Pilzpolysaccharide: Struktur, Klassifizierung, Extraktion und Lebensmittelanwendungen

Die Grundbestandteile vonPilzpolysaccharidesind Zucker oder Uronsäuren, einschließlich Xylose, Fucose, Rhamnose, Mannose, Galactose, Glucose, Arabinose und Glucuronsäure. Die Primärstruktur von Pilzpolysacchariden umfasst die Zusammensetzung der Zuckerreste, ihre Anordnungssequenz, die Verknüpfungstypen zwischen benachbarten Zuckerresten sowie das Vorhandensein oder Fehlen von Verzweigungen, Verzweigungspositionen und Verzweigungskettenlängen. Die primäre Rückgratstruktur von Pilzpolysacchariden ist typischerweise ein Homopolysaccharid, das heißt, sie besteht aus einer einzigen Art von Monosaccharideinheit.

Derzeit wurden zwei Haupttypen identifiziert:

1. Glucane:Diese sind hauptsächlich durch β-1,3-glykosidische Bindungen in der Hauptkette verbunden, mit einer kleinen Anzahl von β-1,4-glykosidischen Bindungen oder anderen glykosidischen Bindungen. Seitenketten sind üblicherweise Oligomere, die über β-1,6-glykosidische Bindungen oder β-1,3-glykosidische Bindungen verknüpft sind. Beispiele hierfür sind Lentinan (aus Shiitake-Pilzen) und Schizophyllan (aus Spaltkiemenpilzen).

2. Mannane:Ihre Hauptketten sind hauptsächlich durch α-glykosidische Bindungen verbunden. Beispiele hierfür sind Polysaccharide ausCordyceps sinensis(Cordyceps) undTremella fuciformis(Silberohrpilz).

Die Struktur höherer Ordnung, auch räumliche Konformation genannt, ist die Struktur, durch die Polysaccharide ihre physiologischen oder pharmakologischen Wirkungen ausüben. Hierzu zählen Sekundär-, Tertiär- und Quartärstrukturen.

• Sekundärstruktur:Die räumliche Konformation, die von der Polysaccharid-Rückgratkette durch Wasserstoffbrückenbindung gebildet wird, wodurch verschiedene Aggregate entstehen.

• Tertiärstruktur:Eine geordnete räumliche Konformation, die durch nichtkovalente Wechselwirkungen zwischen Hydroxyl-, Amino-, Carboxyl- und anderen Gruppen an den Monosaccharidresten der Polysaccharidkette entsteht.

• Quartärstruktur:Aggregate, die durch die nichtkovalente Verbindung mehrerer Polysaccharidketten entstehen.

Basierend auf der Zusammensetzung der Monosaccharide in der Hauptkette werden Pilzpolysaccharide hauptsächlich in zwei Kategorien eingeteilt: Heteropolysaccharide und Homopolysaccharide. Diese Klassifizierung spiegelt nicht nur die strukturellen Merkmale wider, sondern steht auch in engem Zusammenhang mit ihren funktionellen Eigenschaften.

Heteropolysaccharide

Heteropolysaccharide sind komplexe Polysaccharide, die aus zwei oder mehr verschiedenen Arten von Monosaccharideinheiten bestehen. Häufige Monosaccharidbestandteile sind Glucose, Mannose, Galactose, Xylose und Fructose. Ihre Strukturvielfalt verleiht ihnen vielfältige funktionelle Eigenschaften.

• Chitosan:Ein typisches Pilz-Heteropolysaccharid, das aus der Deacetylierung von Chitin entsteht. Es kommt hauptsächlich im Außenskelett von Krebstieren und in den Zellwänden bestimmter Pilze vor. Seine Struktur besteht aus N-Acetylglucosamin- und Glucosamin-Einheiten, die eine hervorragende Biokompatibilität, biologische Abbaubarkeit und antibakterielle Aktivität bieten. Diese Eigenschaften machen es wertvoll für die Lebensmittelkonservierung (z. B. antibakterielle Verpackungsfolien), die Medizin (z. B. Wundauflagen, Arzneimittelabgabesysteme) und die Gewebezüchtung.

• Pullulan:Ein lineares Heteropolysaccharid, das vom Pilz abgesondert wirdAureobasidium pullulans. Seine Molekülstruktur ist durch wiederkehrende Maltotriose-Einheiten (bestehend aus α-1,4-glykosidischen Bindungen) gekennzeichnet, die durch α-1,6-glykosidische Bindungen verbunden sind. Diese einzigartige Struktur verleiht außergewöhnliche filmbildende Eigenschaften und Plastizität und macht es zu einem idealen Material für essbare Beschichtungen, die Einkapselung von Wirkstoffen, die Arzneimittelabgabe und die Gewebereparatur.

• β-Glucane:Eine Klasse verzweigter Polysaccharide, die durch glykosidische β-1,3- und β-1,6-Bindungen gebildet werden. Im Lebensmittelbereich dienen sie als hochwertige Ballaststoffe und besitzen immunmodulatorische Funktionen, die ihren Einsatz als funktionelle Lebensmittelzusatzstoffe und Nahrungsergänzungsmittel ermöglichen. Ihre spezifische Molekülstruktur ermöglicht die Interaktion mit Rezeptoren auf Immunzelloberflächen und übt dadurch immunstärkende Wirkungen aus.

Homopolysaccharide

Im Vergleich zu Heteropolysacchariden bestehen Homopolysaccharide aus einem einzigen Monosaccharidtyp, was zu relativ einfacheren Strukturen, aber einzigartigen Funktionen führt.