К группе гетерополисахаридов относят камеди, слизи, пектиновые вещества и полисахариды соединительной ткани — хондроитинсульфаты, кислоту гиалуроновую, гепарин.

Камеди (Gummi) — разветвленные гетерополисахариды, содержащие остатки нейтральных моносахаридов (D-галактозы, D-глюкозы, L-рамнозы, L-арабинозы и т. д.) и солей К, Ca и Mg уроновых кислот. Камеди являются смесью полисахаридов, белков и минеральных солей. Это защитные полисахариды, образующиеся в растениях в результате слизистого перерождения стенок старых и молодых клеток сердцевины или древесины вблизи камбиального слоя при травме. Сначала вытекает гидрофильный коллоид, в котором полисахариды на воздухе окисляются, сгущаются и затвердевают. Камеди добывают подсочкой деревьев. На выход камеди влияет период вегетации растения и его возраст — больше всего камеди вытекает перед цветением растения, с возрастом деревьев выделение камеди увеличивается.

По химическому строению камеди классифицируют:

- на кислые, кислотность которых обусловлена наличием кислот глюкуроновой и галактуроновой (камедь акации, абрикоса);

- кислые, кислотность которых обусловлена наличием сульфитных групп;

- нейтральные (глюкоманнаны, галактоманнаны).

По растворимости в воде камеди подразделяют на 3 группы:

1) арабина — растворимы в холодной воде (аравийская и абрикосовая камедь);

2) бассорина — слаборастворимы, сильно набухают в воде (трагакант);

3) церезина — нерастворимы в холодной воде, частично растворяются при нагревании и не набухают (камедь вишни).

Камеди — чаще твердые, аморфные куски, легко гидролизуются под действием кислот и ферментов на отдельные моносахариды. Камеди — гидрофильные коллоиды. Они нерастворимы в жирных и эфирных маслах, этаноле, эфире, хлороформе и других органических растворителях. Смола, каучук, гуттаперча, которые также выделяются из надрезов и трещин стволов деревьев, в воде нерастворимы, легко растворяются в спирте. Смолы при сжигании дают ароматный запах, а камеди — запах жженой бумаги. Камеди относятся к полисахаридам, а смолы, каучук и гуттаперча — к терпенам.

В фармации применяют гуммиарабик (аравийскую камедь), трагакант и абрикосовую камедь.

Гуммиарабик получают из африканских видов акации Acacia spp., основная — Acacia Senegal L. (семейство Бобовые — Fabaceae).

Трагакант добывают из разных видов трагакантовых астрагалов, основной из которых — Astragalus gummifer Labill. (семейство Бобовые — Fabaceae).

Абрикосовую камедь получают в Украине из абрикосовых деревьев — Armeniaca vulgaris Lam. (семейство Розоцветные — Rosaceae).

Камеди нашли применение в фармацевтической, микробиологической, пищевой промышленности как загустители, стабилизаторы эмульсий, таблеток и пилюль, как компоненты для приготовления желе.

Слизи (Mucilagines, от лат. mucus — слизь + aqure — делать, действовать) — полисахариды, образующиеся в растениях как продукты нормального обмена веществ, являются пищевым резервом или веществами, которые содержат воду, особенно в растениях-суккулентах. Накапливаются слизи в межклетниках, в клетках и специальных вместилищах. Например, в клетках эпидермиса листа сенны, в оболочках семян (лен, подорожник блошный), паренхиме корней (алтей) и коры (скользкий вяз). Различают слизи нейтральные (слизь салепа) и кислые (слизь алтея, льна, подорожника блошного). Кислая реакция обусловлена наличием уроновых кислот.

По происхождению слизи классифицируются:

- на слизи, образующиеся путем слизистого перерождения клеточных стенок;

- слизи, образующиеся при ослизнении живых клеток;

- слизи водорослей;

- слизи бактерий.

По химической структуре слизи делятся на 4 группы:

1. Глюкоманнаны — линейные полисахариды, состоящие из остатков глюкозы и маннозы, связанных в-(1—>4)-гликозидными связями, иногда содержащими ацетильные группы. Содержатся в растениях семейства Лилейные, Ароидные, Ирисовые, Орхидные.

