Полисахариды это что такое, примеры и химические свойства полисахаридов

История открытия

Открытие хитина приходится на 1811 год, когда профессор Генри Браконно впервые обнаружил его в грибах. Ученый с особым интересом принялся изучать неизвестное вещество, которое не поддавалось влиянию серной кислоты. Затем (в 1823 году) это вещество обнаружили в крыльях майских жуков и назвали его «хитин», что по-гречески значит «одежда, оболочка».

Этот материал структурно напоминал целлюлозу, но был значительно сильнее. Впервые структуру хитина определил швейцарский химик Альберт Хофманн. А в 1859 году ученый мир узнал и о хитозане. После того, как химики «очистили» от кальция и протеинов хитин. Это вещество, как оказалось, благотворно сказывается практически на всех органах и системах человеческого тела.

На протяжении последующего столетия интерес к хитину немного угас, и только в 1930-х годах вырос с новой силой. А в 1970-х годах началось производство вещества из панцирей моллюсков.

Биологическая роль в организме

Функция Полисахариды (примеры) Особенности
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ Крахмал и гликоген Накопление углеводов, обеспечение организма энергией.
ЗАПАСАЮЩАЯ Гликоген, крахмал Откладывание углеводов про запас, находится преимущественно в жировой ткани, формируется в клетках мышц, печени и желудка, отчасти в головном мозге.
КОФАКТОРНАЯ Гепарин и синтетические аналоги Являются кофакторами ферментативных соединений, отвечают за снижение свертываемости крови.
ОПОРНАЯ Целлюлоза, хондроитинсульфат Целлюлоза является стеблеобразующей тканью растений, а хондроитинсульфаты выполняют ту же функцию в костной ткани живых организмов.
ГИДРООСМОТИЧЕСКАЯ Кислые гетерополисахариды Способствуют сохранению влаги и ионов с положительным зарядом в клетках.
СТРУКТУРНАЯ Кислые гетерополисахариды Выполняют роль цементирующего состава, дополняют собой межклеточное вещество.
ЗАЩИТНАЯ Кислые гетерополисахариды (в том числе мукополисахариды) Благодаря образованию особого слоя вокруг клеток защищают ткани от различных механических воздействий, внешних вибраций, трения.

Полисахариды могут разделяться на несколько категорий в зависимости от числа и строения моносахаридов. Их структуру могут составлять минимум 2, максимум 20 моносахаридов.

Группа моносахаров Моносахара
Шестиатомные Глюкоза, Галактоза, Фруктоза
Пятиатомные Арабиноза, Ксилоза
Уроновые кислоты Галактуроновая, Глюкуроновая, Маннуроновая

Есть еще 2 категории: гомополисахариды, которые состоят из одинаковых углеводных компонентов, гетерополисахариды, в состав которых входят разные звенья углеводов.

Гомополисахариды:

  • крахмал,
  • гликоген,
  • клетчатка,
  • хитин,
  • декстран

Гетерополисахариды:

  • хондроитин-сульфаты,
  • гепарин,
  • инулин,
  • пектины,
  • камеди,
  • слизи,
  • гиалуроновая кислота

Еще одна классификация по форме и виду цепи: разветвленная и линейная.

Попадая в человеческий организм, хитин, который обладает способностью связывать пищевые липиды, уменьшает активность всасывания жиров в кишечнике. В результате в теле снижается уровень холестерина и триглицеридов. С другой стороны, хитозан способен влиять на метаболизм кальция и ускорять его выведение с мочой. Также это вещество может значительно снизить уровень витамина Е, но положительно повлиять на минеральный состав костной ткани.

По этой причине он входит в состав некоторых средств для обработки ран. Меж тем, длительный прием хитина может нарушить здоровую микрофлору желудочно-кишечного тракта и активизировать рост патогенной микрофлоры.Функции хитина и хитозана:

  • компонент детского питания;
  • полезная пищевая добавка;
  • снижает холестерин;
  • источник клетчатки;
  • способствует размножению бифидобактерий;
  • помогает при непереносимости лактозы;
  • важен для снижения лишнего веса;
  • противоязвенный компонент;
  • необходим для прочности костей;
  • благотворно влияет на здоровье глаз;
  • избавляет от болезней десен;
  • противоопухолевый агент;
  • компонент косметических средств;
  • составляющая многих медицинских средств;
  • ароматизатор, консервант;
  • применяется для производства текстиля, бумаги;
  • средство для обработки семян;
  • важен для очищения воды.

