מלטוז (4-O- (α-D-glucopyranosyl) -β-D-glucopyranose) הוא דו סוכר המורכב משתי מונומרים גלוקוז מקושרים על ידי קשר גליקוזידי מסוג α-1,4. באופן טבעי זהו אחד התוצרים העיקריים של הידרוליזה אנזימטית של עמילוז, שהוא הומופוליסכריד של גלוקוז שנמצא בעמילן.
מלטוז מיוצר באופן מסחרי מעמילן שטופל במלטי שעורה. דיסכריד זה חשוב מאוד לייצור משקאות אלכוהוליים מותססים כמו בירה או ויסקי, בהם משתמשים בסירופים עשירים במלטוז, תוצר של תמציות שעשויות עם גרגרי שעורה מונבטים או "מלוחים".
מבנה כימי של מלטוז (מקור: ציפנובה באמצעות ויקימדיה Commons)
מכיוון שמלטוז מורכב משני שאריות גלוקוז, יש חשיבות עליונה להידרוליזה של דיסכריד זה במעי של בעלי חיים רבים, כולל האדם, להשגת אנרגיה מעמילני הירקות מהם הוא מתקבל.
עם זאת, ניתן להוות התווית נגד של צריכת יתר של מלטוז עבור חולי סוכרת או לאנשים עם נטייה למחלה זו, מכיוון שסוכר זה יכול להעלות את רמות הגלוקוז בדם (גליקמיה) במהירות.
מחקרים רבים הראו גם שמיקרואורגניזמים כמו חיידקים למשל מסוגלים לחילוף חומרים של מלטוז ישירות כמקור לפחמן ואנרגיה, תוך שימוש בסוגים שונים של אנזימים ומובילים ספציפיים למטרה זו.
מבנה המלטוז
תגובה סינתזת מלטוז. חאבייר ולסקו
מלטוז הוא דיסכריד המורכב משתי שאריות גלוקוז המקושרות זו לזו דרך קשר גלוקוזידי מסוג α-1,4, דרכו נקשרת הצורה ההמיאקלית של יחידה α-D-גלוקופירנוזיל עם שארית β -D- גלוקופירנוזה המכונה "aglycone".
אטום החמצן המהווה חלק מקשר הגלוקוזיד ממוקם פחות או יותר במרכז המבנה, ממש בין שתי טבעות הגלוקוזה.
מבנה מולקולרי של מלטוז בתלת מימד. AbcdKolya
יש לו משקל מולקולרי של 342.3 גרם למול, התואם את הנוסחה הכימית C12H22O11. זהו סוכר מקטין ויכול לעבור מיזוג-אבולוציה, ולכן ניתן למצוא אותו בצורת α- או β-maltose.
יתר על כן, ניתן לשחרר את הדיסכריד הזה על ידי חומצות שונות או על ידי אנזים ספציפי המכונה מלטז.
זהו תרכובת שנמצאת בדרך כלל כאבקה גבישית או לא לבנה. הוא מסיס במים ובעל טעם מתוק מעט (כ 50% מכוח ההמתקה של הסוכרוז, שהוא סוכר השולחן). זה לא ניתן להתגבשות בקלות והוא ניתן לתסיסה.
מלטוז הוא דיסכריד היגרוסקופי מאוד, כלומר יש לו יכולת נהדרת לספוג לחות מהסביבה בה הוא נמצא. יש לו נקודת התכה קרובה ל- 120 מעלות צלזיוס והוא יכול להתקרמל בחום של 180 מעלות.
תפקוד ושימושים של מלטוז
מקור כוח
ניתן לתאר את המלטוז כמקור אנרגיה טוב, מכיוון שההידרוליזה של הקשר הגליקוזידי המרכיב את הדיסכריד הזה (המתווך על ידי מלטז), משחררת שתי מולקולות גלוקוז, המשמשות ביעילות על ידי התאים במסלול הגליקוליטי.
מכיוון שהעמילן הנמצא במזונות רבים ממוצא צמחי מורכב מההומופוליסכרידים אמילוזה ועמילופקטין, שהם פולימרים של שאריות גלוקוזות הקשורים בקשרים גלוקוזידיים, ההידרוליזה של זה במלטוז, ובהמשך בשאריות נטולות גלוקוז, מייצגת חשיבות חשובה מקור אנרגיה קלורית לאורגניזמים חיים שונים.
ייצור משקאות
סירופים מסחריים העשירים במלטוז, במיוחד אלה המופקים מהידרוליזה אנזימטית של עמילן, נמצאים בשימוש נרחב לייצור משקאות אלכוהוליים כמו בירה ויסקי, שם הם פועלים בעיקר לשיפור "התחושה האוראלית" של משקאות אלה. .