2. Галактоманнаны являются резервными полисахаридами семян (например, семян семейств Бобовые, Пальмовые и Мареновые). Независимо от источника получения галактоманнаны имеют общие особенности строения: линейная цепь из остатков 

в-D-маннопиранозы, соединенных в-(1—>4)-гликозидной связью; часть из них в положении C6 несет одиночные остатки галакто-пиранозы.

3. Камедеподобные слизи содержат различные нейтральные моносахариды и уроновые кислоты, которые имеют свободные незамещенные карбоксильные группы. Содержание уроновых кислот, как правило, не превышает 40% по отношению к нейтральным моносахаридам. Встречаются в семенах льна, подорожника, некоторых растениях семейства Сельдерейные.

4. Слизи злаковых (семенная камедь) — арабиноксиланы с неопределенной структурой. Их получают из пшеничной, ржаной, ячменной муки экстракцией холодной водой. Основная цепь полисахаридов содержит остатки в-D-глюкопиранозы, объединенные 1—>4 типом связи. Боковые участки имеют единичные остатки L-арабинофуранозы, связанные с основной цепью 1—>3-гликозидной связью.

В состав слизей входят пентозаны и гексозаны. Слизи, в составе которых преобладают пентозаны (до 90%), называют нейтральными. Кислые слизи содержат остатки уроновых кислот и по своей структуре подобны камедям.

Слизи обычно бесцветные или желтоватые аморфные вещества, без запаха, слизистого, иногда сладковатого вкуса; легко гидролизуются под действием кислот и ферментов на отдельные моносахариды. Их водные растворы имеют повышенную вязкость, набухают. Из водных растворов слизи осаждают спиртом, солями Pb2+, Fe3+. Щелочи окрашивают слизь в желтый цвет, а метиленовый синий — в синий.

Они являются питательной средой для микроорганизмов, имеют ограниченный срок хранения. Слизи используют в медицине как обволакивающие, противовоспалительные и смягчающие средства (микстуры от кашля, в составе клизм и т. д.).

Пектиновые вещества (от греч. pectos — затвердевший, свернувшийся) — высокомолекулярные гетерополисахариды, главным структурным компонентом которых является кислота a-D-галактуроновая. Они накапливаются в плодах, клубнях и стеблях растений и водорослях, входят в состав межклеточного вещества, придают клеткам пластичность и играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Пектиновые вещества в растениях содержатся в основном в виде нерастворимых протопектинов. Протопектин содержится в большом количестве в незрелых плодах, при их созревании под действием протеолитических ферментов происходит деполимеризация полиуронидных цепочек и протопектин переходит в более низкомолекулярные группы пектиновых веществ.

В большинстве случаев пектиновые вещества состоят из трех гетерополисахаридов — полигалактуронана, арабана и галактана. Основным компонентом пектиновых веществ является кислота полигалактуроновая, которая состоит из звеньев кислоты a-D-гaлактуроновой в пиранозной форме, объединенных 1—>4-связями.

Галактуронан может существовать в форме пектовых кислот или пектиновых кислот. Арабан представляет собой сильно разветвленный гликан, а галактан — линейный полисахарид, в котором остатки галактозы соединены 1—>4 гликозидными связями.

Пектовые кислоты — простейшие представители пектиновых веществ, построены из остатков кислоты a-D-галактуроновой, связанных 1—>4-связями в линейные цепи. Степень полимеризации достигает 100 единиц. Пектовые кислоты не содержат нейтральных моносахаридов или связаны с рамнозой, арабинозой и др. Растворимы в воде.

Пектиновые кислоты (пектины) содержат 100-200 остатков кислоты a-D-галактуроновой, карбоксильные группы которой частично метоксилированы. Соли пектовых и пектиновых кислот называют пектаты и пектинаты.

Протопектины — высокомолекулярные полимеры метоксилированной кислоты полигалактуроновой с галактаном и арабинаном. Нерастворимы в воде. Их кислотный гидролиз приводит к образованию водорастворимых пектиновых кислот.

