Fruktóz - biológia
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
Árpa Pangenom: Mérföldkő az üveggyár felé vezető úton
Csökkentett táplálékfogyasztással, hosszabb élettartammal
Az állatmentes módszer megjósolja a nanorészecskék toxicitását
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Fruktóz
színtelen és szagtalan, nagyon édes ízű prizmák vagy tűk [1]
Fruktóz (köznyelvi Fruktóz, gyakran is Fruktóz, lat-ból. fruktus, dt. „gyümölcs”, elavult Levulosis) egy természetben előforduló kémiai vegyület, amelynek molekulaképlete C6H12O6. A fruktózok monoszacharidok (Egyszerű cukor) a szénhidrátokhoz. Több izomer (anomer) formában fordul elő. Ebben a cikkben az élettani információk csak a D-fruktózról szólnak. Fiziológiailag az L-fruktóznak alig vagy egyáltalán nincs jelentősége.
Esemény
A fruktóz természetesen előfordul olyan gyümölcsökben, mint a magtermés (az alma és a körte körülbelül 6 g/100 g) [1], a bogyós gyümölcsök (például a szőlő 7,5 g/100 g) [3], valamint néhány egzotikus gyümölcs ( Gránátalma és datolyaszilva) és mézben (35,9–42,1 g/100 g) [4]. A háztartási cukor (cukorrépából vagy cukornádból készült) kötött formában tartalmaz fruktózt: nád- vagy répacukor (szacharóz), kettős cukor, egy-egy molekulából áll, glükózból (szőlőcukor) és fruktózból. A cukorbevitel jelentős hányada iparilag előállított élelmiszerekből származik, a kukoricakeményítőből készült fruktózzal dúsított szirupból (magas fruktóz tartalmú kukorica szirup, HFCS) tartalmazza.
jellemzők
A fruktóz színtelen, szagtalan, vízben könnyen oldódó, nagyon édes ízű vegyület, amely prizmatikus vagy tű alakú, erősen higroszkópos kristályokat képez. [1] 60% páratartalom mellett 0,28% vizet szív fel egy órán belül, és 0,6% vizet 9 napon belül. [5] A monoszacharid optikailag aktív, ezért két tükörképes izomerben, ún. Enantiomerek előtt. A fruktóz a hexózok csoportjába, és - a ketocsoport miatt - a ketózisok csoportjába tartozik. Kristályos formában hattagú gyűrűként fekszik (Fruktopiranóz), öttagú gyűrűként kötve (Fruktofuranóz).
A megfelelő gyűrű alakú a- és β-anomerek vizes oldatban átalakulhatnak egymásba, és egyensúlyban vannak egymással. 20 ° C-on a vízben oldott D-fruktóz 76% β-piranóz formában, 4% α-furanóz formában és 20% β-furanóz formában. [6]
α-D-fruktofuranóz | β-D-fruktofuranóz | |
α-D-fruktopiranóz | β-D-fruktopiranóz |
Ipari felhasználás és elmozdulás
Gazdasági és logisztikai okokból, i. H. Kedvező szállítási lehetőségek tartálykocsikban és a fruktóz 20% -kal magasabb édessége az asztali cukorhoz képest, megfigyelhető más édesítőszerek növekvő kiszorítása. A cukorrépa termesztési területe észrevehetően csökken, és bezárják a cukorgyárakat (Regensburg, Groß Munzel, Groß Gerau stb.), Ami a nádcukor behozatalának növekedésével függ össze a támogatások csökkentése mellett. Másrészt a bio-etanol üzemanyag-ágazatban történő felhasználása (pl. E10 benzin) a bioüzemanyagok általános bevezetésének részeként növeli az értékesítési lehetőségeket. Az EU cukorpiaci szabályozása előírja az asztali cukor mennyiségének csökkentését, de évi 100 000 tonna izoglükóz (= HFCS) növekedést 2007-ben 500 000 tonna készlettel.
