MALTOZA: BUDOWA, FUNKCJA, POKARM, METABOLIZM - BIOLOGIA - 2025

Maltoza (4-O- (α-D-glukopiranozylo) -β-D-glukopiranoza) jest disacharydem, składa się z dwóch monomerów glukozy połączonych wiązaniem glikozydowym z α-1,4 typu. Naturalnie jest jednym z głównych produktów hydrolizy enzymatycznej amylozy, która jest homopolisacharydem glukozy zawartej w skrobi.

Maltoza jest produkowana na skalę handlową ze skrobi, która została poddana działaniu słodu jęczmiennego. Ten disacharyd jest bardzo ważny przy produkcji fermentowanych napojów alkoholowych, takich jak piwo czy whisky, w których stosowane są syropy bogate w maltozę, produkt z ekstraktów z kiełków lub „słodowanych” ziaren jęczmienia.

Struktura chemiczna maltozy (źródło: Zippanova via Wikimedia Commons)

Ponieważ maltoza składa się z dwóch reszt glukozy, hydroliza tego disacharydu w jelitach wielu zwierząt, w tym człowieka, ma ogromne znaczenie dla uzyskania energii ze skrobi roślinnych, z których jest otrzymywany.

Jednak nadmierne spożycie maltozy może być przeciwwskazane u pacjentów z cukrzycą lub osób z predyspozycją do tej choroby, ponieważ cukier ten może szybko zwiększać poziom glukozy we krwi (glikemię).

Wiele badań wykazało również, że mikroorganizmy, takie jak na przykład bakterie, są zdolne do bezpośredniego metabolizowania maltozy jako źródła węgla i energii, wykorzystując do tego celu różne rodzaje specyficznych enzymów i transporterów.

Struktura maltozy

Reakcja syntezy maltozy. Javier Velasco

Maltoza jest disacharydem złożonym z dwóch reszt glukozy połączonych ze sobą wiązaniem glukozydowym typu α-1,4, przez które hemiacetalowa forma jednostki α-D-glukopiranozylu jest połączona z resztą β -D-glukopiranoza znana jako „aglikon”.

Atom tlenu, który jest częścią wiązania glikozydowego, znajduje się mniej więcej w środku struktury, dokładnie między dwoma pierścieniami glukozy.

Struktura molekularna maltozy w 3D. AbcdKolya

Ma masę cząsteczkową 342,3 g / mol, co odpowiada wzorowi chemicznemu C12H22O11. Jest cukrem redukującym i może podlegać mutarrotacji, dlatego można go znaleźć w postaci α- lub β-maltozy.

Ponadto ten disacharyd może być hydrolizowany przez różne kwasy lub przez specyficzny enzym znany jako maltaza.

Jest to związek powszechnie występujący w postaci krystalicznego lub białawego proszku. Jest rozpuszczalny w wodzie i ma lekko słodki smak (około 50% mocy słodzącej sacharozy, która jest cukrem stołowym). Nie ulega łatwej krystalizacji i ulega fermentacji.

Maltoza jest bardzo higroskopijnym disacharydem, to znaczy ma dużą zdolność pochłaniania wilgoci z otoczenia, w którym się znajduje. Ma temperaturę topnienia bliską 120 ° C i może karmelizować w temperaturze 180 ° C.

Funkcja i zastosowania maltozy

Źródło prądu

Maltozę można opisać jako dobre źródło energii, ponieważ hydroliza wiązania glikozydowego tworzącego ten disacharyd (za pośrednictwem maltazy) uwalnia dwie cząsteczki glukozy, które są skutecznie wykorzystywane przez komórki na drodze glikolitycznej.

Ponieważ skrobia obecna w wielu produktach pochodzenia roślinnego składa się z homopolisacharydów amylozy i amylopektyny, które są polimerami reszt glukozy połączonych wiązaniami glukozydowymi, jej hydroliza w maltozy, a następnie w resztach wolnych od glukozy, stanowi ważny źródło energii kalorycznej dla różnych organizmów żywych.

Produkcja napojów

Dostępne w handlu syropy bogate w maltozę, zwłaszcza te wytwarzane w wyniku enzymatycznej hydrolizy skrobi, są szeroko stosowane do produkcji napojów alkoholowych, takich jak piwo i whisky, gdzie działają głównie w celu poprawy „odczucia ustnego” tych napojów. .

Ponadto produkcja tych i innych fermentowanych napojów alkoholowych jest prowadzona z surowca znanego jako „słód jęczmienny”, który jest otrzymywany przez kiełkowanie tego zboża w procesie zwanym słodowaniem, w którym natywne enzymy hydrolizuje skrobię z nasion.

