التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

ترتبط مع روابط الفا – ٢ ،١ الفا ٣ ،١أو الفا .٦ ،١

أيضا

some primary cell mall cross – linking glycans backbonesتحتوي رابطة بيتا ٣ ،١بالاضافة إلى بيتا .٤ ،١السكرات The

متضمنا الجلوكوز ،المانوز ،الزيلوز،

sugar mononmersفي جدر الخلية النباتية

الارابينوز ،جالاكتوز-٤ ،أ -مثيل جلوكورونيك اسيد 4-0- methyl glucuronic

.acid

الهيمسليلوز هي جميع السكرات العديدية التي تصاحب السليلوز في النبات وتسمي polyesويعتبرها البعض الآخر انها السكرات العديدة التي توجد في جدار الخلية النباتية ولا تذوب في الماء فيما عدا السليلوز والبكتين ،ويستبعد هذا التعريف الشامل النشا والسكرات العديدة التي توجد في عصارة النبات ،إذ أنها ليست من مكونات جدر الخلايا ،واخي ار يميل البعض إلى تعريفها بأنها عبارة عن السكرات العديدة التي توجد في جدار الخلية والتي لا يمكن استخلاصها بالماء أو باكسالات الامونيوم ولكنها تذوب في القلويات الباردة أو الساخنة وعند تحليلها مائيا بغليانها مع الأحماض المخففة تعطي مكونات من السكرات الاحادية ،ويوجد في نواتج هذا

أيضا بعض الأحماض اليوروئية.

التحليل اكثر من نوع واحد من السكر كما يوجد

يتكون الهيميسليلوز من مخلوط من الجليكانات glycansالتي يوجد منها

مجموعتين:

مجموعة السليلوزان:

Cellulosansوهي عبارة عن جليكانات غير محورة

unmodified

glycansقريبة الشبة بالسليلوز تتكون من مخلوط من سكريدات عديدية من النوع المتجانس أما من البنتوز وتسمي البنتوزان pentosansمثل الاربان araban والزيلان ،xylanKووحدة تركيبها الارابيتوز والزيلوز على التوالي ،أو من الهكسوز

-٩٠-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

وتسمي هكسوزان hexosansمثل الجلوكان glucansوالمانان mannans والجلكتان galactansووحدة تركيبها الكيميائي الجوكوز والنموز والجلكتوز على

الترتيب.

مجموعة اليورنيدات العديدة :Polyuronide Hemicelluloses وهي عبارة عن السكريدات العديدة السابقة الا أنها تحتوي على وحدة أو اكثر من حامض الجليكورونيك glycutonic acidويطلق عليها مجموعة الجليكانات

اختلافا كبي ار في شكلها

المحورة modified glycansوتختلف هذه المكونات

وحجمها الجزيئى ،ويرجع إلى هذه الاختلاف في خواصها الحامضية ،أن تختلف مجموعة الهيمسليلوز فيما بينها في خاصية الذوبان ،مما يؤدي إلى صعوبة تقديرها

أيضا فصل احد هذه المكونات على

كميا التقدير الصحيح ،كما يصبح من الصعب

صورة الجزئ النقي.

من المحتمل أن تتعدد أنواع السكرات العديدة في النبات أو النسيج النباتي وفي الحقيقة لا نتوقع وجود أكثر من ثلاثة أو أربعة من السكرات العديدة أهمها الزيلان الذي يكون أكبر نسبة في مخلوط الهميسليلوز ،والمانان والارابان والجلكتان ويتوقف وجود هذه السكرات من عدمة على نوع أو جنس النبات.

فهيمسليلوز النباتات مغطاة البذور ) angiospermsالخشب الصلب( يتميز بوجود نسبة كبيرة من الزيلان ونسبة صغيرة من الجلوكان مع عدم وجود مانان ،اما في النباتات معراة البذور ) gymnospermsالخشب الرخو (soft woodفيحتوي الهيمسليلوز على كمية قليلة من الزيلان كما يحتوي بجانب الجلوكان على المانان ويوجد الارابان والجلكتان في هيمسليلوز كلا النوعين ،وقد دل التحليل الكيميائي الكروماتوجرافي على وجود سكرات الجلوكوز والجلكتوز والمانوز والزيلوز والارابيلوز

في نواتج التحليل المائي للخشب.

-٩١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

ومن المعروف أن هذه السكرات توجد متبلمرة في جدار الخلية والجدول الآتي

يوضح النسبة المئوية لبعض هذه المكونات.

