- ลักษณะเฉพาะ
- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- ในเซลล์
- ไซโลสในน้ำหวาน
- ในทางการแพทย์
- ในอุตสาหกรรม
- ผลของไซโลสต่อการเผาผลาญของสัตว์
- อ้างอิง
ไซโลเป็นอะตอมของคาร์บอนโมโนแซ็กคาไรด์ห้ามีก้นทำงานกลุ่มจึงจัดพร้อมกับที่เกี่ยวข้องเป็นน้ำตาลและ arabinose ภายในกลุ่ม aldopentoses น้ำตาล
Koch ในปีพ. ศ. 2424 เป็นคนแรกที่ค้นพบและแยกมันออกจากไม้ ตั้งแต่นั้นมานักวิทยาศาสตร์หลายคนก็จัดว่ามันเป็นหนึ่งในน้ำตาลที่ "หายาก" ที่สุดและเป็นน้ำตาลที่ไม่ธรรมดาเนื่องจากความยากลำบากและต้นทุนในการได้มา
การฉายภาพของฟิชเชอร์สำหรับ D- และ L-Xylose (ที่มา: akane700 ผ่าน Wikimedia Commons)
อย่างไรก็ตามในปีพ. ศ. 2473 สหกรณ์อเมริกันสามารถหาได้จากแกลบของเมล็ดฝ้ายซึ่งเป็นวัสดุที่ถูกกว่ามากและตั้งแต่นั้นมาก็ได้รับความนิยมในฐานะน้ำตาลที่หาได้ในราคาที่เทียบเท่ากับการผลิตซูโครส
ในปัจจุบันมีการใช้วิธีการต่างๆในการแยกมันออกจากไม้ของไม้ยืนต้นชนิดต่าง ๆ และจากของเหลือใช้บางชนิด
อนุพันธ์ของมันถูกใช้เป็นสารให้ความหวานในอาหารและเครื่องดื่มที่พัฒนาขึ้นสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวานเนื่องจากไม่ได้มีส่วนทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้น อนุพันธ์ที่สังเคราะห์ได้มากที่สุดที่ใช้เป็นสารให้ความหวานคือไซลิทอล
การใช้ไซโลสเป็นแหล่งคาร์บอนในอุตสาหกรรมการหมักแอลกอฮอล์ได้กลายเป็นประเด็นสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลานี้
ลักษณะเฉพาะ
เช่นเดียวกับกลูโคสไซโลสมีรสหวานและการศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่ามีรสหวานประมาณ 40% ของกลูโคส
ในฐานะที่เป็นรีเอเจนต์มีจำหน่ายทั่วไปในรูปแบบผงผลึกสีขาว มันมีเช่นเดียวกับน้ำตาลเพนโทสอื่น ๆ น้ำหนักโมเลกุลประมาณ 150.13 กรัม / โมลและสูตรโมเลกุล C5H10O5
ด้วยโครงสร้างเชิงขั้วโมโนแซ็กคาไรด์นี้สามารถละลายได้ง่ายในน้ำและมีจุดหลอมเหลวประมาณ 150 ° C
โครงสร้าง
รูปแบบหรือไอโซเมอร์ที่พบมากที่สุดในธรรมชาติคือ D-xylose ในขณะที่รูปแบบ L-xylose นั้นได้มาจากการสังเคราะห์ทางเคมีเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์
คาร์โบไฮเดรตนี้มีกลุ่ม OH 4 กลุ่มและเนื่องจากกลุ่มอัลดีไฮด์อิสระจึงถือเป็นน้ำตาลรีดิวซ์ เช่นเดียวกับน้ำตาลอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับตัวกลางที่พบมันสามารถพบได้ในรูปแบบต่างๆ (เกี่ยวกับรูปร่างของวงแหวน)
การฉายภาพ Haworth สำหรับ Xylose (ที่มา: NEUROtiker ผ่าน Wikimedia Commons)
Cyclic isomers (hemiacetals) สามารถพบได้ในสารละลายเช่น pyrans หรือ furans นั่นคือเป็นวงแหวนของหกหรือห้าพันธะซึ่งในทางกลับกันขึ้นอยู่กับตำแหน่งของกลุ่มไฮดรอกซิลที่ผิดปกติ (-OH) สามารถมีรูปแบบไอโซเมอร์ได้มากกว่า .