fiziológia
A belekben a fruktózt az emberek különböző mértékben szívják fel, különösen lassabban, mint a glükóz. Ennek oka a speciális fehérjék passzív transzportja, egyrészt az úgynevezett GLUT5 (apikális, azaz a bél lumen felé eső sejtfelületen) révén, amely a fruktóz számára hozzáférést biztosít a bélsejtekhez (enterocitákhoz), másrészt pedig a GLUT2-hez (bazolaterális, azaz a vérkeringés) szemben), amely lehetővé teszi a fruktóz bejutását a bélsejtekből a vérbe. A glükózt viszont másodlagos aktivitással (SGLT1, apikális), azaz energiafogyasztással pumpálják a sejtbe. Ez szabályozott módon történik visszacsatolás gátlás útján. Ezzel ellentétben a fruktóz szabályozatlanul áramlik koncentrációs gradiense mentén energiafelhasználás nélkül. Ennek eredményeként a fruktóz soha nem szívódik fel teljesen az ételektől. Különösen kisgyermekeknél fennáll annak kockázata, hogy ozmotikus hasmenés fordul elő, ha az étrendben túl magas a fruktóz mennyisége.
A D-fruktózt a máj sejtjeiben a ketohexokináz enzim átalakítja D-fruktóz-1-foszfáttá, így már nem hagyhatja el a sejtet. Az energiadús foszfátok utánpótlását a ketohexokináz "kifosztja": ATP → ADP → AMP és az AMP deamináz felülszabályozva. IMP keletkezik, amely a purinok lebontása révén növeli a húgysav koncentrációját. A fruktóz-1-foszfát glicerinaldehiddé és dihidroxi-aceton-foszfáttá bomlik a fruktóz-1-foszfát-aldoláz révén. A foszforilezés után a glicerinaldehid (majd glicerinaldehid-3-foszfátként) bekerülhet a glikolízisbe. Jelentősebb a bomlástermékek kiáramlása a triglicerid szintézisbe. A trigliceridek depózsírként, de zsírcseppekként is lerakódnak az izmok myofibrillái között. A zsírszövetben a fruktóz a glikolízisbe is beléphet fruktóz-6-foszfátként, ha a glikogénkészletek kimerültek.
szintézis
A szervezetben a fruktóz glükózból termelődik úgynevezett poliol úton (helyileg, például a férfiak spermiumának vezikulájában, a spermiumok tápanyagaként), amelyben a glükóz a NADPH koszubsztráttal együtt szorbittá redukálódik, amelyet a szorbit dehidrogenáz fruktózzá oxidál, ahol a NAD + NADH-ra redukálódik. Nettó értelemben ez a NADPH NADH-vá történő átalakulásához vezet, amely felelős a krónikusan emelkedett vércukorszint hosszú távú következményeinek egy részéért (pl. Cukorbetegség esetén), mivel a NADPH-nak a sejtnek meg kell tennie a veszélyes oxigénvegyületek méregtelenítését is, amikor a glükózszint megemelkedik. A vérben azonban több glükóz alakul át fruktózzá poliol úton, így több NADPH fogy. Ezenkívül a fruktóz és a szorbit felhalmozódik a sejtekben, amelyek egyrészt ozmotikusan károsítják a sejtet, másrészt bizonyos sejtenzimeket gátolhatnak e két cukor nagy koncentrációi.
Kórélettan
Emberben a bélben a fruktóz felvételének rendellenességei vagy a májban a fruktóz anyagcseréje betegségtünetekhez vezet. A gyakori fruktóz felszívódási zavar (szintén bél fruktóz intolerancia nevezik), amelyben feltételezik a bélsejteken keresztüli zavart fruktóztranszportot [7] és a ritka, de súlyos tüneteket, az örökletes fruktóz-intoleranciát (HFI), amelyet a máj fruktóz-anyagcseréjének örökletes rendellenessége okoz, amelyben a fruktózt nem lehet lebontani vagy nem lehet megfelelő mennyiségben lebontani. [8.]
