Засвоювані полісахариди - біохімічні аспекти
Крохмаль і глікоген є засвоюваними полісахаридами глюкози. Крохмаль міститься в рослинних клітинах як у лінійній, так і в розгалуженій формі. Глікоген має сильно розгалужену структуру і міститься в тканинах тварин, особливо в м’язах та печінці.
Крохмаль. Крохмаль - один із найпоширеніших полісахаридів у рослинах, де він зберігається в насінні, бульбах, корінні та деяких плодах. Він складається з двох сімейств полімерів, переважно лінійної амілози [(1— »4) -oH> глюкан] та розгалуженого амілопектину [(l-> 4) -a-D-глюкану з гілками, пов'язаними з C-6]. Крохмалі з різних джерел бувають різними за структурою, але зазвичай амілопектин має середню довжину ланцюга між точками відгалуження від 20 до 25 одиниць глюкози. Типові крохмалі містять від 20% до 30% амілози та від 70% до 80% амілопектину; однак також доступні високий амілопектин (воскова кукурудза, 98% амілопектину) та високий амілозний крохмаль. Крохмали для переробки продуктів харчування виробляються з багатьох джерел. Найважливішими джерелами є кукурудза (звичайна, воскоподібна та з високим вмістом амілози), картопля, рис, тапіока та пшениця. Фізичні властивості та, певною мірою, засвоюваність крохмалів змінюються залежно від їх тонкої структури та відображають їх джерело.
Молекули амілози та амілопектину закладаються під час біосинтезу у високоорганізовані частинки, які називаються гранулами. Гідроген-
Малюнок 1-12. Мультфільм, що ілюструє розгалужені структури полісахаридів, (а) Лінійний полісахарид. Кола представляють цукрові одиниці, пов'язані глікозидними зв'язками, (b) чергуються гілки, що складаються з однієї одиниці цукру, •; (c) блоки послідовних одиничних гілок одиниці цукру, •; (г) розгалужена структура (гілки на гілках). Нередукуючий кінець, •/редукційний кінець, 0/один цукор послідовності одиниць цукру, Q.
пов'язана структура компонентів крохмалю робить гранули нерозчинними у воді нижче приблизно 55 ° C. Вище цієї температури гранула вбирає воду, набрякає і врешті-решт піддається фрагментації, виділяючи амілопектин і амілозу. Набряклі гранули відповідають за високу в'язкість частково желатинизованих дисперсій крохмалю. Чиста амілоза та амілопектин мають обмежену розчинність у воді, і існує тенденція до того, що амілозні ланцюги та меншою мірою амілопектинові гілки агрегуються через водневий зв'язок та стають нерозчинними у холодній воді. Це може відбуватися в оброблених харчових продуктах, спричиняючи стійкість до травлення амілази.
Гідратований (желатинизований) крохмаль легко гідролізується різними амілазами, тоді як нативна крохмальна гранула більш стійка до ферментативного травлення. Желатизований крохмаль гідролізується до глюкози в шлунково-кишковому тракті спільною дією амілази слини та підшлункової залози та а-глюкозидази слизової оболонки кишечника (глюкоамілаза, сахараза /
а-декстриназа). А-амілази, які розщеплюють лише (al—> 4) -зв'язки, каталізують гідроліз крохмалю до мальтози, мальтотріози та мальто-тетраози, а також до олігосахаридів, які називаються граничними декстринами, що складаються з мінімум чотирьох одиниць глюкози, включаючи точка (al ^ 6), пов'язана з гілкою. Потім ці дисахариди та олігосахариди перетворюються в глюкозу за допомогою a-глюкозидаз. На малюнку 1-13 показано фрагмент структури амілопектину та (l- * 4) - та (1—> 6) -а-глюкозидні зв'язки, які можуть гідролізуватись травними ферментами людини. Верхній травний тракт людини не має ендогенного (1—> 4) - | 3-D-глюка-насе, і тому целюлоза з її віком р-зв’язку не засвоюється.
Глікоген. Глікоген, як і амілопектин крохмалю, являє собою (1 ^ 4) -a-D-глюкан з гілками на гілках, які пов'язані (al— * 6). Середня довжина (1— »4) -зв’язаного ланцюга між точками відгалуження становить від 10 до 14 одиниць глюкози. Через це збільшується розгалуження порівняно
Малюнок 1-13. (а) Сегмент структури амілопектину крохмалю, що показує a-d-глюкозидні зв'язки та точки відгалуження. Глікоген має подібну структуру, фунт.) Конформаційна структура целюлози показує, що змінні/3-d-глюкозилові одиниці перевертаються на 180 °, утворюючи плоску стрічкоподібну структуру, стабілізовану водневими зв’язками (• • •). Глюкозидні зв’язки позначені маленькими стрілками.