23. Целлюлоза. Таралуы, өсімдік шикізатынан бөлінуі, құрылысы, идентификациясын көрсетіңіз

Целлюлоза да крахмал сияқты табиғи полимер — полисахарид. Оның молекулалық формуласы да крахмалдікі сияқты (С₆Н₁₀О₆)_n.

Целлюлозаны клетчатка деп те айтады. Ол — өсімдіктер клеткасы кабықшасының негізгі кұрам бөлігі. Едәуір көп таралған биополимер. Мақта талшығында 98%-ке дейін, ағаш сүрегінде 50%-ке жуық, жасыл жапырақтарда, шөпте (10—25%) болады.

Целлюлозаның макромолекуласы циклді (3- глюкозаның қалдықтарынан тұрады, түзу құрылымды. Целлюлозаның макромолекулалары бір бағытта орналасқандықтан, талшық түзеді (зығыр, мақта, кендір, т.б.).

Целлюлозаның қарапайым буыны крахмалдікі сияқты — С₆Н₁₀О₅ — бірақ в-глюкозаның қалдығынан құралған:

Крахмал мен целлюлозаның құрамына әр түрлі формалы глюкозаның кіруі олардың қасиеттеріне әсер етеді. Целлюлозаны тек қана күйіс қайыратын жануарлар қорыта алады. Адам және басқа жануарлар ферменттері целлюлозаны қорыта алмайды, сондықтан оны азық ретінде пайдаланбайды.

Целлюлозаның полимерлену дәрежесі — n-нің мәні крахмалдан көп, молекулалық массасы да крахмалдан үлкен (шамамен мақтада ~ 1,7 млн., зығырда ~ 6 млн-ға дейін) болады. Целлюлоза құрылымы тек түзу сызықты болады:

— С₆Н₁₀О₅ — С₆Н₁₀О₅ — С₆Н₁₀О₅ — С₆Н₁₀О₅ —

Мақта, зығыр, кендір, т.б. талшықты материалдардың целлюлозадан түзілетіндігі осыған байланысты. Целлюлоза ақ немесе сүр түсті талшықты қатты зат. Целлюлоза суда, спиртте, эфирде, ацетонда және т.б. органикалық еріткіштерде ерімейді.

Целлюлозаның гидроксил топтары арқылы әр түрлі эфирлерін алуға болады. Целлюлозаның құрамындағы глюкозаның әр қалдығында үш гидроксил тобынан болады:

Реакцияға бір, екі, үш гидроксил топтары қатысуы мүмкін. Реакцияны жүргізу жағдайына байланысты целлюлозаның әр түрлі нитраттары алынады:

Целлюлозаның нитраттары өте жанғыш және қопарылғыш заттар. Целлюлозадан толық емес нитрлеп, нитросырлар және лак алады. Толық нитрлеп, қопарылғыш зат (түтінсіз дәрі) өндіріледі.

Целлюлозаға сірке кышқылымен (немесе сірке ангидридімен) күкірт қышқылы қатысында әсер етіп, целлюлозаның диацетатын немесе триацетатын алуға болады:

24. Крахмал(амилоза, амилопектин). Таралуы, өсімдік шикізатыннан бөлінуі, құрылысы, идентификациясы жолын ұсыныңыз.

Крахмал (С₆Н₁₀О₅)_n табиғатта кең тараған полисахарид. Күріште 80%-ке дейін, бидай мен жүгеріде 70—75%, картоп түйіндерінде 20% крахмал болады.Крахмал — табиғи полимер. Ол екі полисахаридтен: амилоза мен аминопектиннен тұрады.Полимерлену дәрежесі — n-нің мәні крахмалдың әр түрлі молекуласында шамамен 200-ден 2000-ға дейін болады. Крахмалдың молекулалық массасы бірнеше жүз мыңнан (амилоза) миллионға дейін (амилопектин) жетеді.