A becslések szerint a közép-európaiak 30–40% -ának van fruktóz malabszorpciója, és körülbelül a fele tüneteket mutat. [9] A rendellenesség főleg gyermekkorban fordul elő. [10] A felszívatlan gyümölcscukrot a bélflóra baktériumai főleg anaerob módon bontják szén-dioxiddá, hidrogénné és rövid láncú zsírsavakká. Ezek ingerlékeny béltüneteket okoznak, mint például puffadás, hasi fájdalom, pépes, néha bűzös széklet és hasmenés. [11] Az örökletes fruktóz-intolerancia sokkal ritkább; minden 130 000 egészséges emberre tartozik egy, a HFI által érintett személy. [12] A fruktóz intolerancia ezen formája veszélyes alacsony vércukorszintet (hipoglikémiát) okoz a glükóz anyagcseréjének megzavarásával.
Édesítőszerként használható
Sokáig fruktózt ajánlottak a diétás ételek édesítéséhez. A szacharóz (azaz asztali cukor) vonatkozásában a 10 százalékos D-fruktóz oldat édesítőereje 114 százalék. [13] A vércukorszint lényegesen lassabban emelkedik a fruktóz bevitelével, mint a konyhában általában használt szacharóz bevitelével; a glikémiás index meglehetősen alacsony, 20-nál. (Megjegyzés cukorbetegeknek és inzulinkezelésben szenvedőknek: Ez a leírás nem utal a gyümölcsön/gyümölcsön keresztül általában bevitt fruktózra. A gyümölcs a kiszámítandó szénhidrátok egyike (KH) Gyorsan növekszik a többi étkezéshez képest.)
A rendelkezésre álló tanulmányok értékelése során azonban a Szövetségi Kockázatértékelési Intézet (BfR) arra a következtetésre jutott, hogy a fruktóz cukorhelyettesítőként történő ipari felhasználása az úgynevezett diabetikus élelmiszerek összetevőjeként az ipari gyártású élelmiszerekben a kereskedelmi forgalomban lévő szacharóz helyett nem táplálkozási szempontból ésszerű A fruktóz bevitele kedvezőtlenül befolyásolja az anyagcserét, és az étrendben lévő fruktózfelesleg elősegíti az elhízás és a metabolikus szindróma kialakulását. [14]
Richard J. Johnson csoportjának munkája [15] szerint a fruktóz - valamint az etanol - bevitele a húgysav növekedéséhez vezet, ami a majmok urikázhiányának köszönhető (Hominidák) lényegesen kevésbé kedvező hatásokkal bír, mint z esetén. B. Laboratóriumi patkányok: Az érrendszeri endotheliumban meghatározható az NO csökkent biológiai hozzáférhetősége, ami az érfal megmerevedését jelenti, és ez magyarázza a magas vérnyomást. Mivel az inzulinreceptornak NO-nak kell rendelkezésre állnia az inzulin működéséhez, NO-hiány esetén inzulinrezisztencia áll fenn.
Az elhízás (elhízás) keletkezése
A Német Táplálkozástudományi Kutatóintézet [16] [17] egereken végzett tanulmánya szerint összefüggés van a fruktózfogyasztás és az elhízás között, amely nem a megnövekedett kalóriabevitelen alapul, hanem a zsír- és szénhidrát-anyagcsere befolyásolásán alapul. Valójában egy emberen végzett vizsgálat azt is kimutatta, hogy a szervezet a fruktózt sokkal gyorsabban alakítja testzsírgá, mint a glükóz. [18] [19] Ezenkívül a tanulmány eredményei azt mutatják, hogy a fruktóz bevitele serkenti a lipogenezist (zsírszintézist) és növeli az élelmiszerekből származó zsírok tárolását. Ezenkívül úgy tűnik, hogy a fruktóz használata alacsonyabb jóllakottság-érzethez vezet, mivel nem váltja ki az inzulin felszabadulását, és az inzulin is a jóllakottsági hormonokhoz tartozik [20]. .
