المالتوز: الهيكل ، الوظيفة ، الغذاء ، التمثيل الغذائي - مادة الاحياء - 2025

و المالتوز (4-O- (α-D-glucopyranosyl) -β-D-غلوكوبيرانوز) هو ديساكهارايد تتألف من اثنين من مونومرات الجلوكوز مرتبطة من قبل رابطة غليكوسيدية من α-1،4 نوع. بطبيعة الحال هو أحد المنتجات الرئيسية للتحلل المائي الأنزيمي للأميلوز ، وهو عديد السكاريد المتماثل للجلوكوز الموجود في النشا.

يتم إنتاج المالتوز تجارياً من النشا المعالج بشعير الشعير. يعتبر ثنائي السكاريد هذا مهمًا جدًا لإنتاج المشروبات الكحولية المخمرة مثل البيرة أو الويسكي ، حيث يتم استخدام العصائر الغنية بالمالتوز ، وهو منتج من المستخلصات المصنوعة من حبوب الشعير المنبتة أو "المملحة".

التركيب الكيميائي للمالتوز (المصدر: Zippanova عبر ويكيميديا ​​كومنز)

نظرًا لأن المالتوز يتكون من بقايا جلوكوز ، فإن التحلل المائي لهذا ثنائي السكاريد في أمعاء العديد من الحيوانات ، بما في ذلك الإنسان ، له أهمية قصوى للحصول على الطاقة من النشا النباتي الذي يتم الحصول عليه منه.

ومع ذلك ، قد يُمنع تناول المالتوز المفرط لمرضى السكري أو أولئك الذين لديهم استعداد للإصابة بهذا المرض ، لأن هذا السكر يمكن أن يزيد من مستويات السكر في الدم (السكر في الدم) بسرعة.

أظهرت العديد من الدراسات أيضًا أن الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا ، على سبيل المثال ، قادرة على استقلاب المالتوز مباشرة كمصدر للكربون والطاقة ، باستخدام أنواع مختلفة من الإنزيمات وناقلات محددة لهذا الغرض.

هيكل المالتوز

تفاعل تخليق المالتوز. خافيير فيلاسكو

المالتوز عبارة عن ثنائي السكاريد يتكون من بقايا جلوكوز مرتبطة ببعضها البعض من خلال رابطة جلوكوزيدية من النوع α-1،4 ، والتي من خلالها يتم ربط شكل نصفي لوحدة α-D-glucopyranosyl مع بقايا -D-glucopyranose المعروف باسم "aglycone".

تقع ذرة الأكسجين التي هي جزء من الرابطة الجليكوسيدية إلى حد ما في وسط الهيكل ، بين حلقتين من الجلوكوز.

التركيب الجزيئي للمالتوز ثلاثي الأبعاد. AbcdKolya

له وزن جزيئي 342.3 جم / مول ، والذي يتوافق مع الصيغة الكيميائية C12H22O11. إنه سكر مختزل ويمكن أن يخضع للطفرات ، لذلك يمكن العثور عليه في شكل ألفا أو بيتا مالتوز.

علاوة على ذلك ، يمكن أن يتحلل هذا السكاريد المائي بواسطة أحماض مختلفة أو بواسطة إنزيم معين يعرف باسم المالتاز.

إنه مركب يوجد عادة كمسحوق بلوري أو أبيض باهت. إنه قابل للذوبان في الماء وله طعم حلو قليلاً (حوالي 50٪ من قوة التحلية للسكروز ، وهو سكر المائدة). لا يمكن بلورته بسهولة وهو قابل للتخمير.

المالتوز عبارة عن ثنائي سكاريد استرطابي للغاية ، أي أنه يتمتع بقدرة كبيرة على امتصاص الرطوبة من البيئة التي يوجد فيها. لديها نقطة انصهار قريبة من 120 درجة مئوية ويمكن أن تتكرمل عند 180 درجة مئوية.

وظيفة واستخدامات المالتوز

مصدر الطاقة

يمكن وصف المالتوز بأنه مصدر جيد للطاقة ، لأن التحلل المائي للرابطة الجليكوسيدية التي تشكل هذا السكاريد (بوساطة المالتاز) ، يطلق جزيئين من الجلوكوز ، تستخدمهما الخلايا بشكل فعال من خلال مسار التحلل.

نظرًا لأن النشا الموجود في العديد من الأطعمة ذات الأصل النباتي يتكون من عديدات السكاريد المتجانسة أميلوز وأميلوبكتين ، وهما بوليمرات من بقايا الجلوكوز المرتبطة بروابط الجلوكوزيد ، فإن التحلل المائي لهذا في المالتوز ، وبالتالي في المخلفات الخالية من الجلوكوز ، يمثل عنصرًا مهمًا مصدر للطاقة الحرارية للكائنات الحية المختلفة.

إنتاج المشروبات

تستخدم العصائر التجارية الغنية بالمالتوز ، خاصة تلك المنتجة من التحلل المائي الأنزيمي للنشا ، على نطاق واسع لإنتاج المشروبات الكحولية مثل البيرة والويسكي ، حيث تعمل بشكل أساسي على تحسين "الإحساس الفموي" لهذه المشروبات..

