроорганізмів, лиш деякі з них і повільно руйнують лігнін.
12(194) Слизі та гумі – це розчинні у воді вуглеводи, що утворюють дуже в’язкі та клейкі розчини. Представники – гумі, що виділяються у вигляді напливів вишневими, сливовими чи мигдальними деревами у місцях пошкодження гілок чи стовбурів.
Слизі містяться у великій кількості у насінні льону та зерні жита. Їх наявність пояснює високу в’язкість відвару з насіння льону, яка використовується у медицині або водної болтушки житнього борошна.
Гумі складаються з галактози, занози, арабінози тощо; слизі – з пентозанів.
В’язкість гумів та слизів значно вище в’язкості розчинів желатини, крохмального клейстеру.
7(316) Міцні панцирі, скелети раків, крабів, омарів, а також багатьох комах збудовані з полісахарида хітину – лінійного полімеру, що утворений залишками N-ацетил-D-глюкозаміну, які з’єднуються -зв’язками. Хітиновий каркас у омарів та крабів посилений за рахунок включення карбонату кальцію.
17(19) Пектинові речовини – це високомолекулярні сполуки вуглеводної природи, що містяться у великій кількості в ягодах, фруктах, клубнях та стеблах рослин. У рослинах пектинові речовині присутні у вигляді нерозчинного протопектину, що представляє собою сполуки метоксильованої полігалактуронової кислоти з галактаном (полімер галактози) або арабаном клітинної стінки. Дозрівання та зберігання плодів характеризується перетворенням протопектину у розчинний пектин.
Метоксильована полігалактуронова кислота.
Найбільший вміст пектинових речовин у моркві, цукровому буряку, абрикосах, чорній смородині. Важлива властивість пектину – здатність утворювати драглі у присутності кислоти та цукрів, що використовується у кондитерській промисловості при виробництві желе, джемів, мармеладу, пастіли.
Пектинові речовини розщеплюються під впливом ряду ферментів. Такі ферментні препарати отримують зазвичай з пліснявих грибів. Ці препарати застосовують у харчовій промисловості для освітлення соків та підвищення їх виходу, для освітлення плодових та виноградних вин, які містять велику кількість розчинного пектину, що затруднює фільтрування та є причиною недостатньої прозорості вин.
Пектинові речовини можуть розкладатись особливими бактеріями, наприклад, Clostridium pectinovorum (анаеробна спороутворююча паличка, спори в ній утворюються на кінці, тому має форму “барабанної” палички). Бактерії, що зброджують пектинові речовини, обумовлюють процес мочки прядильних рослин (льон, конопля тощо).
При водяній мочці стебла льону занурюють у воду. Процес полягає у тому, що під впливом м/о, що виділяють ферменти, відбувається відділення волокон одне від одного. При росяній мочці (коли льон розстилають восени по поверхні грунту) процес проходить вже не в анаеробних, а в аеробних умовах. Головну роль при цьому підіграють вже не бактерії, а гриби роду Botridis, аспергилові гриби Asp. Niger, Asp. Awamory.
1(521) Глікозаміноглікани (мукополісахариди) – це лінійні нерозгалужені полімери, що побудовані з повторення них одиниць. В організмі вони зв’язані з білками, тому називаються протеогліканами. До їх складу обов’язково входять залишки мономеру або глюкозаміну або галактозаміну. Другим головним мономером дисахаридних одиниць є або D-глюкуронова або L-ідуронова кислота.
7(320) Назва “муко” вказує на те, що ці полісахариди були вперше отримані з муцину слизької змазуючої речовини, що міститься в слизу. Протеоглікани містяться в хрящах, сухожиллях, шкірі. Представники: гіалуронова кислоти, гепарин тощо.