Polysacharidy

1. Polysacharidy

2. Charakteristika polysacharidů • Makromolekulární látky, vysoká Mr (řádově 10 až 100 000 jednotek) • Odozují se spojováním monosacharidů – vždy přes poloacetalový hydroxyl, nemají redukční účinky • Štěpení molekul hydrolýzou, co vzniká? • Nemají sladkou chuť (nenazývají se cukry) • Ve vodě špatně rozpustné, nebo nerozpustné

3. Celulosa • Nejrozšířenější organická látka na Zemi ? (hopanoidy v ložiscích fosilních paliv) • Nerozvětvený D-glukan, glykosidová vazba β(1,4), nerozpustná. Jak řetězce do svazků? • Stavební materiál vyšších rostlin, konstrukční, nosná funkce. Buněčné stěny, chrání buňku • Výroba ze dřeva (50% celulosy)- buničina - technická (ne 100%) celulosa, nebo z bavlníku – čistá - vata – čistá buničina z bavlny. • Výroba papíru • Živočichové neumí hydrolyzovat, bakterie ano. Živina býložravců.

4. Deriváty celulosy • Celulosa – důležitá surovina. • Acetylací vznikají acetáty celulosy – viskózové hedvábí, folie – celofán. Reakce s CS2 v NaOH, vzniká rozpustný xanthogenát, po vstříknutí do lázně s kyselinou sírovou vznikají vlákna celulosy. • Dinitrát celulosy (kolodiová vlna) • S nitroglycerinem – třaskavá želatina • S kafrem – celuloid • Trinitrát celulosy – střelná bavlna – výbušná, exlozivní. Granáty, miny, bezdýmný střelný prach.

5. Škrob • V rostlinách – zásobní látka – kořeny, plody, semena (granule v cytoplazmě) • Složka potravy • Výroba z brambor, kukuřice, pšenice. • Využití naškrobení prádla, na lepení, solamyl. Škrobařství. • Hydrolýzou škrobu dextriny (Bon Pari, lepidla), pak maltosa, glukosa • Hydrolýza enzym amylasa (sliny, střevo)

6. Škrob • D-glukan, glykosidová vazba α(1,4), směs, nejednotná látka • 10 až 20% amylosa – lineární, šroubovice, rozpustná, jódem modře. • 80 až 90% amylopektin – nerozpustný rozvětvení, další vazba α(1,6)

7. Škrob představuje zásobní polysacharid (složitý cukr), který je vytvářen fotosyntézou a ukládán zejména v semenech, hlízách a oddencích. Pro rostlinu představuje zásobu energie, pro nás je však cennou obnovitelnou surovinou. V ČR se tradičně využívá především škrob bramborový a pšeničný, ale ve světě je to taky škrob kukuřičný, maniokový či ječný. Výroba a jeho použití mají dlouhou historii. Stopy lepidel připravených z pšeničného škrobu byly nalezeny na egyptských papyrech datovaných kolem roku 3 500 př. n. l. Rovněž staré čínské písemnosti se dochovaly na materiálech vyrobených pomocí škrobu. Taky v Evropě se používal po dlouhou dobu jako základní surovina pro výrobu pudrů, zásypů a při úpravě textilií. Škrob jako výchozí surovina je v ČR základnou rozsáhlé průmyslové výroby. Škrobárenský průmysl produkuje buď „nativní škroby“ (vyrobené bez úprav vlastností), nebo výrobky ze škrobu, tedy „deriváty škrobu“. Už v současnosti se využívá škrob například na výrobu obalového papíru a lepenky, lepidel, sádrokartonových desek, je součástí doplňků výživy a tak dále. Díky obnovitelnému charakteru suroviny může škrob najít své použití i v řadě dalších výrobků. Jedním z těch velmi perspektivních je plast, který se uplatní jako kompostovatelný obalový materiál (nákupní tašky, sáčky na psí exkrementy atd.). Po svém použití se rozloží na skládce nebo kompostu. Taky se ověřují možnosti výroby biologicky odbouratelných mulčovacích fólií z kukuřičného škrobu. Takové plasty po upotřebení nezatěžují přírodu, ale vracejí se do koloběhu živin v půdě – na rozdíl od současných plastových obalů. Např. v USA byl použit škrob k výrobě plastů na sendviče jako náhrada doposud používaných polystyrenových „lastur“. Dokonce se ověřují možnosti nahrazovat škrobovým ekvivalentem PET lahve. Škrob se může uplatnit taky jako kopolymer (makromolekulární látka připravená kopolymerací) přidávaný do termoplastů (plastická hmota, která účinkem tepla přechází znovu do plastického stavu a ochlazením tuhne). Některé směsi ze škrobu a kopolymerů jsou už na trhu, například tzv. polyakrylonitril. Tento výrobek může přijmout vodu až do stonásobku své hmotnosti. Vyrábějí se z něho proto kontejnery na pěstování sazenic. Jeho použití k obalování osiv pomáhá ve fázi klíčení udržet vodní režim osiva a doplňovat potřebné živiny v případě, že je obohacen o hnojiva a ochranné prostředky. Je-li při výrobě použit škrob obsahující kolem 10 % vody, vzniknou po jejím následném odpaření dutiny. Toho se využívá pří výrobě škrobových pěn, které mají podobné vlastnosti jako polystyren. Můžou být proto využity v obalových technologiích nebo jako tepelná izolace. Jsou samozřejmě po čase vodorozpustné a zcela biologicky odbouratelné. Řada technologií je už propracována a část výrobků je k dostání i na trhu (bohužel zatím spíš v zahraničí). Je to zapříčiněno vyšší cenou, která odrazuje zákazníky Kvůli tomu se firmám nevyplatí investovat do drahých technologií a nízký objem výroby pak opět prodražuje konkrétní produkt.

