Полисахариды и методы установления их структуры

     Была установлена многообразная биологическая активность полисахаридов растительного происхождения: антибиотическая, противовирусная, противоопухолевая, антидотная. Полисахариды растительного происхождения выполняют большую роль в уменьшении липемии и атероматоза сосудов благодаря способности давать комплексы с белками и липопротеидами плазмы крови.

     Инулин служит запасным углеводом, встречается во многих растениях, главным образом семейства сложноцветных, а также колокольчиковых, лилейных, лобелиевых и фиалковых.

В клубнях и корнях георгины, нарцисса, гиацинта, туберозы, цикория и земляной груши (топинамбура) , скорцонера и овсяного корня содержание инулина достигает 10-12% (до 60% от содержания сухих веществ).

Инулин снижает уровень сахара, предотвращает осложнения при сахарном диабете, также применяется при  ожирении, болезнях почек, артрите и  других видах заболеваний. Он положительным  образом влияет на обмен веществ. Инулин выводит из организма массу  вредных веществ (тяжелые металлы, токсины), снижает риск возникновения  сердечно-сосудистых заболеваний, укрепляет  иммунную систему.

Часть инулина расщепляется в организме, нерасщепленная часть выводится  из организма, увлекая за собой массу  ненужных организму веществ - от тяжелых  металлов и холестерина до различных  токсинов. При этом инулин способствует усвоению витаминов и минералов  в организме.

Кроме того, инулин оказывает иммуномодулирующее и гепатопротекторное действие, противодействуя возникновению онкологических заболеваний. Для усиления действия инулина в биодобавках его сочетают с соками других природных целителей, таких как сельдерей, петрушка, облепиха, шиповник, калина, женьшень, солодка, элеутерококк.

Природными источниками инулина  являются топинамбур, одуванчик, цикорий, лопух, девясил.

     Крахмал также применяется в медицине. Он используется как наполнитель, в хирургии для приготовления неподвижных повязок, как обволакивающее при заболеваниях ЖКТ.

В фармации крахмал используют для  приготовления мазей и присыпок. Установлено, что крахмал снижает  содержание холестерина в печени и сыворотке крови, способствует синтезу рибофлавина кишечными  бактериями. Рибофлавин же, входя в  ферменты и коферменты, способствует превращению холестерина в желчные  кислоты и выведению их из организма, что имеет большое значение для  предотвращения атеросклероза. Крахмал  способствует интенсификации обмена жирных кислот. В детской практике и при  заболеваниях кожи крахмал применяют  в качестве присыпок. Внутрь и в  клизмах применяют отвар, как  обволакивающее средство.

Растения накапливают крахмал  маленькими крупинками в стволах  и стеблях, корнях, листьях, плодах и  семенах. Картофель, маис, рис и пшеница  содержат большие количества крахмала. Применение крахмала в медицине:

     Камеди применяют для приготовления масляных эмульсий, таблеток, пилюль - в качестве связующего вещества. В медицине сырье, содержащее слизь, используют как отхаркивающее, мягчительное, противовоспалительное средство. Также камеди используются как эмульгаторы, обволакивающие и клейкие вещества для приготовления пилюль и таблеток (пилюльная масса). В медицине камеди используются как вспомогательные вещества при приготовлении ряда лекарственных форм [4].

      Слизи, и камеди используют как обволакивающие и мягчительные средства благодаря их способности образовывать студни и коллоидные растворы, создающие защитный покров нервных окончаний слизистой оболочки зева, желудочно-кишечного тракта, бронхиол и т.д.

Биологическая роль слизей заключается  в следующем: в качестве запасных веществ, предохраняют растение от высыхания, способствуют распространению и  закрепления семян растений.

Применяются при лечении гастритов, язвенной болезни, колитов, энтероколитов, при отравлении некоторыми ядами, при  заболеваниях дыхательных путей. Слизистые  вещества способствуют замедлению всасывания и, следовательно, более длительному  действию лекарственных средств  в организме. Наружно применяются  в виде припарок. В качестве слизистых  веществ используют льняное семя (5-12% слизи), клубни ятрышника, ромашку  аптечную, корень алтея, салеп (до 50% слизи), коровяк скипетровидный, череду трехраздельную, семена подорожника большого, листья подорожника большого, ланцетовидного и среднего, цветы липы и др. Биологическая роль камедей:

Предохраняют растения от инфицирования  микроорганизмами, заливая образовавшиеся трещины и другие повреждения  стволов.

