Химический состав растений: Углеводы

Углеводы входят в состав клеток всех растений и животных и являются неотъемлемой частью обмена веществ живого организма. Высушенные растения содержат 70-80% углеводов.

По химической природе углеводы представляют собой углеводородные соединения, содержащие альдегидную, кетоновую и несколько гидроксильных групп, а также продукты их конденсации.

Моносахариды — это углеводы, молекулы которых состоят из 2—7 атомов углерода и карбонильной группы. В зависимости от количества атомов углерода их называют тетрозами, пентозами, гексозами. В растениях часто встречаются пентозы и гексозы. Наиболее распространены такие моносахара, как глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, сорбоза, арабиноза. Перечисленные сахара встречаются как в свободном состоянии в плодах, семенах, корнеклубнях и других частях растений, так и служат основой для сахаров более сложной структуры. Моносахариды хорошо растворимы в холодной воде, лучше в горячей, мало растворимы в этиловом спирте и других органических растворителях. В виде индивидуальных лекарственных веществ моносахариды используются редко, исключение составляет глюкоза. Чаще их используют как вспомогательные вещества в технологии порошков, пилюль, таблеток, других лекарственных форм.

Олигосахариды - углеводы, состоящие из двух-трех остатков молекул моносахаридов, чаще всего гексоз. Наиболее часто в растениях встречаются дисахариды. К ним относится сахароза - свекловичный или тростниковый сахар, состоящий из молекул глюкозы и фруктозы. Мальтоза - солодовый сахар, состоящий из молекул глюкозы. Лактоза - молочный сахар, состоящий из молекул глюкозы и галактозы. Раффиноза - сахар, построенный из молекул глюкозы, фруктозы и галактозы. Аналогично моносахаридам олигосахариды растворимы в холодной воде, мало растворимы в органических растворителях. Применяются в медицинской практике в основном в качестве вспомогательных веществ при изготовлении порошков и таблеток.

Полисахариды - это высокомолекулярные вещества, состоящие из большого числа остатков молекул моносахаридов. Для растения они являются строительным материалом и служат запасными питательными веществами.

Крахмал - важнейший полисахарид, содержащийся в корнях, корневищах, клубнях растений. Он состоит из амилозы и амилопектина, в основе которых лежит молекула глюкозы. В практике используют картофельный, кукурузный, рисовый и пшеничный крахмал. Крахмал применяют как для наружных целей в виде присыпок, микроклизм и дерматологических паст, так и внутрь в качестве обволакивающих средств в виде 2-5 % водных растворов. Является широко употребляемым вспомогательным веществом при изготовлении таблеток и гидрофильных основ.

При изготовлении раствора крахмала в холодной воде происходит растворение амилозы; амилопектин при этом только смачивается и набухает. Для перехода амилопектина в растворенное состояние необходимо наличие кипящей воды. Поэтому для получения крахмальной слизи крахмал предварительно взбалтывают в холодной воде, а затем эту смесь приливают тонкой струйкой в кипящую воду при постоянном помешивании и оставляют на 2-3 минуты до полного просветления раствора. При приготовлении водных извлечений из растительного сырья, содержащего в незначительном количестве крахмал, например, корни алтея, недопустимо использование в качестве экстрагента кипящей воды. В этом случае образование слизи происходит внутри клеток, вследствие чего поры клеточной стенки закупориваются, и выход каких-либо веществ из клетки и их экстракция не происходит. В этом случае целесообразно готовить вытяжки в режиме холодного настоя или настоя на кипящей водяной бане.

Инулин - высокомолекулярный углевод, растворимый в воде; из водных растворов осаждается спиртом. При кислотном гидролизе инулина образуются фруктофураноза и небольшое количество глюкопиранозы. Инулин в больших количествах содержится в подземных частях растений семейств Asteraceae и Campanulасеае, в которых он заменяет крахмал. Растения, содержащие инулин, используются для получения D-фруктозы. Богатое инулином сырье (корни цикория, клубни топинамбура) широко используется в составе различных пищевых добавок, применяемых при заболевании сахарным диабетом. Инулин хорошо растворяется в воде, поэтому экстрагирование его из растительных клеток происходит при любом режиме экстракции.