Хитин в природе

Как уже было отмечено, хитин – это основной компонент экзоскелета (внешней части скелета) многих членистоногих, таких как насекомые, пауки, ракообразные. Экзоскелеты из этого прочного и твердого вещества защищают чувствительные и мягкие ткани животных, лишенных внутренних скелетов.

Животные, которые носят «скелет» на внешней стороне, из-за жесткости брони являются относительно негибкими. Членистоногие могут сгибать конечности или сегменты своего тела только в суставах, где экзоскелет тоньше. Поэтому для них важно, чтобы экзоскелет соответствовал анатомии. Помимо роли жесткой оболочки-панциря, хитин предотвращает высыхание и обезвоживание тел насекомых и членистоногих.

Но животные растут, а значит, время от времени нуждаются в коррекции «размера» брони. Но поскольку хитиновая конструкция не может расти вместе с животными, они сбрасывают старую оболочку и начинают секретировать новый экзоскелет железами эпидермиса. И пока новая броня затвердевает (а на это понадобится немного времени), животные становятся чрезвычайно уязвимыми.

Меж тем, природа панцирями из хитина одарила только мелких животных, более крупных особей фауны подобная броня не защитила бы. Не подошла бы она и наземным беспозвоночным, поскольку со временем хитин толстеет и тяжелеет, а значит, животные не смогли бы двигаться под тяжестью этой защитной брони.

Химические свойства полисахаридов

Полисахариды считают полигликозидами и полиацеталями.

Основные химические свойства полисахаридов:

  • Гликозидная связь позволяет моносахаридам образовывать молекулы с другими элементами цепи.
  • Процесс гидролиза запускается в кислотной среде при повышенной температуре. По его завершении формируются изначальные моносахариды или их производные. При неполном процессе формируются олигосахариды и дисахариды.
  • Обновляющие свойства на низком уровне, стойкость к щелочному воздействию.
  • Используются для добычи сложных эфиров.

Перечисленные свойства позволяют использовать полисахариды в различных видах промышленности, при получении новой продукции.

Полезные свойства

Рак речной

Многочисленные исследования показали, что хитин и его производные не обладают токсичностью, а значит, могут смело применяться в пищевой и фармацевтической промышленности. Согласно некоторым данным, только в США и Японии БАДы на основе хитина принимает около 2 миллионов человек. И их число только растет. Кстати, японские врачи рекомендуют пациентам принимать хитин как средство против аллергии, высокого давления, артрита.

Растения служат для человека источником целлюлозы, которая является, если можно так сказать, натуральным аналогом пластика. Много лет тому назад ученые научились делать из этого материала многое, пластик и вискозу в том числе.

Но некоторые животные также могут продуцировать натуральный «пластик». И в мире фауны это хитин. На протяжении многих лет крабовое мясо использовали в пищевой промышленности, а оболочки этих ракообразных выбрасывали. Ежегодно по несколько тысяч тонн. А все потому, что ученые никак не могли выяснить, как извлечь из этих панцирей хитин.

И только в 1975 году химики смогли впервые выделить из брони необходимое вещество и переработать его в желаемую форму. Так появилась хирургическая нить, которая не вызывает аллергий, способствует быстрому заживлению ран, а затем растворяется в организме. Это открытие послужило невероятным толчком в развитии медицины. Трудно поверить, но все это благодаря панцирям краба, которые еще совсем недавно выбрасывались как мусор.

По материалам некоторых медицинских исследований были сделаны выводы о пользе хитина для человеческого организма.
Хитин используется при гипертонии, ожирении, сахарном диабете, как имуномодулирующее вещество, препятствующее раннему старению организма.
Также как и клетчатка, хитин улучшает функционирование кишечника, облегчая эвакуацию содержимого, хорошо очищает ворсинки кишечника.
Чистит сосуды от вредного холестерина.

Новейшие медицинские исследования свидетельствуют о пользе хитина в профилактике и лечении многих онкологических заболеваний.

