صمغ ها و آلکالوئید ها

صمغ ها گروه بزرگی از پلی ساکارید هایی هستند که بوسیله توانایی شان در تولید محصولاتی با ویسکوزیته بالا در غلظت های پایین مشخص می شوند. تقسیم بندی صمغ ها و موسیلاژ به این دلیل است که اولین بار که آنها را از پلی ساکارید ها جدا کردند محلول آنها حالت لیزی داشت که صمغ (Gum) نامیده شدند و دسته ای دیگر که محلول های آنها حالت لزج و چسبناک داشت موسیلاژ نامیده شدند. اما این ترکیبات پلی ساکاریدی بر حسب تغییرات ایجاد شده در ساختمانشان می توانند به هر دو شکل لیز و چسبناک وجود داشته باشند.

صمغ ها بطور وسیع در صنایع غذایی برای تهیه ژل و به عنوان پایدار کننده و عوامل سوسپانسیون مورد استفاده قرار می گیرند. صمغ ها از منابع مختلفی بدست می آیند و شامل صمغ های ترشحی ، صمغ های جلبکی ، دانه ای ، میکروبی و مشتقات نشاسته و سلولز هستند. تمام این مواد مولکول های هیدروفیلیک دارند که می توانند با آب برای تشکیل محلول های ویسکوز یا ژل ها ترکیب شوند. ماهیت مولکول ها تا حد زیادی بر روی خواص صمغ ها تاثیر می گذارد. مولکول های پلی ساکاریدی خطی فضای بیشتری را اشغال می کنند و ویسکوز تر از مولکول های بسیار انشعابی با همان وزن مولکولی هستند.

 ترکیبات انشعابی آسانتر ژل تشکیل می دهند و پایدارتر هستند چون بر هم کنش وسیع در امتداد زنجیر هایشان ممکن نیست. پلی ساکارید های خطی خنثی به آسانی تشکیل فیلم چسبنده روی مواد خشک می دهند و عوامل پوششی خوبی هستند و محلولشان چسبناک نیست. محلول های پلی ساکاریدی انشعابی به خاطر گیر افتادن وسیع زنجیر های جانبی شان چسبناک هستند و محلول های خشک شده آنها به آسانی فیلم تشکیل نمی دهند. پلی ساکارید های خنثی فقط به صورت جزئی بوسیله تغییر PH تحت تاثیر قرار می گیرند و همچنین نمک ها در غلظت کم اثر کمی بر روی آنها دارد. غلظت بالای نمک ممکن است منجر به جدا سازی آب پیوسته و رسوب پلی ساکارید شود. تعدادی از پلی ساکارید ها دارای زنجیره های مستقیم دراز با انشعابات کوتاه هستند. چنین ترکیباتی دارای نواحی پلی ساکاریدی خطی و انشعابی هستند. به عنوان مثال صمغ دانه خرنوب و صمغ گوار از این دسته هستند. تعدادی از صمغ ها دارای مولکول هایی با گروه های کربوکسیل زیاد در امتداد زنجیره ها می باشند. به عنوان مثال پکتین و صمغ آلژینات از این نوع هستند. این مولکول ها در PH های زیر 3 وقتی گروه های کربوکسیل آزاد تشکیل می شوند رسوب می کنند. در PH بالاتر نمک های فلزی قلیایی این ترکیبات به مقدار زیادی یونیزه می شوند و مولکول را در شکل گسترده و شدیدا هیدراته شده نگه می دارند. این امر موجب ایجاد محلول های پایدار می شود.

فورسلران و کاراگینان مثال هایی برای پلی ساکارید هایی با گروه های اسیدی قوی هستند. این صمغ ها در PH های پایین پایدار می باشند. چون اسید سولفوریک یونیزه نمی شود. خصوصیات صمغ ها را با وارد کردن جایگزین های خنثی مانند : متیل ، اتیل ، هیدروکسی متیل و یا گروه های اسیدی مانند سولفات و فسفات با توجه به نوع کاربرد تغییر داد

صمغ عربی یا صمغ اقاقیا (Arabic Gum or Acacia)

