WYKŁAD 9 18.05.18.

Prezentacja na temat: "WYKŁAD 9 18.05.18."— Zapis prezentacji:

1 WYKŁAD 9

2 POLISACHARYDY

3 Rola polisacharydów in vivo Stanowią materiał zapasowy w komórkach roślinnych i zwierzęcych (skrobia, glikogen) Stanowią materiał strukturalny (celuloza, chityna) Działają jako substancje wiążące wodę (pektyny, alginiany)

4 Rodzaje polisacharydów homoglikany
Rodzaje polisacharydów homoglikany heteroglikany (jeden typ monosacharydu) (kilka typów) Typy struktury struktury liniowe struktury rozgałęzione

5 Struktury polisacharydów
I-rzędowa: Rodzaj i sposób połączenia reszt monosacharydowych Heteroglikany rzadko mają więcej niż 3,4 różne monosacharydy

6 Struktura drugo- i trzeciorzędowa polisacharydów zależy od:
Swobody rotacji wokół wiązania glikozydowego Wiązań wodorowych – wewnątrz- i międzycząsteczkowych Lokalnych zagięć łańcucha i jego kształtu

7 Glup(1β→4)Glup Glup(1β→6)Glup

8 Struktura drugo- i trzeciorzędowa polisacharydów
Kształt łańcucha polisacharydu (konformacja) zależy od geometrii jednostki monosacharydu oraz usytuowania wiązania glikozydowego β(14) – konformacja wstęgowa β(1 3) & α(14) – litera U, helisa β(1 2) – konformacja skręcona (16) – brak uporządkowanej konformacji

9 Funkcje polisacharydów w żywności: źródło glukozy (skrobia) prekursory lotnych związków zapachowych prekursory substancji barwnych (karmel) środki teksturotwórcze (żelujące, zagęstniki, wypełniacze, stabilizatory emulsji, substancje wiążące wodę)

10 Monosacharydy występujące w polisacharydach żywności
D-glukoza Glu D-mannoza Man D-galaktoza Gal N-acetylo- D-glukozamina GluNAc L-arabinoza Ara D-ksyloza Xyl L-ramnoza Rha D-glukozamina GluN Kwas L-iduronowy ldoA Kwas D-glukuronowy GluA Kwas D-galakturonowy GalA

11 Skrobia 2 polisacharydy: ca. 25% amyloza (m.cz. 106)
Ziarna skrobi w chloroplastach Skrobia kukurydziana 2 polisacharydy: ca. 25% amyloza (m.cz. 106) ca. 75% amylopektyna (m.cz )

12 Amyloza from:

13 Amyloza Tworzy kompleksy inkluzyjne z jodem, fenolem, n-butanolem.

14 Amylopektyna Wiązania glukozydowe α1→4 w głównym łańcuchu, α1→6 w rozgałęzieniach

15 Glikogen – polisacharyd zwierzęcy

16 Właściwości skrobi nierozpuszczalna w zimnej wodzie
pęcznienie (proces odwracalny) w gorącej wodzie – pęcznienie do utworzenia masy o dużej lepkości (żelatynizacja) po ostygnięciu - lepkoelastyczny, sztywny żel retrogradacja – zmniejszenie rozpuszczalności prowadzące do wytrącenia cząsteczek skrobi czerstwienie pieczywa (skrobia bezpostaciowa przechodzi w częściowo krystaliczną)

17 Hydroliza skrobi Syrop skrobiowy Skrobia modyfikowana kwasowa
Dekstryny Maltodekstryny

18 Chemiczne modyfikacje skrobi
6-OH > 3-OH > 2-OH Stopień podstawienia Estryfikacja grup OH: bezwodnik octowy bezwodnik bursztynowy kwas fosforowy Eteryfikacja grup OH: tlenek propylenu

19 Produkty modyfikacji skrobi to:
Skrobie stabilizowane: niższa temp. kleikowania i żelowania, mniejsza tendencja do retrogradacji (skrobia hydroksy- propylowana, acetylowana, fosforylowana) Skrobie sieciowane: wyższa temp. kleikowania i żelowania trwalsze przy niskim pH, wyższa lepkość kleiku (np. fosfory- lowana) Skrobie sieciowane i stabilizowane: na ogół niższa temp. kleikowania i żelowania (acetylowany fosforan diskrobiowy)