Пектиновые вещества — аморфные порошки с молекулярной массой от 25 до 50 тыс. дальтон, белые или с желтоватым оттенком, иногда серые или коричневые, почти без запаха, малорастворимые в холодной воде, при нагревании образуют коллоидные растворы. Растворимость пектинов зависит от степени полимеризации и этерификации: она повышается при высокой степени метоксилирования и уменьшении размера молекулы. Пектины нерастворимы в органических растворителях, оптически активны, вращают плоскость поляризации вправо. Для пектинов характерно образование желе в присутствии сахаров и кислот. Полный или частичный гидролиз происходит в присутствии минеральной кислоты или под действием ферментов.

Расщепление пектиновых веществ происходит под действием пектолитических ферментов. Действие ферментов имеет большое практическое значение при переработке фруктов, получении и осветлении соков, в процессе обработки древесины.

Сырьем для производства пектина являются яблочные выжимки, кожура плодов цитрусовых, свекольный шрот, корзинки подсолнечника. Содержание пектина в свежей кожуре плодов цитрусовых — 4-6%, в сухой — 9-30%.

Пектин относится к группе пищевых волокон, которые не всасываются и не расщепляются в ЖКТ. Он проявляет адсорбирующее, детоксикационное, гастропротекторное, противоязвенное, легкое слабительное, гипохолестеринемическое действие. Используется в фармацевтической и пищевой промышленности как гелеобразователь, адсорбент, эмульгатор, компонент полимерных терапевтических систем с контролируемым высвобождением действующих веществ, стабилизатор, загуститель, осветлитель, для производства капсул, питательных сред.

Низкометилированный пектин способствует выведению из организма тяжелых металлов и радионуклидов благодаря высокой способности к комплексообразованию. Низкоэтерифицированные пектины используют в качестве загустителей и стабилизаторов в пищевой промышленности при изготовлении джемов, мармелада, желе, зефира, фруктовых и рыбных консервов. Как эмульгаторы используются при производстве мороженого. Пектиновые вещества используются также в легкой промышленности, производстве моющих средств, как вспомогательные вещества при производстве каучука, для получения пленок, пластмасс, в качестве добавок к печатным краскам, для иммобилизации ферментов, как сырье для получения кислоты галактуроновой и т. д.

Альгиновые кислоты (от лат. alga — морская трава) относятся к полиуронидам. Они содержатся в бурых водорослях родов Laminaria, Macrocystis (до 40% от сухой массы), как компоненты клеточных мембран предотвращают обезвоживание морских водорослей при их попадании на сушу; продуцируются также некоторыми видами микроорганизмов. Альгиновые кислоты, выделенные из различных водорослей, отличаются соотношением кислот в-D-маннуроновой и a-L-гулуроновой.

Альгиновые кислоты — аморфные, бесцветные или слабо окрашенные вещества. Молекулярная масса — 35 тыс.-1,5 млн дальтон. Плохо растворимы в холодной воде, растворимы в горячей воде, растворах щелочей, при подкислении растворы образуют гели, трудно гидролизуются кислотами до мономеров.

Альгиновые кислоты и их соли применяют как эффективные желеобразующие агенты — загустители и стабилизаторы эмульсий в биотехнологии, медицине, пищевой промышленности.

В медицинской практике нашли применение альгинат натрия, агар и каррагинан — полисахариды водорослей родов Ahnfeltia, Laminaria, Fucus — благодаря способности набухать и желироваться, как загустители, стабилизаторы эмульсий и суспензий.

Агар (агар-агар) относится к группе сульфатированных галактанов, его получают из красных (Gelidium, Gracilaria) или бурых (Ahnfeltia plicata) водорослей. В состав агара входят суль-фатированные полисахариды агароза и агаропектин. В холодной воде агар набухает, но не растворяется, в горячей (95-100 °С) растворяется хорошо, при охлаждении до температуры 35-40 °C образуется термообратимый гель. Используют для хроматографического разделения белков, липидов, нуклеиновых кислот; кроме того, агар стабилизирует эмульсии. По желеобразующим свойствами агар превосходит желатин. Он используется в пищевой промышленности для производства мармелада, зефира, пастилы, мороженого, пудингов, паст; в косметической промышленности — для приготовления кремов, эмульсий; в микробиологии — как питательная среда.