Крахмалдың макромолекуласы циклді α-глюкозаның қалдықтарынан тұрады. Крахмал түзілу процесінің сызбанұсқасы:

Яғни, крахмалдың қарапайым буыны, - C₆H₁₀O₅ -

Өндірісте крахмалды картоптан немесе жүгеріден алады. Картоптан крахмал алу үшін оны ұнтақтап турап, сүзгіге салып, сумен шаяды. Сумен шайылған крахмалды ыдыстарда тұнғаннан кейін бөліп алып кептіреді. Крахмал салқын суда ерімейтін ақ түсті ұнтақ зат. Ыстық суда ісініп, коллоид ерітінді — клейстер түзеді.

Крахмалдың маңызды химиялық қасиеттерінің бірі — йодпен әрекеттескенде көк түстің пайда болуы. Оны картоптың немесе ақ нанның кесіндісіне, крахмал клейстріне йод ерітіндісін тамызып көруге болады. Бұл реакцияны тағам өнімдерінде крахмалдың бар-жоғын анықтау үшін қолданады.

Крахмал минерал қышқылдың (H₂SО₄) немесе ферменттердің әсерінен гидролизденіп, глюкоза түзеді:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O → C₆H₁₂O₆

Реакция жағдайына байланысты әр түрлі аралық өнімдер түзіліп, гидролиз сатылап жүруі мүмкін:

(С₆Н₁₀О₅)_n → (C₆Н₁₀О₅)m → xС₁₂Н₂₂O₁₁ → nС₆Н₁₂O₆

Макромолекуланың ыдырауы біртіндеп іске асады, әуелі ірі молекулалы қосылыс декстрин, содан кейін дисахарид мальтоза және гидролиздің соңғы өнімі глюкоза түзіледі.

25)  Клетка аралық заттар — пектин шын мәнісінде барлық өсімдгктерде кездеседі. Олар клетканы бір-біріне жабыстырып тұрады. Қайнатқанда кілегей түзетіндіктен оны пектин деп атап кеткен. Пектин заттары күрделі полисахаридтер, галактурон қышқылдарынан түрады. Пектин заттарының үш түрі бар. Олар: протолектин, пектин, пектин кышқылы.

Пектинді идентификациялау үшін амидирлеу әдісі қолданылады, яғни гидроксил тобын амин тобымен ауыстыру арқылы.

Табиғатта кенінен таралған. Өндірісте алма кабығынан немесе цитрус жемістерінен алынады. Цитрус жемістерінін кабығынан дуние жүзілік алу үлесі 70 пайыз.

26)

Картоптан крахмалды бөлуде әртүрлі құрылғылармен жабдықталған технологиялық сызбанұскалар қоладынылады. Олар мынадай стадиялардан тұрады: картопты сактау,картопты өңдеуге дайындау, картопты ұнтақтау, картоптын суын және мезганы бөліп алу, крахмалды тазалау, крахмал өндіру кезіндегі қосымша өнімдерден тазарту. Көбінесе картоптан крахмалды бөлу үшін копсатылы гидроциклонды қондырғы тиімді болып табылады.. Гидроциклонды қондырғыда ұнтакталған картоптан крахмалды суспензияны жреді. Технология жғынан бұл кондыргалар баска қондыргыларга карағанда өте тиімді жұмыс аткарады.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема производства сырого кукурузного крахмала 1 - замочный чан, 2 - гидроциклон для отделения тяжелых примесей, 3 - сито, 4 - отстойник, 5 - дробилка, 6 - гидроциклон, 7 - сито, 8 - дезинтегратор, 9 - агрегат противоточной промывки, 10 - дуговое сито для крупной мезги и зародыша, 11 - винодельческий пресс, 12 - прессованный сырой корм из крупной кукурузной мезги и зародыша, 13 - осадительная шнековая центрифуга, 14 - дуговое сито, 15 - центрифуга, 16 - крахмальная суспензия для производства крахмалопродуктов, 17 - исходный продукт для спиртового сбраживания, 18 - осветлитель, 19 - глютеновая суспензия