Ponadto maltoza i jej pochodne, które w dużej części występują w syropach bogatych w ten disacharyd, mają właściwości zapobiegające żelowaniu i krystalizacji substancji, w których się rozpuszcza.

Żywność maltozowa

Zdjęcie syropu maltozowego (źródło: www.aziatische-ingredienten.nl via Wikimedia Commons)

Chociaż maltoza nie jest uważana za „niezbędny składnik odżywczy”, to znaczy, że jej spożycie nie jest niezbędne dla człowieka, występuje w wielu popularnych produktach spożywczych:

- Maltoza jest pozyskiwana na skalę przemysłową z hydrolizy skrobi, ale jest naturalnym produktem pośrednim procesu trawienia.

- Słodkie ziemniaki i niektóre rodzaje pszenicy są bogate w maltozę w stanie „wolnym”.

- Syrop słodowy i inne syropy kukurydziane są bogate m.in. w maltozę, a także syrop z brązowego ryżu.

- Niektóre piwa, cytrony i inne napoje „słodowe” mają umiarkowaną zawartość maltozy, ponieważ jest ona metabolizowana podczas fermentacji alkoholowej.

- Niektóre przetworzone przemysłowo zboża, kompoty, cukierki, cukierki i czekoladki również zawierają dużo maltozy.

- Występuje również w jęczmieniu, w hydrolizatach kukurydzy oraz w różnych rodzajach skrobi.

Metabolizm maltozy

U zwierząt trawienie skrobi rozpoczyna się od enzymów α-amylazy obecnych w ślinie, a następnie przebiega w jelicie cienkim. Produkt tej początkowej degradacji składa się z mieszaniny „granicznych dekstryn”, maltozy i niektórych pozostałości wolnych od glukozy.

Powstałe disacharydy glukozy (reszty maltozy) są hydrolizowane przez enzym maltazę, proces, który kończy się uwolnieniem dwóch cząsteczek glukozy na cząsteczkę maltozy, które mogą być transportowane do krwiobiegu, a stamtąd do tkanek organizmu .

Reakcja katalizowana maltazą. Po lewej cząsteczka maltozy, a po prawej dwie cząsteczki glukozy powstałe w wyniku hydrolizy (źródło: Dapantazis .jpg za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Biorąc pod uwagę, że maltoza i glukoza są produktami dobrze rozpuszczalnymi i osmotycznie aktywnymi, spożywane w nadmiarze (ponad 120 gramów dziennie) mogą „przyciągać” wodę do jelita, wywołując niewielką biegunkę.

Pacjenci z cukrzycą lub pacjenci z predyspozycją do tej choroby są przeciwwskazani do nadmiernego spożycia maltozy, ponieważ cukier ten ma zdolność do szybkiego wzrostu poziomu glukozy we krwi (glikemii), co dla tych osób jest zjawiskiem odwrotnym do zamierzonego.

U bakterii, które są organizmami prokariotycznymi, trawienie polisacharydów, takich jak skrobia, zachodzi dzięki enzymom, które są eksportowane na zewnątrz komórki i których produkty katalityczne są wprowadzane do cytozolu przez określone transportery, w tym maltozę.

Znajdując się w cytozolu, enzymy takie jak amylomaltaza, fosforylaza maltodekstryny i glukokinaza biorą udział w późniejszym metabolizmie tego disacharydu, wytwarzając cząsteczki takie jak 1-fosforan glukozy i 6-fosforan glukozy, które wchodzą w glikolizę.

Bibliografia

1. Badui Dergal, S. (2016). Chemia gastronomiczna. Meksyk, Pearson Education.
2. Crow, RR, Kumar, S. i Varela, MF (2012). Chemia i biochemia maltozy. W cukrach dietetycznych (str. 101-114).
3. Doudoroff, M., Hassid, WZ, Putman, EW, Potter, AL, & Lederberg, J. (1949). Bezpośrednie wykorzystanie maltozy przez Escherichia coli. Journal of Biological Chemistry, 179 (2), 921-934.
4. Ehrmann, M., Ehrle, R., Hofmann, E., Boos, W., & Schlösser, A. (1998). Transporter maltozy ABC. Molecular microbiology, 29 (3), 685-694.
5. Ouellette, RJ i Rawn, JD (2014). Chemia organiczna: struktura, mechanizm i synteza. Elsevier.
6. Stick, RV i Williams, S. (2010). Węglowodany: podstawowe cząsteczki życia. Elsevier.