Hemicelluloser (HMC) er plantehomo- og heteropolysaccharider med en lavere molekylvægt end cellulose ( 10.000-40.000 ), bestående af rester af forskellige pentoser og hexoser . Hovedkomponenterne i hemicelluloser er glukaner, xylaner, mannaner, galactaner, fructosaner, arabinogalactaner osv. Mest af alt indeholder planter xylaner . Meget HMC i frø , frø, halm , solsikkeskaller, bomuldsfrøskaller , majskolber. I gennemsnit repræsenterer hemicelluloser omkring 25 % (efter vægt) af det organiske stof i enårige planter.
Hydrolyse af HMC giver et mangfoldigt sæt af forbindelser: D-fructose, D-xylose, D-galactose, D-mannose, L-arabinose, L-rhamnose, D-glucose, D-galacturonic og 4-O-methyl-D- glucuronsyrer, som er til stede i form af sidegrene. Monosaccharider er en del af HMC i furanose- og pyranoseformerne, uronsyrer i pyranoseformen. De individuelle monosaccharider i HMC er forbundet med β-1→2-, β-1→3-, β-1→4 og β-1→6 bindinger.
HMC-polysaccharider er en væsentlig bestanddel af plantecellevægge [ 1] og udfører hovedsageligt strukturelle funktioner ved at indkapsle cellulose. I nogle tilfælde er HMC-polysaccharider sammen med stivelse reservenæringsstoffer. De er også en del af cellevæggene i forskellige mikroorganismer .
I modsætning til cellulose er HMC let hydrolyserbare polysaccharider . De ekstraheres fra knust affedtet og deresineret væv eller delignificerede råmaterialer med vandige opløsninger af alkalier, dimethylsulfoxid . Fra de resulterende opløsninger udfældes HMC med alkohol , acetone , Fehlings reagens , salte, adskilles ved centrifugering , vaskes og frysetørres.
HMC-polysaccharider udmærker sig ved en række egenskaber, hvilket skyldes det forskellige arrangement af led i polymerkæden, typen af binding mellem monosaccharidrester , graden og arten af forgrening af leddene, molekylvægten og indholdet af forskellige funktionelle grupper.
Arabinaner er polysaccharider, der ledsager pektinstoffer i plantevæv. Isoleret fra forskellige typer råmaterialer ( sukkerroerødder , jordnødder , æbler , citrusfrugter ). De er opløselige i vand , let hydrolyseres .
Xylaner er de mest almindelige polysaccharider, der tilhører gruppen af hemicelluloser. Deres molekylvægt er cirka 40.000 Da. Makromolekylerne er forgrenede, den længste hovedkæde er dannet af D-xylopyranose-rester forbundet med en β-binding på stedet for 1→4 carbonatomer. Som en del af siden fandtes mindre forgrenede kæder: L-arabinose, D-xylose, glucuronsyre og dens methylester , sjældnere D-glucose og D-galactose. Forskellige typer planter og deres anatomiske dele er karakteriseret ved forskellig sammensætning af sidekæder af polysaccharider, hvilket også påvirker kvaliteten af fødevarer.
Galaktaner - deres mængder varierer fra 1 til 16%, de danner cellevæggene i forskellige planter. Strukturen af galactan-makromolekyler afhænger af typen af plantemateriale. Sulfaterede galaktaner isoleret fra alger har betydelige geleringsegenskaber og er meget udbredt i konfektureindustrien. De er opdelt i to grupper agar og carrageenan. Agar er en blanding af to polysaccharider, agarose og agropectin. Carrageenaner er bygget af enheder af sulfoneret galactose og 3,6-anhydrogalactose. Sulfaterede polysaccharider er meget udbredt i konfektureindustrien til fremstilling af gelé , marmelade , kissels og andre fødevarer.
Mannans - danner cellevæggene af nåletræ , gær , alger og andre råmaterialer. De er bygget af D-mannapyranose-rester forbundet med 1 → 4 eller 1 → 6 bindinger. Disse omfatter galactomannan, glucomannan, galactoglucoman. Molekylerne kan være lineære eller forgrenede, sidekæderne er forbundet med hovedkæden med 1→4 eller 1→3 bindinger.
Fruktaner - findes i korn af hvede , byg og andre plantefrøede, i jordskokker , urter , bakterier . Fruktaner er bygget af fruktoserester forbundet på plads 2 → 1 eller 2 → 6 carbonatomer . Disse omfatter inulin , asparagosin og andre stoffer.
Hemicelluloses rolle i menneskelig ernæring er forskelligartet. De er uskadelige for den menneskelige krop og fordøjes afhængigt af strukturen med 69% - 95%. HMC'er tjener som en energikilde, påvirker lipidmetabolismen, spiller rollen som enterosorbenter , reducerer kolesterol , sorberer mikroflora , salte af tungmetaller.
Hemicelluloser tilvejebringer ikke-kovalent tværbinding af individuelle cellulosefibriller. I den forbindelse foreslås det i moderne plantebiologi at bruge det funktionelle udtryk: tværbindende glykaner. [2]
Træ indeholder udover cellulose andre polysaccharidstoffer, som omfatter hemicelluloser. De er mindre modstandsdygtige over for fortyndede syrer, som de hydrolyserer og i modsætning til cellulose opløses i fortyndet alkali. Da hemicelluloser er stoffer, der repræsenterer alle polysaccharider og deres derivater i træ ud over cellulose og stivelse, er der blevet foreslået mange kriterier for deres klassificering.
Den mest almindelige er opdelingen i hemicelluloser, der let og vanskeligt hydrolyseres. I modsætning til cellulose er hemicellulose-makromolekyler ikke kun sammensat af glucoserester, men også af andre simple sukkerarter såsom xylose , mannose og galactose . Hemicelluloser har en lavere grad af polymerisation (SP<300) end cellulose, lavere strukturel regelmæssighed og strukturel orden, hvilket gør dem mindre modstandsdygtige over for nedbrydning. Et karakteristisk træk ved alle hemicelluloser er deres gode opløselighed i fortyndet alkali . Navnet hemicellulose blev introduceret af Schulze i 1891 for den ikke-cellulose del af kulhydrater, der findes i planter. Rogwin introducerede det generelt accepterede koncept for hemicelluloseseparation. Som et kriterium for opdelingen af hemicelluloser vedtog han konstruktionen af deres grundlæggende enheder og makromolekyler.
Baseret på den kemiske struktur af hemicellulose kan den opdeles i:
bestående af resten af de samme simple sukkerarter
bestående af rester af forskellige simple sukkerarter
Schulze division:
hexosaner med de generelle formler:
I nærvær af uorganiske syrer hydrolyseres pentosaner til pentoser:
(C 5 H 8 O 4 ) n + nH 2 O → n C 5 H 10 O 5 og hexosaner under de samme betingelser hydrolyseres til hexoser:
(C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O → n C 6 H 12 O 6 Hexosaner og pentosaner er polymerer bestående af glycosidrester forbundet med pentose eller hexose. Celluloser er en del af hemicelluloserne, der er sværere at hydrolysere. De består hovedsageligt af xylan og mannan. De kan også være til stede som blandede celluloser, f.eks. arabogalactan, galactomannan, galactomannoxylat.
Ivanova L. A., Voino L. I., Ivanova I. S. Fødevarebioteknologi. Bestil. 2. Bearbejdning af planteråvarer / Udg. I. M. Gracheva. - M.: KolosS, 2008. 472 s.: 212-214.