جدول رقم )(٥

النوع

جلوكان (١) %

مانان

زيلان )(٢

اندريد يورونيك %

٤٨,٣

٥,٤

٦,٢

٢,٨

٤٤,٥

٤,١

٧,٣

٥,٠

٤٦,٦

٤,٧

١٠,١

٣,٨

٤٥,٦

٨,٠

١٠,٥

٤,٠

٤٧,٥

٥,٠

٨,١

٤,٢

٤٣,٥

-

٢٠,٠

٤,٥

تنوب فضي

Duglas fir

تنوب غربي

Western

hemlock

صنوبر

Lobloty pine

تنوب اسود

Black spruce

الأرذ الأحمر

Wesrern red

cedar

بلوط الجنوب

Southern red

oak

مصححا لكل من المانانو الزيلان واندريد

يمثل الجلوكان – الالفا سليلوز

اليورونيك أي يخلو منها.

مصححا لاندريد اليورونيك.

الزيلان ويمثل النيتوزان

أما الجدول الآتي فيمثل النسب المئوية للكربوهيدرات المكونة لأنواع مختلفة من

الخشب مقدرة على أساس نسب مئوية للسكر الكلي.

-٩٢-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

جدول رقم )(٦

النوع

جلوكان %

مانان %

زيلان

جلكتان %

تنوب

Spruce

٦٥,٥

١٦,٠

٩,٠

٦,٠

٦٥,٠

١٢,٠

١٣,٠

٦,٠

٣,٥

٣١,٠

١٤,٠

١١,٠

١٣,٥

٠,٥

تامول

Birch

٥٨,٥

٠,٠٥

٣٩,٠

١,٥

بلوط

Oak

٦٨,٥

٢,٠

٢٦,٠

٢,٥

صنوبر

Pine

ارذ

Cedar

لسان

عصفور

ash

٦٠,٠

٣٢,٠

٢,٥

٣,٠

ارابان %

٣,٥

)خ.ر(

٠,٥

)ح.ص(

١,٠

)خ.ص(

٢,٥

)خ.ص(

ويلاحظ من هذا الجدول أن الأنواع التي تدخل ضمن الخشب الرخو تحتوي على نسبة عالية من المانان في مقابل نسبة منخفضة من الزيلان بينما الأنواع التي تدخل ضمن الخشب الصلب فهي على العكس تحتوي على نسبة عالية مرتفعة من

الزيلان في مقابل نسبة منخفضة من المانان.

الزيلان:

درس التركيب الكيميائي للزيلان المتحصل عليه من مصادر نباتية مختلفة دراسة مستفيضة بواسطة كثير من العلماء وتوصلهاورث وبرسيفال Howarth and ) Percival (J. Chgm. Soc., 2850, 1931إلى أن الزيلوز يوجد على صورة

تبعا لمصدرة النباتي ،كما يختلف هذه

حلقة البيرانوز وان درجة بلمرة الزيلان تختلف

السكر العديدي في تفرعة من عدمة وقد دلت كثر من المعلومات على احتواء

-٩٣-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

الزيلان على حامض يوروني ،فقد وجد

Gustafson et al(Acta Chem

) Scand., 8.825,1954أن الزيلان المستخلص من خشب التامول birchيحتوي الجزئ منه على ٢٠وحدة زيلوز ويتصل به في موضع ما جزئ واحد من ٤ميثايل حامض جلوكوريورنيك وتتصل وحدات الزيلوز مع بعضها برابطة جلوكزيدية من النوع بيتا ) (١ ،٤ويتفرع الجزء للاتصال بالحامض اليوروني بواسطة رابطة من نوع

) ،٢الف – (-١كما في الرمز التالي:

الآربان :Araban

أما الآربان فيوجد في النباتات حيثما يوجد البكتين ،وتركيب الجزئ ودرجة بلمرته يختلف باختلاف مصدرة النباتي ،الا أن الثابت هو وجود جزيئات الارايبنوز الاندريدي على صورة الحلقة الفيرانوزية ولقد وجد Hist and Jonesأن الآربان المستخلص من بكتين التفاح يتكون من جزيئات ارابوفيرانوز مرتبطة مع بعضها برابطة جليكوزيدية من النوع )الفا (١,٥-مع حدوث تفرع في الجزئ برابطة من النوع ) (٣ ،١وقد يتكرر هذا التفرع على طول الجزئ كما في الرمز التالي:

-٩٤-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

المانان:

يتكون هذه السكر من وحدات مانوز اندريدية تتحد مع بعضها برابطة جليكوزيدية من النوع بيتا ) (١ ،٤وتختلف في درجة بلمرتها باختلاف مصدرها النباتي فهي ٨٠-٧٠وحدة في مصدر مثل الدوم ١٠-١٥٠ ivory nutفي التنوب ٥٠٠ spruceفي مصدر آخر مثل yeast mannaباجراء عملية مثيلة ثم التحليل المائي الحامض نتحصل على الوحدات التي يوضحها الرمز التالي:

وقد يحدث تفرع في الجزئ في مانان الخميرة على طول السلسلة كل ١٣-١٠ وحدة مانوز اندريدي وتكون الرابطة في هذا التفرع مختلفة فهي من النوع ١-٢أو ١-٣أو ،١-٦وقد تكون وحدات السكر في هذا التفرع مختلطة بحسب المصدر

الاصلي فقد تكون جلوكوز أوجلكتوز.

-٩٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

فصل الهيمسليلوز وتفريده:

يتبع في فصل الهيمسليلوز من المصادر النباتية عادة احدي طريقتين:

الطريقة الأولي:

ويجري فيها معاملة المادة النباتية بمخلوط من البنزين والكحول بنسبة )(٢:١ لمدة بضع ساعات للتخلص من المواد الدهنية والصموغ والراتنجات ،ثم تستخلص المادة المتبقية بواسطة محلول من ايدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم بتركيزات

مثلا في رأي البعض إلى %١٧

مختلفة تتوقف على نوع المادة النباتية ،فقد تصل

خوفا من حدوث تكسير

ويفضل أن يكون الاستخلاص على درجة ح اررة الغرفة وضمانا لعدم حدوث اكسدة للمواد الكربوهيدراتية بواسطة

كيميائيى للمركبات الناتجة

القلوي ويحسن إجراء الاستخلص في غياب الاكسجين للتقليل من تأثير القلويات على

السليلوز.

المعروف أن الهيمسليلوز يوجد في المناطق غير البللورية amorphousمن الليفة السليلوزية والمذيب الذي يتسطيع أن يصل إلى هذه المناطق يؤدي إلى استخلاص جيد للهيمسليلوز ويستدل على ذلك بإنتفاخ السليلوز في هذه المناطق،

-٩٦-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

ولايحدث ذلك الا اذا كان تركيز القلوي المستعمل في الاستخلاص على درجة الح اررة

العالية هو %١٠أو أكثر.

يرسب الهيمسليلوز من محلول القلوي عند تحميضة بالأحماض المخففة واضافة كحول الايثايل ويحتوي الهيمسليلوز المحضر بهذه الطريقة على اللجنين )يذوب اللجنين في الصودا الكاوية على صورة لجنات صوديوم( وللتخلص منه يعامل راسب الهيمسليلوز بواسطة كلوريت الصوديوم sodium chloriteفي وسط حامضي أو

يعامل بالبروم.

الطريقة الثانية:

تعامل العينة النباتية عدة معاملات اولية الغرض منها ازالة الدهنيات والبكتين واللجنين والمادة المتبقية التي يطلق عليها السليلوز الخام holocelluloseتستخلص بالقلوي كما سبق لفصل الهيمسليلوز ومعنى ذلك أن السليلوز الخام لفظ يطلق على المادة النباتية بعد تخليصها من اللجنين ويتكون من السليلوز والهيمسليلوز بنوعة

السليلوزان واليورونيدات.

تستخلص المادة النباتية بواسطة مخلوط من البنزين والكحول ) (١:٢للتخلص

من الدهنيات والصموغ والراتنجات.

تستخلص المادة المتبقية بغليانها مع الماء للتخلص من الكربوهيدرات الذائبة صغيرة الوزن الجزيئى وبعض المكونات غير الكربوهيدراتية.

تعامل المادة المتبقية بمحلول مخفف من اكسالات الامونيوم ) (%٠,٥على درجة ح اررة o١٠٠-٩٠م للتخلص من المواد البتكينية غير الذائبة في الماء ،ويلزم اجراء هذه المعاملة اذا كانت الانسجة النباتية صغيرة السن أو من نوع مخلفات المزرعة ،ويصبخ الاستغناء عنها في الانسجة الخشبية التي تحتوي على آثار من البكتين.

