شنبه, ۱ اردیبهشت, ۱۴۰۳ / 20 April, 2024
مجله ویستا

کربوهیدرات‌ها


  کربوهيدرات‌ها
کربوهيدرات‌ها و ليپيدها در اغلب گياهان زراعى و وحشى ذخاير عمده را تشکيل مى‌دهند. دانه‌هاى غلات و حبوبات نشاسته (کربوهيدرات) ذخيره مى‌کنند. حبوبات همچنين از نظر پروتئين غنى هستند. دانه‌هاى بيشتر گونه‌ها از نظر روغن و پروتئين غنى مى‌باشند (از قبيل سويا، بادام، آفتابگردان، پنبه و منداب). دانه‌هاى بعضى از گونه‌هاى گياهى نيز ممکن است داراى مقادير قابل ملاحظه‌اى قندهاى ساده باشند.
   نشاسته
متداول‌ترين کربوهيدرات يا پلى‌ساکاريدى که در دانه‌ها ذخيره مى‌شود، نشاسته است. معمول‌تر از همه، دو نشاسته گلوکزى يعنى آميلوز و آميلوپکتين هستند که هر دو، زنجيره‌هاى طولانى از پليمرهاى مولکول گلوکز با يک پيوند ۴-۱ و α مى‌باشند. آميلوز از يک زنجيرهٔ مستقيم از ۳۰۰ تا ۴۰۰ مولکول گلوکز تشکيل شده است. (شکل قند گلوکز). آميلوپکتين داراى انشعبات فرعى گلوکزى است که با پيوند ۶-۱ و β به مولکول اصلى متصل است. آميلوپکتين احتمالاً شامل بيش از يک هزار واحد گلوکز مى‌باشد و در نتيجه داراى وزن مولکولى بيشتر و خصوصيات فيزيکى و شيميائى متفاوت با آميلوز مى‌باشد در آزمايش 'يدي' (Iodine test)، براى نشاسته، آميلوپکتين رنگ قرمز و آميلوز رنگ آبى به خود مى‌گيرد. با دريافت رطوبت آميلوپکتين غليظ‌تر از آميلوز مى‌شود. محصول پخته شده حاصل از آميلوپکتين مومى نشاسته در ذرت، تايپوکا tapioca، ژلاتينى‌تر است، اين خاصيت سبب استفاده بيشتر از آن در بعضى از مواد غذائى مى‌شود يا آن را در تهيه بعضى مواد غذائى مفيدتر مى‌کند.
آميلوز توسط α آميلاز ۱۰۰% هضم مى‌شود، اما آميلوپکتين تقريباً قابليت هضم ۵۰% را دارد، در دانه‌هاى نشاسته‌اى غلبه با آميلوپکتين مى‌باشد. ارقام استاندارد ذرت دندانه‌اى (Dent corn)، تقريباً داراى ۷۲% آميلوپکتين و ۲۸% آميلوز مى‌باشند. ارقامى از ذرت مومى که داراى ۱۰۰% آميلوپکتين يا ۱۰۰% آميلوز (نشاسته‌اي) بوده‌اند انتخاب شده و هم‌اکنون جزء ارقام تجارتى مجود مى‌باشند. آندوسپرم ذرت شيرين داراى قند بالائى است.
از هيدروليز نشاسته‌اى گلوکزان، گلوکز (منوساکاريد) و مالتوز (دى‌ساکاريد) به‌دست مى‌آيد که اين دو قند به‌دست آمده هر دو قابل حل در آب بوده و به آسانى قابل تبديل به ساکارز هستند و لذا بدين طريق مى‌توانند به ريشه و مريستم‌هاى هوائى گياه انتقال يابند.
انيولين که يک مولکول نشاسته نسبتاً کوچک است از مولکول‌هاى قند فروکتوز تشکيل شده است و ماده اصلى ذخيره‌اى در جو و بعضى ديگر گياهان چمنى مناطق معتدله مى‌باشد. فروکتوز آن تا حدودى در آب حل مى‌شود اما نشاسته‌هاى گلوکزان‌ها در آب قابل حل نيستند.
   پلى‌ساکاريدهاى ديگر
پنتوزان‌ها، (پليمر مولکول‌هاى قند ۵ کربني) معمولاً روى و يا درون پوسته برخى از بذور يافت مى‌شوند. پنتوزها آب زيادى جذب مى‌کنند، به‌عبارت ديگر قدرت جذب آب بالا است، اين مسئله يک خصوصيت تطابقى در انتشار بذرها مى‌باشد.
بذرهاى لگوم‌ها غنى از قندهاى مانانزى (پليمر قند ۵ کربنى مانوز) مى‌باشند. بذرهاى يونجه و اقاقيا (Honey locust)، داراى گالاکتومونان هستند که شامل يک مانانز و يک زنجيره فرعى قند گالاکتوز (۶ کربني) مى‌باشند. همچنين در مانانزها، گلوکز و آرابينوز نيز به‌عنوان زنجيره‌هاى فرعى يافت مى‌شوند.
