МАЛТОЗА: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЯ, ХРАНА, МЕТАБОЛИЗЪМ - БИОЛОГИЯ - 2025

В малтоза (4-О- (α-D-глюкопиранозил) -β-D-глюкопираноза) е дизахарид, съставен от две глюкозни мономери свързани чрез гликозидна връзка в α-1,4 тип. Естествено, той е един от основните продукти на ензимната хидролиза на амилозата, който е хомополизахарид на глюкоза, присъстващ в нишестето.

Малтозата се произвежда търговски от нишесте, което е обработено с ечемичен малц. Този дизахарид е много важен за производството на ферментирали алкохолни напитки като бира или уиски, в които се използват сиропи, богати на малтоза, продукт от екстракти, направени с покълнали или „малцови“ ечемични зърна.

Химическа структура на малтозата (Източник: Zippanova via Wikimedia Commons)

Тъй като малтозата е съставена от два остатъка от глюкоза, хидролизата на този дисахарид в червата на много животни, включително и човека, е от изключително значение за получаване на енергия от растителните нишестета, от които е получена.

Въпреки това, прекомерната консумация на малтоза може да е противопоказана за пациенти с диабет или такива с предразположение към това заболяване, тъй като тази захар може бързо да повиши нивата на глюкозата в кръвта (гликемия).

Много проучвания показват също, че микроорганизмите като бактерии например са способни да метаболизират малтозата директно като източник на въглерод и енергия, като за целта използват различни видове специфични ензими и преносители.

Структура на малтозата

Реакция на синтез на малтоза. Хавиер Веласко

Малтозата е дизахарид, съставен от два глюкозни остатъка, свързани заедно чрез глюкозидна връзка от α-1,4 тип, чрез който хемиацеталната форма на α-D-глюкопиранозиловата единица е свързана с β остатък -D-глюкопираноза, известна като "агликон".

Кислородният атом, който е част от гликозидната връзка, е разположен повече или по-малко в центъра на структурата, точно между двата глюкозни пръстена.

Молекулярна структура на малтозата в 3D. AbcdKolya

Той има молекулно тегло 342,3 g / mol, което съответства на химическата формула C12H22O11. Това е редуцираща захар и може да претърпи мутаротация, така че може да се намери във формата на α- или β-малтоза.

Освен това този дизахарид може да бъде хидролизиран от различни киселини или от специфичен ензим, известен като малтаза.

Това е съединение, което обикновено се намира като кристален или почти бял прах. Той е разтворим във вода и има леко сладък вкус (около 50% от подслаждащата сила на захарозата, която е трапезната захар). Той не може лесно да се кристализира и е ферментируем.

Малтозата е много хигроскопичен дизахарид, тоест има голям капацитет да абсорбира влагата от околната среда, където се намира. Той има точка на топене близо до 120 ° C и може да карамелизира при 180 ° C.

Функция и употреба на малтозата

Източник на захранване

Малтозата може да бъде описана като добър източник на енергия, тъй като хидролизата на гликозидната връзка, която изгражда този дисахарид (медиирана от малтаза), отделя две глюкозни молекули, които се използват ефективно от клетките по гликолитичния път.

Тъй като нишестето, присъстващо в много храни от растителен произход, е съставено от хомополизахариди амилоза и амилопектин, които са полимери на глюкозни остатъци, свързани с глюкозидни връзки, хидролизата на тази в малтозата и впоследствие в остатъците без глюкоза представлява важно източник на калорична енергия за различни живи организми.

Производство на напитки

Търговските сиропи, богати на малтоза, особено тези, произведени от ензимната хидролиза на нишестето, се използват широко за производството на алкохолни напитки като бира и уиски, където те работят предимно за подобряване на "оралното усещане" на тези напитки., Освен това производството на тези и други ферментирали алкохолни напитки се извършва със суровина, известна като "малцован ечемик", която се получава чрез покълване на тази зърнена култура, чрез процес, наречен малцоване, при което родните ензими на семена хидролизира нишесте.

