ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΣΤΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΑΛΙΣΣΑΦΗ ΘΕΜΙΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ : Πολλά χρόνια πριν ακόμη ο άνθρωπος αρχίσει να χρησιμοποιεί τα πλαστικά και συνθετικά πολυμερή, η φύση χρησιμοποιούσε τα φυσικά πολυμερή για να κάνει την ζωή ευκολότερη. Ένα είδος φυσικού πολυμερούς είναι και οι πολυσακχαρίτες, οι οποίοι είναι ομοπολυμερή ή συμπολυμερή σακχάρων. Οι ενώσεις αυτές οικοδομούνται από πολλές εκατοντάδες ή ακόμα και χιλίαδες μονάδες μονοσακχάρων ανά μόριο μέσω του πολυμερισμού.

Προκύπτουν με πολυμερισμό αλδοζών με απώλεια νερού π.χ. οι πολυσακχαρίτες που προκύπτουν από εξόζες έχουν τον γενικό τύπο : (C6H10O5)n Οι μονοσακχαρίτες συγκρατούνται με γλυκοζιτικούς δεσμούς Διασπώνται με υδρόλυση

Χρησιμεύουν σαν αποταμιευτικές και στηρικτικές ή στερεωτικές ύλες, κατά κύρίο λόγο των φυτών, αλλά κατά ένα ποσοστό και των ζώων. Είναι πολύ διαδεδομένοι στη φύση, περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη οργανική ένωση. Κύριοι πολυσακχαρίτες : Άμυλο Κυτταρίνη Κυκλοδεξτρίνες Γλυκογόνο

ΆΜΥΛΟ Αποτελεί αποταμιευτική ύλη των περισσοτέρων φυτών και πολύτιμο συστατικό των τροφίμων, σε πολλά από τα οποία περιέχεται σε σημαντικά ποσά, π.χ. στα δημητριακά (σιτάρι, καλαμπόκι, βρόμη 65-70% και ρύζι 80%), στα όσπρια (50-60%) και στις πατάτες (16-20%). Σε κάθε φυτικό είδος απαντά με διαφορετική μορφή αμυλόκοκκων ορατών με το μικροσκόπιο. Το σχήμα και το μέγεθος των αμυλόκοκκων αποτελούν βασικά στοιχεία για τον καθορισμό της προέλευσης του αμύλου.

Το άμυλο μπορεί να διαχωριστεί σε δύο συστατικά : την αμυλόζη (κατά 20%) και την αμυλοπηκτίνη (κατά 80%). Και τα δύο συστατικά έχουν ως δομικό υλικό την α-γλυκόζη, διαφέρουν όμως μεταξύ τους ως προς τη σύνταξη και το μοριακό βάρος. Στην αμυλόζη τα μόρια της γλυκόζης συνδέονται γραμμικά, ενώ στην αμυλοπηκτίνη διακλαδίζονται.

ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΑΜΥΛΟΖΗΣ-ΑΜΥΛΟΠΗΚΤΙΝΗΣ Στην αμυλόζη τα μόρια της γλυκόζης συνδέονται μεταξύ τους με α-1,4 γλυκοζιτικούς δεσμούς, ενώ στην αμυλοπηκτίνη με α-1,4 αλλά και με α-1,6 γλυκοζιτικούς δεσμούς. Το μοριακό βάρος της αμυλόζης κυμαίνεται μεταξύ 10.000 και 50.000, ενώ της αμυλοπηκτίνης μεταξύ 50.000 και 300.000. Η αμυλόζη είναι υπεύθυνη για την κυανή χρώση που προκαλείται από την επίδραση του ιωδίου στο άμυλο, μπορεί δε να διαχωριστεί από την αμυλοπηκτίνη με κατεργασία με βουτυλική αλκοόλη. Το ένζυμο β-αμυλάση που απαντά στα δημητριακά υδρολύει την αμυλόζη σχεδόν πλήρως σε μαλτόζη. Η αμυλοπηκτίνη δίνει καστανή χρώση με το ιώδιο και με την επίδραση της β-αμυλάσης μόνο το ½ αυτής μετατρέπεται σε μαλτόζη. Το άλλο ½ χαρακτηρίζεται ως δεξτρίνη.