20 Celuloza Płaska wstęga - cząsteczki D-glukopiranozy połączone wiązaniami glukozydowymi β1→4 Międzycząsteczkowe wiązania wodorowe pomiędzy łańcuchami

21 Celuloza

22 Właściwości celulozy Tworzy w roślinach mikrofibryle
Ogromna cząsteczka, nierozpuszczalna w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych Płaska wstęga, ciasno upakowane cząsteczki połączone wewnątrz- i międzycząsteczkowymi wiązaniami wodorowymi Występuje w 2 formach krystalicznych (celuloza I lub II) Derywatyzacja zwiększa rozpuszczalność

23 Chemiczne modyfikacje celulozy
Reaktywność grup: 6-OH > 3-OH > 2-OH

24 N-acetylo-D-glukozamina
Chityna i chitozan N-acetylo-D-glukozamina GluNHAc D-glukozamina GluNH2

25 Pochodne chityny i chitozanu

26 Pektyny (E440) Polisacharydy ścian komórkowych owoców i warzyw
Główne źródło – skórki cytrusów

27 Budowa pektyn Częściowo metylowane reszty kwasu poly--(14)-D-galakturonowego lub sekwencje α-(12)-L-ramnozylo-α-(14)-D-galacturonozylo- z rozgałęzieniami 1-20 reszt głównie L-arabinozy i D-galaktozy from:

28 Żelowanie pektyn

29 Właściwości i zastosowania pektyn
Jako czynnik żelujący (dżemy, galaretki) Sposób żelowania zależy od stopnia zmetylowania grup karboksylowych Wysoko metylowane pektyny żelują poprzez wiązania wodorowe, konieczny jest dodatek cukru i kwaśny odczyn Nisko metylowane pektyny żelują w obecności jonów Ca2+ (struktura typu ‘egg-box’) Zagęstniki Środek wiążący wodę Stabilizatory

30 Alginiany (E400-E404) Źródło: brunatne algi (Phaeophyceae, Laminaria)
Liniowe polisacharydy zawierające reszty kwasu β-(14)-D-mannuronowego (M) i kwasu α-(14)-L-guluronowego (G) Mogą tworzyć sekwencje typu: MMM lub GGG lub MGMGMG

31 Alginiany (E400-E404) Kwas poli(β1→4)-D-mannuronowy
Kwas poli(α1→4)-L-guluronowy

32 Pofałdowana wstęga – alginian (1→4)

33 Alginiany (E400-E404)

34 Różne typy alginianów – różne właściwości np. moc żelowania
Poliguluronian: - żelowanie poprzez dodatek ionów Ca2+ (struktura – egg-box) Polymannuronian – słabsze żelowanie, oddziaływania z jonami Ca2+ słabsze, konformacja typu wstęgi Sekwencja naprzemienna – struktura nieuporządkowana, nie ma żelowania

35 Guma ksantanowa (E415) Polisacharyd z Xanthomonas campestris b-(14)-D-glukopiranoza z rozgałęzieniami -(31)-a-D-manno-piranoza-(21)-b-D-kwas glukuronowy-(41)-b-D-manno-piranoza 25 maja 2018 from:

36 Właściwości i zastosowania
Rozpuszczalna w zimnej i gorącej wodzie Wysoka lepkość roztworu przy niskim stężeniu Lepkość nie zmienia się w zakresie temp °C Rozpuszczalna i trwała w środowisku kwaśnym Stabilizuje zawiesiny i emulsje Stosowana jako zagęstnik Tworzy synergicznie żele z galaktomannanami

37 Karageny żelujący żelujący nieżelujący

38 Właściwości i zastosowania
Rozpuszczalne w wodzie Wysoka lepkość roztworu w szerokim zakresie pH Depolimeryzacja w środowisku kwaśnym w podwyższonej temperaturze Żelowanie w obecności jonów potasu lub wapnia Żele nie topią się w temperaturze pokojowej Stabilizują zawiesiny, emulsje i piany Stosowane jako zagęstniki

39 Żelowanie κ-karagenu