Гемицеллюлоза (производное целлюлозы, биологические и химические свойства)
Гемицеллюлоза - смешанная группа растительных гетерополисахаридов (см. Полисахариды), которые вместе с пектинами образуют матрикс стенки клетки. В отличие от пектинов, гемицелюлозу экстрагируют растворами щелочи; от целлюлозы отличаются способностью гидролизироваться при кипячении с разбавленными минеральными кислотами.
Вместе с целлюлозой в значительном количестве (от 6 до 43%) содержатся в одревесневших частях растений (древесине, соломе, шелухе, семенах, кукурузных початках). Гемицеллюлозу экстрагируют щелочными растворами непосредственно из древесины или после удаления лигнина остаток растительного материала (холоцелюлозу) обрабатывают ДМСО. В последнем случае гемицеллюлоза по составу приближаются к нативной.
Гемицеллюлоза различных растений неодинаковы, поэтому не существует стандартных методов ее распределения на подклассы.
Каждый биологический материал требует специфической обработки, такой как осаждение электролитами или органическими растворителями, хроматография на колонках сорбентов или обработки специфическими ферментами.
Макромолекулы целюллозы (гемицеллюлозы) разветвленные и построены из пентоз (ксилопиранозы, арабинофуранозы) или гексоз (манопиранозы, галактопиранозы, фукопиранозы, мануроновой, галактуроновой и 4-О-метил-α-D-глюкуроновой кислот) степень полимеризации составляет 50-300.
Молекулярная масса значительно меньше, чем в целлюлозы. По моносахаридам, доминирующих в составе макромолекулы, гемицеллюлозы разделяют на три группы:
- ксилана
- манана
- галактана
Подгруппа ксилана гемицелюлоз, построенных в основном из остатков D-ксилопиранозы, которые бывают ацетилированный, иногда - связанными через гликозидная (α1>2) -связь с 4-О-метил-α-D-глюкуроновой кислотой, иногда - соединенными (α1>3) -связью с α-L-арабинофуранозою. Подгруппа ксилана гемицеллюлозы содержатся преимущественно в древесине лиственных пород деревьев. Их строение похоже на строение ксиланов других растительных материалов.
Мананы (в основном глюко- и галактоглюкомананы) преимущественно образуют мягкую древесину хвойных пород. При гидролизе манана получают D-глюкозу, D-маннозу и D-галактозу в соотношении 3:1:1.
Глюкомананы - основные целлюлозы гемицеллюлозы папоротникообразных и хвощей. Целюлозы, производные манана, содержащие в молекуле около 5% глюкозы, обнаруживают в манановых водорослях. Галактаны (преимущественно арабиногалактан) - подгруппа гемицелюлоз, основную цепь которых состоит из β-галактопиранозных остатков, связанных гликозидной (β1> 3) -связью, а в местах разветвления по С-6 присоединены дисахариды D-галактопиранозы или α-арабофуранозы. Они содержатся в древесине лиственницы, в небольших количествах - в древесине других растений, а также в отдельных водорослях (Cladophora, Caulerpa и Codium).
В производстве технической целлюлозы водорастворимая фракция со степенью полимеризации не более 50 называется γ-целлюлозой; она состоит в основном из ксилана и манана. В гидролизной промышленности из сырья, содержащего ксилана, производят ксилозу, ксилит, этанол, кормовые дрожжи, фурфурол, его производные и др. Во время пиролиза древесины лиственных пород деревьев из гемицеллюлозы получают метанол и уксусную кислоту.
^Наверх