علاوة على ذلك ، يتم إنتاج هذه المشروبات الكحولية المخمرة وغيرها من المواد الخام المعروفة باسم "الشعير المملح" ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق إنبات هذه الحبوب ، من خلال عملية تسمى التخمير ، حيث تكون الإنزيمات الأصلية من نشا البذور.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المالتوز ومشتقاته ، التي توجد بنسبة كبيرة في العصائر الغنية بهذا السكاريد ، لها خصائص تمنع التبلور وتبلور المواد حيث تذوب.

الأطعمة المالتوز

صورة لشراب المالتوز (المصدر: www.aziatische-ingredienten.nl عبر ويكيميديا ​​كومنز)

على الرغم من أن المالتوز لا يعتبر "عنصرًا غذائيًا أساسيًا" ، أي أن استهلاكه ليس ضروريًا للإنسان ، إلا أنه موجود في العديد من الأطعمة الشائعة:

- يتم الحصول على المالتوز صناعياً من التحلل المائي للنشا ، ولكنه منتج وسيط طبيعي لعملية الهضم.

- البطاطا الحلوة وبعض أنواع القمح غنية بالمالتوز في حالة "حرة".

- شراب الشعير وشراب الذرة الأخرى غنية بالمالتوز ، وكذلك شراب الأرز البني ، من بين أشياء أخرى.

- تحتوي بعض أنواع البيرة والسيترونات ومشروبات "الشعير" الأخرى على محتوى معتدل من المالتوز ، حيث يتم استقلابه أثناء التخمير الكحولي.

- تحتوي بعض الحبوب والكومبوت والحلويات والشوكولاتة المصنعة صناعيًا أيضًا على الكثير من المالتوز.

- يوجد أيضًا في الشعير وفي هيدرات الذرة وفي أنواع مختلفة من النشويات.

استقلاب المالتوز

في الحيوانات ، يبدأ هضم النشا بإنزيمات ألفا الأميليز الموجودة في اللعاب ثم يستمر في الأمعاء الدقيقة. يتكون ناتج هذا التحلل الأولي من خليط من "الدكسترين المحدود" والمالتوز وبعض المخلفات الخالية من الجلوكوز.

يتم تحلل سكريات الجلوكوز الناتجة (بقايا المالتوز) بالماء بواسطة إنزيم المالتاز ، وهي عملية تنتهي بإفراز جزيئي جلوكوز لكل جزيء مالتوز ، والتي يمكن نقلها إلى مجرى الدم ومن هناك إلى أنسجة الجسم.

تفاعل مالتاز المحفز. يوجد على اليسار جزيء مالتوز وعلى اليمين جزيئات الجلوكوز الناتجة عن التحلل المائي (المصدر: Dapantazis.jpg عبر ويكيميديا ​​كومنز)

بالنظر إلى أن المالتوز والجلوكوز من المنتجات عالية الذوبان والفاعلية التناضحية ، فعند استهلاكهما بكميات زائدة (أكثر من 120 جرامًا في اليوم) يمكن أن "يجذب" الماء إلى الأمعاء ، مما يسبب الإسهال الطفيف.

يُمنع مرضى السكري أو المرضى الذين لديهم استعداد للإصابة بهذا المرض الاستهلاك المفرط للمالتوز ، لأن هذا السكر لديه القدرة على زيادة مستويات الجلوكوز في الدم بشكل سريع (السكر في الدم) ، وهو حدث يؤدي إلى نتائج عكسية بالنسبة لهؤلاء الأفراد.

في البكتيريا ، وهي كائنات بدائية النواة ، يحدث هضم السكريات مثل النشا بفضل الإنزيمات التي يتم تصديرها إلى خارج الخلية والتي يتم إدخال منتجاتها التحفيزية إلى العصارة الخلوية بواسطة ناقلات معينة ، بما في ذلك المالتوز.

بمجرد دخول العصارة الخلوية ، تشارك إنزيمات مثل amylomaltase و maltodextrin phosphorylase و glucokinase في التمثيل الغذائي اللاحق لهذا السكاريد ، مما ينتج عنه جزيئات مثل الجلوكوز 1-فوسفات والجلوكوز 6-فوسفات ، والتي تدخل تحلل الجلوكوز.

المراجع

1. Badui Dergal، S. (2016). كيمياء الغذاء. المكسيك ، بيرسون للتعليم.
2. Crow، RR، Kumar، S.، & Varela، MF (2012). الكيمياء المالتوز والكيمياء الحيوية. في السكريات الغذائية (ص 101-114).
3. Doudoroff ، M. ، Hassid ، WZ ، Putman ، EW ، Potter ، AL ، & Lederberg ، J. (1949). الاستخدام المباشر للمالتوز بواسطة Escherichia coli. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 179 (2) ، 921-934.
4. إيرمان ، إم ، إيرل ، آر ، هوفمان ، إي ، بوس ، دبليو ، وشلوسر ، إيه (1998). ناقل ABC المالتوز. علم الأحياء الدقيقة الجزيئي، 29 (3) ، 685-694.
5. Ouellette، RJ، & Rawn، JD (2014). الكيمياء العضوية: التركيب والآلية والتوليف. إلسفير.
6. Stick ، ​​RV ، & Williams ، S. (2010). الكربوهيدرات: الجزيئات الأساسية للحياة. إلسفير.