D-Cellobiosioè un composto organico con la formula chimica C12H22O11, CAS 528-50-7 e una polvere cristallina bianca. La molecola ha un gruppo idrossile semi acetale che può ridurre il reagente di Fehling. È il prodotto dell'idrolisi della cellulosa e l'unità strutturale di base della cellulosa. Non può essere idrolizzato dalla maltasi, ma può essere idrolizzato dall'enzima della mandorla amara ed è uno zucchero riducente. In natura non esistono fibre disaccaridi libere. I disaccaridi fibrosi cristallini fini (dopo essiccazione sotto vuoto) possono essere ottenuti in soluzione acquosa di etanolo. Il suo rapporto con la cellulosa è simile a quello del maltosio e dell'amido e, dopo l'idrolisi, si ottengono anche due molecole di glucosio D - (+) -. La differenza è che il maltosio è - Glucosidi, mentre i disaccaridi sono - Glucosidi. Questa sostanza appartiene alla fibra alimentare e non può essere idrolizzata dagli enzimi digestivi umani. Ha funzioni fisiologiche come la regolazione dello zucchero nel sangue, la peristalsi dell'intestino e l'abbassamento del colesterolo. Il fibrobiosio può essere utilizzato come eccipiente per gli antibiotici, migliorandone la solubilità e la biodisponibilità, nonché migliorando la struttura e la stabilità di altri farmaci. I fibrodisaccaridi vengono utilizzati principalmente nella produzione di gomme da masticare senza zucchero e bevande a basso contenuto di zucchero, dal gusto dolce ma quasi prive di calorie, il che li rende un ideale sostituto dello zucchero. Il fibrobiosio è un substrato per molteplici reazioni enzimatiche e batteriche, utilizzato per studiare i meccanismi enzimatici e le vie del metabolismo dello zucchero dei relativi sistemi enzimatici e può anche essere utilizzato come materia prima per la fermentazione per produrre composti organici. È una materia prima per la sintesi di sciroppo di vodka, altri oligosaccaridi e acidi uronici. Svolge un ruolo importante nella biochimica ed è anche un importante precursore per la produzione di mucopolisaccaridi, vitamina C e coloranti. Il fibrobiosio può essere utilizzato come addensante e idratante nell'industria cosmetica, farmaceutica e alimentare. Ha anche un certo effetto solvente chimico.
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Formula chimica |
C12H22O11 |
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Messa esatta |
342 |
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Peso molecolare |
342 |
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m/z |
342 (100.0%), 343 (13.0%), 344 (2.3%) |
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Analisi elementare |
C, 42.11; H, 6.48; O, 51.41 |
D-Cellobiosio, come oligosaccaride fisiologicamente attivo, ha un importante valore applicativo in campi come l'industria alimentare, medica e chimica.
1. Industria alimentare
(1) Utilizzato per produrre alcoli di zucchero e sciroppo ad alto contenuto di fruttosio, è una fonte di materia prima per vari alimenti. Viene anche utilizzato per sintetizzare altri oligosaccaridi e prodotti a base di carboidrati.
(2) Utilizzato per l'anticorrosione e per migliorare la stabilità fisica e chimica degli alimenti, il principale meccanismo d'azione è regolare l'attività dell'acqua e inibire la crescita microbica.
(3) Come dolcificante a basso contenuto calorico e a basso contenuto di zuccheri, viene utilizzato nella produzione di gomme da masticare senza zucchero, bevande e vari alimenti a basso contenuto di zucchero.
(4) Aggiungere a pane, dolci, salse e prodotti a base di carne per migliorare il gusto e la consistenza dei prodotti.
2. Assistenza medica e sanitaria
(1) Appartenendo alla fibra alimentare, può esercitare effetti fisiologici come la regolazione dello zucchero nel sangue, la peristalsi dell'intestino e l'abbassamento del colesterolo e viene utilizzata per sviluppare alimenti salutari e fortificanti nutrizionali correlati.
(2) Essendo una delle misure terapeutiche dietetiche per prevenire le malattie croniche, può migliorare l'adattabilità dell'organismo al metabolismo del glucosio e prevenire i disturbi metabolici.
(3) Come eccipiente dei farmaci, può migliorarne la solubilità, stabilità e biodisponibilità e migliorare la consistenza dei farmaci.
(4) Utilizzato per la ricerca nutrizionale clinica, monitorando la digestione, l'assorbimento e l'utilizzo dei metaboliti dei carboidrati nel corpo umano.
3. Biotecnologie e industria chimica
(1) Come materia prima per la produzione di composti organici mediante fermentazione, viene utilizzata per la fermentazione microbica e la produzione di metaboliti.
(2) Utilizzato per la ricerca enzimatica e sulla glicosilazione, è un substrato importante per lo studio dei sistemi enzimatici correlati, utilizzato per chiarire il meccanismo e le caratteristiche degli enzimi.
(3) Utilizzato per sintetizzare sciroppo di vodka, acido uronico, mucopolisaccaridi, coloranti e altri prodotti, è un'importante materia prima chimica.
(4) Come addensante, idratante e solvente nell'industria cosmetica, farmaceutica e alimentare, migliora la stabilità del sistema dei prodotti.
Il fibrobiosio ha un'ampia gamma di applicazioni nell'industria alimentare, sanitaria e biochimica ed è un'importante materia prima per la ricerca e l'industrializzazione correlate, con ampie prospettive di sviluppo. I suoi benefici fisiologici e nutrizionali lo rendono anche un importante ingrediente attivo negli alimenti funzionali e nei prodotti sanitari.