27) Целлюлоза өте кең таралған полисахарид, ол клетка қабықшасының негізін құрайды. Оның молекуласы 1,4 байланыспен өзара жалғасқан β-D-глюкозаның қалдықтарынан құралған. Целлюлоза молекуласындағы глюкоза қалдықтарының мөлшері 6000-нан 8000-ға дейін өзгеріп тұруы мүмкін, оның молекуласы бос күйінде кездеспейді. Целлюлозаның 2000 молекуласы бірігіп, түзу шоқтар түзеді. Бұл шоқтар клетка қабықша сының микрофибрилдері болып табылады. Ал микрофибрилдер өз кезегінде мкрофибрилдерге біріккен. Өсімдіктер клеткасында целлюлоза аденозиндифосфат глюкозаның қатысуымен синтезделеді. Плазмалемманың сыртқы беті мен Гольджи көпіршіктері целлюлоза биосинтезін жүзеге асыратын орын болып табылады. Өсімдіктерде маннан, ксилан, арабан деп аталатын полисахаридтер де кездеседі.

28. Өндірісте пектинді заттар алудың технологиялық сызбанұсқаларын көрсетіңіз.

Алманың сығындыларынан пектин алудың технологиялық сызба нұсқасы.

1 - уатқыш; 2 - транспортер; 3 - экстрактор; 4 - пресс; 5 – қанттануға арналған резервуар; 6 - насос; 7 - фильтр; 8 - жинағыш; 9 - вакуум-аппарат; 10 – пектиннің тұнбасына арналған резервуар; 11 - нутч-фильтр; 12 - вакуум-кептіргіш; 13 -спиртжинағыш; 14 –ұнтақтағыш

Пектинді алу келесі операциялардан тұрады:сығындылардың купаждалуы, олардың жуылуы, қышөылды гидролиз, пектин экстракциясы, араластыру , фильтрация, экстракттың концентрленуі , пектин коагуляциясы, вакуумдық сушки, дайын өнім фасованиясы.

31.Тірі ағзадағы (пептидтер мен ақуыз, нуклеин қышқылы, майлар, полипептидтер, терпендер, стероидтар, флаваноидтар және т.б.) биомолекулалық және анаболиялық әдістер және мұндағы көмірсулардың рөлін көрсетіңіз.Пептидтер — амин қышқылдарының қалдықтарынан тұратын органикалық заттар. Амин қышқыл қалдықтарының санына қарай ди-, три-, тетра- пептидтерге, олигопептидтерге және полипептидтерге бөлінеді. Пептидтер молекулалары әдетте бір шетінде аминтобы, бір шетінде карбоксил тобы бар ұзын тізбек. Кейде олар тұйық түрде де кездеседі — циклопептидтер (кепшілік токсиндер„ гормондар, антибиотиктер). Пептидтер биологиялық қасиеттері бар заттардың көбісі жатады. Тірі торшада олар амин қышқылдарынан түзіледі немесе белоктардың ферментті ыдырауынан туады.

Ақуыз, нәруыз — молекулалары өте күрделі болатын аминқышқылдарынан құралған органикалық зат; тірі ағзаларга тән азотты күрделі органикалық қосылыс. Аминқышқылдары қалдықтарынан құралған жоғары молекуларлық органикалық түзілістер. Ақуыз ағзалар тіршілігінде олардын құрылысы дамуы мен зат алмасуына қатысуы арқылы әр алуан өте маңызды қызмет атқарады. Ақуызды зат құрамында міндетті түрде азоты бар күрделі органикалық қосылыс. Ақыздардың қасиеттерін олардың құрамы мен құрылымы анықтайды

Нуклеин қышқылдары — құрамында фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі (25-сызбанұсқа). Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым буындары (монометрлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді.