با وجودى که همى‌سلولز، با تعريف محدود، خود نيز يک ذخيره غذائى مهم در بذرها مى‌باشد، با اين وجود مانانزها، گزى‌لانزها (Xylans)، و گالاکتانزها (به ترتيب پليمرهاى مانوز، گزيلوز و گالاکتوزها) تحت عنوان همى‌سلولز دسته‌بندى مى‌شوند. بذرهاى گوآر (Cyanopsis teragonolobus)، داراى بيش از ۲۰% گالاکتومانان مى‌باشند که داراى مصارف داروئى است و اساس بازار صنعتى براى اين محصول مى‌باشد.
موسى‌لاژ (Mucilages)، که کمپلکسى از خانواده کربوهيدرات‌ها است، در اصل از پلى‌اورميدها (Polyuromides)، و گالاکتوميدها (Galactomiaes)، ساخته شده است. موسى‌لاز ممکن است به‌عنوان ذخيره غذائى باشد و يا به‌عنوان پوششى براى پوستهٔ بذر نيز عمل کرده و با جذب آب چسبناک شود. اين خاصيت چسبندگى به پراکندگى بذرها توسط حيوانات کمک مى‌کند. يکى از موارد استفادهٔ موسى‌لاژها جدا کردن پاره‌اى از بذرهاى علف‌هاى هرز از لگوم‌ها توسط روش‌هاى صنعتى خاص مى‌باشد. به‌عنوان مثال جدا کردن بذرهاى بارهنگ برگ باريک (Plantago lanceolata)، از بذرهاى يونجه يکى از اين موارد مى‌باشد. به اين ترتيب که وقتى بذر علف هرز خيس مى‌شود، خاصيت چسبندگى پيدا مى‌کند و در ماشين‌هاى بوجاري، که داراى غلتک پرزدار هستند اين بذرها به غلتک‌ها مى‌چسبند اما بذرهاى يونجه از آن عبور مى‌کند.
پکتين‌ها، کربوهيدرات‌هائى از پلميرهاى داراى زنجيرهٔ بلند اسيد گالاکتورونيک هستند که اتصال و پيوند بين ديواره‌هاى سلولى (تيغه‌هاى مياني، Middle lamella)، بذرها را به‌عهده دارند. پکتين‌ها از اسيد پکتيک و پروپکتين و نمک‌هاى کلسيمى و منيزيمى ساخته شده‌اند.
کربوهيدرات‌هاى ديگرى نيز از قبيل استکى‌اوز (تتراساکاريد)، رافينوز (ترى‌ساکاريد)، ساکارز (دى‌ساکاريد)، و قندهاى احياءشونده مثل گلوکز (مونوساکاريد) نيز در بذر يافت مى‌شود. گياهان قندى ساکارز را در بذر ذخيره نمى‌کنند بلکه در ريشه و يا ساقه جمع مى‌کنند. بذر سويا داراى مقدار قابل ملاحظه‌اى از قندهاى احياء شده مونوساکاريد مى‌باشد.
  پروتئين‌ها
پروتئين‌ها که ذخيره ازت بذر مى‌باشند، پليمرهائى از اسيدهاى آمينه هستند که توسط پيوندهاى پپتيدى به يکديگر متصل شده (شکل پيوندى پپتيدى بين کربن و نيتروژن) و براى رشد گياهچه ضرورت دارند. پروتئين‌ها از ۲۰ نوع اسيدآمينه تشکيل شده‌اند که همگى در طبيعت وجود دارند مولکول‌هاى مختلف پروتئين از قرار گرفتن تمام يا بخشى از اين اسيدهاى آمينه در کنار هم به‌وجود مى‌آيند. به‌همين دليل مولکول‌هاى پروتئين‌ها بسيار بزرگ، پيچيده و داراى وزن مولکولى بالا بوده (۴۰۰۰۰ يا بيشتر) و تنوع شيميائى آنها نيز نامحدود مى‌باشند. در موجودات زنده ترتيب قرار گرفتن اسيدهاى آمينه در کنار يکديگر توسط پلى‌نوکلئوتيدهائى RNA و DNA کد (رمز) مى‌گردد. پيچيدگى پروتئين با پيوندهاى هيدروژنى (پيوند هيدروژنى يک اتصال ضعيف بين اتم‌هاى هيدروژن و اکسيژن در مولکول‌ها مى‌باشد) و نيز پيوندهاى سولفيدريل افزايش مى‌يابد. از نظر فيزيولوژيکى پروتئين‌ها موطن حيات در بذر و ساير سلول‌هاى زنده هستند.