La disidratazione del glucosio catalizzata da acido è un metodo comunemente usato per la sintesiD-Cellobiosio, che utilizza catalizzatori acidi per promuovere reazioni di condensazione di disidratazione tra molecole di glucosio, formando molecole disaccaridiche legate glicosidico.
Di seguito sono riportati i passaggi dettagliati e le corrispondenti equazioni chimiche del metodo di sintesi:
Passaggio 1: preparare la soluzione
1. Sciogliere il glucosio:
Sciogliere una quantità appropriata di glucosio (D-glucosio) in un solvente anidro, come dimetilsolfossido (DMSO), dimetilformammide (DMF), ecc. Tipicamente viene utilizzata 1 mole di glucosio.
2. Aggiunta del catalizzatore acido:
Aggiungere una quantità adeguata di catalizzatore acido alla soluzione di glucosio, gli acidi comunemente usati includono acido solforico, acido fosforico, acido cloridrico, ecc., solitamente utilizzati in quantità comprese tra l'1% e il 5% di glucosio.
Passaggio 2: reazione di riscaldamento
3. Controllo della temperatura:
Riscaldare la soluzione a una temperatura adeguata, solitamente tra 60 gradi C e 100 gradi C. Maggiore è la temperatura, più veloce è la velocità di reazione, ma può anche portare ad un aumento delle reazioni collaterali.
4. Osservazione della reazione:
Durante il processo di riscaldamento, osservare i cambiamenti nella soluzione. Con il progredire della reazione, la soluzione può virare gradualmente da incolore a giallo scuro o marrone.
Passaggio 3: arresto della reazione ed estrazione del prodotto
5. Interrompere il riscaldamento:
Dopo un periodo di reazione, interrompere il riscaldamento e raffreddare a temperatura ambiente.
6. Trattamento di neutralizzazione:
Neutralizzare la soluzione di reazione utilizzando agenti neutralizzanti come il bicarbonato di sodio.
7. Estrarre il prodotto:
Estrarre il prodotto dalla soluzione utilizzando metodi di estrazione appropriati. I metodi di estrazione comuni includono estrazione, cristallizzazione, ecc.
8. Purificazione e separazione:
Purificare e separare il prodotto estratto per ottenere il prodotto target D-(+)-fibrodisaccaride.
Durante questo processo di sintesi, si verificano reazioni di condensazione di disidratazione tra le molecole di glucosio, generando molecole disaccaridiche legate da legami glicosidici. L'equazione chimica per questa reazione è la seguente:
NC6H12O6 → C12H22O11+nH2O
Tra questi, n rappresenta il numero di molecole di glucosio, C6H12O6 rappresenta il glucosio, C12H22O11 rappresenta i disaccaridi delle fibre D-(+) e H2O rappresenta le molecole d'acqua.
Meccanismo di azione:
Il meccanismo d'azione diD-Cellobiosionon è completamente compreso. Si ritiene che venga assorbito dalle cellule attraverso proteine di trasporto, quindi scomposto dagli enzimi in molecole di glucosio, che possono essere utilizzate per la produzione di energia o altri processi metabolici.
Attività biologica:
È stato dimostrato che i D-(+)-fibrodisaccaridi hanno varie attività biologiche, tra cui la stimolazione dell'assorbimento e del metabolismo del glucosio, la stimolazione della crescita cellulare, la stimolazione della differenziazione cellulare e l'inibizione della crescita di alcuni batteri e funghi.
Effetti biochimici e fisiologici:
Gli effetti biochimici e fisiologici dei D-(+)-fibrodisaccaridi sono stati studiati sia in esperimenti in vivo che in vitro. La ricerca ha dimostrato che i D-(+)-fibrodisaccaridi possono stimolare l’assorbimento e il metabolismo del glucosio, stimolare la crescita e la differenziazione cellulare e inibire la crescita di alcuni batteri e funghi. È stato dimostrato anche che ha attività antinfiammatorie, antiossidanti e antitumorali.
Ricerca in vivo:
Esperimenti in vivo utilizzando D-(+)-fibrodisaccaridi possono essere utilizzati per studiare il metabolismo e il trasporto degli zuccheri negli organismi. Ad esempio, può essere utilizzato per studiare l’assorbimento, il metabolismo e l’escrezione dello zucchero da parte degli esseri umani e di altri animali. Può anche essere utilizzato per studiare gli effetti dello zucchero sul sistema immunitario e su altri processi fisiologici.
Studi in vitro:
Gli esperimenti in vitro sui D-(+)-fibrodisaccaridi possono essere utilizzati per studiare gli effetti biochimici e fisiologici degli zuccheri su cellule e tessuti. Ad esempio, può essere utilizzato per studiare gli effetti degli zuccheri sull’attività enzimatica, sulla crescita cellulare e sulla differenziazione. Può anche essere utilizzato per studiare gli effetti dello zucchero sull’espressione genica e proteica.
Vantaggi e limiti degli esperimenti di laboratorio:
Ci sono diversi vantaggi nell'usare i disaccaridi delle fibre D-(+) negli esperimenti di laboratorio. È un carboidrato facilmente ottenibile ed economico che può essere facilmente sintetizzato e purificato. È anche relativamente stabile e non ha tossicità per le cellule o gli organismi. Tuttavia, il suo utilizzo negli esperimenti di laboratorio è limitato dalla sua scarsa solubilità in acqua, che può limitarne l'utilizzo in alcuni esperimenti.
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