این صمغ ماده مترشحه از از درختی از انواع اقاقیا می باشد. صمغ عربی در آب بسیار محلول است و از محلول هایی که تا 50 درصد حاوی این مواد هستند می توان تهیه کرد. واحد های ساختمانی آن عبارتند از : L- آرابینوز ، L- رامنوز ، D- گالاکتوز و D- گلوکرونیک اسید. صمغ عربی یکی از معدود صمغ هایی است که برای افزایش ویسکوزیته نیاز به غلظت های بالا دارد و به عنوان جلوگیری کننده از کریستالیزاسیون و امولسیفایر استفاده می شود که از این طریق عملا از جدا شدن چربی یا رشد بلورهای شکر در محصولات قنادی یا بلورهای یخ در بستنی جلوگیری می گردد. این صمغ با بعضی ترکیبات و پلی مری غذایی نظیر ژلاتین یا آلژینات سدیم سازگار و مناسب نیست. از این صمغ به منظور تثبیت اجزای طعم زا در سیستم های غذایی نیز استفاده می شود. در این حالت صمغ به صورت لایه ای این اجزا را در بر می گیرد و بدین ترتیب از جدا شدن آنها عمدتا به دلیل فراریت و خشک کردن جلوگیری می کند (آرومای اینکپسوله شده encapsulated).

 (Alginate) : آلژینات

آلژینات ها از اجزای ساختمانی دیواره سلولی الگ های قهوه ای از طبقه فئوفیسه (Phaeophyceae) هستند و دلیل اطلاق این نام به این گروه از صمغ ها این است که اینها از مشتقات اسید آلژینیک هستند. از واحد های ساختمانی B- D- مانورونیک و a- L- گلوکرونیک اسید تشکیل شده اند. نمک های فلزات قلیایی و آمونیاک آلژینات به سهولت در آب گرم یا سرد محلول هستند. اما نمک فلزات 2 یا 3 ظرفیتی آنها نا محلول می باشند. آلژینات ها در اثر حرارت منعقد نمی شوند و با سرد کردن نیز تشکیل ژل نمی دهند. ویسکوزیته محلول آلژینات ها با افزایش درجه حرارت کاهش می یابد ولی از نقطه نظر PH فقط به میزان کمی در PH = 4-10 تغییر می کند. آلژینات ها در دما های معمول در حضود مقادیر کمی از کلسیم تشکیل ژل می دهند و در PH =3 این عمل در غیاب کلسیم هم صورت می گیرد. آلژینات خواص ضخامت دهندگی ، سوسپانسیونی ، امولسیفایری ، پایدار کنندگی و تشکیل ژل و فیلم را داراست

 کاراگینان (Carrageenan) :

از جلبک های قرمز دریایی طبقه Phodophyceae استخراج می شود که به صورت پلی مری از استر سولفاته مولکول های هگزوز است که در آن نسبت سولفات به هگزوز ها در حدود یک می باشد. 3 بخش ایزوله شده از کاراگینان کاپلا (k) لامبدا و آیوتا کاراگینانمب باشند که به صورت کلی شامل زنجیره های پلی ساکارید شامل گالاکتوز و 3 و6 آنهیدروگالاکتوز می باشند که می توانند سولفاته باشند ویا زنجیر سولفاته باشند و با پیوند های آلفا (1- 3) و بتا (1- 4) به طور متناوب برحسب تعداد گروه های سولفاته به هم متصل شده اند.

قسمت سولفات یا آنیونی کاراگینان با پروتئین ها وارد واکنش می شود و به این ترتیب یک کمپلکس کلوئیدی پایدار را به وجود می آورد. کاراگینان می تواند ژل های قابل برگشتی (از طریق حرارت) تشکیل دهد که قدرت آن و دمای ژلاسیون به کاتیون های خاص پتاسیم و آمونیوم بستگی دارد

4- آگار (Agar) :

از الگ دریایی قرمز رنگ از طبقه Phodophyceae بدست می آید که اجزای اصلی ساختمانی آن B- D- گالاکتوز و 3 و6 آنهیدرو L- گالاکتوز می باشد. دارای ساختمانی است که از نوع پلی ساکارید ساخته شده است : 1- آگاروز : پلی ساکاریدی خنثی است که ممکن استاز جزئی تا صفر استر سولفات داشته باشد. 2- آگاروپکتین : در ساختمان آن 10- 5 درصد گروه های سولفات وجود دارد. آگاروپکتین متشکل از آگاروز و استر سولفات است که می تواند حاوی اسید D- گلوکرونیک و مقدار کمی اسید پیرویک هم باشد. این صمغ در آب جوش محلول است ولی در آب سرد نا محلول است. ژل حاصل از صمغ بسیار به حرارت مقاوم بوده و به طور وسیع به عنوان امولسیفایر ، تشکیل دهنده ژل و عوامل پایدار کننده در مواد غذایی مورد استفاده واقع شود. یک کاربرد مشخص آگار استفاده از آن در محیط های کشت میکروبی است. صمغ آگار قوی ترین تشکیل دهنده ژل است که تا کنون شناخته شده است. به صورتی که ژلاسیون در غلظت 04/0 درصد قابل مشاهده است