คุณสมบัติ
ในเซลล์
เช่นเดียวกับแซคคาไรด์อื่น ๆ เช่นกลูโคสฟรุกโตสกาแลคโตสแมนโนสและอาราบิโนสรวมถึงน้ำตาลอะมิโนที่ได้รับบางชนิด D-xylose เป็นโมโนแซคคาไรด์ที่สามารถพบได้ทั่วไปเป็นส่วนโครงสร้างของโพลีแซ็กคาไรด์ขนาดใหญ่
เป็นตัวแทนมากกว่า 30% ของวัสดุที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของเฮมิเซลลูโลสที่มาจากพืชผักและสามารถหมักเอทานอลโดยแบคทีเรียยีสต์และเชื้อราบางชนิดได้
ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบหลักของโพลีเมอร์ไซแลนในพืชไซโลสถือเป็นหนึ่งในคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่มากที่สุดในโลกรองจากน้ำตาลกลูโคส
เฮมิเซลลูโลสประกอบด้วยส่วนใหญ่โดย arabinoxylan ซึ่งเป็นโพลีเมอร์ที่มีกระดูกสันหลังประกอบด้วยไซโลสที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะβ-1,4 ซึ่งสารตกค้างของอะราบิโนสสามารถเชื่อมโยงในกลุ่ม -OH ที่ตำแหน่ง 2 'หรือ 3' พันธะเหล่านี้สามารถย่อยสลายได้โดยเอนไซม์ของจุลินทรีย์
โดยผ่านเส้นทางการเผาผลาญเพนโตสฟอสเฟตในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตไซโลสจะถูก catabolized เป็นไซโลโลส -5-P ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางในเส้นทางนี้สำหรับการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์ในภายหลัง
ไซโลสในน้ำหวาน
จนกระทั่งกว่าทศวรรษที่ผ่านมาน้ำตาลหลักที่พบในน้ำหวานจากดอกไม้ ได้แก่ กลูโคสฟรุกโตสและซูโครส อย่างไรก็ตามพวกมันสองสกุลของตระกูล Proteaceae มีโมโนแซคคาไรด์ที่สี่: ไซโลส
วงศ์ Protea และ Faurea มีแซคคาไรด์ในความเข้มข้นสูงถึง 40% ในน้ำหวานซึ่งเป็นความจริงที่อธิบายได้ยากเนื่องจากดูเหมือนว่าจะไม่อร่อย (ฉูดฉาดหรืออร่อย) สำหรับแมลงผสมเกสรตามธรรมชาติส่วนใหญ่ของพืชเหล่านี้
ผู้เขียนบางคนคิดว่าลักษณะนี้เป็นกลไกการป้องกันสำหรับผู้เยี่ยมชมดอกไม้ที่ไม่เฉพาะเจาะจงในขณะที่คนอื่น ๆ คิดว่าการมีอยู่ของมันมีส่วนเกี่ยวข้องกับการย่อยสลายของผนังเซลล์ของ nectaries โดยเชื้อราหรือแบคทีเรีย
ในทางการแพทย์
D-xylose ยังใช้เป็นตัวกลางในการผลิตยาที่มีหน้าที่ในการรักษา ใช้แทนน้ำตาลเพื่อต่อต้านโรคฟันผุ (ต่อต้านโรคฟันผุ)
ในด้านสัตวแพทยศาสตร์ใช้ในการทดสอบการดูดซึม malabsorption และในทำนองเดียวกันก็มีส่วนเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการประเมินความสามารถในการดูดซึมน้ำตาลอย่างง่ายในลำไส้ของมนุษย์
ในอุตสาหกรรม
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้หนึ่งในการใช้ไซโลสที่ใช้กันทั่วไปในเชิงพาณิชย์คือผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ให้ความหวานแคลอรี่ต่ำและการใช้งานได้รับการรับรองจาก FDA (สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา) .