ترکيب اسيدهاى آمينه در ذخاير پروتئينى دانه با ترکيب آنها در برگ يا ساير بافت‌هاى رويشى متفاوت است. پروتئين‌هاى دانه معمولاً در يک يا بيش از ۳ اسيد آمينه اصلى يعنى لايسين، تريپتوفان و متيونين بسته به رقم و گونه گياهى داراى کمبود مى‌باشند. وجود اين ۳ اسيد آمينه در رژيم غذائى حيوانات تک معده ضرورى و لازم است. بنابراين، اگر دانه‌ها به‌عنوان تنها منبع پروتئينى به‌کار روند ارزش غذائى و بيولوژيکى پروتئين دانه براى حيوانات تک‌معده از جمله انسان کمتر از پروتئين حيوانى خواهد بود.
از بورن (۱۹۲۴) پروتئين‌ها را براساس روش تجزيه و حلاليت، به ۴ گروه تقسيم کرد.
۱. آلبومين‌ها، در اسيديته خنثى يا کمى اسيدى در آب حل شده و توسط حرارت نيز منعقد مى‌شوند، آنزيم‌ها و سفيدهٔ تخم‌مرغ‌ عمدتاً از آلبومين‌ها هستند.
۲. گلوبولين‌ها، در آب و نمک حل مى‌شوند و توسط حرارت به آسانى منعقد نمى‌شوند. دانهٔ بقولات معمولاً از نظر گلوبولين غنى هستند (مثلاً گلايسين در سويا).
۳. گلوتلين‌ها، در آب حل نشده اما در محلول نمک‌ها و اسيدها يا بازهاى قوى حل مى‌شوند. گندم داراى گلوتن زيادى است که اين گلوتن يک پروتئين گلوتينى مى‌باشد. گلوتنين سبب افزايش ظرفيت خمير نان از نظر تورم و چسبندگى مى‌شود.
۴. پرولامبين‌ها، در الکل ۷۰ تا ۹۰% قابل حل هستند، دانه‌هاى غلات از نظر پرولامين‌ها غنى مى‌باشند. 'به‌عنوان مثال پروتئين زئين در دانه ذرت' . پرولامين‌ها منبع ازت خوبى براى رشد گياهچه بوده اما از نظر کيفيت بيولوژيکى و غذائى براى حيوانات تک معده فقير مى‌باشند.
به‌طور کلى غلات از نظر پرولامين و گلوتلين غنى بوده و در اين ميان يولاف با ترکيب پروتئينى که ۸۰% آن گلوبولين است. يک استثناء است. برخلاف غلات حبوبات از نظر گلوبولين‌ها و آلبولين‌ها غنى هستند که اين امر مبين کيفيت غذائى بهتر آنها مى‌باشد.
پرولامين‌هاى مهم در غلات شامل زئين در ذرت، گليادين در گندم و هوردئين در جو است. بعضى از گلوتلين‌هاى مهم در غلات عبارتند از: زکائين در ذرت، گلوتنين در گندم، هوردنين در جو و اوريزنين در برنج. بعضى از گلوبولين‌هاى مهم در دانه‌هاى بقولات مختلف عبارتند از: لگومين، ويسى‌لين، گليسى‌نين، ويگنين و آراشين.
پرولامين‌هاى غلات به‌خصوص زئين، از نظر لايسين و تريپتوفان داراى کمبود بوده و به‌همين دليل کيفيت ذرت به‌عنوان تنها منبع غذائى پروتئينى براى حيوانات تک‌معده پائين است. عدم تعادل اسيدهاى آمينه در حبوبات و سويا به‌خاطر کمبود متيونين دانه‌هاى ذرت نو سويا در يک رژيم غذائى مى‌توانند مکمل يکديگر شده، منبع پروتئينى نسبتاً متعادلى از نظر لايسين و متيونين فراهم سازند. در هنگام جوانه‌زدن، پروتئين‌ها تجزيه شده و به اسيدهاى آمينه تبديل مى‌گردند، آنگاه به محور جنين منتقل شده و در آنجا با ترکيب جديدى کنار هم قرار گرفته و پروتئين جديدى را تشکيل مى‌دهند که از نظر ترکيب اسيدهاى آمينه متعادل است. به همين دليل جوانه‌هاى بذر داراى کيفيت پروتئينى بالا و عالى بوده و به ميزان زيادى در غذاى انسان به‌کار مى‌روند 'به‌عنوان مثال جوانه‌هاى يونجه و لوبيا' .
پروتئين‌هاى ذخيره شده در بذر به‌صورت لکتين نيز وجود دارند. لکتين‌ها گليکوپروتئين (پليمرهاى پروتئين و قند) هستند. بيش از ۱% پروتئين سويا لکتين مى‌باشد.


همچنین مشاهده کنید