2.5. Пектиновые вещества

Пектиновые вещества– это комплекс углеводов кислого характера, состоящий из трех компонентов: пектиновой кислоты, арабинана и галактана.

Пектиновые вещества встречаются во всех частях растений, причем особенно в больших количествах в плодах и соках. В древесине количество пектиновых веществ невелико (0,5–1,5 %), но они играют важную роль в жизни дерева. Пектиновые вещества входят в состав срединной пластинки и связывают клетки в единую ткань. В молодых тканях дерева и молодых растениях их содержание выше, с возрастом оно уменьшается. Пектиновые вещества гидрофильны, т.е. способны связывать воду. Связанная вода не замерзает и не испаряется. Поэтому пектиновые вещества придают молодым растениям и тканям морозостойкость и устойчивость к засухе.

2.6. Гидролиз полисахаридов

2.6.1. Общие понятия о гидролизе полисахаридов

Гидролиз полисахаридов(целлюлозы и гемицеллюлоз) – это реакция гетеролитического разрыва гликозидных связей, протекающая по ионному механизму.

Наличие в макромолекулах полисахаридов гликозидных связей делает их способными к гидролизу (гетеролитической деструкции). При гидролизе полисахаридов происходит разрыв гликозидных связей с присоединением по месту разрыва элементов воды (Н⁺и ОН^–). Схематически разрыв цепи целлюлозы при гидролизе можно представить следующим образом:

редуцирующее нередуцирующее

звено звено

В месте разрыва гликозидной связи образуется одно редуцирующее концевое звено и одно нередуцирующее. При гидролизе происходит уменьшение степени полимеризации полисахаридов. При кислотном гидролизе катализатором служит протон (Н⁺), существующий в водных растворах кислот в виде иона гидроксония: Н⁺+Н₂О=Н₃О⁺. Чем больше концентрация протонов, тем быстрее идет гидролиз. Поэтому в качестве катализаторов применяют сильные минеральные кислоты (обычно серную или соляную).

По скорости гидролиза в кислой среде полисахариды древесины разделяют на легко- и трудногидролизуемые.

Легкогидролизуемые полисахаридыгидролизуются разбавленными кислотами (3–5 %-ным раствором НСlили Н₂SО₄) при 100 °С. К ним относятся гемицеллюлозы, как аморфные вещества, и аморфная часть целлюлозы.

Трудногидролизуемые полисахариды гидролизуются концентрирован-ными кислотами (70–80 %-ной Н₂SО₄ или 40–42 %-ной НСl) при комнатной тем-

пературе или разбавленными кислотами при температуре 160–190 ºС. Трудно гидролизуются целлюлоза, как кристаллический полимер, и целлюлозаны – это гемицеллюлозы, закристаллизованные вместе с целлюлозой в кристаллической части микрофибрилл.

При полномгидролизе полисахаридов происходит расщепление всех гликозидных связей и полисахарид превращается в моносахариды, причем гликозидные связи разрываются в случайных местах и степень полимеризации (СП) резко понижается.

Р

Н⁺

еакции полного гидролиза:

(С₆Н₁₀О₅)_n+nН₂ОnС₆Н₁₂О₆,

целлюлоза D-глюкоза

Н⁺

гексозаны гексозы

(С₅Н₈О₄)_n+nН₂ОnС₅Н₁₀О_{5 .}

пентозаны пентозы

Процесс гидролиза полисахаридов до моносахаридов идет через ряд промежуточных продуктов с постепенным снижением степени полимеризации. В разбавленных и концентрированных кислотах гидролиз идет по разным схемам.