Классификация полисахаридов
Полисахариды делятся на два типа: гомополисахариды (гомополимеры) и гетерополисахариды (гетерополимеры).
Гомополисахариды построены из моносахаридных единиц (мономеров) одного типа, гетерополисахариды – из остатков различных моносахаридов и их производных. В медицинской практике из числа гомополисахаридов используют крахмал и клетчатку (целлюлозу); из числа гетерополисахаридов - инулин, пектиновые вещества, камеди и слизи.
Клетчатка (целлюлоза)
Целлюлоза является наиболее распространенным в природе полисахаридом, она составляет основную массу клеточных стенок растений. Молекула целлюлозы у разных растений содержит от 1400 до 10 000 остатков глюкозы, которые соединены между собой бета-1,4-гликозидными связями в линейные цепи. Целлюлоза подвергается кислотному гидролизу и при кипячении с концентрированной кислотой серной превращается в глюкозу.
В медицине используется вата – Gossypium (волоски семян видов рода хлопчатник – Gossypium L. из сем. мальвовых – Malvaceae), более чем на 95 % состоящая из клетчатки. Вата является исходным материалом для получения коллодия и различных производных целлюлозы (метилцеллюлоза и др.), находящих широкое применение в качестве вспомогательных веществ при изготовлении разных лекарственных форм. В технике из целлюлозы производят бумагу, целлофан, сорбенты, взрывчатые вещества и др.
Крахмал – Amylum
Крахмал не является химически индивидуальным веществом. Полисахариды крахмала представлены двумя веществами - амилозой и амилопектином. Оба полисахарида являются глюканами и образованы из альфа-глюкопиранозных остатков.
Амилоза представляет собой линейный глюкан, в котором 60-300 (до 1500) остатков глюкозы связаны альфа-гликозидными связями между первым и четвертым углеродными атомами. Амилоза имеет молекулярную массу 32 000-160 000, легко растворима в воде и дает растворы со сравнительно невысокой вязкостью.
Амилопектин- разветвленный глюкан, в котором 3000-6000 (до 20 000) остатков глюкозы соединены альфа-гликозидными связями не только между первым и четвертым углеродными атомами, но также между первым и шестым. Амилопектин растворяется в воде при нагревании и дает стойкие вязкие растворы. Его молекулярная масса достигает сотен миллионов.
Крахмал образуется и запасается в пластидах в виде зерен. Форма и размер крахмальных зерен специфичны для данного вида растения. Крахмальные зерна на 96-98 % состоят из полисахаридов, которые сопровождаются минеральными веществами (кислота фосфорная) и твердыми жирными кислотами.
В медицинской практике используют:
· крахмал картофельный - Amylum Solani (Solanum tuberosum L.);
· крахмал пшеничный - Amylum Tritici (Triticum vulgare L.);
· крахмал кукурузный (маисовый) - Amylum Maydis (Zea mays L.);
· крахмал рисовый - Amylum Oryzae (Oryza sativa L.).
Применяют крахмал как наполнитель, а в хирургии – для приготовления неподвижных повязок. Он широко используется в присыпках, мазях, пастах вместе с цинка оксидом, тальком. Внутрь крахмал применяют как обволакивающее средство при желудочно-кишечных заболеваниях.
Применяются также продукты частичного гидролиза крахмала - декстрины (Dextrinum).
Картофельный и кукурузный крахмал - основные источники промышленного получения глюкозы.
Инулин
Молекула инулина построена из остатков бета-фруктофуранозы, связанных гликозидными связями между первым и вторым углеродными атомами. Молекулы инулина линейны и оканчиваются остатком альфа-глюкопиранозы.
Инулин в больших количествах содержится в подземных органах растений семейств сложноцветных (Asteraceae) и колокольчиковых (Campanulaceae), у которых он заменяет крахмал.
В медицинской практикеиспользуют инулинсодержащее сырье:
· корни одуванчика - Radices Taraxaci (Taraxacum officinale Wigg.);
· корневища и корни девясила - Rhizomata et radices Inulae (Inula helenium L.);
· листья мать-и-мачехи – Folia Farfarae (Tussilago farfara L.);
· корни лопуха – Radices Arctii (Arctium lappa L., A. tomentosum Mill., A. minus (Mill.) Bernh.).
Растения, содержащие инулин, используются для получения фруктозы. В настоящее время сырье, богатое инулином (корни цикория, клубни топинамбура (земляной груши)), широко используются в составе различных пищевых добавок, применяемых при заболевании диабетом.
Пектиновые вещества
Открыты в 1825 г.; название происходит от «pectos» - (греч.) - застывший, свернувшийся. Основным мономером пектиновых веществ является альфа-галактуроновая кислота. Полигалактуроновая кислота сопровождается галактаном и арабаном, которые связаны ковалентными связями с кислыми фрагментами пектинов. Карбоксильная группа каждого остатка галактуроновой кислоты может быть метоксилирована или образовывать соли с ионами Са2+ и Mg2+.
Пектиновые вещества классифицируютв зависимости от строения мономеров и степени полимеризации. Различают:
1. пектовые кислоты (простейшие представители пектиновых веществ, содержащие до 100 мономеров, карбоксильные группы не модифицированы, R = Н);
2. пектаты (соли пектовых кислот, R = Ме+ и Н);
3. пектиновые кислоты (пектины) (более высокомолекулярные соединения, содержащие 100-200 мономеров, карбоксильные группы частично метоксилированы, R=Н и СН3);
4. пектинаты (соли пектиновых кислот, R = Ме+ и СН3);
5. протопектины (нерастворимые в воде высокомолекулярные полимеры, в которых метоксилированная полигалактуроновая кислота связана с полисахаридами клеточной стенки).
