Введение

Ксилоза (см. (сравните с) ξύλον, «древесина») — это сахар, впервые выделенный из древесины, и получивший своё название в её честь. Ксилоза классифицируется как моносахарид альдопентозного типа, что означает, что она содержит пять атомов углерода и включает альдегидную функциональную группу. Она получается из гемицеллюлозы, одного из основных компонентов биомассы. Как и большинство сахаров, ксилоза может существовать в нескольких структурных формах в зависимости от условий. Благодаря наличию свободной альдегидной группы, она является восстанавливающим сахаром.

Структура

Ациклическая форма ксилозы имеет химическую формулу [formula]. Циклические изомеры гемиацеталя более распространены в растворе и представлены двумя типами: пиранозы, содержащие шестичленные C5O кольца, и фуранозы, содержащие пятичленные C4O кольца (с присоединенной группой CH2OH). Каждое из этих колец подвержено дальнейшему изомеризму в зависимости от относительного расположения аномерной гидроксильной группы. Декстроротационная форма, D-ксилоза, обычно образуется эндогенно в живых организмах. Левовращающаяся форма, L-ксилоза, может быть синтезирована.

Возникновение

Ксилоза является основным строительным блоком для гемицеллюлозы ксилана, который составляет около 30% некоторых растений (например, берёзы), значительно меньше в других (ель и сосна содержат около 9% ксилана). Ксилоза также широко распространена, встречаясь в зародышах большинства съедобных растений. Она была впервые выделена из древесины финским ученым Кохом в 1881 году, но коммерчески выгодной, с ценой, близкой к сахарозе, стала лишь в 1930 году. Ксилоза также является первым сахаридом, присоединяемым к серину или треонину при O-гликозилировании протеогликанов, и, следовательно, первым сахаридом в биосинтетических путях большинства анионных полисахаридов, таких как гепарансульфат и хондроитинсульфат. Ксилоза также обнаружена в некоторых видах жуков подсемейства Chrysolinina, включая Chrysolina coerulans, которые содержат сердечные гликозиды (включая ксилозу) в своих защитных железах.

Химические вещества

Катализируемое кислотой разложение гемицеллюлозы приводит к образованию фурфурола, который является предшественником синтетических полимеров и тетрагидрофурана.

Потребление человеком

Ксилоза метаболизируется у человека, хотя и не является основным питательным веществом и в основном выводится почками. Человек может получать ксилозу только с пищей. Оксидоредуктазный путь присутствует в эукариотических микроорганизмах. У человека имеются ферменты, называемые белковыми ксилозилтрансферазами (XYLT1, XYLT2), которые переносят ксилозу из УДФ на серин в основном белке протеогликанов. Ксилоза содержит 2,4 калории на грамм (что меньше, чем у глюкозы или сахарозы, примерно 4 калории на грамм).

Медицинские препараты

В ветеринарной медицине ксилоза используется для диагностики мальабсорбции путем введения животному в воде после периода голодания. Если в крови и/или моче обнаруживается ксилоза в течение нескольких последующих часов, это свидетельствует о ее всасывании в кишечнике. Свиньи относительно хорошо переносят высокие дозы ксилозы, порядка 100 г/кг массы тела животного, и, подобно результатам исследований на людях, часть потребленной ксилозы выводится с мочой в непереваренном виде.

Производство водорода

В 2014 году был объявлен процесс преобразования ксилозы в водород, осуществляемый при низкой температуре 50 °C (122 °F) и атмосферном давлении, с использованием ферментов и достигающий почти 100% теоретического выхода. В процессе задействовано 13 ферментов, включая новую полифосфатную ксилулокиназу (XK).

Деривативы

Редукция ксилозы каталитическим гидрированием приводит к образованию сахарозаменителя ксилита.