POLISAHARIDI (poliglikozodi)

• Makrokomolekuli koji pri potpunoj hidrolizi daju veliki broj mo-nosaharida;

• Formalno nastaju intramolekulskom dehidratacijom između mo-lekula monosaharida;

• Monosaharidne jedinke u sastav polisaharida ulaze u cikličnom poluacetalnom obliku;

• Nizovi mogu biti nerazgranati i razgranati; • Polisaharidi koji se izvode iz pentoza su PENTOZANI, a ako nastaju

iz heksoza HEKSOZANI; • Mogu biti HOMOPOLISAHARIDI i HETEROPOLISAHARIDI; • Mogu sadržati i ostatke sumporne, fosforne i sirćetne kiseline; • Mešoviti polimeri sadrže i druge nešećerne komponente (lipide,

proteine); • Sufiks -oza zamenjuje se sufiksom -an (opšti naziv je GLIKANI) • Postoje homoglikani (homopolisaharidi) i heteroglikani (hetero-

polisaharidi); • Primer: D-glukan (sastavljen iz D-glukoze) i D-galakto-D-manogli-

kan (sastavljen od D-galaktoze i D-manoze); • Prirodni polisaharidi se dele na fitopolisaharide, zoopolisaharide i

polisaharide mikroorganizama; • Stvaraju veliki broj vodoničnih veza;

STRUKTURA polisaharida može biti:

- PRIMARNA (vezivanje osnovnih jedinica glikozidnom vezom); - SEKUNDARNA (uslovljena je konformacijom osnovnih jedinica,

položajem supstituenata i rotacijom oko glikozidne veze); - TERCIJARNA (zavisi od vrste osnovnih jedinica i njihovih interakci-

ja sa drugim grupama koje imaju, hidroksi, amino-, sulfo-, itd); - KVATERNERNA (podrazumeva stvaranje agregata iz individualnih

polisaharidnih lanaca).

HOMOPOLISAHARIDI

SKROB • rezervni polisaharid; • nastaje u procesu fotosinteze i nagomilava se u korenu, krtolama

i semenu biljaka, stablu i plodovima biljaka; • zrnaste je strukture.

• Sastoji se iz dve komponente: AMILOZA I AMILOPEKTIN; • Razdvajanje ove dve komponente vrši se tako što se vrućem vode-

nom rastvoru doda butanol, timol ili nitrobenzen. Amiloza se izdvaja u obliku nerastvornog kompleksa koji se razara dodatkom etanola;

• AMILOZA je linearni polisaharid koji sadrži 200-350 ostataka D-glu-koze povezanih a-1-4 vezom;

• Amiloza se ne rastvara u hladnoj vodi, a rastvara se u mravljoj kise-lini, formamidu i dimetilsulfoksidu.

• Čista amiloza se vrlo malo rastvara u vrućoj vodi. Pri stajanju nje-nog rastvora ona se iz njega taloži;

• Sa jodom daje plavu boju (jodometrija, jod skrobna hartija); • AMILOPEKTIN je glavna komponenta skroba (75%). To je razgrana-

ti polisaharid koji se sastoji od ostataka D-glukoze povezanih a-1-4 i a-1-6-glikozidnim vezama;

• Sa jodom amilopektin daje crvenu boju; • Lako se rastvara u vodi i ne izdvaja se iz nje stajanjem;

1.32.

HO

HOO

CH2OH

O

O

CH2

HO

HO

CH2OH

O

O

HO

HOO

O

CH2OH

OHO

HOO

RETROGRADACIJA

• Linearni polisaharidi bubre velikom površinom, formirajući jako viskozne rastvore, lakše formiraju agregate i talože se;

• Pri dodatku tople vode granule skroba bubre i smeša postaje viskozna. Kada se skuvana pastasta smeša skroba hladi formira se gel ili pri spo-rom hlađenju istaloži se sferokristalni talog;

• Primer pečenje hleba.

