MALTOSE: STRUKTUR, FUNKTION, NAHRUNG, STOFFWECHSEL - BIOLOGIE - 2025

Die Maltose (4-O- (α-D-Glucopyranosyl) -β-D-Glucopyranose) ist ein Disaccharid, das aus zwei Glucosemonomeren besteht, die durch eine glycosidische Bindung vom α-1,4-Typ verbunden sind. Natürlich ist es eines der Hauptprodukte der enzymatischen Hydrolyse von Amylose, einem in Stärke enthaltenen Homopolysaccharid von Glucose.

Maltose wird kommerziell aus Stärke hergestellt, die mit Gerstenmalz behandelt wurde. Dieses Disaccharid ist sehr wichtig für die Herstellung von fermentierten alkoholischen Getränken wie Bier oder Whisky, in denen Maltose-reiche Sirupe verwendet werden, ein Produkt aus Extrakten, die aus gekeimten oder "gemälzten" Gerstenkörnern hergestellt werden.

Chemische Struktur von Maltose (Quelle: Zippanova über Wikimedia Commons)

Da Maltose aus zwei Glucoseresten besteht, ist die Hydrolyse dieses Disaccharids im Darm vieler Tiere, einschließlich des Menschen, von größter Bedeutung, um Energie aus den pflanzlichen Stärken zu gewinnen, aus denen es gewonnen wird.

Ein übermäßiger Konsum von Maltose kann jedoch bei Diabetikern oder Patienten mit einer Veranlagung für diese Krankheit kontraindiziert sein, da dieser Zucker den Blutzuckerspiegel (Glykämie) schnell erhöhen kann.

Viele Studien haben auch gezeigt, dass Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien Maltose direkt als Kohlenstoff- und Energiequelle metabolisieren können, wobei verschiedene Arten spezifischer Enzyme und Transporter für diesen Zweck verwendet werden.

Struktur von Maltose

Maltosesynthesereaktion. Javier Velasco

Maltose ist ein Disaccharid, das aus zwei Glucoseresten besteht, die über eine Glucosidbindung vom α-1,4-Typ miteinander verbunden sind, wobei die Halbacetalform einer α-D-Glucopyranosyleinheit mit einem β-Rest verbunden ist -D-Glucopyranose, bekannt als "Aglycon".

Das Sauerstoffatom, das Teil der glykosidischen Bindung ist, befindet sich mehr oder weniger im Zentrum der Struktur, genau zwischen den beiden Glukoseringen.

Molekülstruktur von Maltose in 3D. AbcdKolya

Es hat ein Molekulargewicht von 342,3 g / mol, was der chemischen Formel C12H22O11 entspricht. Es ist ein reduzierender Zucker und kann Mutationen eingehen, so dass es in der α- oder β-Maltoseform vorliegt.

Darüber hinaus kann dieses Disaccharid durch verschiedene Säuren oder durch ein spezifisches Enzym, das als Maltase bekannt ist, hydrolysiert werden.

Es ist eine Verbindung, die üblicherweise als kristallines oder cremefarbenes Pulver vorkommt. Es ist wasserlöslich und hat einen leicht süßen Geschmack (etwa 50% der Süßkraft von Saccharose, die Haushaltszucker ist). Es ist nicht leicht kristallisierbar und fermentierbar.

Maltose ist ein sehr hygroskopisches Disaccharid, das heißt, es hat eine große Fähigkeit, Feuchtigkeit aus der Umgebung aufzunehmen, in der es sich befindet. Es hat einen Schmelzpunkt nahe 120 ° C und kann bei 180 ° C karamellisieren.

Funktion und Verwendung von Maltose

Energiequelle

Maltose kann als gute Energiequelle beschrieben werden, da durch die Hydrolyse der glykosidischen Bindung, aus der dieses Disaccharid besteht (vermittelt durch Maltase), zwei Glukosemoleküle freigesetzt werden, die von den Zellen über den glykolytischen Weg effektiv genutzt werden.

Da die in vielen Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs vorhandene Stärke aus den Homopolysacchariden Amylose und Amylopektin besteht, die Polymere von Glucoseresten sind, die durch glucosidische Bindungen verbunden sind, ist die Hydrolyse dieser Stärke in Maltose und anschließend in glucosefreien Resten von Bedeutung Kalorienquelle für verschiedene lebende Organismen.

