Арабиногалактан — полисахарид из древесины и акации¶
Арабиногалактан — природный полисахарид, относящийся к классу гемицеллюлоз, состоящий из цепей галактозы с боковыми остатками арабинозы. Широко распространён в растительном мире: содержится в древесине лиственницы, коре и семенах акации, а также в некоторых других растениях. В промышленности и медицине применяется как пищевая добавка (Е409), пребиотик, энтеросорбент и вспомогательное вещество в фармацевтике.
¶Химическая структура
Арабиногалактан представляет собой разветвлённый гетерополисахарид молярной массой от 15 до 100 кДа (в зависимости от источника). Основная цепь построена из остатков β-1,3- и β-1,4-связанной галактозы, а боковые цепи содержат остатки α-1,3- и α-1,6-связанной арабинозы, а также глюкуроновую кислоту. Соотношение галактозы и арабинозы варьирует, но галактоза преобладает — на её долю приходится около 70–90 % массы полимера.
Полисахарид обладает высокой растворимостью в воде (до 30 % при 20 °C), что необычно для веществ такого класса. Растворы арабиногалактана вязкие, но текучие, с низкой поверхностной активностью.
¶История получения
Впервые арабиногалактан был выделен из древесины лиственницы сибирской (Larix sibirica) в начале XX века. В СССР промышленное производство было налажено в 1950-х годах на Красноярском деревохимическом заводе, где полисахарид получали как побочный продукт при производстве спирта из лиственничной древесины. Красноярское производство долгое время оставалось крупнейшим в мире, а позднее аналогичные заводы были построены в США (бренды Larch Arabinogalactan от компании «Thorne Research» и др.).
Сырьём для промышленного получения служит лиственничная щепа, из которой полисахарид извлекают горячей водой. Другой источник — семена и корни акации (Acacia senegal, Acacia seyal), гуммиарабик, в котором арабиногалактан составляет значительную часть.
¶Классификация и источники
| Источник | Особенности |
|---|---|
| Лиственница сибирская | Наиболее изученный источник; молекулярная масса 15–25 кДа |
| Акация сенегальская | Гуммиарабик; используется в пищевой промышленности |
| Растения семейства Apiaceae | Содержатся в корнеплодах моркови, петрушки |
| Пектины цитрусовых | Небольшие количества |
¶Применение
¶Пищевая промышленность
В пищевой индустрии арабиногалактан зарегистрирован как пищевая добавка Е409. Он выполняет функции стабилизатора, загустителя и эмульгатора, применяется в производстве мороженого, соусов, кондитерских изделий. В отличие от многих загустителей, он не повышает вязкость в значительной степени, но стабилизирует дисперсные системы.
¶Пребиотик
Арабиногалактан относится к пребиотическим волокнам: он не усваивается в тонком кишечнике, но ферментируется бактериями толстой кишки, преимущественно бифидобактериями и лактобациллами, с образованием короткоцепочечных жирных кислот (масляной, пропионовой, уксусной). Клинические исследования показывают увеличение доли бифидобактерий у лиц, принимающих 3–6 г арабиногалактана в сутки.
¶Медицина и фармация
В медицинской практике арабиногалактан применяется в нескольких направлениях:
- Энтеросорбция — связывает некоторые токсины и соли тяжёлых металлов в кишечнике. В России зарегистрирован ряд препаратов на его основе, в том числе «Энтеросгель» (содержит полиметилсилоксана полигидрат, однако арабиногалактан входит в состав некоторых других сорбентов).
- Иммуномодуляция — некоторые исследования указывают на способность полисахарида активировать макрофаги и NK-клетки, хотя клиническое значение этого эффекта остаётся предметом дискуссий.
- Вспомогательное вещество — в фармацевтике используется как носитель и стабилизатор в сухих порошках и лиофилизатах.
¶Ветеринария
Арабиногалактан применяется в кормах для животных как источник растворимой клетчатки, улучшающий микробиоценоз кишечника.
¶Физико-химические свойства
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Молярная масса | 15–100 кДа |
| Растворимость в воде | до 30 % при 20 °C |
| Удельное вращение | +25…+35° |
| pH 10 % раствора | 5,0–6,5 |
¶Исследования
В 2000-х годах проведены исследования влияния арабиногалактана на липидный обмен: показано снижение уровня холестерина в крови у крыс на высокожировой диете. Ряд работ посвящён его пребиотическому действию и влиянию на иммунный ответ. В России изучение лиственничного арабиногалактана ведётся в Сибирском отделении РАН и на базе Красноярского государственного технического университета.
¶Экология и устойчивое сырьё
В отличие от целлюлозы, арабиногалактан извлекается из древесины без агрессивной химической обработки, что делает его производство относительно экологичным. Сибирские леса лиственницы — возобновляемый источник сырья, однако масштабы добычи зависят от лесозаготовительной отрасли.
¶Источники
- «Химия древесины» — под ред. В. А. Ушакова
- Фёдоров М. Б. «Лиственничные гемицеллюлозы»
- Библиотека научных статей по пищевым добавкам (FAO/WHO JECFA monographs)
- Монография «Arabinogalactan: Chemistry, Biology, and Medical Applications»