ΑΜΥΛΟΖΗ Η αμυλόζη πιστεύεται ότι απαρτίζεται από μακριές αλυσίδες που η κάθε μία περιέχει 1000 ή περισσότερες μονάδες D – γλυκόζης συνδεδεμένες από κοινού με α – δεσμούς όπως στην (+) – μαλτόζη, υπάρχει περιορισμένη ή μη διακλάδωση της αλυσίδας.

Κατά την υδρόλυση της αμυλόζης ο μοναδικός δισακχαρίτης που παράγεται είναι η (+) – μαλτόζη, ενώ ο μοναδικός μονοσακχαρίτης είναι η D – (+) – γλυκόζη. Το γεγονός αυτό ερμηνεύεται με το γεγονός ότι απαρτίζεται από πολλά μόρια D – (+) – γλυκόζης που ενώνονται με α –1,4 – γλυκοζιτικούς δεσμούς. Για την εύρεση του αριθμού των α – D – (+) – γλυκοζιτικών ομάδων στο μόριο της αμυλόζης καθώς και για τον προσδιορισμό των δομών αυτών των μεγαλομορίων έχει γίνει χρήση διαφόρων μεθόδων : χημικές και ενζυμικές μέθοδοι, αναλύσεις ακτινών Χ, ηλεκτρονική μικροσκοπία, μετρήσεις οσμωτικής πίεσης και ιξώδους, συμπεριφορά κάτω από την επίδραση μίας υπερφυγοκέντρου.

Με συνδυασμό μεθυλίωσης και υδρόλυσης στο μόριο της αμυλόζης λαμβάνουμε χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με το μοριακό μέγεθος και το σχήμα. Συγκεκριμένα στην αμυλόζη κάθε μονάδα γλυκόζης, συνδέεται με δύο ομάδες άρα έχουμε μεθυλίωση σε 3 θέσεις

Παράλληλα όμως σε μικρό ποσοστό προκύπτει και το τετραμεθυλιωμένο προϊόν που είναι το 2,3,5,6 – τετρα – Ο – μέθυλο – D – γλυκόζη σε ποσοστό 0.2-0.45% του ολικού προϊόντος. Από το ποσοστό αυτού του παραπροϊόντος μπορούμε να υπολογίσουμε των αριθμό των υπομονάδων, μήκος της αλυσίδας. Η αμυλόζη πιστεύεται , συνεπώς ότι απαρτίζεται από μακριές αλυσίδες που η κάθε μία περιέχει 1000 ή περισσότερες μονάδες D – γλυκόζης συνδεδεμένες από κοινού με α – δεσμούς όπως στην (+) – μαλτόζη, υπάρχει περιορισμένη ή μη διακλάδωση της αλυσίδας.

ΑΜΥΛΟΠΗΚΤΙΝΗ Η αμυλοπηκτίνη έχει μία εξαιρετικά διακλαδισμένη δομή συνιστάμενη από αρκετές εκατοντάδες βραχέων αλυσίδων περίπου των 20 – 30 μονάδων D – γλυκόζηςσυνδεδεμένες με α-1,4 γλυκοζιτικούς δεσμούς. Το ένα άκρο κάθε μίας από αυτές τις αλυσίδες συνδέεται διαμέσου του C – 1 προς το C – 6 της επόμενης αλυσίδας

Υδρολύεται προς (+)-μαλτόζη Με μεθυλίωση και υδρόλυση παράγεται κυρίως το τρυμεθυλιωμένο προϊόν :

ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ Είναι πολύ διαδεδομένη στη φύση. Αποτελεί το κύριο συστατικό των κυτταρικών τοιχωμάτων των φυτών. Το ξύλο και ο φελλός είναι πολυπλοκότερα προϊόντα τροποποιημένης κυτταρίνης. Το διηθητικό χαρτί και το μπαμπάκι αποτελούνται από καθαρή κυτταρίνη. Απαντά σε όλα τα φυτικά τρόφιμα, δεν μπορεί όμως να αφομοιωθεί από τον άνθρωπο και πολλά σαρκοβόρα ζώα, γιατί τα ένζυμα του στομαχιού τους δεν μπορούν να διασπάσουν τους β-1,4 γλυκοζιτικούς δεσμούς που ενώνουν τα μόρια της γλυκόζης στο μόριο της.

