Илья Леенсон - Язык химии. Этимология химических названий
В пищевой промышленности используется в качестве гелеобразователя полисахарид каррагинан (пищевая добавка E407 или E407a), получаемый из морских водорослей. Эти водоросли издавна добывали вблизи деревни Каррагин (Carragheen) на юго-восточном побережье Ирландии.
Генциобиоза образуется также при гидролизе гликозида амигдалина, отсюда ее другое название – амигдалоза (оба термина – от лат. amygdalus – миндаль). Амигдалин содержится в семенах горького миндаля, в косточках персика, абрикосов, слив, вишен и других плодов. При действии кислот он гидролизуется с выделением синильной кислоты, а также глюкозы и бензальдегида: C19H27O11CN + 2H2O → 2C6H12O6 + C6H5CHO + HCN, чем объясняются отравления вишневыми компотами. Другой интересный гликозид синигрин содержится в виде калиевой соли в корнях хрена и в семенах черной горчицы Sinapis nigra (из этого названия и «синтезирован» термин «синигрин»). Под действием фермента гликозид распадается с образованием глюкозы, гидросульфата калия и жгучего аллилгорчичного масла: C10H16O9NS2K + H2O → C6H12O6 + KHSO4 + CH2=CHCH2NCS. Последнее вещество (его систематическое название – аллилизотиоцианат) обладает кожно-нарывным и слезоточивым действием. А вот содержащий изотиоцианатную группу сульфорафан СН3SO(CH2)4NCS не только не ядовит, но и обладает противораковым и антибактериальным действием. Предшественник сульфорафана глюкорафанин (он содержит остаток глюкозы) находится в капусте и других овощах семейства Крестоцветные – брокколи, цветной капусте, кольраби, кресс-салате. Во время еды клетки растения повреждаются, и выделяется фермент, под действием которого глюкорафанин превращается в сульфорафан. Название этого вещества происходит от лат. raphanus – «редька», которое восходит к греч. rhaphanos. Интересно, что словом rhaphys греки называли репу.
Из более редких биоз отметим вицианозу, полученную из семян журавлиного гороха (Vicia angustifolia) и состоящую из остатков гексозы (глюкозы) и пентозы (арабинозы). Дисахарид тураноза интересна тем, что ее впервые получили В. В. Марковников и его лаборант А. В. Алехин в 1889 году из туркестанской (по‑гречески – turanos) манны, привезенной из Ташкента. Видимо, следует пояснить, что раньше Туркестаном (точнее, Западным Туркестаном) называли территорию современных Узбекистана, Туркмении, Киргизии, Таджикистана и Казахстана, то есть Среднюю Азию.
Синтетически можно получить биозы, не встречающиеся в природе. Некоторые из них могут найти практическое применение. Примером может служить синтетический стереоизомер лактозы, состоящий из остатков фруктозы и галактозы. Эта биоза была получена из лактозы в 1929 году и названа лактулозой; название составлено из терминов лактоза и левулоза (как и левулоза, она же фруктоза, лактулоза вращает плоскость поляризации света влево). Во второй половине ХХ века было показано, что лактулоза не расщепляется ферментами в верхних отделах желудочно-кишечного тракта. В результате она доходит в неизменном виде до толстой кишки, где усваивается полезными бифидобактериями. При этом угнетается рост и размножение патогенных микроорганизмов. Этот эффект используется для лечения дисбактериозов толстой кишки. Одновременно лактулоза является слабительным.
Из трисахаридов наиболее известный – рафиноза (другое написание раффиноза, от фр. raffiner – «очищать»), самый распространенный после сахарозы олигосахарид растений. Рафиноза содержится в небольшом количестве в сахарной свекле, но на вкус она совсем не сладкая. Довольно много рафинозы в горохе. Этот трисахарид не переваривается в желудке и вызывает усиленное образование кишечных газов. Молекула рафинозы состоит из остатков галактозы, глюкозы и фруктозы. Соединение из первых двух моносахаридов называется мелибиозой, которая, очевидно, сладкая, поскольку по‑гречески meli (а на латыни mel) – «мед». Тот же корень – в названии трисахарида мелецитозы (другое написание – мелицитоза), а также в другом названии рафинозы – мелитриоза.