HIDROLIZA SKROBA

• Stepen hidrolize skroba izražava se se kao DEKSTROZNI EKVIVA-LENT (DE) i definiše kao procenat redukujućih šećera (prisutnih kao dekstroza) na totalnu suvu materiju;

• Kisela hidroliza; • Enzimska hidroliza a- i b- amilaze;

(C6H10O5)x (C6H10O5)y (C6H10O5)z (C12H22O11 C6H12O6

Skrob Rastvorni skrob Dekstrini Maltoza D-Glukoza

X > y > z

MODIFIKATI SKROBA

Hidrolizovani skrobovi ili dekstrini • dobijaju se dejstvom kiselina, toplote, enzima ili njihovim kombinovanim

delovanjem na skrob; • stepen hidrolize izražava se dekstroznim ekvivalentom DE; • tri osnovna tipa dekstrina: beli dekstrin DE do 10, žuti dekstrin DE 2-5, bri-

tanske gume. Ciklodekstrini • Nastaju tretiranjem skroba enzimom glikoziltransferaze pri čemu nastaju

ciklični polimeri sa 6 (a), 7 (b) ili 8 (g) D-glukozidnih jedinica u prstenu.

• Primarne OH grupe orijentisane su ka spoljašnjosti, a sekun-darne OH grupe ka unutrašnjosti prstena;

• Mogu da grade inkluziona jedinjenja u kojima se molekuli nekih jedinjenja smeštaju u šupljine ciklodekstrina;

• U prehrambenoj industriji koriste se kao stabilizatori fotosen-zitivnih jedinjenja, kao zaštitna sredstva od oksidacije, stabiliza-tori boja, vitamina, aroma, itd.

Maltodekstrini predstavljaju grupu proizvoda, različitih DE vred-nosti (7-23), koji nastaju parcijalnom hidrolizom skroba. Sadrže smešu proizvoda: glukoza (1-3%), disaharidi (maltoza, 2-5%), trisaharidi (maltotrioza, 5-9%), tetrasaharidi (4-7%), penta-saharidi (4-9%) i viši saharidi (65-80%). Maltodekstirni se lako rastvaraju u vodi, dajući rastvore visokih koncentracija, koji nisu slatki i u osnovi su bez ukusa. Koriste se za proizvodnju veštačkog šlaga, sladoleda, sirupa u prahu, žva-kaćih guma itd.

DERIVATI SKROBA

• Nastaju supstitucijom vodonikovog atoma slobodnih OH grupa (C-2, C-3 i C-6) konstituenata skroba

Estri skroba acetati skroba

Skrob-OH + NaOH + (CH3CO)2O Skrob-OCOCH3

• Nastali proizvodi imaju veliki viskozitet i prozračnost pa se koris-te za proizvodnju pudinga, soseva i voćnih kolača

Fosfati skroba • ovi proizvodi daju stabilne gelove pri kuvanju

Skrob-OH + NaH2PO4 Skrob-OPO3H2

Etri skroba • dobijaju se dejstvom nekog alkilujućeg agensa na skrob u

alkalnoj sredini u prisustvu katalizatora; Hidroksietil-etri skroba • stabilizatori u supama, pudinzima, smrznutoj hrani;

CH2 CH2

O

Skrob - OH + NaOH + 7.29.Skrob - (OCH 2CH2)nOH

POLIOLI

Sorbitol (relativna slatkoća 50-60) • Rasprostranjen u voću; • Komercijalno se prozvodi katalitičkom hidrogenacijom D-glukoze. Manitol (relativna slatkoća 50-60) • Redukovana forma D-manoze; • Nalazi se u celeru, pečurkama i maslinkama.

Ksilitol (relativna slatkoća 80-100) • Redukovana forma ksiloze. Maltitol (relativna slatkoća 80-90) • Disaharidni alkohol. Polioli se koriste u ishrani dijabetičara.

