Агар и другие полисахариды морских водорослей

Морские водоросли содержат ряд интересных полисахаридов, которые не найдены в растениях, произрастающих на суше. Помимо обычной целлюлозы, красные морские водоросли содержат большие количества серосодержащих полисахаридов кислой природы, особенно агара (называемого также агар-агар) и карагенина. Большое количество технического агара производит Япония, где некоторые сорта агара и другие полисахариды морских водорослей являются важными пищевыми продуктами.

Высушенный агар – это вполне плотный волокнистый материал, который разбухает в холодной воде и растворяется при кипячении. Эти растворы очень вязки и обладают замечательной способностью образовывать гели. Твердые гели получаются с 1 – 2 % агара, но гелеобразование наблюдается даже с 0,2 - 0,3 % полисахарида, на чем основаны многие случаи применения агара.

Согласно химическим исследованиям, D- и L-галактозы являются главными составными частями линейных макромолекул, причем некоторые спиртовые гидроксильные группы цепи этерифицированы серной кислотой – на каждые 5 – 10 галактозных звеньев, связанных главным образом 1,3-глюкозидными связями, приходится одна сульфатная группа. Большая склонность к застудневанию объясняется структурированием цепи посредством сульфатных групп и многовалентных катионов, например кальция:

Карагенин выделяется из красных морских водорослей (главным образом из Chondrus crispus, иногда называемой «ирландский мох»), распространенных у побережья Северной Америки и Европы. Карагенин составляет около 80 % сухого веса морских водорослей и в значительной степени заменяет как структурный материал целлюлозу. Чистый карагенин представляет собой белый порошок, растворимый в горячей воде. Его растворы меньше застудневают, чем растворы агара, что можно объяснить высоким содержанием сульфатных групп. Макромолекулы карагенина состоят из остатков галактозы, связанных, как и в агаре, через 1,3-углеродные атомы. Выступающие объемистые сульфатные группы могут препятствовать ассоциации цепи по стерическим причинам, а также в результате электростатического отталкивания. Растворы карагенина – правовращающие, в то время как растворы агара являются левовращающими. Карагенин – высокомолекулярное вещество, и его молекулярная масса выше 1000000. Десимметрия, изученная с помощью метода светорассеяния, показывает, что макромолекулы карагенина напоминают палочки средней длины 3700 А.

Альгин – один из наиболее важных полисахаридов морских водорослей. Он найден в различных видах бурых морских водорослей, особенно в бурой водоросли Macrocystis pyrifera, из которой экстрагируется содой. Альгин представляет собой натриевую соль альгиновой кислоты, которая в виде смешанных солей кальция, магния и других металлов составляет большую часть стенок клетки. Химическое исследование показало, что линейные макромолекулы альгиновой кислоты построены, из остатков b-D-маннуроновой кислоты, связанных через 1,4-углеродные атомы. Таким образом, макромолекулы альгиновой кислоты и альгин напоминают пектин. Однако растворы альгина, хотя и очень вязкие, менее склонны к гелеобразованию, чем растворы пектина. Хотя альгин осаждается из растворов или они застудневают при добавлении кислоты или кальциевых солей, их применяют не для приготовления желе, а главным образом в качестве стабилизаторов и загустителей. Особенно пригоден для этой цели пропиленгликольальгинат, так как он не осаждается из кислых растворов. Пропиленгликольальгинат нетоксичен и широко используется как стабилизатор для сливочного мороженого, для концентратов апельсинового сока, как приправа для салатов, пудингов типа дрочены, сыров и других пищевых продуктов. Помимо этого, альгин и пропиленгликольальгинат применяют как гидрофильные ингредиенты в качестве основ для лечебных и косметических мазей, таблеток, а также при зубном протезировании, Альгин находит применение в производстве типографских красок, тканей, бумажной массы и т. д.

Альгин является полимолекулярным и его молекулярные массы примерно равны 47000 – 370000.

Декстраны

Декстраны представляют собой один из многих типов полисахаридов, синтезируемых микроорганизмами. Интерес к ним определен следующими факторами: определенные фракции частично гидролизованных декстранов можно использовать в качестве заменителей плазмы крови; декстраны легко доступны в чистом состоянии, и с ними легко обращаться. Бактерии Leuconostoc mesenteroides и аналогичные им легко культивируются в растворах сахарозы, содержащих другие питательные среды. Они синтезируют весьма разнообразные макромолекулы однороднойструктуры.

Макромолекулы декстрана построены из глюкоз, соединенных a-1,6-глюкозидными связями. Цепи декстранов разветвлены, и на каждые 10 - 12 остатков глюкозы в среднем приходится одно разветвление.

Молекулярная масса гидролизованных декстранов находится в пределах 20000 – 250000. Характеристическая вязкость растворов декстранов показывает, что макромолекулы декстрана сильно свернуты в спираль и гибки.