Xilosa egenskaper, struktur og funksjoner

1764
Jonah Lester
Xilosa egenskaper, struktur og funksjoner

De xylose Det er et monosakkarid med fem karbonatomer som har en aldehydfunksjonell gruppe, og det er derfor det klassifiseres, sammen med andre relaterte sukkerarter som ribose og arabinos, i gruppen aldopentoser.

Koch, i 1881, var den første som oppdaget og isolerte den fra tre. Siden den gang har mange forskere klassifisert det som et av de mest "sjeldne" og uvanlige sukker, gitt vanskeligheter og kostnader ved å skaffe det..

Fishers projeksjon for D- og L-Xylose (Kilde: akane700 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

I 1930 klarte imidlertid et amerikansk kooperativ å skaffe det fra skallet av bomullsfrø, et mye billigere materiale, og siden har det blitt populært som sukker som kan oppnås til priser som er sammenlignbare med produksjonen av sukrose..

For tiden brukes forskjellige metoder for å isolere det fra treet fra forskjellige arter av treplanter og fra noen avfallsprodukter.

Derivatene brukes mye som søtningsmidler i mat og drikke utviklet for diabetikere, siden de ikke bidrar til økningen i blodsukkernivået. Derivatet som er mest syntetisert og brukt som søtningsmiddel er xylitol.

Bruk av xylose som karbonkilde i alkoholholdig gjæringsindustri har i disse tider blitt et av de viktigste punktene i vitenskapelig forskning.

Artikkelindeks

  • 1 Funksjoner
  • 2 Struktur
  • 3 funksjoner
    • 3.1 I celler
    • 3.2 Xylose i nektar
    • 3.3 I medisin
    • 3.4 I industrien
  • 4 Effekter av xylose på dyreomsetningen
  • 5 Referanser

Kjennetegn

Som glukose har xylose en søt smak, og noen studier har vist at den har omtrent 40% av den søte smaken av glukose.

Som et reagens er det kommersielt tilgjengelig som et hvitt krystallinsk pulver. Den har, som mange andre pentosesukkere, en molekylvekt på rundt 150,13 g / mol og en molekylformel C5H10O5.

Gitt sin polære struktur er dette monosakkaridet lett løselig i vann og har et smeltepunkt rundt 150 ° C..

Struktur

Den vanligste formen eller isomeren i naturen er D-xylose, mens L-xylose-formen er den som oppnås ved kjemisk syntese for kommersiell bruk..

Dette karbohydratet har fire OH-grupper, og takket være den frie aldehydgruppen betraktes det som et reduserende sukker. I likhet med andre sukker, kan det finnes på forskjellige måter (avhengig av ringenes form), avhengig av miljøet der den finnes..

Haworth-projeksjon for Xylose (Kilde: NEUROtiker [Public domain] via Wikimedia Commons)

Sykliske isomerer (hemiacetaler) kan bli funnet i oppløsning som pyraner eller furaner, det vil si som ringer med seks eller fem bindinger som i sin tur, avhengig av posisjonen til den anomere hydroksylgruppen (-OH), kan ha flere isomere former.

Funksjoner

I celler

Som andre sakkarider som glukose, fruktose, galaktose, mannose og arabinose, så vel som noen avledede aminosukkere, er D-xylose et monosakkarid som ofte kan bli funnet som en strukturell del av store polysakkarider..

Den representerer mer enn 30% av materialet oppnådd fra hydrolyse av hemicellulose av vegetabilsk opprinnelse og kan gjæres til etanol av noen bakterier, gjær og sopp.

Som hovedbestanddel av xylanpolymerer i planter, betraktes xylose som en av de mest rikholdige karbohydratene på jorden etter glukose..

Hemicellulose består for det meste av arabinoxylan, en polymer hvis ryggrad består av xyloser bundet av β-1,4-bindinger, hvor arabinosrester kan knyttes i -OH-gruppene i 2'- eller 3'-posisjonene. Disse bindingene kan brytes ned av mikrobielle enzymer.

Gjennom den pentose fosfat metabolske banen i eukaryote organismer kataboliseres xylose til xylulose-5-P, som fungerer som et mellomprodukt i denne banen for påfølgende nukleotidsyntese..