Getränkeherstellung

Kommerzielle Maltose-reiche Sirupe, insbesondere solche, die durch enzymatische Hydrolyse von Stärke hergestellt werden, werden häufig zur Herstellung von alkoholischen Getränken wie Bier und Whisky verwendet, wo sie in erster Linie das "Mundgefühl" dieser Getränke verbessern. .

Darüber hinaus erfolgt die Herstellung dieser und anderer fermentierter alkoholischer Getränke mit einem als "Gerstenmalz" bekannten Rohstoff, der durch Keimen dieses Getreides durch ein als Mälzen bezeichnetes Verfahren erhalten wird, bei dem die nativen Enzyme des Samen hydrolysieren Stärke.

Darüber hinaus haben Maltose und ihre Derivate, die in Sirupen, die reich an diesem Disaccharid sind, zu einem großen Teil enthalten sind, Eigenschaften, die das Gelieren und die Kristallisation der Substanzen verhindern, in denen sie sich lösen.

Maltose Lebensmittel

Foto von Maltosesirup (Quelle: www.aziatische-ingredienten.nl via Wikimedia Commons)

Obwohl Maltose nicht als "essentieller Nährstoff" angesehen wird, dh ihr Verzehr für den Menschen nicht essentiell ist, ist sie in vielen gängigen Lebensmitteln enthalten:

- Maltose wird industriell aus der Hydrolyse von Stärke gewonnen, ist jedoch ein natürliches Zwischenprodukt des Aufschlussprozesses.

- Süßkartoffeln und einige Weizensorten sind in einem "freien" Zustand reich an Maltose.

- Malzsirup und andere Maissirupe sind reich an Maltose sowie unter anderem an braunem Reissirup.

- Einige Biere, Zitronen und andere "Malz" -Getränke haben einen moderaten Maltosegehalt, da dieser während der alkoholischen Gärung metabolisiert wird.

- Bestimmte industriell verarbeitete Getreide, Kompotte, Bonbons, Bonbons und Pralinen enthalten ebenfalls viel Maltose.

- Es kommt auch in Gerste, in Maishydrolysaten und in verschiedenen Stärkearten vor.

Maltose-Stoffwechsel

Bei Tieren beginnt die Stärkeverdauung mit den im Speichel vorhandenen α-Amylaseenzymen und setzt sich dann im Dünndarm fort. Das Produkt dieses anfänglichen Abbaus besteht aus einer Mischung von "Grenzdextrinen", Maltose und einigen glukosefreien Rückständen.

Die resultierenden Glucosedisaccharide (Maltosereste) werden durch das Maltaseenzym hydrolysiert. Dieser Prozess endet mit der Freisetzung von zwei Glucosemolekülen pro Maltosemolekül, die in den Blutkreislauf und von dort in das Körpergewebe transportiert werden können .

Maltase-katalysierte Reaktion. Links ein Maltosemolekül und rechts die beiden aus der Hydrolyse resultierenden Glucosemoleküle (Quelle: Dapantazis .jpg via Wikimedia Commons)

Angesichts der Tatsache, dass Maltose und Glukose hochlösliche und osmotisch aktive Produkte sind, können sie bei übermäßigem Verzehr (mehr als 120 Gramm pro Tag) Wasser in den Darm „anziehen“ und leichten Durchfall verursachen.

Diabetiker oder Patienten mit einer Veranlagung für diese Krankheit sind für den übermäßigen Konsum von Maltose kontraindiziert, da dieser Zucker den Blutzuckerspiegel (Glykämie) schnell erhöhen kann, ein kontraproduktives Ereignis für diese Personen.

In Bakterien, die prokaryotische Organismen sind, erfolgt die Verdauung von Polysacchariden wie Stärke dank Enzymen, die nach außen in die Zelle exportiert werden und deren katalytische Produkte durch spezifische Transporter, einschließlich Maltose, in das Cytosol eingeführt werden.

Im Cytosol nehmen Enzyme wie Amylomaltase, Maltodextrinphosphorylase und Glucokinase am nachfolgenden Metabolismus dieses Disaccharids teil und ergeben Moleküle wie Glucose-1-phosphat und Glucose-6-phosphat, die in die Glykolyse eintreten.

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