יתר על כן, ייצורם של משקאות אלכוהוליים מותססים אלו ואחרים מתבצע עם חומר גלם המכונה "שעורה מותכת", המתקבל על ידי נביטה של דגני בוקר זה, באמצעות תהליך המכונה מאלטינג, שם האנזימים המקומיים של עמילן זרעי הידרוליזה.
בנוסף, למלטוז ולנגזרותיו, אלה שנמצאים בחלק ניכר בסירופים העשירים בדיסכריד זה, יש תכונות המונעות את האצבעות והתגבשות החומרים שבהם היא מתמוססת.
מזון מלטוז
תצלום של סירופ מלטוז (מקור: www.aziatische-ingredienten.nl דרך ויקימדיה Commons)
למרות שהמלטוז אינו נחשב ל"חומר מזין חיוני ", כלומר צריכתו אינה חיונית עבור האדם, היא קיימת במזונות נפוצים רבים:
- מלטוז מתקבל באופן תעשייתי מהידרוליזה של עמילן, אך הוא תוצר ביניים טבעי של תהליך העיכול.
- בטטות וכמה סוגים של חיטה עשירים במלטוז במצב "חופשי".
- סירופ מאלט וסירופ תירס אחרים עשירים במלטוז, כמו גם בסירופ אורז חום.
- לחלק מהבירות, הדרוגים ומשקאות "מאלט" אחרים יש תכולת מלטוז מתונה, מכיוון שמטבולית זו עוברת חילוף חומרים במהלך תסיסה אלכוהולית.
- בדגנים מסוימים מעובדים בתעשייה, קומפוטים, סוכריות, סוכריות ושוקולד יש גם הרבה מלטוז.
- הוא נמצא גם בשעורה, בהידרוליזה של תירס ובסוגים שונים של עמילנים.
מטבוליזם של מלטוז
אצל בעלי חיים עיכול העמילן מתחיל באנזימי α-amylase הקיימים ברוק ואז ממשיך במעי הדק. התוצר של השפלה ראשונית זו מורכב מתערובת של "הגבלת דקסטרנים", מלטוז וכמה שאריות נטולות גלוקוז.
דיסכרידים הגלוקוזיים (שאריות מלטוזה) המתקבלים בה הידרוליזה על ידי האנזים מלטאז, תהליך שמסתיים בשחרור של שתי מולקולות גלוקוזיות לכל מולקולת מלטוזה, הניתנות להובלה לזרם הדם ומשם לרקמות גוף. .
תגובה מנותזת מלטז. משמאל מולקולת מלטוזה ומשמאל שתי מולקולות הגלוקוזה הנובעות מהידרוליזה (מקור: Dapantazis .jpg באמצעות Wikimedia Commons)
בהתחשב בכך שמלטוז וגלוקוזה הם מוצרים מסיסים מאוד ופעילים באוסמוטיקה, כאשר הם צורכים עודף (יותר מ -120 גרם ליום) הם יכולים "למשוך" מים למעי, ולגרום לשלשול קל.
חולי סוכרת או מטופלים עם נטייה למחלה זו אינם מעידים על צריכה מוגזמת של מלטוז, מכיוון שלסוכר זה יש את היכולת להעלות במהירות את רמות הגלוקוז בדם (גליקמיה), אירוע נגדי עבור אנשים אלה.
בחיידקים, שהם אורגניזמים פרוקריוטים, עיכול הפוליסכרידים כמו עמילן מתרחש בזכות אנזימים המיוצאים אל מחוץ לתא ושמוצריו הקטליטיים מוכנסים לציטוזול על ידי הובלות ספציפיות, כולל מלטוז.
לאחר הציטוזול משתתפים אנזימים כמו אמילומלטאז, מלטודקסטרין פוספורילאז וגלוקוקינאז במטבוליזם שלאחר מכן של דיסכריד זה, ומניבים מולקולות כמו גלוקוז 1-פוספט וגלוקוז 6-פוספט שנכנסים לגליקוליזה.
הפניות
- Badui Dergal, S. (2016). כימיה של מזון. מקסיקו, פירסון חינוך.
- Crow, RR, Kumar, S., & Varela, MF (2012). כימיה של maltose וביוכימיה. בסוכרים תזונתיים (עמ '101-114).
- Doudoroff, M., חסיד, WZ, Putman, EW, Potter, AL, & Lederberg, J. (1949). שימוש ישיר במלטוז על ידי Escherichia coli. כתב העת לכימיה ביולוגית, 179 (2), 921-934.
- Ehrmann, M., Ehrle, R., Hofmann, E., Boos, W., & Schlösser, A. (1998). טרנספורטר מלטוז ABC. מיקרוביולוגיה מולקולרית, 29 (3), 685-694.
- Ouellette, RJ, & Rawn, JD (2014). כימיה אורגנית: מבנה, מנגנון וסינתזה. אלזביאר.
- Stick, RV, & Williams, S. (2010). פחמימות: המולקולות החיוניות של החיים. אלזביאר.