CH2OH

CH2OH

OH

HO

OH

OH

O

OH

OH

HO

CH2OH

H, OHRa / Ni

H27.36

Sorbitol

Konverzija skroba

INULIN

• rezervni polisaharid, koji se nalazi u krtolama nekih biljaka; • linearan molekul koji se sastoji od oko 30 ostataka D-fruktoze

povezanih b-1-2-glikozidnom vezom; • bezbojni prah, rastvara se u vrućoj vodi, lako hidrolizuje, sa jodom

ne daje obojenje;

GLIKOGEN

• životinjski skrob (osnovni rezervni polisaharid kod životinja); • nalazi se u svim ćelijama, a najviše u jetri i mišićima; • po strukturi je sličan amilopektinu jer se sastoji od ostataka D-glukoze

povezanih a-1-4 i a-1-6- glikozidnim vezama, ali njegovi molekuli su vi-še razgranati;

• beli amorfni prah nerastvoran u vrućoj vodi;

CELULOZA

• CELULA-ĆELIJA • Najrasprostranjenije organsko jedinjenje u prirodi; • Skeletnu strukturu biljaka izgrađuje celuloza; • Čista celuloza dobija se iz pamuka; • Osnovni izvor celuloze je drvo; • Celuloza je linearni homopolisaharid izgrađen od velikog broja

molekula D-glukopiranoze međusobno povezanih b-1-4-glikozid-nom vezom.

• Molekuli celuloze se javljaju u obliku linearnih nizova koji se međusob-no povezuju vodoničnim vezama;

• Celuloza je bela vlaknasta supstanca bez mirisa i ukusa. Nerastvorna je u vodi i u organskim rastvaračima;

• Jedino je rastvorna u Švajcerovom reagensu (tamnoplavi rastvor kupri-hidroksida u koncentrovanom amonijaku;

• Celuloza je delimično kristalna i kristališe u monokliničnom sistemu čija kristalna jedinica sadrži 4 ostatka glukoze.

1.34.O

HO

HO

CH2OH

OO

CH2OH

OH

HO

OO

HO

HOO

CH2OH

OHO

CH2OH

OH

O

HITIN

• Linearan polisaharid koji se sastoji od 2000 ostataka N-acetilglu-kozoamina vezanih b-1-4-glikozidnim vezama, a nalazi se u pira-noznom obliku;

• Glavna strukturna komponenta insekata i rakova; • Po čvrstini sličan celulozi i sadrži kristalne delove.

O

OH

NHAc

HO

CH2OH

O

O

OH

NHAc

CH2OH

O

O

OH

NHAc

CH2OH

OH

n

1.35.

HETEROPOLISAHARIDI

HEMICELULOZE • Kod biljaka prate celulozu i čine potporni materijal ćelijskih zidova biljaka; • Lakše podležu hidrolizi od celuloze i rastvaraju se u alkalnim rastvorima; • Kiselom hidrolizom dobija se ksiloza, arabioza, glukoza, galaktoza, mano-

za, uronske kiseline, itd.; • Mogu bi linearni i razgranati; • Klasifikuju na osnovu prisutnih šećera.

KSILANI • Pratioci celuloze i nađeni su svim kopnenim biljkama i nekim algama; • Ima ih u slami, kukuruzovini, plevi i listopadnom drveću; • Hidrolizom daju ksilozu, a pored nje mogu da sadrže i arabinozu, uronske

kiseline i dr.; • Molekuli mogu biti linearni i razgranati.

1.36.

b-D-Xyl p-(14)-b-D-Xyl p-(14)-b-D-Xyl p-(14)-b-D-Xyl p-

3 3

3

1

b-D-Glc p L-Ara f

1

4)-b-D-Xyl pb-D-Xyl p-(1

1

POLIDEKSTROZA – kondenzacioni polimer nastao nasumičnim povezivanjem molekula glukoze - Razgranati molekul - Vrlo niske kalorijske vrednosti, te se stoga koristi u prehrambenoj industriji kao balastna materija

PEKTINSKE MATERIJE • To su smeše polisaharida koji se pored celuloze i skroba nalaze kao

strukturne komponente biljaka; • Najviše ih ima u kori i pulpi citrusa, jabuke, šećerne repe, suncokre-

ta; • Glavni monosaharid koji ulazi u sastav pektinskih materija je D-ga-

lakturonska kiselina, dok se u manjim količinama nalaze i L-ara-binoza, D-galaktoza.

OO

O O

O O

OOH

OH OH

OHOH

OHCOOH COOH

COOCH3

n

7.18.