Из тетрасахаридов наиболее изучена содержащаяся в манне маннеотетроза. Молекула маннеотетрозы состоит из остатков галактозы (двух ее молекул), фруктозы и глюкозы. Другое название этого углевода – стахиоза, поскольку вещество содержится в клубнях растения Stachys tuberifera.
Если к молекуле углевода присоединен неуглеводный фрагмент, образуется уже упоминавшийся гликозид. Гликозиды очень распространены как в животном, так и в растительном мире, и их название часто отражает источник нахождения. Так, арбутин найден в листьях толокнянки (Arbutus uvaursi), салицин содержится в больших количествах в коре ивы Salix purpurea, рутин – в руте душистой (Ruta graveolens), индикан – в растениях рода Индигофера.
Очень интересно строение встречающихся в природе циклодекстринов – макроциклов из 6, 7 или 8 остатков глюкозы. Циклодекстрины образуются при ферментативном гидролизе крахмала – полисахарида (С6Н10О5)n. При обычном же гидролизе горячей водой образуются линейные осколки – декстрины (лат. dexter – «правый», по направлению вращения плоскости поляризации света). Вещества, содержащие разветвленные цепи из остатков глюкозы, называются декстранами, их молекулярная масса может достигать десятков миллионов! Частично гидролизованные декстраны используются как заменители плазмы крови (препарат полиглюкин).
Слизистую консистенцию имеют мукополисахариды (от лат. mucus – слизь), в составе которых содержатся также аминосахара и уроновые кислоты. К мукополисахаридам относятся гепарин и гиалуроновая кислота. Гепарина много в сердце, мышцах, печени, откуда и происходит его название (от греч. hepar – «печень»; отсюда и гепатит). Даже ничтожные количества гепарина предотвращают свертывание крови, то есть он служит природным антикоагулянтом (лат. coagulatio – «сгущение, свертывание»). Важным компонентом ряда биологических жидкостей является гиалуроновая кислота. Она содержится, например, в синовиальной жидкости в суставах. Именно в этой жидкости возникают кавитационные пузырьки, из‑за которых суставы могут щелкать. Первая часть названия этой кислоты происходит от греч. hyalos – «прозрачный камень, стекло»: впервые гиалуроновая кислота была выделена в 1934 году Карлом Мейером (1899–1990) и его сотрудником Джоном У. Палмером из стекловидного тела глаза.
К высокомолекулярным полисахаридам относится также целлюлоза (клетчатка) – главная составная часть растительных клеток (лат. cellula – «маленькая комната, клетка», уменьшительное от cella – «жилая комната»). Отсюда и целлофан (от «целлюлозы» и греч. diaphanes – «просвечивающий, прозрачный»; phanos – «светлый»), и целлулоид, и даже целлюлит. Для получения искусственных волокон целлюлозу сначала превращают в растворимые ксантогенаты (греч. xanthos – «желтый»), из которых готовят вискозные растворы. Любопытно стандартное сокращение широко применяемого в качестве флотационного агента этилксантогената натрия – sex (от англ. sodium ethyl xanthate). И это не единственный «секс» в химии (см. Тиофен).
При этерификации целлюлозы азотной кислотой получают ее нитраты – коллоксилин (от греч. kolla – «клей» и xylon – «древесина»), вязкий раствор которого называется коллодием, или пироксилин (от греч. pyr – «огонь» и xylon – «древесина»); оба нитрата легко сгорают; пироксилин используют при производстве бездымного пороха. Тот же состав, что у крахмала и целлюлозы, имеют содержащиеся в лишайниках полисахариды лихенин (лат. lichen – «лишайник») и инулин, который в больших количествах (более 10 %) содержится в клубнях девясила высокого (Inula Helenium), а также георгинов, цикория, земляной груши (топинамбура). Инулин относится к фруктанам, то есть состоит в основном из остатков фруктозы и потому рекомендуется диабетикам.
Полисахарид, построенный из галактозы, называется -галактаном. Разветвленный полисахарид гликоген (дословно «рождающий сладкое») содержится во всех тканях животных и человека (больше всего – в печени и мышцах) и легко расщепляется с высвобождением глюкозы. Содержащиеся в бурых водорослях полисахариды, получившие название альгиновых кислот (от лат. alga – «морская трава»), а также их соли и сложные эфиры применяются как пищевые добавки (Е400 – Е405).