8. Diskutuj: • Možnost zisku škrobu v České republice pro výrobky se škrobem • Nevýhody současných plastových materiálů • Možnosti využití škrobu v oblasti plastů • Hlavní důvod využití škrobu v oblasti polymerů • Cenu takových výrobků ze škrobu, objem výroby a zájem mezi zákazníky

9. Glykogen • Rezervní polysacharid savců, „živočišný škrob“ • D – glukan, odštěpuje se glukosa-fosfát • Rozvětvenější než amylopektin, vazby α(1,4) a α(1,6) • V lidských játrech (až 1/5 hmotnosti jejich sušiny), svaly (až 1%), mozek Dospělý muž, vážící 75kg má v játrech, svalech a krevním oběhu množství sacharidů odpovídající cca 7500kJ (svalový glykogen 6000kJ, jaterní glykogen 1200kJ, krevní glykogen 300kJ). Stejný muž má ve svých tukových zásobách uloženo dalších 250000-400000kJ energie.

10. Chitin • Strukturní polysacharid bezobratlých, vnější kostra (exoskelet) členovců (zejména v krovkách hmyzu, krunýři raků korýši), i v houbách • Chemická odolnost, obtížná hydrolýza. • Podobný celulose, obsahuje N, základ glukosamin (místo OH je –NH-CO-CH3)

11. Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy) Heparin – antitrombinový účinek, snižuje srážlivost krve. Vázaný na bílkoviny v prokrvených orgánech (játra, plíce, ledviny, stěny tepen). Komerční přípravky – rozpouštění krevních sraženin. Složitější struktura. (D-glukorono-2-sulfát + N-sulfo-D-glukosamin-6-sulfát) Chondroitin – 4 sulfát – chrupavky (D-glukoronová kyselina + N-acetyl-D-galaktosamin – 4-sulfát)

12. Aminopolysacharidy (mukopolysacharidy) • Kyselina hyaluronová – váže v organismu vodu, tlumí nárazy – v sklivci, kloubní tekutině, chrupavky, pupeční šňůra. (Kyselina glukoronová + N – acetyl-D-glukosamin) • A další látky - hlenové sekrety dýchacího, zažívacího traktu, pojivové tkáně – chrupavky a šlachy

13. Další polysacharidy • Inulin – D – fruktan – zásobní polysacharid některých rostlin – čekanka, jiřinky, artyčoky, … • Pektiny – složité polysacharidy, rostlinná pletiva, tmel mezibuněčných vrstev, mladé tkáně vyšších rostlin, dužiny plodů. Od kyseliny D – galakturonové. Jsou bohatě obsaženy hlavně v ovocných šťávách, a to zejména z nezralého ovoce. Zahříváním se sacharosou, případně v slabě kyselém prostředí rosolovatí - gelová struktura marmelád. Získávají se z mnohých surovin, zejména z moštu, malin, rybízu, řepných odřezků, mrkvových kořenů, jablek,. • Rostlinné slizy, klovatiny – složité, některé rostliny roní při poranění. Nejznámější arabská guma (správně klovatina) – míza tropických keřů akácií.Příprava lepidel, pilulek. • Vlákniny – rozmanité makromolekuly, nestravitelné, především polysacharidy. Základem celulosa. Vazby beta (1,4). Celulosa a jiné vlákniny je pro organismus obtížně stravitelné, takže doputují až do tlustého střeva téměř neporušeny. Proto mohou tlusté střevo mechanicky pročistit.

14. Další polysacharidy • Agar – sliz mořských řas. • http://seaplanet.web2u.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=40 • http://tyrus.netdirect.cz/DetailPage.asp?DPG=386 Referát – průmysl ČR- polysacharidy – škrob, celuloza, vlákniny, agar, …(cukry?)

16. Procvičování • Uveden je a) vzorec amylosy, b) vzorec meru amylosy, c) vzorec glukopyranosy, d) vzorec celulosy • Který ze spodních vzorců patří látce, která je jódem barví modře, látce s rozvětvenou molekulou, částečně rozpustné látce?

17. Procvičování • Uvedený polysacharid je a) amylosa, b) amylopektin, c) celulosa, d) chitin?