تستخلص المادة المتبقية بعد ذلك بغليانها مع كحول الايثايل ) (%٥٠المحتوي على

-٩٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقة

%١ص أ يد للتخلص من اللجنين ،والاستخلاص على هذه الدرجة يؤدي إلى استخلاص على هذه الدرجة يؤدي إلى استخلاص جزء من اليورنيدات العديدة ،كما وأن استخلاص على درجة ح اررة منخفضة لا يؤدي إلى التخلص من اللجنين بالكامل ويفضل البعض

أيضا تؤدي إلى

التخلص من اللجنين بمعاملة المادة النباتية بالكلور ،إلا أن هذه الطريقة

وعموما تتعدد الطرق المتبعة للتخلص من

حدوث تكسير كيميائي في السكريدات العديدة،

اللجنين ولكل منها مزاياها ومضارها.

المادة المتبقية من المعاملات السابقة تسمي سليلوز خام )هولوسليلوز (holocelluloseوبالنسبة لتعدد تلك المعاملات وما تتطلبة من وقت طويل يفضل البعض الحصول على السليلوز الخام بمعاملات كيميائية مباشرة حيث تعامل المادة النباتية بواسطة ثاني اكسيد الكلور في البريدين والماء للتخلص الكامل من الجنين

كميا في صورة متبقي عديم اللون.

والحصول على السليلوز الخام

إلا أن ) Wise (1946استعمل طريقة تتلخص في معاملة مجروش المادة النباتية ) ٥جم( الخالية من الصموغ بواسطة محلول مخفف من كلوريت الصوديوم ) ١.٥جم ١٦٠/سم ماء( في وجود حامض الخليك ) ١٠نقط حامض ثلجي( مع الاضافة المتتابعة بنفس الكميات من الكلوريت والحامض كل ساعة وذلك لمدة ٤ ساعات ،وفي النهاية يتبقي السليلوز الخام على صورة متبقي ابيض يرشح ويغسل

ويجفف.

يعامل السليلوز الخام Homocelluloseبمحلول من ايدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيوم ) (%٤على درجة ح اررة الغرفة لاستخلاص الهيمسليلوز ،ثم ترسب المادة الاخيرة من محلولها بالتميض بواسطة الأحماض المعدنية والكحول للحصول على راسب الهيمسليلوز الذي يفصل بالترشيح ويغسل ويجفف.

دائما

والتقدير الكمي للمواد الهيمسليلوزية الموجودة في النبات يكون

مصحوبا

-٩٨-

المواد الحاملة للطاقة )الوحدات البنائية(

بمعرفة وزن المادة النباتية وكذلك وزن راسب الهيمسليلوز المستخلص بالطرق السابقة ،وللتأكد من صحة هذه التقدير يحس الاسترشاد بنتائج التقديرات الكمية التي تجري على مكونات هذه المادة مثل تقدير البنتوز في العينة النباتية وفي السليلوز الخام وتقدير الأحماض اليورونية ،إذ بهذه التقديرات الثلاثة يمكن معرفة الصورة التي

توجد عليها الهيمسليلوز في النبات.

المحلول القلوي المحتوي على الهيمسليلوز الذائب يمكن استعماله في تفريد الهيمسليوز إلى نوعين من المكونات ،فتحميض المحلول يؤدي إلى ترسب الجليكانات ذات الوزن الجزيئي المرتفع والتي يطلق عليها البعض هيمسليلوز)أ( ،hemicelluloses Aويتبقى في المحلول الجليكانات ذات الوزن الجزيئى الصغير مع المكونات الاخري كاليورونيدات uronidesويمكن ترسيبها بواسطة ضعف حجم محلولها من الكحول ويسمي الراسب المتكون هيمسليلوز )ب( hemicelluloses

.B

خواص الهيمسليلوز وتركيبة:

تبعا لمصدرها النباتي وطريقة

تتباين الهيمسليلوز في خواصها وتفاعلاتها

استخلاصها فهي تحتوي على سكريدات عديدة تختلف في حجمها ووزنها الجزيئي وفي درجة بلمرتها وفي مكوناتها من السكرات الاحادية ،إلا أنها تتميز بالخواص

والتفاعلات الآتية:

مائيا بالأحماض بسهولة اكثر من سليلوز -ويقاوم

تذوب في القلويات وتحلل

الهيمسليلوز التحليل المائي عن الهيمسليلوز )ب(.

ينتج عن التحليل المائي للهيمسليلوز سكرات من نوع الهكسوز مثل م-جلوكوز، م-جلكتوز ،م-جلكتوز ،م-مانوز ،م-فركتوز وسكرات من نوع البنتوز مثل م-زيلوز، ى-ارابينوز ،وأحماض جليكورونية مثل حامض جلوكورونيك ومانورونيك.

-٩٩-