Polisacharydy

Polisacharydy to polimery pełniące różnorodne funkcje w organizmach żywych. W związku z tym, że zbudowane są z dużej ilości skondensowanych ze sobą cukrów prostych, zwie się je często wielocukrami bądź cukrami złożonymi. Są bardzo rozpowszechnione w świecie roślin i zwierząt.

Czym charakteryzują się polisacharydy?

Polisacharydy zbudowane są z dużej liczby jednostek monosacharydowych, połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi. Polisacharydy możemy podzielić na:

• homopolisacharydy – składające się z reszt jednego rodzaju monosacharydu, np. skrobia, glukoza i celuloza;
• heteropolisacharydy – składające się z reszt różnych monosacharydów, np. glukomannany, które tworzą reszty glukozy i mannozy.

W odróżnieniu od monosacharydów, polisacharydy są słabo rozpuszczalne w wodzie, a ze względu na brak wolnych grup karbonylowych nie wykazują właściwości redukujących typowych dla monosacharydów.

Rodzaje polisacharydów

Do grupy polisacharydów należy wiele związków, jednak najbardziej popularne i rozpowszechnione są:

• skrobia;
• inulina;
• heparyna;
• kwas hialuronowy;
• glikogen;
• chityna;
• celuloza.

Skrobia

Występuje jako materiał zapasowy w różnych częściach roślin w postaci ziaren o kształcie zależnym od rodzaju rośliny. Rozmiary ziaren wahają się w zależności od pochodzenia. Przykładowo, ryż posiada 2-10 mm ziarna, z kolei ziarna w ziemniakach mogą dojść nawet do 120 mm. Składają się z 2 różnych strukturalnie poliglukozydów: amylozy (10-20% i amylopektyny (80-90%). Bogatym źródłem skrobi są: ryż, pszenica, owies, kukurydza oraz ziemniaki.

Skrobia znalazła zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu. Amylopektyna częściowo pęcznieje w środowisku wodnym, zaś amyloza tworzy roztwór koloidalny. Dzięki tym właściwościom omawiany polisacharyd stanowi substancję stabilizującą i żelującą w przemyśle gastronomicznym. Przemysł chemiczny wykorzystuje ją jako surowiec do produkcji cukrów prostych, dekstryn, kwasu szczawiowego i różnych substancji o właściwościach emulgujących.

Inulina

To polisacharyd wykazujący właściwości prebiotyczne. Organizm człowieka nie jest w stanie je strawić (podobnie jak celulozy), a jej rozkładu dokonują bakterie naturalnie zasiedlające jelita. Odpowiednie ilości inuliny mogą korzystnie wpłynąć na zdrowie, jednak znaczny jej nadmiar w diecie może stanowić przyczynę biegunek i wzdęć. Inulina jest obecna w wielu roślinach, również tych powszechnie dostępnych i spożywanych. Przykładem jej źródła może być cebula, czosnek czy mniszek lekarski.

Heparyna

Heparyna to polisacharyd stale występujący w osoczu w ilości około 100 ug/L. Jest syntezowana przez granulocyty zasadochłonne oraz komórki tuczne występujące w tkance łącznej. Heparyna blokuje aktywność wielu czynników, głównie działanie trombiny na fibrynogen i w ten sposób hamuje krzepnięcie krwi. To właśnie działanie antykoagulacyjne jest jej najważniejszą biologiczną właściwością.

Kwas hialuronowy

To polisacharyd, którego struktura cząsteczki jest bardzo zbliżona międzygatunkowo. Związek ten występuje naturalnie we wszystkich organizmach zwierzęcych. Szczególne właściwości kwasu hialuronowego wiążą się z faktem, że jest on w stanie wiązać ogromną ilość wody – nawet 1000 razy przekraczającą jego własną masę.

W organizmie człowieka występuje około 15 g związku, przy czym każdego dnia zużywa się około 5 g. To najważniejszy składnik substancji międzykomórkowej tkanki łącznej, ścian naczyń włosowatych i desmosomów. Ponad połowa ustrojowych zasobów lokalizuje się w skórze, dlatego niedobory kwasu hialuronowego sprawiają, że skóra staje się matowa, traci elastyczność i jędrność oraz brakuje jej nawilżenia.