Μελέτες που έχουν γίνει με φυσικές και χημικές μεθόδους έχουν δείξει ότι αποτελείται πάνω από 1500 μονάδες γλυκόζης, οι οποίες ενώνονται σχηματίζοντας κυκλικές δομές και τελικά ίνες Αντιδράσεις κυτταρίνης μετατρέπουν το εύκολα κατασκευάσιμο πολυμερές σε προϊόντα μεγάλης βιομηχανικής σημασίας Νιτρική κυτταρρίνη Η κυτταρίνη όπως και όλες οι αλκοόλες έχει την δυνατότητα να σχηματίζει εστέρες. Κατεργασία της κυτταρίνης με μίγμα νιτρικού και θειικού οξέος την μετατρέπει σε νιτρική κυτταρίνη. Η πλήρως νιτρωμένη κυτταρίνη ονομάζεται τρινιτρική κυτταρίνη και έχει τρεις νιτρικές ομάδες ανά μονάδα γλυκόζης. Η ουσία αυτή είναι η βαμβακοπυρίτιδα η οποία χρησιμοποιείται για την κατασκευή της άκαπνης πυρίτιδας.

Η νιτρωμένη σε μικρότερο βαθμό κυτταρίνη ονομάζεται πυροξυλίνη και περιέχει δύο με τρεις νιτρικές ομάδες ανά μονάδα γλυκόζης. Χρησιμοποιείται στην βιομηχανική παρασκευή πλαστικών όπως ο κελλουλοίτης και το κολλόδιο, σε φωτογραφικές μηχανές και στα βερνίκια. Έχει το μειονέκτημα ότι είναι πολύ εύφλεκτη και σχηματίζει εξαιρετικά επικίνδυνα οξείδια του αζώτου κατά την καύση. Οξικη κυτταρρίνη Όταν στην κυτταρίνη επιδράσουμε με μίγμα οξικού ανυδρίτη, οξικού οξέος και μικρής ποσότητας θειικού οξέος τότε η κυτταρίνη μετατρέπεται σε τριοξική. Μερική υδρόλυση απομακρύνει μερικές από τις οξικές ομάδες, αποικοδομεί τις αλυσίδες σε μικρότερα τμήματα (200-300 μονάδων) και παράγει την εξαιρετικά σημαντική από βιομηχανική άποψη οξική κυτταρίνη.

Η οξική κυτταρίνη είναι λιγότερο εύφλεκτη από την νιτρική και την έχει αντικαταστήσει σε πολλές εφαρμογές της όπως για παράδειγμα στις φωτογραφικές μεμβράνες ασφαλείας. Όταν ένα διάλυμα οξικής κυτταρίνης σε ακετόνη διαπεραστεί μέσω λεπτών οπών ενός spinnerette , ο διαλύτης εξατμίζεται και αφήνει σταθερά νημάτια. Οι ίνες από αυτά τα νημάτια συνιστούν το υλικό που είναι γνωστό ως οξική τεχνητή μέταξα.

ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ Το γλυκογόνο είναι η μορφή με την οποία αποθηκεύονται οι υδατάνθρακες στα ζώα και δεν υφίστανται με την μορφή κόκκων, αλλά κατανέμονται μέσα στο πρωτόπλασμα. Η κύρια πηγή γλυκογόνου είναι τα μύδια Όπως η αμυλοπηκτίνη στο άμυλο, έτσι και το γλυκογόνο χαρακτηρίζεται από μια περίπλοκη δομή, με συνδέσμους 1,4 και 1,6, όπως διακρίνεται και στο σχήμα. Τα μόρια του γλυκογόνου είναι μεγαλύτερα από τα αντίστοιχα της αμυλοπηκτίνης. Περιέχουν μέχρι 100000 μονάδεs γλυκόζης, καθώς και περισσότερες διακλαδώσεις :