Гликоген - полисахарид, принимающий активное участие в углеводном обмене животного организма. Содержится в основном, в зернах кукурузы и грибах. Его основу составляет глюкоза.

Клетчатка - полисахарид, из которого строятся оболочки растительных клеток. Основной структурной единицей клетчатки является глюкоза. В пищеварительном тракте человека клетчатка практически не переваривается, но она стимулирует перистальтику органов желудочно-кишечного тракта и адсорбирует холестерин и эндотоксины.

Гемицеллюлоза — полисахарид, в основе которого лежат различные моносахариды. В отличие от клетчатки легче подвергается гидролизу, однако при экстрагировании различными растворителями, также как и клетчатка, в раствор не переходит и остается без изменений.

Слизи — полисахариды, содержащие в своем составе остатки молекул моносахаридов (ксилозы, арабинозы), кислоты и их соли. В холодной воде склонны к набуханию и частичному растворению, лучше растворяются в кипящей воде. Для извлечения из растений используют режим холодного настаивания или же настаивания на кипящей водяной бане. Применяют внутрь и наружно в качестве мягчительного отхаркивающего и обволакивающего средства. Наиболее часто употребляют слизь корней алтея, семян льна и подорожника блошного.

Пектины - высокомолекулярные гетерополисахариды растительного происхождения, главным компонентом которых является Д-галактуроновая кислота. Помимо нее возможно присутствие нейтральных полисахаридов - арабинанов, галактанов, арабогалактанов, связанных ковалентными связями с кислыми фрагментами пектинов. Пектиновые вещества в растениях присутствуют преимущественно в виде протопектина, составляющего большей частью межклеточное вещество и первичные стенки молодых растительных клеток. Они предохраняют растение от высыхания, повышая засухоустойчивость, влияют на прорастание семян.

Пектиновые вещества находятся в растении в состоянии динамического равновесия, превращаясь друг в друга. При созревании плодов нерастворимый протопектин переходит в растворимые формы, которые хорошо растворимы в воде, особенно горячей. Эти соединения склонны к набуханию, при растворении образуют вязкие растворы.

В медицинской практике пектины применяют для приготовления кровоостанавливающих препаратов, адсорбентов, особенно в отношении холестерина и тяжелых металлов. Они также оказывают противоязвенное и антивоспалительное действие. Камеди - это продукты, выделяющиеся в виде вязких субстанций из надрезов и трещин растений. По своей химической природе относятся к гетерополисахаридам - гексозанам, пепиазанам, полиуронидам. Камеди не растворимы в органических растворителях - спирте, эфире, хлороформе и др. По растворимости в воде делятся на три группы:

– полностью растворимые в воде (аравийская камедь)

– малорастворимые, но сильно набухающие (камеди сливы, вишни)

– нерастворимые в холодной воде, но частично растворимые при кипячении (камедь трогаконта).

Наиболее богаты камедями растения семейства бобовых. В медицине камеди используются как стабилизаторы суспензий и эмульсий. Некоторые из них, например, гуггул, применяется в Аюрведической медицине как сильнейший энтеросорбент холестерина.

Агар-агар — представляет собой полисахарид, состоящий из остатков галактозы и серной кислоты. Содержится в красных водорослях, хорошо растворим в горячей воде с образованием вязких растворов. В состав клеточных стенок многих водорослей входит полисахарид - альгиновая кислота. В медицинской практике агар-агар, а также как и альгиновая кислота и ее производные используются, как энтеросорбент холестерина и эндотоксинов, а также для приготовления мазевых основ и вегетарианских капсул.

 И.И. Ветров

Отрывок из статьи "Химический состав растений. Вещества первичного синтеза" из книги "Основы Аюрведической фитотерапии" (И.И. Ветров, Ю.В. Сорокина)