การผลิตเชื้อเพลิงทดแทนเช่นเอทานอลประสบความสำเร็จส่วนใหญ่เนื่องจากการหมักคาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่ในชีวมวลของพืชซึ่งเป็นแหล่งที่มาของแอลกอฮอล์ในระยะยาว
ไซโลสเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีมากเป็นอันดับสองในธรรมชาติเนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของเฮมิเซลลูโลสซึ่งเป็นเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีอยู่ในผนังเซลล์ของเซลล์พืชและเป็นส่วนสำคัญของเส้นใยในไม้
ปัจจุบันมีความพยายามอย่างมากในการหมักน้ำตาลนี้เพื่อผลิตเอทานอลในปริมาณที่มากขึ้นจากเนื้อเยื่อพืชโดยใช้จุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อจุดประสงค์นี้ (โดยเฉพาะแบคทีเรียและยีสต์)
ผลของไซโลสต่อการเผาผลาญของสัตว์
ไซโลสดูเหมือนจะถูกใช้น้อยมากสำหรับสัตว์ที่มีกระเพาะอาหารเดียว (สัตว์ที่มีกระเพาะอาหารเดียวซึ่งแตกต่างจากสัตว์เคี้ยวเอื้องที่มีช่องในกระเพาะอาหารมากกว่าหนึ่งช่อง)
ทั้งในสัตว์ปีกและสุกรเมื่อรวม D-xylose ในอาหารประจำวันมากเกินไปจะสังเกตเห็นการลดลงของน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยต่อวันประสิทธิภาพในการให้อาหารและในเนื้อหาของวัตถุแห้งที่ขับออกมา
สิ่งนี้อธิบายได้จากความไม่สามารถของสัตว์ส่วนใหญ่ในการย่อยสลายของเฮมิเซลลูโลสโพลีเมอร์ซึ่งกลุ่มวิจัยต่าง ๆ ได้รับมอบหมายให้มองหาทางเลือกอื่นเช่นเอนไซม์จากภายนอกการรวมโปรไบโอติกและจุลินทรีย์ไว้ใน อาหาร ฯลฯ
ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับการใช้ประโยชน์จากการเผาผลาญของไซโลสในสัตว์มีกระดูกสันหลังอย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันดีว่าการเติมสารอาหารเสริมมักจะกลายเป็นผลิตภัณฑ์จากการขับออกทางปัสสาวะ
อ้างอิง
- Garrett, R. , & Grisham, C. (2010). ชีวเคมี (ฉบับที่ 4) บอสตันสหรัฐอเมริกา: Brooks / Cole CENGAGE การเรียนรู้
- Huntley, NF, & Patience, JF (2018). ไซโลส: การดูดซึมการหมักและการเผาผลาญหลังการดูดซึมในสุกร วารสารสัตวศาสตร์และเทคโนโลยีชีวภาพ, 9 (4), 1–9.
- Jackson, S. , และ Nicolson, SW (2002) ไซโลสเป็นน้ำตาลทิพย์จากชีวเคมีไปจนถึงนิเวศวิทยา ชีวเคมีและสรีรวิทยาเปรียบเทียบ, 131, 613–620
- เจฟฟรีส์ TW (2549). ยีสต์วิศวกรรมสำหรับการเผาผลาญไซโลส ความคิดเห็นปัจจุบันด้านเทคโนโลยีชีวภาพ, 17, 320–326
- Kotter, P. , & Ciriacy, M. (1993). การหมักไซโลสโดย Saccharomyces cerevisiae ปรบมือ. Microbiol เทคโนโลยีชีวภาพ, 38, 776-783
- Mathews, C. , van Holde, K. , & Ahern, K. (2000). ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) ซานฟรานซิสโกแคลิฟอร์เนีย: Pearson
- Miller, M. , & Lewis, H. (1932). การเผาผลาญ Pentose J. Biol Chem., 98, 133-140
- ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ ฐานข้อมูล PubChem (+) - Xylose, CID = 644160, www.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/644160 (เข้าถึงเมื่อ 12 เม.ย. 2019)
- Schneider, H. , Wang, P. , Chan, Y. , & Maleszka, R. (1981). การเปลี่ยน D-Xylose เป็นเอทานอลโดยยีสต์ Pachysolen tannophilus Biotechnology Letters, 3 (2), 89–92.