Xylose i nektar

Inntil for litt over et tiår siden var de viktigste sukker som ble funnet i blomstenektar glukose, fruktose og sukrose. Til tross for dem har to slekter av Proteaceae-familien et fjerde monosakkarid: xylose..

Kjønnene Protea  Y Faurea De har dette sakkaridet i konsentrasjoner på opptil 40% i nektaren, noe som har vært vanskelig å forklare siden det ikke synes å være velsmakende (prangende eller velsmakende) for de fleste av de naturlige pollinatorene av disse plantene..

Noen forfattere anser denne egenskapen som en forebyggingsmekanisme for ikke-spesifikke blomsterbesøkende, mens andre mener at dens tilstedeværelse har mer å gjøre med nedbrytningen av nektarens cellevegger av sopp eller bakterier..

I medisin

D-xylose brukes også som et mellomprodukt ved fremstilling av medikamenter med terapeutiske funksjoner. Den brukes som sukkererstatning for karies (karies).

Innen veterinærmedisinsk felt brukes den til malabsorpsjonstesten, og på samme måte er den involvert i prosedyrer for å evaluere tarmabsorpsjonskapasiteten til enkle sukkerarter hos mennesker..

I bransjen

Som nevnt tidligere, er en av de vanligste bruken av xylose, kommersielt sett, som et søtningsmiddel med lavt kaloriinnhold, og dets bruk er godkjent av FDA. (Food and Drug Administration, Food and Drug Administration).  

Produksjonen av alternative drivstoff som etanol oppnås hovedsakelig takket være gjæring av karbohydrater som er tilstede i plantebiomasse, som representerer en langvarig kilde til nevnte alkohol..

Xylose er det nest mest utbredte karbohydratet i naturen, siden det er en del av hemicellulose, et heteropolysakkarid som er tilstede i celleveggen til planteceller og som er en viktig del av fibrene i tre..

Det arbeides for tiden med å oppnå gjæringen av dette sukkeret for å produsere en større mengde etanol fra plantevev ved å bruke genetisk modifiserte mikroorganismer for dette formålet (spesielt bakterier og gjær)..

Effekter av xylose på dyreomsetningen

Xylose ser ut til å være veldig lite brukt av monogastriske dyr (dyr med en mage, forskjellig fra drøvtyggende dyr, med mer enn ett magehulrom).

Når for mye D-xylose er inkludert i deres daglige diett, kan det observeres en lineær reduksjon i gjennomsnittlig daglig vektøkning, i fôringseffektivitet og i innholdet av tørrstoff som skilles ut hos både fjærfe og svin..

Dette forklares med de fleste dyrs manglende evne til nedbrytning av hemicellulose-polymerer, som forskjellige forskningsgrupper har fått i oppgave å lete etter alternativer som eksogene enzymer, inkludering av probiotika og mikroorganismer i kosten osv..

Svært lite er kjent om den metabolske utnyttelsen av xylose hos virveldyr, men det er kjent at tilsetningen av den som et kosttilskudd vanligvis ender som et produkt av utskillelse i urinen..

Referanser

  1. Garrett, R., og Grisham, C. (2010). Biokjemi (4. utg.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
  2. Huntley, N. F., & Patience, J. F. (2018). Xylose: absorpsjon, gjæring og post-absorberende metabolisme hos grisen. Journal of Animal Science and Biotechnology, 9(4), 1-9.
  3. Jackson, S., og Nicolson, S. W. (2002). Xylose som nektarsukker: fra biokjemi til økologi. Sammenlignende biokjemi og fysiologi, 131, 613-620.
  4. Jeffries, T. W. (2006). Engineering gjær for xylose metabolisme. Nåværende mening i bioteknologi, 17, 320-326.
  5. Kotter, P., & Ciriacy, M. (1993). Xylose gjæring ved Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Bioteknologi, 38, 776-783.
  6. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
  7. Miller, M., & Lewis, H. (1932). Pentose metabolisme. J. Biol. Chem., 98, 133-140.
  8. Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon. PubChem-database. (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (åpnet 12. april 2019)
  9. Schneider, H., Wang, P., Chan, Y., & Maleszka, R. (1981). Omdannelse av D-Xylose til etanol av gjæren Pachysolen tannophilus. Bioteknologibrev, 3(2), 89-92.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.