• Oni su hidrokoloidi; • OH grupe su često metilovane što utiče na osobine pektina; • Veći broj metoksi grupa - veća rastvorljivost pektina u vodi i veća moć

želiranja

BILJNE GUME

Gume su velika grupa polisaharida i njihovih derivata koje formiraju jako viskozne rastvore pri malim koncentracijama. Koriste se u industriji hrane kao gelovi, stabilizatori i emulgatori; Predstavnici: Ksantan – koristi se kao prehrambena guma zbog sledećih karakte-ristika: -Rastvara se u hladnoj i toploj vodi; -Formira viskozne rastvore pri niskim koncentracijama; -Rastvorljiv i stabilan u kiselim sistemima; -Koristi se kao stabilizator vodenih disperzija, suspenzija i emulzija; -Viskozitet mu se veoma malo menja sa promenom temperature; U molekulu ksantana svaki molekul b-D-glukopiranozilske jedinice na mestu O-3 povezan je sa b-D-manopiranozil-(1-4)-b-D-glukuronopi-ranozil-(1-2)-6-O-acetil-b-D-manopiranozil trisaharidnom jedinicom.

7.19.

b-D-Gal p-(13)-b-D-Gal p-(13)-b-D-Gal p-(13)-b-D-

b-D-Glc pUA

b-D-Gal p

b-D-GlcpUa

6

1

1

6

b-D-Gal p1

6

6

1

Guma arabika je jedna od najpoznatijih prirodnih guma. Dobija se kao izlu-čevina različitih vrsta biljaka akacija, subfamilije Mimosoideace, familije le-guminoza. Guma arabika se ručno skuplja iz naprslina ili oštećenih mesta stabla, sor-tira i pakuje. Prirodna guma arabika je kisela ili neutralna so (Ca, Mg, K) heteropolisaha-rida. Po hemijskom sastavu guma arabika je slabo kiseli heteropolisaharid. Glav-ni lanac čine ostaci galaktoze, b-D-Galp-(1-3)-b-D-Galp-(1-3)- za koji su vezani sporedni lanci (6-1) koji se sastoje iz L-Araf, L-Rhap, D-Galp i D-GlcpUA. U vodi se rastvara i do 50% (na 25oC) guma arabike. Koristi se kao emulgator i stabilizator u sokovima tipa Kola, Fanta, Šveps... Sprečava kristalizaciju saharoze.

Agar je biljna guma ili hidrokoloid koji se dobija iz crveno-purpurnih morskih algi iz

roda Glacilaria, Gelidium i dr. Nerastvoran je u hladnoj, a disperguje u toploj vodi. To

je verovatno najjači agens za želiranje, jer gradi gelove i do koncentracije 0.04%. Ge-

lovi agara su stabilni i na visokim temperaturama.

U hemijskom pogledu agar je smesa tri polisaharida. Prvi konstituent agaroza je neu-

tralni polisaharid koji se sastoji iz b-D-galaktopiranozil i 3,6-anhidro-a-L-galaktopi-

ranozil ostataka vezanih 1-3 i 1-4 vezama u ekvivalentnom odnosu. Ovaj linearni niz

gradi dvostruki heliks i odgovoran je za formiranje gela.

Druga komponenta - agaropektin, pored šećera koji se nalaze u agarozi, sadrži i ostatke

D-glukuronske kiseline i pirogrožđane kiseline, a utvrđeno je i prisustvo sulfatnih grupa.

Treći polisaharid je galaktan esterifikovan sumpornom kiselinom koji sadrži nešto 3,6-an-

hidro-L-galaktopiranozil ostataka i pirogrožđane kiseline.

Agar ima vrlo široku primenu u prehrambenoj industriji. Svuda tamo gde treba da nastane

proizvod u obliku gela koristi se agar. Tako se agar upotrebljava za glaziranje peciva i ko-

lača, u filovima, pudinzima, u proizvodnji konzervi od mesa i ribe, u mlekarstvu kod proiz-

vodnje sireva i jogurta i dr. Agar se upotrebljava u bakteriološkoj tehnici kao čvrsta hranljiva

podloga.