گوار (Guar) :

این صمغ از دانه گیاه گوار بدست می آید و از واحد های B- D- مانوپیرانوزیل که با پیوند های 1- 4 به یکدیگر متصل شده اند تشکیل شده است. این واحد به صورت یک در میان به یک واحد D- گالاکتوپیرانوزیل متصل هستند. این صمغ در غلظت های کم تشکیل محلول های ویسکوز را می دهد و غلظت 3- 2 درصد آن تشکیل ژل می دهد. این صمغ با پروتئین ها و دیگر پلی ساکارید ها ناسازگاری نشان نمی دهد. صمغ گوار فیلم های قابل انعطاف و با دوام تشکیل می دهد.

صمغ لوبیای لوکاست (Locust bean Gum)

این صمغ از لوبیای لوکاست یا دانه خرنوب که به طور وسیع در اطراف دریای مدیترانه پرورش می یابد بدست می آید و دارای حدود 88 درصد گالاکتوز و مانوز و 4 درصد پلی ساکارید های دیگر ، 6 درصد پروتئین ، 1 درصد سلولز و 1 درصد خاکستر است. این صمغ تشکیل فیلم های قابل انعطاف و با دوام را می دهد. از این صمغ برای ایجاد ویسکوزیته و اتصال و پایداری در سیستم های مختلف غذایی نظیر بستنس ، سوسیس ها و غیره استفاده می شود.

تراگاکانت (Tragacanth)

این صمغ نیز طک صمغ گیاهی است. ماده ای بی مزه و بی بوست و استفاده از آن قدمتی طولانی دارد. در ایران اطن صمغ کتطرا نامیده می شود.از واحد های ساختمانی اسید گالاکتورونیک ، L- فوکوز ، D- گالاکتوز ، D- گزیلوز و L- آراکبینوز تشکیل شده است. این صمغ حتی در غلظت 5/0 درصد در محلول ویسکوزیته زیادی ایجاد می کند و در برابر حرارت نیز مقاوم است

گزانتان (Xanthan) :

این صمغ پلی ساکارید خارج سلولی است که توسط انواعی از گزانتوموناس تولید می شود. واحد های اصلی سازنده این صمغ گلوکز ، مانوز و اسید گالاکتورونیک می باشند. صمغ گزانتان علی رغم وزن مولکولی زیاد به سادگی در آب سرد و گرم حل می شود و حتی در مقادیر کم محلول بسیار غلیظ تولید می کند. اما در اثر بهم زدن از ویسکوزیتهآن کاسته می شود. تغییرات PH اثر چندانی بر روی آن ندارد. این صمغ در انواع مختلفی از نوشابه ها ، کنسرو ها و مواد غذایی منجمد مورد استفاده قرار می گیرد

آلکالوئید ها

alkaloid یا alkaloid ترکیبات آلی باحداقل یک اتم نیتروژن در حلقه‌ی هتروسیکلیک هستند. تعریف آلکالوئیدها مشکل‌زا است زیرا از هر نظر چه شیمیایی، بیوشیمیایی و چه فیزیولوژیایی گروه متجانسی از ترکیبات نمی‌باشند.به غیر از این اصل که تمامی آلکالوئیدها حاوی ترکیبات نیتروژنی هستند، تعریف عمومی مناسبی برای تمامی آلکالوئیدها وجود ندارد. این ترکیبات دارای تنوع ساختاری بسیار و فعالیت فیزیولوژیائی متنوع می‌باشند. بیش از ۱۰.۰۰۰ آلکالوئید شناسایی شده است و هر روز قریب یک آلکالوئید جدید در مقالات علمی شرح داده می‌شود.
به خلاف اشکال در تعریف آلکالوئیدها، این ترکیبات دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مشترک می‌باشند. آلکالوئیدها معمولاً در آب نامحلول یا به صورت پراکنده محلول می‌باشند و املاح آنها کمی محلول است. بسیاری از آلکالوئیدها جامدات بلوری می‌باشند ولی تعداد اندکی از آنها بی‌شکل (آمورف amorphous) هستند. تعداد اندکی از آلکالوئیدها که فاقد اکسیژن در ملکول خود هستند (کونی‌ئین Coniine، نیکوتین و اسپارتئین sparteine) مایع می‌باشند. بسیاری از آلکالوئیدها ولی نه تمامی آنها به علت وجود یک آمینو نیتروژن، قلیایی بوده و بسیاری دارای فعالیت فیزیولوژیائی می‌باشند.
درباره‌ی علت پیدایش آلکالوئیدها در گیاهان و عملکرد آنها مطالب زیادی نوشته شده است.