В допълнение, малтозата и нейните производни, тези, които се намират в голяма част в сиропите, богати на този дизахарид, имат свойства, които предотвратяват желирането и кристализацията на веществата, при които се разтваря.

Малтозни храни

Снимка на сироп от малтоза (Източник: www.aziatische-ingredienten.nl чрез Wikimedia Commons)

Въпреки че малтозата не се счита за "основно хранително вещество", тоест консумацията й не е от съществено значение за човека, тя присъства в много общи храни:

- Малтозата се получава индустриално от хидролизата на нишестето, но е естествен междинен продукт на процеса на храносмилане.

- Сладките картофи и някои видове пшеница са богати на малтоза в "свободно" състояние.

- Малцовият сироп и други царевични сиропи са богати на малтоза, както и на кафяв оризов сироп, наред с други.

- Някои бири, цитрони и други напитки "малцов" имат умерено съдържание на малтоза, тъй като това се метаболизира по време на алкохолна ферментация.

- В някои промишлено обработени зърнени храни, компоти, бонбони, бонбони и шоколади също има много малтоза.

- Намира се също в ечемика, в царевичните хидролизати и в различни видове нишесте.

Малтозен метаболизъм

При животните храносмилането на нишесте започва с ензимите α-амилаза, присъстващи в слюнката и след това продължава в тънките черва. Продуктът от това първоначално разграждане се състои от смес от „ограничителни декстрини“, малтоза и някои остатъци без глюкоза.

Получените дисахариди на глюкозата (остатъци от малтоза) се хидролизират от ензима малтаза, процес, който завършва с освобождаването на две глюкозни молекули на малтозна молекула, които могат да бъдат транспортирани до кръвния поток и оттам до тъканите на тялото,

Реакция, катализирана с малтаза. Вляво малтозна молекула, а вдясно двете молекули глюкоза, получени в резултат на хидролиза (Източник: Dapantazis.jpg чрез Wikimedia Commons)

Като се има предвид, че малтозата и глюкозата са силно разтворими и осмотично активни продукти, когато се консумират в излишък (повече от 120 грама на ден), те могат да „привлекат“ вода в червата, причинявайки лека диария.

На пациенти с диабет или пациенти с предразположение към това заболяване е противопоказано прекомерната консумация на малтоза, тъй като тази захар има способността бързо да повишава нивата на кръвната захар (гликемия), което е контрапродуктивно събитие за тези индивиди.

При бактерии, които са прокариотни организми, храносмилането на полизахариди като нишесте се осъществява благодарение на ензимите, които се изнасят отвън на клетката и чиито каталитични продукти се въвеждат в цитозола от специфични преносители, включително малтоза.

Веднъж попаднали в цитозола, ензими като амиломалтаза, малтодекстрин фосфорилаза и глюкокиназа участват в последващия метаболизъм на този дизахарид, като се получават молекули като глюкоза 1-фосфат и глюкоза 6-фосфат, които навлизат в гликолиза.

Препратки

1. Badui Dergal, S. (2016). Химия на храните. Мексико, Пиърсън образование.
2. Crow, RR, Kumar, S., & Varela, MF (2012). Малтозна химия и биохимия. В диетични захари (стр. 101-114).
3. Doudoroff, M., Hassid, WZ, Putman, EW, Potter, AL, Lederberg, J. (1949). Директно използване на малтоза от Escherichia coli. Journal of Biological Chemistry, 179 (2), 921-934.
4. Ehrmann, M., Ehrle, R., Hofmann, E., Boos, W., and Schlösser, A. (1998). ABC малтозен транспортер. Молекулярна микробиология, 29 (3), 685-694.
5. Ouellette, RJ, & Rawn, JD (2014). Органична химия: структура, механизъм и синтез. Elsevier.
6. Stick, RV и Williams, S. (2010). Въглехидрати: основните молекули на живота. Elsevier.