- مميزات
- بناء
- المميزات
- في الخلايا
- الزيلوز في الرحيق
- في الطب
- في الصناعة
- آثار الزيلوز على استقلاب الحيوان
- المراجع
و الفركتوز هو أحادي السكاريد خمس ذرات الكربون وجود مجموعة وظيفية ألدهيد، بحيث يتم تصنيفها، جنبا إلى جنب مع ذات الصلة كما الريبوز وأرابينوز، ضمن مجموعة من aldopentoses السكريات.
كان Koch ، في عام 1881 ، أول من اكتشفه وعزله عن الخشب. منذ ذلك الحين ، صنفه العديد من العلماء على أنه أحد السكريات "النادرة" وغير المألوفة نظرًا لصعوبات الحصول عليها وتكاليف الحصول عليها.
إسقاط فيشر لـ D- و L-Xylose (المصدر: akane700 عبر ويكيميديا كومنز)
ولكن في عام 1930 ، تمكنت تعاونية أمريكية من الحصول عليها من قشر بذور القطن ، وهي مادة أرخص بكثير ، ومنذ ذلك الحين أصبحت شائعة كسكر يمكن الحصول عليه بأسعار مماثلة لتلك الخاصة بإنتاج السكروز.
في الوقت الحاضر ، يتم استخدام طرق مختلفة لعزله عن خشب الأنواع المختلفة من النباتات الخشبية ومن بعض منتجات النفايات.
تستخدم مشتقاته على نطاق واسع كمحليات في الأطعمة والمشروبات المطورة لمرضى السكر ، لأنها لا تساهم في زيادة مستويات السكر في الدم. المشتق الأكثر تصنيعًا والمستخدم كمُحلي هو إكسيليتول.
أصبح استخدام مادة الزيلوز كمصدر للكربون في صناعة التخمير الكحولي من أهم نقاط البحث العلمي في هذه الأوقات.
مميزات
الزيلوز ، مثل الجلوكوز ، له طعم حلو وقد أظهرت بعض الدراسات أنه يحتوي على حوالي 40٪ من طعم حلو للجلوكوز.
ككاشف ، يتوفر تجارياً كمسحوق بلوري أبيض. له ، مثل العديد من سكريات البنتوز الأخرى ، وزن جزيئي يبلغ حوالي 150.13 جم / مول وصيغة جزيئية لـ C5H10O5.
نظرًا لبنيته القطبية ، فإن هذا السكاريد الأحادي قابل للذوبان في الماء بسهولة وله نقطة انصهار حوالي 150 درجة مئوية.
بناء
الشكل أو الأيزومر الأكثر شيوعًا في الطبيعة هو D-xylose ، بينما شكل L-xylose هو الذي يتم الحصول عليه عن طريق التخليق الكيميائي للاستخدام التجاري.
يحتوي هذا الكربوهيدرات على أربع مجموعات OH وبفضل مجموعة الألدهيد الحرة ، فإنه يعتبر سكرًا مختزلًا. مثل السكريات الأخرى ، اعتمادًا على الوسط الذي يوجد فيه ، يمكن العثور عليه بطرق مختلفة (فيما يتعلق بشكل حلقته).
إسقاط هوورث لـ Xylose (المصدر: NEUROtiker عبر ويكيميديا كومنز)
يمكن العثور على الأيزومرات الحلقية (hemiacetals) في محلول مثل pyrans أو furans ، أي على شكل حلقات من ستة أو خمسة روابط والتي بدورها ، اعتمادًا على موضع مجموعة الهيدروكسيل غير المشددة (-OH) ، يمكن أن يكون لها المزيد من الأشكال المتزامنة.
المميزات
في الخلايا
مثل السكريات الأخرى مثل الجلوكوز والفركتوز والجلاكتوز والمانوز والأرابينوز ، بالإضافة إلى بعض السكريات الأمينية المشتقة ، فإن D-xylose هو أحادي السكاريد يمكن العثور عليه بشكل شائع كجزء هيكلي من السكريات الكبيرة.
يمثل أكثر من 30٪ من المواد التي تم الحصول عليها من التحلل المائي لنصف السليلوز من أصل نباتي ويمكن تخميره إلى إيثانول بواسطة بعض البكتيريا والخمائر والفطريات.
بصفته المكون الرئيسي لبوليمرات الزيلان في النباتات ، يعتبر الزيلوز أحد أكثر الكربوهيدرات وفرة على وجه الأرض بعد الجلوكوز.
يتكون Hemicellulose في الغالب من arabinoxylan ، وهو بوليمر يتكون العمود الفقري له من xyloses المرتبطة بروابط β-1،4 ، حيث يمكن ربط بقايا أرابينوز في مجموعات -OH في المواضع 2 'أو 3'. يمكن أن تتحلل هذه الروابط بواسطة الإنزيمات الميكروبية.
من خلال المسار الأيضي لفوسفات البنتوز في الكائنات حقيقية النواة ، يتم تقويض الزيلوز إلى زيلولوز -5-ف ، والذي يعمل كوسيط في هذا المسار لتخليق النوكليوتيدات اللاحق.
الزيلوز في الرحيق
حتى ما يزيد قليلاً عن عقد من الزمان ، كانت السكريات الرئيسية الموجودة في رحيق الأزهار هي الجلوكوز والفركتوز والسكروز. على الرغم من ذلك ، يمتلك جنسان من عائلة Proteaceae سكاريد رابع: الزيلوز.