A cukorbetegség keletkezése
Az Egyesült Államokban a fruktóz kereskedelmi felhasználása az 1970-es években drámai módon megnőtt - a Magas fruktóz tartalmú kukorica szirup (HFCS), a kukoricaszirup különösen magas fruktóztartalmú változata 1970-ben évente 0,23 kg-ról személyre 1997-ben évente 28,4 kg-ra emelkedett. [21] A HFCS-t főleg az USA-ban használják üdítőkben, a fruktóztartalom 90% -ra emelkedik (HFCS-90). Ez az édesítőszer különösen költséghatékony a gyártó számára, mivel a kukoricatermesztést az USA-ban támogatják, míg a cukorimportot meg kell szüntetni. Az élelmiszerekben a hozzáadott cukrok összetételében ezek a jelentős változások anélkül történtek, hogy először tanulmányozták volna az emberi anyagcserére gyakorolt lehetséges hatásokat. [21]
A Vanderbilt Egyetemen (Nashville, Tennessee) található M. C. Moore által vezetett kutatócsoport tanulmánya szerint [22] kis mennyiségű fruktóz javítja a glükóz toleranciát és a glikémiás választ fokozott inzulin szekréció nélkül mind egészséges emberek, mind pedig 2-es típusú diabetes mellitusban szenvedő betegeknél. Egy másik tanulmány [23], amelyben a tesztalanyok nagy mennyiségű fruktózt fogyasztottak 5 hétig, a koleszterin és a trigliceridek éles emelkedését mutatta a vérben, de csak a férfi tesztalanyokban.
A fruktózzal dúsított étrend állatkísérletekben inzulinrezisztenciához és elhízáshoz vezet. A magas fruktóztartalmú étrendhez kapcsolódóan az inzulinérzékenység jelentős csökkenését az embereknél is igazolták, és ez sokkal hangsúlyosabb, mint a magas glükózszintű étrend esetén. A fruktózfogyasztás növekedése a metabolikus szindróma, a koszorúér-betegség rizikófaktorának növekedésével jár együtt e hatás miatt. [21]
A májcirrhosis kialakulása
Manal F. Abdelmalek és munkatársai újabb tanulmányai azt is jelzik, hogy nemcsak az alkoholos italok, hanem a fruktóztartalmú italok, például a limonádék és más édesített üdítők túlzott fogyasztása is károsíthatja a májat, sőt zsírmájat is kialakíthat (steatosis hepatis). a kapcsolódó szövetek kóros növekedésével (fibrózis). [24] Az utóbbi években gyorsan növekvő fruktózfogyasztás nemcsak fontos szerepet játszik a metabolikus szindróma kialakulásában, hanem egy újabb tanulmány szerint független kockázati tényezőt jelent az alkoholhoz nem kapcsolódó zsírmájbetegségek számára (alkoholmentes zsírmájbetegség). [25]
A köszvény keletkezése
Különböző prospektív tanulmányok, amelyek mindegyike több ezer tesztszeméllyel rendelkezik, szintén azt sugallják, hogy az üdítők és (ehhez kapcsolódó) fruktóz fogyasztása nagyon szorosan összefügg a köszvény (uricopathia) kockázatával. Úgy tűnik, hogy a fruktózban gazdag gyümölcsök és gyümölcslevek is növelik a köszvény kialakulásának kockázatát, míg a diétás üdítők ebben a tekintetben nem jelentenek kockázatot. [26] [27] [28]
Német törvény
A diétás élelmiszerekről szóló rendelet (úgynevezett diétás rendelet) 12. szakasza egykor szabályozta a cukorbetegek számára készült speciális termékek összetételét. Ezt a cikket 2010. október 1-je óta törölték, mivel a diabéteszes étrend és a cukorpótlók kutatásának állása azt mutatja, hogy ezeknek a betegeknek nincs szükségük ilyen termékekre, és a megnövekedett fruktózfogyasztás akár káros hatással is lehet az egészségre (lásd a szöveget). A fruktóz a cukortípus törvényileg védett neve.
bizonyíték
Fehling tárgyalása
A fruktóz α-hidroxi-ketonként redukáló hatású; emellett lúgos környezetben mannózzá és glükózzá alakítható (lásd ketol-enediol-tautomerizmus), hogy egyensúly álljon fenn ezen izomerek között.
Szelivanov próba
A szelivanov-reakció a ketohexózisok bizonyítéka furanóz gyűrű formájában. Mivel savas környezetben zajlik, nincs ketol-enediol tautomerizmus. A minta ezért negatívnak bizonyul glükózzal.
Először a fruktózt sósavval melegítjük. Ez létrehozza az 5-hidroxi-metil-furfurolt. Ezután a resorcinollal reagálva vörös csapadékot képez.