Полная версия

Главная arrow Товароведение

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Ксантан

Наиболее широкое применение и распространение в различных отраслях промышленности получил бактериальный экзополисахарид ксантан.

Эффективными продуцентами ксантана являются бактерии Xanthomonas campestris (рис. 32). Для данного вида бактерий характерна изменчивость признаков, в том числе и различие по выходу ксантана и его физико-химическим свойствам [53, 54].

Продуцент ксантана Xanthomonas campestris

Рис. 32. Продуцент ксантана Xanthomonas campestris

Основная цепь ксантана (кор) построена аналогично целлюлозе (1-4-Р-гликопираноза), а ответвления кора содержат трисахарид, состоящий из P-D-маннозы, P-D-глюкуроновой кислоты и a-D-маннозы

(рис. 33). Остатки глюкуроновой кислоты и кислые пировиноградные группы придают молекулам ксантана анионный характер.

Структурная формула ксантана

Рис. 33. Структурная формула ксантана

В результате взаимодействия боковых цепочек между собой и с кором образуются высшие структуры ксантана, обусловливающие его свойства. В неионизованых растворах или при температурах выше 75 °С молекулы ксантана приобретают скрученную конформацию, в которой боковые звенья завернуты вокруг основной цепи. Введение в такой раствор даже незначительного количества катионов приводит к формированию молекулами ксантана двойной спирали с ионами металла внутри.

Ксантан - это ценный коммерческий полимер, занимающий ведущие позиции как добавка, улучшающая качество продуктов и различных технологических операций. Он имеет высокую вязкость, не разрушается в агрессивных физических и химических средах. Его можно использовать как стабилизирующий, эмульгирующий, загущающий агент.

Ксантан применяется в пищевой, нефтедобывающей, лакокрасочной, фармакологической, текстильной, парфюмерной, горнодобывающей промышленности, сельском хозяйстве, строительстве и медицине.

Свойства ксантана, необходимые для его широкого практического применения, зависят от многих факторов: температуры, pH, условий культивирования и используемого штамма продуцента.

Пектин

Достижения современных биомедицинских методов привели к появлению биополимеров, использующихся в медицине и фармакологии. Одним из ярких представителей этого класса биополимеров является полисахарид пектин.

Пектиновые вещества содержатся в клеточных стенках высших цветковых растений и в морских травах, относящихся к семейству Zosteraceae. Основная цепь пектинов состоит из 1,4-связанных остатков a-D-галактуроновой кислоты (a-D-галактопиранозилуроновой кислоты) (рис.34).

Структурная формула пектина

Рис. 34. Структурная формула пектина

Различают три типа пектинов: первый - линейный гомополимер (гомогалактуронан), второй - разветвленный полимер (рамногалакту- ронан I) и третий - замещенные галактуронаны, из которых наиболее часто встречается рамногалактуронан II. Гомогалактуронан состоит из остатков 1,4-связанной a-D-галактопиранозилуроновой кислоты, в которой от 8 до 74 % карбоксильных групп могут быть этерифицированы метиловым спиртом. Друг с другом гомогалактуронаны соединяются остатками a-L-рамнопиранозы, включенными в основную цепь

1.2- связью. Степень полимеризации гомогалактуронана составляет от 30 до 200. Рамногалактуронан I состоит из цепи повторяющегося дисахарида [^4)-а-0-галактопиранозилуроновая кислота-( 1 —»2)-a-L- рамнопираноза-(1^]. От 20 до 80 % рамноз рамногалактуронана I могут быть замещены L-арабинозой, D-галактозой, L-арабинанами, га- лактанами или арабиногалактанами. Боковые ветви включают а-1,5- и а-1,3-связанные арабинаны, Р-1,4-, Р-1,3- или Р-1,6-связанные галакта- ны и арабиногалактаны.

Для пектина из морских трав характерно присутствие апиога- лактуронана, в котором остатки D-апиозы присоединяются 1,2- и/или

1.3- связями к остаткам D-галактуроновой кислоты [66]. Молекулярная масса рамногалактуронана I из платана оценивается в 100-1000 кДа. Рамногалактуронан II состоит из основной цепи гомогалактуронана с четырьмя боковыми ветвями очень сложной структуры. В его состав могут входить до 12 различных типов сахаров.

Структура пектинов позволяет получить множество вариантов соединений с разной биологической активностью. Различают высоко- метоксилированные и низкометоксилированные пектины. Первые характеризуются степенью этерификации более 50 % (обычно от 60 до 80 %), а вторые - менее 50 % (обычно 30-40 %). Пектины могут быть водорастворимыми (или свободными) и водонерастворимыми в зависимости от молекулярной массы и степени метоксилирования. На растворение влияют pH раствора, температура, природа и концентрация растворенных веществ. Одно из важных свойств пектинов - способность образовывать гель в присутствии ионов Са2^ или сахара и кислоты. Гель формируется в результате образования непрерывной трехмерной сети полимерных молекул, поперечно связанных друг с другом в жидкой среде. В чистых пектиновых гелях такой жидкой фазой является вода. Прочность геля зависит от показателей полимеризации, метоксилирования и ацетилирования и от наличия боковых цепей из нейтральных сахаров. Образование геля в высокометоксилированных пектинах обеспечивают водородные связи и гидрофобные взаимодействия между галактуронановыми цепями. Желирование низкометок- силированных пектинов происходит в результате образования в зоне контакта пектиновых молекул ионных связей через кальциевые мостики между карбоксильными группами двух разных цепей. Прочность контакта усиливается благодаря образованию водородных связей между кислородными атомами гидроксильных групп и пиранозного кольца с ионами Са2+. Взаимодействие между ионами Са2+ и цепями полигалактуроновой кислоты описывается моделью egg-box («упаковка для яиц»), предложенной для альгинатов [56]. Присутствие метиловых групп предотвращает образование зон контакта, а боковые цепи в молекулах пектина препятствуют их агрегации. Наоборот, чем больше свободных карбоксильных групп и чем меньше боковых цепей, тем более вероятно формирование кальциевых мостиков. В целом скорость образования геля и его прочность зависят от степени метокси- лирования пектина, концентрации кальция в растворе и pH раствора. Пектиновый матрикс пригоден для изготовления дозированных лекарственных форм: таблеток, гранул, пеллет и микрочастиц. Разработаны лекарственные формы на основе пектинов с 5-фторурацилом, метотрексатом, противовоспалительными и анальгетическими средствами и ферментами (рис. 35) [57]. Кроме этого, пектины могут использоваться для пероральной, назальной и вагинальной доставки лекарств [58].

Лекарственный препарат на основе пектина

Рис. 35. Лекарственный препарат на основе пектина

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>