      Растительные полисахариды, в частности пектины, проявляют биологическую активность в отношении основных функций пищеварительной системы и могут применяться в виде натуральных комплексов, на основе которых был создан ряд препаратов: "Плантаглюцид" из листьев подорожника большого, включающий низкомолекулярные пектины; "Ламинарид" из морской капусты как слабительное средство; пектин из свеклы, вошедший в комплексный противоязвенный препарат "Флакарбин".

      В качестве перспективных лекарственных средств противоязвенного действия предложены полисахаридные препараты соцветий ромашки и пижмы. Полисахариды из стеблей видов шток-роза по противоязвенной активности в эксперименте превосходят действие препарата "Плантаглюцид".

Пектины, благодаря кислотному характеру  проявляют антимикробное действие в отношении грамположительных  и грамотрицательных бактерий.

     Пектины улучшают пищеварение, снижают процессы гниения в кишечнике и выводят ядовитые продукты обмена, образующиеся в самом организме; способствуют выработке в кишечнике витаминов группы В, особенно В12, жизнедеятельности и росту полезных бактерий в кишечнике, выведению излишнего количества холестерина. Пектиновые вещества нашли широкое применение при лечении поносов. Пектин яблок задерживает размножение гриппозного вируса "А", уменьшает последствия ртутного и свинцового отравления, способствует выведению свинца из костной ткани. В настоящее время яблочная диета, пектин и пектиновые вещества широко применяются за рубежом для лечения поносов и дизентерий у детей.

     Пектины используются в качестве кровоостанавливающего средства. В настоящее время гемостатические свойства пектинов с успехом используют за рубежом при легочных кровотечениях, при кровотечениях из пищевода, желудка и кишечника, а также при желтухе, циррозе печени, тромбофлебите, гинекологических заболеваниях, в стоматологии и при гемофилии.

Наиболее распространенным пектиносодержащим сырьем являются цитрусовые (отжимы), яблоки (выжимки), сахарная свекла (жом), кормовой арбуз, корзинки подсолнечника, клубни топинамбура и некоторое другое сельскохозяйственное сырье.

      Клетчатка, механически действуя на нервные окончания стенок кишечника, стимулирует его моторную функцию, стимулирует секрецию пищеварительных соков, придает пористость пищевой массе, обеспечивая более полный доступ к ним пищеварительных соков, повышает биологическую ценность пищевых продуктов, нормализует жизнедеятельность полезных кишечных микробов, способствует выведению из организма токсических продуктов экзо - и эндогенного происхождения. И, таким образом, способствует предупреждению и лечению заболеваний печени, гипертонии, атеросклероза, нормализации бактериальной флоры кишечника, стимулирует синтез витаминов группы В, особенно В2, и витамина К.

Продукты богатые клетчаткой - это  спаржа, брокколи, брюссельская капуста, цветная капуста, сельдерей, кабачки, огурцы, чеснок, зеленые бобы, зеленый  перец, салат-латук. Лук-порей, грибы, горошек, шпинат, пророщенные семена, помидоры. Фрукты - тоже прекрасный источник клетчатки, но они содержат много сахара (фруктозы).

     В настоящее время известно более 20 высших растений, содержащих иммуностимулирующие полисахариды. Среди них дудник остролопастный, элеутерококк колючий, женьшень, календула, сафлор красильный, ромашка аптечная, эхинацея пурпурная, посконник пронзеннолистный. золотарник обыкновенный, омела белая, василистник желтый, коровяк высокий, рис посевной, бамбук, крапива двудомная, софора японская, фитолакка американская, золототысячник зонтиковидный, щавель, клевер, юкка, синеголовник критский, лиственница сибирская, лопух обыкновенный, безвременник осенний, виды шток-розы, алтей и др.

     Иммуностимулирующая, в том числе противоопухолевая активность обусловлена активацией макрофагов и клеток-киллеров, усилением продуцирования интерферона, усилением фагоцитоза, увеличением выработки антител, повышением уровня иммуноглобулинов, сильным противовоспалительным действием.

     Полисахариды повышают защитные силы организма против инфекции, особенно вирусной, в первую очередь при всех гриппозных инфекциях. В настоящее время показана возможность использования растительных полисахаридов в качестве фармакосанирующих препаратов, способствующих повышению резистентности организма.