Пектиновые вещества содержатся в больших количествах в плодах, клубнях и стеблях растений в виде нерастворимого протопектина. При созревании плодов и их хранении протопектин переходит в растворимые формы, при этом улучшаются вкусовые качества плодов. Растворимые пектины присутствуют в соках растений. Наличие пектиновых веществ необходимо учитывать при переработке лекарственного растительного сырья.
Пектиновые вещества составляют межклеточное вещество и первичные стенки молодых растительных клеток. В бурых водорослях эту роль выполняют альгиновые кислоты. Мономерами альгиновых кислот являются бета-маннуроновая и альфа-гулуроновая кислоты, связанные 1→4 гликозидными связями. Карбоксильные группы маннуроновой и гулуроновой кислот часто образуют соли с ионами Na+, Ca2+ и Mg2+.
В медицинской практике используют сырье:
· листья подорожника большого - Folia Plantaginis majoris (Plantago major L.);
· листья подорожника большого свежие - Folia Plantaginis majoris recentia (P. major L.);
· трава подорожника блошного свежая - Herba Plantaginis psyllii recens (Plantago psyllium L.);
· слоевища ламинарии - Thalli Laminariae (Laminaria saccharina (L.) Lam., L. japonica Aresch.).
Использование пектиновых веществ в медицине связано с их способностью снижать гастротоксичность салицилатов; пектиновые кислоты могут использоваться в качестве носителя лекарственных веществ. Пектины оказывают противоязвенное действие и являются легким слабительным, а с различными металлами образуют комплексные соединения – хелаты, которые легко выводятся из организма. По этой причине продукты, содержащие пектины, особенно показаны людям, проживающим на радиоактивно зараженной территории.
Промышленным сырьем для получения пектинов являются свекловичный жом, яблочные выжимки, кожура плодов цитрусовых, вымолоченные корзинки подсолнечника и др. Пектиновые вещества широко используются в текстильной и пищевой промышленности, в косметике.
Альгиновая кислота является природным «ионообменником» и обладает способностью селективно адсорбировать катионы тяжелых металлов и радиоизотопов. Применение альгиновой кислоты предотвращает отложение радиоактивного стронция в организме человека и животных.
На основе солей альгиновой кислоты – альгинатов – разработаны препараты для лечения ран и ожогов, гемостатические препараты для гастроэнтерологии, которые создают на пораженном участке защитное и лечебное покрытие. Кроме того, альгинаты используются для получения перевязочных материалов с пролонгированным лечебным действием.
Камеди и слизи
Камеди (гумми) и слизи - смеси гомо- и гетерополисахаридов и полиуронидов. По химическому строению они близки между собой.
Камеди обычно образуются у растений засушливого климата в результате перерождения клеточных стенок, содержимого клеток сердцевины, сердцевинных лучей. Они выделяются в виде вязких натеков из надрезов и трещин растений при их повреждении или заболевании. Эти мягкие натеки на воздухе затвердевают.
В состав камедей входят гексозы (галактоза и манноза), пентозы (арабиноза и ксилоза), метилпентозы (рамноза и фукоза), уроновые кислоты (глюкуроновая и галактуроновая). Уроновые кислоты образуют соли с ионами К+, Ca2+, Mg2+.
В медицинской практике используют камедь трагакантовую, абрикосовую, сливовую, вишневую и др. Они используются при приготовлении эмульсий, таблеток и пилюль. Камеди также находят применение в пищевой, текстильной, кожевенной, лакокрасочной промышленности.
Слизи присутствуют в неповрежденных растениях и образуются в результате нормального слизистого перерождения клеточных стенок и клеточного содержимого. Накапливаются слизи в межклетниках, в клетках и специальных вместилищах. Различают слизи нейтральные (слизь салепа) и кислые (слизь алтея, льна, подорожника блошного). Кислая реакция обусловлена наличием в составе слизей уроновых кислот.
Слизи отличаются значительным преобладанием пентоз. В отличие от камедей они могут быть нейтральными, т.е. не содержать уроновых кислот.
Слизесодержащее сырье, используемое в медицинской практике:
· корни алтея - Radices Althaeae (Althaea officinalis L., A. armeniaca Ten.);
· трава алтея лекарственного - Herba Althaeae officinalis (A. officinalis L.);
· листья мать-и-мачехи - Folia Farfarae (Tussilago farfara L.);
· листья подорожника большого - Folia Plantaginis majoris (Plantago major L.);
· листья подорожника большого свежие - Folia Plantaginis majoris recentia (P. major L.);
· трава подорожника блошного свежая - Herba Plantaginis psyllii recens (Plantago psyllium L.);
· семена подорожника блошного - Semina Plantaginis psyllii (P. psyllium L.);
· семена льна - Semina Lini (Linum usitatissimum L.);
· цветки липы - Flores Tiliae (Tilia cordata Mill., T. platyphyllos Scop.).
В медицине слизи используют как противовоспалительные и обволакивающие средства. Кроме того, слизи обладают радиопротекторными и иммунозащитными свойствами.