Glikogen

To polisacharyd pełniący funkcję materiału zapasowego w organizmach zwierzęcych i ludzkich. Pod tym względem jest on odpowiednikiem skrobi u roślin. Budowa cząsteczki glikogenu jest zbliżona do budowy amylopektyny z tą różnicą, że masa cząsteczkowa glikogenu jest znacznie większa. W organizmach zwierzęcych glikogen występuje głównie w wątrobie i mięśniach. W razie potrzeby pod wpływem enzymów przekształca się w glukozę, która jest wchłaniana do krwi i spalana. Zwiększenie stężenia glukozy we krwi sprzyja magazynowaniu się glikogenu. Ponadto duża zawartość glikogenu w wątrobie hamuje deaminację aminokwasów.

Chityna

Chityna to drugi, po celulozie, najbardziej dostępny polisacharyd w przyrodzie. Wykazuje strukturę krystaliczną i w zależności od źródła pochodzenia może występować w 3 odmianach: alfa, beta i gamma. Najczęściej izoluje się chitynę alfa, ponieważ jej źródłem są grzyby, pancerze skorupiaków i szkielety owadów.

Ostatnimi czasy wykazano, że chityna posiada właściwości antybakteryjne, jest biodegradowalna, fizjologicznie obojętna i wykazuje powinowactwo do białek. Dzięki temu jej zastosowanie w medycynie wciąż rośnie i zyskuje na popularności. Można ją bowiem wykorzystywać jako substancję w materiałach opatrunkowych, nośnik substancji czynnych w lekach czy w inżynierii tkankowej.

Celuloza

Celuloza jest szkieletowym polisacharydem roślinnym. Występuje jako główny składnik ścian komórkowych, razem z hemicelulozami, pektynami i ligniną. Budują ją reszty D-glukopiranozowe, połączone w nierozgałęzione łańcuchy wiązaniami 1,4-glikozydowymi. W organizmach roślinnych celuloza występuje w postaci mikrofibryli utworzonych z pojedynczych łańcuchów celulozowych.

Omawiany polisacharyd nie jest przyswajalnym składnikiem żywności, ponieważ w organizmie człowieka nie występują enzymy zdolne do jej hydrolizy. Można go jednak stosować jako dodatek poprawiający perystaltykę jelit.

Praktycznie jedynym surowcem do produkcji dużej ilości celulozy jest drewno, które zawiera jej około 50%. Otrzymana podczas różnych procesów surowa celuloza służy jako surowiec do produkcji papieru – ale nie tylko. Można ją stosować celem tworzenia sztucznych włókien, klejów czy materiałów wybuchowych.

Bibliografia

1. Cisowski W., Włodarczyk M., Naturalne polisacharydy oraz korzyści i ryzyko ich stosowania w profilaktyce i terapii, Herba Polonica, 3/2006.
2. Dudek K., Kasza T., Ruszel M., Sikora E., Suryło P., Tomaszkiewicz-Potępa A., Vogt O., Chemia, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2008.
3. Kowalczyk D., Baraniak B., Wpływ wybranych polisacharydów na właściwości fizykochemiczne filmów jadalnych otrzymanych na bazie białek grochu, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 5/2012.
4. Kulczyński B., Gramza-Michałowska A., Właściwości prozdrowotne fruktantów typu inuliny, Medycyna Rodzinna, 2/2016.
5. Skołucka-Szary K., Rieske P., Piaskowski S., Praktyczne aspekty zastosowania chityny i jej pochodnych w leczeniu ran, Chemik, 2/2016.
6. Traczyk W., Fizjologia człowieka w zarysie, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2007.
7. Wilk-Jędrusik M., Kwas hialuronowy w dermatologii estetycznej i kosmetologii: intradermoterapia, suplementacja doustna oraz aplikacja zewnętrzna, Poznań 2013.

Kapsułki z kwasem hialuronowym
Kwas hialuronowy decyduje nie tylko o jędrnej i gładkiej skórze, ale także jest głównym składnikiem płynu stawowego i pełni funkcję „smaru” przy wykonywaniu ruchu redukując ból w stawach. Jego głównym zadaniem jest regulacja zawartości wody w przestrzeni
Zobacz tutaj ...