      Была доказана антигипоксическая активность водорастворимых полисахаридов и пектиновых веществ из коровяка высокого, цикория обыкновенного, омелы белой, женьшеня, фитолакки американской, фирмианы простой. Полисахариды омелы белой оказывают выраженное радиопротекторное действие при воздействии γ-радиации.

Под влиянием полисахаридов цикория  обыкновенного и коровяка высокого в сыворотке крови нормализовался уровень общего холестерина, снижалось  содержание щелочной фосфатазы, что  свидетельствует о наличии у  них выраженного гепатопротекторного действия, сопоставимого с "Силибором". Данные соединения оказывают выраженную желчегонную активность. Подобное действие обнаружено у полисахаридов лопуха, одуванчика. Таким образом, установленная разносторонняя фармакологическая активность полисахаридов позволяет рассматривать их как возможный источник новых лекарственных средств [11].

1.4.Физико-химические и химические свойства полисахаридов

     Большинство полисахаридов представляют собой бесцветные аморфные порошки, которые разлагаются при нагревании до температуры выше 200 °С. Полисахариды, молекулы которых имеют разветвленную цепь или полианионный характер благодаря карбоксильным или сульфатным группам, как правило, достаточно легко растворимы в воде, несмотря на высокий молекулярный вес. Линейные полисахариды, обладающие жесткими вытянутыми молекулами, практически в воде нерастворимы и даже почти не набухают.

     Растворимость конкретного полисахарида определяет метод извлечения его из природного сырья. Так, нерастворимые в воде целлюлозу и хитин получают, отмывая подходящими реагентами все сопутствующие вещества. А другие полисахариды вначале переводят в раствор, а затем выделяют с помощью образования нерастворимых комплексов или солей, ионообменной хроматографией и т. д. Используются также методы ультрафильтрации и ультрацентрифугирования.

     Для характеристики полисахаридов используют единственную физическую константу – удельное вращение.

В молекулах полисахарида в конце  цепи обычно находится восстанавливающий  остаток моносахарида. Однако восстанавливающие  свойства полисахарида в целом проявляются  очень слабо, в связи с небольшим  удельным весом этого остатка  по отношению ко всей массе молекулы.

     Таким образом, вклад альдегидной группы незначителен, и основную функциональную нагрузку несут гидроксильные группы. Как и в олигосахаридах, гликозидные связи в полисахаридах чувствительны к действию кислот.

     Из химических реакций полисахаридов важной является гидролиз гликозидных связей под действием разбавленных минеральных кислот, позволяющий получить исходные моносахариды. Наличие множества гидроксильных групп позволяет проводить реакции алкилирования или ацилирования.

 Окисление 

      По химической природе полисахариды можно рассматривать как полигликозиды; и остаток моносахарида со свободной полуацетальной гидроксигруппой находится на самом конце цепи. Учитывая, что в состав полисахаридов входят тысячи или даже миллионы остатков моносахаридов, доля восстанавливающего концевого остатка относительно всей макромолекулы очень мала. Поэтому можно считать, что полисахариды не восстанавливают жидкость Фелинга. Естественно, что полисахариды легко окисляются жѐсткими окислителями, например, горение целлюлозы наблюдал каждый, кто видел, как горит бумага, хлопчатобумажная ткань или вата.

 

 Образование  простых и сложных эфиров 

      Полисахариды образуют простые и сложные эфиры. Особенно важно образование сложных эфиров в случае целлюлозы.

 

Гидролиз 

     Гидролиз полисахаридов не катализируется основаниями, так как гидролиз гликозидов катализируется кислотами. Гидролиз полисахаридов используется для получения моносахаридов, например, путѐм гидролиза крахмала получают глюкозу.

Гидролиз полисахаридов гидролизуется ферментами: крахмал гидролизуется амилазами, целлюлоза – целлюлазами, гемицеллюлозы – гемицеллюлазами.

5. Способы извлечения полисахаридов

1. Гравиметрический

Этот метод основан на извлечении полисахаридов из сырья, их осаждении  и последующем определении массы  полуденного осадка.

В фармакопейном анализе гравиметрически определяют содержание полисахаридов в листьях подорожника большого, в траве череды трехраз-дельной, в слоевищах ламинарии.

Различные группы полисахаридов имеют  индивидуальное отношение к различным  реагентам, предложенным для их осаждения. В качестве осадителей чаще всего используют 96 % этанол, реже - 20 % раствор свинца ацетата, раствор хлорида окисного железа.