● وظایف اثبات شده‌ی آلکالوئیدها
ـ داروهای سمی که گیاه را در برابر حشرات و علفخواران حفظ می‌کنند.
ـ فرآورده‌های انتهایی واکنش‌های دتوکسیفیکاسیون که ترکیباتی را از بین می‌برند که ممکن است به گیاه آسیب رسانند.
ـ فاکتورهای رشد تنظیم‌کننده.
ـ ذخیره‌ی نیتروژن یا سایر عناصر ضروری برای گیاه.

● بروز و توزیع

با وجودی که آلکالوئیدها در بعضی حیوانات مانند مورچه‌های آتشین و وزغ وجود دارند، ولی بسیاری از آلکالوئیدها در گیاهان گلدار دیده می‌شوند و ۴۰% تیره‌های گیاهی حداقل حاوی یک گونه‌ی گیاهی دارای آلکالوئید هستند. آلکالوئیدها در ۱۵ تا ۲۰ درصد گیاهان آوندی و بیشتر دولپه‌یی‌ها و نیز در تیره‌های تک لپه‌یی تیره‌ی یاس بنفش Liliaceae، آماریلیس Amaryllidaceae و Poaceae هم دیده می‌شود.
توزیع این ترکیبات نامشخص است: این ترکیبات همیشه در بعضی تیره‌ها وجود دارد (مثل تیره‌ی خشخاش Papaveraeceae) در سایرین شایع (مثل تیره‌ی آماریلیس و سداب) و در بعضی دیگر نادر (آپیاسه Apiaceae) است. این ترکیبات به ندرت در بازدانگان، خزه‌های club mosses و دم اسب‌ها دیده می‌شوند و با این وجود در قارچ‌ها، شایع نیستند. موارد نادری هم مثل قارچ ارگو (Claviceps) ergot fungus و قارچ‌های «جادویی» magic mushrooms (گونه‌های psilocybe) دیده می‌شود.
به طور کلی، گیاهان یک ساله دارای مقدار زیادی آلکالوئید نسبت به گیاهان پایا هستند. مقدار کمی آلکالوئید در درختان دیده می‌شود که معمولاً ساختمان ساده‌تری دارند. این ترکیبات ممکن است در تمام گیاه موجود باشند یا محدود به بعضی بافتها مثل ریشه یا پوست تنه باشند. غلظت این ترکیبات از یک بخش کوچک ۰۱/۰ درصد تا بیش از ۱۲ درصد وزن خشک گیاه متفاوت است. هر گیاهی که در آن بیش از ۵/۰ درصد وزن خشک، آلکالوئید وجود داشته باشد گیاه دارای آلکالوئید نامیده می‌شود.
مقدار آلکالوئید در میان اعضای گونه‌های مفروض گیاه نیز متفاوت است و نیز برحسب محل رشد گیاه تغییر می‌کند. انواع پرورشی گیاهان خودرو حاوی نسبت‌های متفاوت با گیاهان خودرو می‌باشند ولی آلکالوئیدهایی که در گیاه اولیه یافت می‌شوند معمولاً در یک کشت موجود است. مقدار آلکالوئید بخش‌های متفاوت یک گیاه نیز متغیر است. به عنوان مثال، نیکوتین در ریشه‌ی تنباکو تولید می‌شود ولی در برگها تجمع می‌یابد و بنابراین در برگها، مقدار آلکالوئید بیشتری یافت می‌شود.