Майлар, триглицеридтер — органикалық қосылыстар; негізінен глицерин мен бір негізді май қышқылдарының (триглицеридтердің) күрделі эфирлері; глицерин мен жоғарғы карбон қышқылдарының күрделі эфирлері. Липидтерге жатады. Табиғи майлар молекуласындағы қаныққан май қышқылдары стеарин, пальмитин, ал қанықпаған май қышқылдары олеин, линол, линолен қышқылдарынан тұрады. Тірі организмдердің клеткалары мен тіндерінің (ткандерінің) негізгі құрамды бөліктерінің бірі; организмдегі энергия көзі; таза майдың калориялылығы 3770 кДж 100 г. Табиғи Майлар жануар және өсімдік Майлары болып бөлінеді

Полипептидтер — көптеген амин қышқылдары қалдықтарынан тұратын полимерлер. М. с. 6000 — төмен полимерлер — Полипептидтерге, ал м. с. одан жоғарылары — белоктарға жатады. Белоктардың рибосомадағы түзілуі Полипептидтер тізбегі түрінде жасалады. Белок бірнеше Полипептидтер тізбегінен тұруы мүмкін, олардың әрқайсысы өз алдына түзіледі де, содан соң ғана қосылады. Казір химиялық жолмен көптеген жасанды Полипептидтер алынған.

Терпендер-құрамындағы көміртек атомының санына қарай моно-,сескви-,дитерпендер ациклді,моноциклді,бициклді,трициклді топтарға бөлінеді.Моно және сесквитерпендер өсімдіктермен синтезделетін эфир майларының негізін құрайды.Дитерпендер шырша шайырының құрамына кіреді.Тритерпендер ациклді,тетрациклді,пентациклді топтраға бөлінеді.

Флавоноидтар- табиғатта жиі кездеседі.Оның құрамында көптеген әртұрлі бояғыш пигменттер кездеседі.Бұл пигменттер өсімдіктердің жоғарғы және төменгі бөліктерінде өте көп мөлшерде кездесіп отырады.Флавоноидтар – бензо-Y-пиронның туындылары,олардың негізінде С₆- С ₃-С₆ көміртекті бірліктен тұратын фенилпропанды қаңқасы жатыр.Флавоноидтарға реакция жүргізу үшін пропан сақинасы С қажет.

33. Гексозомонофосфатный путь.

Бірінші реакцияда дегидрлеу С₁-атомы глюкозо-6-фосфаты, катализдейтн глюкозо-6-фосфат дегидрленген, 6-фосфоглюконолактон мен молекула НАДФН түзіледі.

АТФ АДФ НАДФ⁺ НАДФН

ГЛЮ ГЛЮ-6- Р

Лактон 6-фосфоглюконолактоновой қышқылмен гидролизденді. рибулозо-5-фосфата мен молекула НАДФН-пен

НАДФ⁺ НАДФН

СО₂

6-ФГЛ 6-ФГК РИБУЛ-5-Р

Рибулозо-5-фосфат изомеризацияланады да,рибозо-5-фосфата мен ксилулозо-5-фосфатымен жүреді.

Пентозофосфат

изомераза

Пентозофосфат

эпимераза

+

Транске-

толаза

Рибулоза-5-Р

Ксилулозо-5 -Р

Седогептулоза 7-Р

3 ФГА

Продукты изомеризации и эпимеризации вступают в транскетолазную реакцию – перенос гликоальдегидной группы от ксилулозо-5-фосфата на рибозо-5-фосфат. Группа переносится посредством взаимодействия с тиаминпирофосфатом, связанным с ферментом. Образовавшиеся седогептулозо-7-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат вступают в трансальдолазную реакцию, заключающуюся в переносе диоксиацетоновой группы к глицеральдегид-3-фосфату:

Трансальдолаза

Сед-7-Р + 3 ФГА

Фруктозо-6-Р

Эритрозо-4-Р

Эритрозо-4-фосфат взаимодействует с ксилулозо-5-фосфатом по механизму транскетолазной реакции с образованием фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфата. Последний изомеризуется в диоксиацетонфосфат и образует с ним под действием фруктозобифосфат-альдолазы фруктозо-1,6-дифосфат. Гекозодифосфатаза катализирует отщепление от фруктозо-1,6-дифосфата одной молекулы фосфата:

Фруктозо-6-Р

3 ФГА

Фруктозо-6-Р

Соңында мына реакция болады:

6 С₆Н₁₁ОР + 12 НАДФ⁺ 6 СО₂ + 5 С₆Н₁₁ОР + 12 НАДФН + Н₃РО₄ + 12Н⁺

34. Гель-фильтрация, тұну, диализ және т.б. әдістермен полисахаридтерді тазалау әдістерін көрсетіңіз. Полисахаридтерді тазарту. Бөліп алынған полисахаридтер, қоспалардан бөліктеп тазартылады. Одан арғы төмен молекулалық қоспалардан тазарту диализдеу, электродиализдеу (электрлік ток қатысында иондар оңай шығарылады), ультрафильтрлеу (кеуек мөлшері белгілі жартылай өткізгіштік мембрана арқылы) әдістері арқылы өткізіледі, бұл арқылы қоспалар кетіп, олисахаридтер молекулалық массалары белгілі шектелген фракцияларға бөлінеді. Ақуыз қоспалары үшхлорсірке қышқылымен кетеді: полисахаридті 5-10 % қышқылда ерітеді, ақуыз коагулянтын центрифуга арқылы бөліп алады, кейін ерітіндіден полисахаридті спиртпен тұндырады. Бұл әдіс ақуыздан босату үшін қолайлы болып келеді, бірақ полисахарид үшін кейбір деполимеризациялау жүргізеді. Жұмсағырақ әдіс Севага әдісі: амил спирті бар хлороформмен полисахарид ерітіндісін өңдегенде, ақуыз хлороформ-сулы орта шекарасында жиналады. Нуклеин қышқылдарының қоспасын кетіру үшін протеазаны қолданады, кейін ақуыз-ферментті бөлу қажет болады.Полисахаридтерді бөлу мен тазартуда хромотографиялық әдіс маңызды роль атқарады. Полисахаридтердің әртүрлілері болғандықтан, хромотография әдістері тең мөлшерде қолданылмайды. Таза полисахаридтерде хроматографиялық қозғалмалылығы жақын, сорбциялық қасиеттері мен коллоидтық мінезі ұқсас болатын полимергомологтардың жинағы, қағаздық, үлестірлік және адсорбционды хроматография түрлері аз эффект көрсетеді.Полисахаридтерді бөлу мен тазартуда ионалмастырғыш хроматографиялау және гельфильтрациялау маңызды роль атқарады.

Қышқылдық гидролиз. Полисахаридтерде гликозидті байланыстардың гидролизі бос моносахаридтердің түзілуіне әкеледі, олардың сандық және сапалық сараптамасы полисахаридтердің құрамын анықтауға мүмкіндік береді.Бөліктенген қышқылдық және ферменттік гидролиз олигосахаридтердің немесе полисахаридтердің деградациялануына әкеледі, ал бұл құрылысы туралы мәлімет береді, себебі бұл сынықтар полисахаридтердің байланыстары үзілмей бұзылуынан болатыны анықталған. Қышқылдарға сезімтал моносахаридтердің бөлінуі арқылы жүретін жай гидролизден түзілген деградацияланған полисахаридтер, бастапқы полисахаридтерге қарағанда құрылымдық сараптауға оңай түседі және онша күрделі емес. Көп жағдайларда деградацияланған полисахаридтер молекула «қанқасына» сәйкес келеді және оның құрылымдық сараптамасы бастапқы полисахарид жайлы көбірек мәлімет бере алады. Бастапқы және деградацияланған полисахаридтердің молекулалақ салмағын анықтау арқылы, қышқылдарға лабильді перифирийлі моносахаридтік қалдықтарды кетіру көмегімен деградацияланған полисахаридтердің түзілу-түзілмеуін анықтауға болады. Жоғарғы полиоздарда әртүрлі табиғатты, әртүрлі беріктілікті, әртүрлі сипаттағы байланыстар болуы мүмкін. Полисахаридтердің қышқылдық гидролизін жұмсақ жағдайда өткізу керек, себебі олар бұзылуы немесе фурфурол туындысына өтуі мүмкін.