Кузнечики альтернатива мясу?

К жукопоеданию в современном мире относятся по-разному. Одних бросает в жар только от мысли, что кто-то где-то щелкает вместо семечек тараканов. Другие решаются отведать гастрономической экзотики, путешествуя по миру. А для третьих, кузнечики и вся хитиновая братия служат обычной пищей, которая остается в почете сотни лет.

Этот факт не мог не заинтересовать исследователей. Они принялись изучать, что полезного может получить человек, потребляя насекомых. Как и следовало ожидать, ученые определили, что вся эта «жужжащая экзотика» снабжает человека хитином, что, бесспорно, уже плюс.

Кроме того, в ходе изучений химического состава насекомых оказалось, что в некоторых содержится почти столько протеинов, как в говяжьем мясе. Например, 100 г кузнечиков содержат в себе 20,5 г белка, а это всего на 2 г меньше, чем в говядине. В навозных жуках – около 17 г протеинов, в термитах – 14, а в пчелиных телах есть примерно 13 г белков. И все бы ничего, но собрать 100 г насекомых, гораздо тяжелее, чем купить 100-граммовый кусок мяса.

Как бы там ни было, но в конце XIX века британец Винсент Хольт основал для гурманов некое новое течение и назвал его энтомофагией. Приверженцы этого движения вместо мясоедения или вегетарианства «исповедовали» питание насекомыми. Сторонники такой диеты считали свой рацион, богатый хитином, почти что лечебным. А блюда из своего меню – полезнее и чище, чем продукты из животных.

Существующие виды полисахаридов

Понять, что такое полисахариды, какие функции они выполняют в жизни, можно на примере простых и доступных многим веществ.

Крахмал

Это вещество состоит на 80 % из амилопектина и оставшихся 20 % из амилозы. Добывают его из клубней, зерен, семян, корней. Крахмал – это вещество по типу порошка белого цвета, мягкого и приятного на ощупь, характеризующееся наличием поскрипывания при растирании в руках. При ближайшем рассмотрении можно заметить его зерноподобную структуру, которая при растворении в холодной воде оседает в виде осадков. В теплой воде при монотонном размешивании зерна крахмала увеличиваются в объемах, превращаются в киселеобразный состав.

Как получить из пищи максимум хитина

Креветки принадлежат к списку продуктов с максимальным содержанием хитина. Но если желаете и вправду получить максимум вещества из этого продукта, тогда предпочтение следует отдать не королевским, а более мелким экземплярам. Их панцири легче разжевать, а хитин из них легче усваивается организмом. Если в качестве источника хитина брать рыбу, то готовить ее надо исключительно с чешуей. Ну и не стоит забывать о грибах, из которых можно приготовить десятки блюд. И что самое приятное – не придется жевать ничьи панцири или чешую.

Использование в различных отраслях

Человек нашел много способов использования хитина для своего блага. Так в медицине прочный хитин применяют для создания хирургических нитей. Из-за своей способности быстро поглощать воду, он стал частью тампонов и губок. Хитин обладает сильными антибактериальными, антивирусными и противогрибковыми свойствами. По этой причине он часто служит дополнительным компонентом медицинских бинтов, перевязочного материала.

В пищеварительной промышленности хитин входит в состав многих продуктов как компонент-загуститель. Помимо этого, вещество применяют при очистке воды от жиров, солей тяжелых металлов, токсинов, в качестве компонента кормов для домашних животных. Также входит в состав многих косметических средств и даже служит компонентом для изготовлений нательного белья.

Полисахариды в настоящем XXI веке нашли обширное применение в различных отраслях промышленности, в том числе:

  • в пищевой отрасли;
  • в химической, фармацевтической сфере, медицине;
  • на текстильных фабриках;
  • в металлургии;
  • на предприятиях по добыче и переработке газа и нефти.

Природные полимеры гликаны отличаются несколькими качествами, среди них:

  • повышение защитных сил организма, стойкости к различным инфекциям;
  • активное противостояние образованию опухолей;
  • ускорение процессов регенерации клеток и тканей, ранозаживления;
  • исключение или минимизация побочных воздействий лекарственных препаратов.