OO

OH

CH2O

OO

OHCH2OH

O

OH n

7.22.

Alginska kiselina kao linearni polimer gradi viskozne u vodi rastvorne soli sa alkalnim meta-

lima i aminima. Natrijumove soli nazivaju se alginati, a organske soli ili estri su alginski deri-

vati.

U industrijskoj proizvodnji alginata mrke alge se skupljaju (žanju 3-4 puta godišnje), melju i

peru, a zatim tretiraju natrijum-karbonatom. Dobijena so se pere hlorovodoničnom kiselinom,

a nastale slobodne alginske kiseline se natrijum-karbonatom prevode u komercijalni Na-algi-

nat.

Alginske kiseline, slično pektinima, želiraju u prisustvu Ca jona. Ova osobina alginske kiseline

je osnova njene upotrebe u prehrambenoj industriji. Ako se alginska kiselina tretira sa propi-

len-oksidom dobija se hidroksipropiletar koji ne želira sa kalcijumom, a upotrebljava se kao

stabilizator u proizvodnji sladoleda.

7.23.OHOH

COOH

COOHn

OH

O

O

OO

O O

HO HOHOCOOH

O

Alginske kiseline su biljne gume koje se dobijaju iz mrkih morskih algi Macrocistus

pyrifera, koje u velikim količinama rastu u plićacima Pacifika. Hidrokoloidi dobijeni

iz ovih algi su heteropoliuronidi koji se sastoje iz ostataka a-D-manuronske kiseline i

a-L-guluronske kiseline vezanih b-(1-4) vezama. Alginske kiseline su linearni poli-

meri i predstavljaju smeše poliuronida čiji je sastav različit u sadržaju navedenih uron-

skih kiselina.

OO

O3SO

OH

O

O

OH

O

O CH2

CH2OH_

n

7.24.

Karagenan je smeša heteropolisaharida delimično esterifikovanih sumpornom kise-

linom. Dobijaju se iz crvenih morskih algi Chondrus cripsus i dr. Ove alge rastu u

moru oko Irske, Engleske, Španije i Francuske i od davnina se koriste u ishrani i

farmaceutskoj industriji.

Hemijski sastav polisaharida karagenana zavisi od vrste algi, područja i sezone

skupljanja. Osnovna struktura se sastoji iz b-D-galaktopiranozil ostataka vezanih

(1-3) i a-D-galaktopiranozil ostataka vezanih (1-4) vezama, različito esterifikovanih

sumpornom kiselinom, a takođe i ostataka 3,6-an-hidro-a-D-galaktopiranoza. Prema

osobinama i sastavu karagenani se dele na , i dr.

Pošto grade jake gelove, alginati imaju veliku primenu u prehrambenoj industriji i slu-

že kao očvršćivači, agensi za pravljenje suspenzija, stabilizatori, emulgatori, za dobija-

nje gelova ili formiranje filmova, bez uticaja na promenu organoleptičkih osobina.

Alginati se upotrebljavaju u proizvodnji sapuna, kremova, veštačkih vlakana, hirurškog

konca i dr. Isto tako, upotrebljavaju se u industriji hartije.

Karagenan se upotrebljava za pripremanje gelova u prehrambenoj industriji. Zbog

velikog sadržaja sulfata karagenan poseduje i neke osobine koje nemaju drugi hidro-

koloidi. U mlečnim sistemima reaguje sa proteinima i gradi gelove ili stabilizuje

mlečne mešavine. Upotrebljava se kod pripremanja sladoleda, za zamrznute mlečne

proizvode, dezerte, kao zaštitna prevlaka u proizvodima od mesa i ribe i dr. Kara-

genan se upotrebljava i za bistrenje piva, jer taloži azotne materije (proteine).

PREHRAMBENA VLAKNA

- Kompleksna grupa biljnih supstanci rezistentnih na digestivne enzime sisara

- Prehrambena vlakna su: celuloza, hemiceluloza, lignin, druge komponente ćelijskih

zidova i rastvorni polisaharidi (pektinske materije).

- Izražavaju se kao TDF (Total Dietary Fiber) - totalna prehrambena vlakna