Гепарин (от лат. hepar — печень) представляет собой смесь мукополисахаридов (гликозаминогликанов), повторяемым звеном в структуре которого является a-D-глюкозамин и одна из уроновых кислот (D-глюкуроновая или L-идуроновая). В количественном отношении преобладает кислота L-идуроновая. Внутри дисахаридного фрагмента осуществляется а-(1—>4)-гликозидная связь, а между дисахаридными фрагментами — а-(1—>4)-связь, если фрагмент оканчивается кислотой L-идуроновой, и в-(1—>4)-связь, если кислотой D-глюкуроновой. Остатки a-D-глюкозамина и кислоты L-идуроновой в гепарине частично сульфированные. Это аморфный порошок белого цвета с желтоватым оттенком, растворим в воде. Молекулярная масса гепарина — 16-20 тыс. дальтон.

Это вещество образуется в организме человека и животных, впервые было выделено из печени, позже найдено в легких, слизистой оболочке кишечника, мышцах. Углеводные цепи гепарина в тканях соединены с белковой частью молекулы.

Гепарин получают из слизистой оболочки кишечника, печени и легких крупного рогатого скота. Гепарин проявляет антикоагулянтную активность, которая объясняется его способностью ингибировать фермент свертывания крови — тромбин; участвует в обмене липидов и холестерина. Используется для профилактики и терапии тромбоэмболических заболеваний и их осложнений.

Кислота гиалуроновая — один из самых распространенных полисахаридов соединительной ткани. Содержится в хрящах, пуповине, суставной (синовиальной) жидкости, стекловидном теле. Повторяющимся звеном кислоты гиалуроновой является кислота в-В-глюкуроновая и Г4-ацетил-П-глюкозамин, соединенные в-(1—>3)-гликозидной связью. Связь между дисахаридными фрагментами — в-1—>4. Молекулярная масса кислоты гиалуроновой — 1600-6400 дальтон. Этот полисахарид имеет высокую вязкость и в суставной жидкости выполняет роль смазочного материала. В органах и тканях кислота гиалуроновая может быть как в свободном виде, так и в комплексе с белками. Входит в состав многих СПП и антивозрастных косметических средств.

Хондроитинсульфаты — одни из самых распространенных гликозаминогликанов в организме человека. Содержатся в коже, сухожилиях, связках, хрящах, костях, склере. Повторяющимся звеном хондроитинсульфата является кислота в-В-глюкуро-новая и 14-ацетил-D-галактозамин, содержащий сульфатную группу. В дисахаридном фрагменте — связь в-1—>3, между фрагментами — в-1—>4. Сульфатная группа образует сложноэфирную связь с гидроксильной группой М-ацетил-D-галактозамина или в положении 4 (хондроитин-4-сульфат), или в положении 6 (хондроитин-6-сульфат). Углеводные цепи хондроитинсульфата содержат до 150 дисахаридных остатков, присоединенных в организме О-гликозидными связями к гидроксильным группам остатков аминокислот, входящих в белковую часть молекулы.

Хондроитинсульфаты играют в организме важную структурную и метаболическую роль, они являются вспомогательными субстратами для образования хрящевого матрикса, стимулируют синтез протеогликанов и коллагена, защищают гиалуроновую кислоту от ферментативного расщепления (путем торможения активности гиалуронидазы) и от вредного воздействия свободных радикалов. Протеогликаны поддерживают вязкость синовиальной жидкости, стимулируют механизм репарации хряща и подавляют активность ферментов (эластазы, гиалуронидазы), которые разрушают хрящ; замедляют резорбцию костной ткани и уменьшают потери кальция, ускоряют процессы восстановления костной ткани, замедляют процесс дегенерации хряща, нормализуют обмен веществ в гиалиновой ткани, стимулируют регенерацию суставного хряща и продукцию внутрисуставной жидкости, повышают подвижность пораженных суставов.

В случае отсутствия фермента в-глюкуронидазы развивается одна из форм мукополисахаридозов — синдром Слая, который характеризуется накоплением хондроитинсульфата в моче. Клиническими признаками такой наследственной патологии является малоподвижность суставов, деформация скелета, помутнение роговицы глаза, низкий рост, задержка умственного развития.

Хондроитинсульфаты получают из хрящевой ткани крупного рогатого скота. Они входят в состав препаратов Хондро, Хондроксид (мазь), Терафлекс и др. Эти препараты применяют при дегенеративно дистрофических заболеваниях суставов и позвоночника (в т. ч. остеоартрозе, остеохондрозе).