● طبقه‌بندی و نامگذاری

طبقه‌بندی آلکالوئیدها معمولاً براساس نوع سیستم حلقه‌ی موجود (به عنوان مثال پیرولیدین یا پیپریدین) و منشا بیوسنتتیک آنها از پروتئین آمینواسیدها انجام می‌گیرد. بعضی از ساختارها را می‌توان در بیش از یک دسته جای داد و به این ترتیب یک طبقه‌بندی سلسله مراتبی نامناسب به وجود خواهد آمد. بعضی از گروه‌های آلکالوئیدی با شیمی خود توجیه می‌شوند مثل طبقه‌ی پپتید، طبقه‌ی پیرولیزیدین، طبقه‌ی کینولیزیدین و تروپان tropan. بعضی گروه‌ها به طور ناقص منشا ترپنوئیدی دارند و عده‌یی از طریق توزیع گیاهی خود تعریف می‌شوند.
نام‌های رایج برای آلکالوئیدها مثل نیکوتین، معمولاً به این ine ختم می‌شوند. بسیاری از این نام‌ها از جنس گیاهی مشتق شده‌اند که آلکالوئید در آن وجود دارد مثل آتروپین که از آتروپا Atropa یا از گونه‌های گیاهی مانند کوکائین که از Erythroxylum coca به دست می‌آید. نام‌های آلکالوئیدی دیگر از نام گیاه دارو (به عنوان مثال ارگوتامین از ارگو) یا از فعالیت فیزیولوژیکی (امتین emetine به خاطر اثرات استفراغ‌آور) مشتق می‌شود. گاهی نام آلکالوئید به خاطرآورنده‌ی نام کاشف آن ترکیب است مثل لوبلین lobeline که به افتخار گیاه شناس فرانسوی Lobel نامگذاری شده است.

● خواص فارماکولوژیک

به علت خواص خود، آلکالوئیدها مسایل فرهنگی اساسی ایجاد می‌کنند. این گروه مواد سازنده برای انسانیت چالش‌هایی برمی‌انگیزند مانند نیکوتین، هروئین و کوکائین و نیز موهبتی عمیق برای افراد روشن بین visionary entheogens می‌باشند مثل پسیلوسیبین و سکالین بعضی آلکالوئیدها بسیار سمی هستند، مثل کونی‌ئین و استریکنین، حال آن که سایرین از جمله آتروپین، کدئین، مرفین و وینکریستین به عنوان دارو مورد استفاده‌اند.
در عین حال که تمامی آلکالوئیدها بر عملکرد بدن تاثیر اساسی ندارند ولی تنوع آثار فارماکولوژیک آنها توسط آلکالوئیدهای مختلف نشان داده شده که عبارتند از ضددرد، بی‌حسی موضعی، تقویت قلب، تحریک و انبساط تنفس، وازوکنستریکسیون، آرامی عضلات و سمیت و نیز خواص آنتی‌نئوپلاستیک، ضدفشار خون و پائین آورنده‌ی فشار خون.
● مرفین و کدئین ضددرد

analgesic و مخدر narcotic و کوکائین محرک دستگاه عصبی مرکزی است. آتروپین دارای آثار ایجاد میدریاز است حال آن که فیزوستیگمین اثر ایجاد میوز miotic دارد. افدرین سبب افزایش فشار خون می‌شود ولی رزرپین از فشار خون می‌کاهد. بعضی آلکالوئیدها entheogen هستند و گیاهان یا مواد شیمیایی موثر بر روان سبب آسان شدن تجربه‌ی مذهبی می‌شوند به عنوان مثال کاکتوس پیوت به این منظور توسط کلیسای بومیان آمریکا Native American Church مورد استفاده است.
● آلکالوئیدهای پیرولیدینی و پیپریدینی
اتم نیتروژن آلکالوئیدی پیرولیدین در حلقه‌ی پنج عضوی جای دارد و آلکالوئیدهای پیپرینی دارای حلقه‌ی ۶ عضوی هستند. در آلکالوئیدهای ایندولیزیدینی Indolizidine، اتم نیتروژن بین حلقه‌ی پنج عضوی و شش عضوی جای دارد و در این گروه قرار می‌گیرد.
آلکالوئیدهای پیپریدینی را از حلقه‌ی هتروسیکلیک اشباع شده‌ی آنها می‌شناسند (هسته‌ی پیپریدین). آلکالوئیدهای پیرولیدین مشابه آلکالوئیدهای پیپریدینی هستند به جز آن که هسته‌ی هتروسیکلیک حلقه‌دار حاوی نیتروژن اشباع شده نیست. شاید معروف‌ترین آلکالوئید پیپریدینی سم‌های موجود در Conium maculatum باشند که به نام شوکران سمی poison hemlock معروفند

منبع:پارسبیولوژی