تحتوي أجناس Protea و Faurea على هذا السكاريد بتركيزات تصل إلى 40٪ في رحيقهم ، وهي حقيقة يصعب تفسيرها نظرًا لأنها تبدو غير مستساغة (مبهرجة أو لذيذة) لمعظم الملقحات الطبيعية لهذه النباتات.
يعتبر بعض المؤلفين هذه الخاصية كآلية وقائية لزوار الأزهار غير المحددين ، بينما يعتقد البعض الآخر أن وجودها له علاقة أكبر بتدهور جدران الخلايا في الرحيق بواسطة الفطريات أو البكتيريا.
في الطب
يستخدم D-xylose أيضًا كوسيط في تصنيع الأدوية ذات الوظائف العلاجية. يتم استخدامه كبديل للسكر لأغراض مكافحة التسوس (مكافحة التسوس).
في مجال الطب البيطري ، يتم استخدامه لاختبار سوء الامتصاص وبنفس الطريقة يشارك في إجراءات تقييم قدرة الأمعاء على امتصاص السكريات البسيطة في البشر.
في الصناعة
كما ذكرنا سابقًا ، فإن أحد الاستخدامات الأكثر شيوعًا للزيلوز ، من الناحية التجارية ، هو كمكمل غذائي منخفض السعرات الحرارية ، وقد تمت الموافقة على استخدامه من قبل إدارة الغذاء والدواء (FDA)..
يتم إنتاج أنواع الوقود البديلة مثل الإيثانول بشكل أساسي بفضل تخمير الكربوهيدرات الموجودة في الكتلة الحيوية النباتية ، والتي تمثل مصدرًا طويل الأجل للكحول المذكور.
الزيلوز هو ثاني أكثر الكربوهيدرات وفرة في الطبيعة ، لأنه جزء من الهيميسليلوز ، وهو عديد السكاريد غير المتجانسة الموجود في جدار الخلية للخلايا النباتية وهو جزء مهم من الألياف في الخشب.
يتم حاليًا بذل الكثير من الجهد لتحقيق تخمير هذا السكر من أجل إنتاج كمية أكبر من الإيثانول من الأنسجة النباتية ، باستخدام الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا لهذا الغرض (خاصة البكتيريا والخمائر).
آثار الزيلوز على استقلاب الحيوان
يبدو أن استخدام الزيلوز قليل جدًا من قبل الحيوانات أحادية المعدة (الحيوانات التي لها معدة واحدة ، تختلف عن الحيوانات المجترة ، مع أكثر من تجويف معدي واحد).
في كل من الدواجن والخنازير ، عندما يتم تضمين الكثير من D-xylose في نظامهم الغذائي اليومي ، يمكن ملاحظة انخفاض خطي في متوسط زيادة الوزن اليومية ، وفي كفاءة التغذية وفي محتوى المادة الجافة التي تفرز.
يفسر ذلك عدم قدرة معظم الحيوانات على تحلل بوليمرات هيميسليلوز ، والتي تم تكليف مجموعات بحثية مختلفة لها بالبحث عن بدائل مثل الإنزيمات الخارجية ، وإدراج البروبيوتيك والكائنات الحية الدقيقة في حمية ، إلخ.
لا يُعرف سوى القليل جدًا عن الاستخدام الأيضي للزيلوز في الفقاريات ، ومع ذلك ، فمن المعروف أن إضافته كمكمل غذائي عادةً ما ينتهي به الأمر كمنتج للإفراز في البول.
المراجع
- Garrett، R.، & Grisham، C. (2010). الكيمياء الحيوية (الطبعة الرابعة). بوسطن ، الولايات المتحدة الأمريكية: بروكس / كول. سينجاج ليرنينج.
- Huntley ، NF ، & Patience ، JF (2018). الزيلوز: الامتصاص والتخمير والتمثيل الغذائي بعد الامتصاص في الخنزير. مجلة علوم الحيوان والتكنولوجيا الحيوية ، 9 (4) ، 1-9.
- جاكسون ، س ، ونيكلسون ، سو (2002). الزيلوز كسكر رحيق: من الكيمياء الحيوية إلى البيئة. الكيمياء الحيوية وعلم وظائف الأعضاء المقارن ، 131 ، 613-620.
- جيفريز ، TW (2006). الخمائر الهندسية لاستقلاب الزيلوز. الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية ، 17 ، 320-326.
- كوتر ، ب. ، وسيريسي ، م. (1993). تخمر الزيلوز عن طريق خميرة الخميرة (Saccharomyces cerevisiae). تطبيق ميكروبيول. Biotechnol، 38، 776-783.
- ماثيوز ، سي ، فان هولدي ، ك ، وأهيرن ، ك. (2000). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثالثة). سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا: بيرسون.
- ميلر ، إم ، ولويس ، هـ. (1932). التمثيل الغذائي بينتوز. J. بيول. Chem.، 98، 133-140.
- المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. قاعدة بيانات PubChem. (+) - Xylose، CID = 644160، www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (تم الاطلاع عليه في 12 أبريل / نيسان 2019)
- شنايدر ، هـ ، وانج ، ب ، تشان ، واي ، وماليسزكا ، ر. (1981). تحويل D-Xylose إلى إيثانول بواسطة خميرة Pachysolen tannophilus. رسائل التكنولوجيا الحيوية ، 3 (2) ، 89-92.