В медицинской сфере находят следующее применение:

  • используются как составляющие вещества специальных препаратов, позволяющих определить в организме человека наличие кандидоза или сальмонеллеза;
  • декстраны, которые вырабатываются определенными бактериями, выступают в медицине плазмозаменителями; сульфат декстрана является альтернативой гепарину как антикоагулянт;
  • хитин используется в качестве основного компонента и наполнителя различных медикаментов;
  • используются как ферментативные средства с длительным действием на основе декстрана с низкой аллергичностью;
  • гликаны входят в состав различных паст высокого качества для чистки зубов.

Полисахариды это что такое, примеры и химические свойства полисахаридов

Особую популярность полисахариды, добытые из бактерий, обрели в изготовлении прозрачных защитных пленок. Они используются для защиты продуктов питания от высыхания, заражения их бактериями и попадания грязи.

Ксантин становится основным участником процесса производства кисломолочной продукции. Экзополисахариды используются для улучшения качества мучных и хлебобулочных изделий, они позволяют увеличивать их объемы и уменьшать зачерствение.

Различные примеры полисахаридов можно активно использовать в инновационных и промышленных направлениях:

  • Принимают активное участие вещества в синтезе ядерного топлива.
  • Гликаны, получаемые из определенных видов бактерий, отличаются повышенной степенью вязкости, поэтому часто входят в состав клеящих веществ. Служат прекрасной альтернативой дорогим склеивающим ингредиентам, совершенно не уступая им по качеству.
  • Агаразаменители – это участники синтеза веществ для фотопленок.
  • Часто на нефтегазоперерабатывающих заводах используются такие продукты, как стабилизаторы и жидкость для очистки различных механизмов для бурения скважин. Они производятся на основе молекул гликанов.

Промышленность не стоит на месте, продолжаются научные исследования для поиска, выявления новых качеств, характеристик и свойств молекул моносахаридов с цепи. Они могут быть полезны для развития инновационной отрасли, микробиологической и биологической сферы.

Фармацевтический аналог

Жареные кузнечики, тараканы или навозные жуки, понятное дело, не уникальный источник хитина. Современный человек может легко пополнить в организме запасы вещества, избегая столь экзотической кухни. Не зря же исследователи на протяжении десятилетий учились выделять этот полезный компонент из природных источников.

В Советском Союзе, например, медпрепарат с хитином в составе появился еще во второй половине ХХ столетия. Правда, тогда эта разработка хранилась под грифом «Секретно». Советские ученые после серии экспериментов на мышах, собаках и обезьянах доказали эффективность хитина в лечении от радиации. Немногими годами позже опробовали действенность средства на людях.

Затем оказалось, что, кроме защиты от радиоизлучений, это вещество эффективно против аллергий, онкологических образований, дисфункции кишечника и гипертонии. В сегодняшнее время исследования продолжаются. А не так давно ученые смогли получить хитозан из пчел. Это событие послужило новым толчком в развитии науки хитинологии.

Нормы потребления

Меж тем, более активное потребление этого полисахарида позволено людям с лишним весом и повышенным холестерином. Также стоит обратить внимание на максимально позволенные суточные нормы хитина при жировом перерождении печени, нарушенном метаболизме, сахарном диабете и аллергических состояниях. Кроме того, повышенную потребность в хитине ощущают люди с сахарным диабетом, частыми запорами, при интоксикациях, а также после пересадки участков кожи.

Полисахариды это что такое, примеры и химические свойства полисахаридов

Наоборот, не желательно чрезмерно увлекаться грибами и ракообразными людям с дисбактериозом, метеоризмом, гастритом, панкреатитом, воспалениями в органах пищеварения.

Как распознать дефицит

Повышенный уровень холестерина служит одним из симптомов недостатка хитина. Нарушение работы почек также может свидетельствовать о недостатке вещества из панцирей моллюсков. И даже педикулез (вшивость), как говорят некоторые исследователи, появляется также тогда, когда организму не хватает хитина.

Среди других симптомов:

  • физическая слабость;
  • потеря аппетита;
  • ожирение;
  • нарушение сна;
  • частые аллергии;
  • расстройства кишечника;
  • боли в суставах;
  • избыток шлаков.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Народная медицина и ЗОЖ