Xylose

Die Xylose - Trivialname: Holzzucker - ist eine organisch-chemische Verbindung aus der Gruppe der Einfachzucker (Monosaccharide). Speziell handelt es sich um eine Pentanal-Grundstruktur, die mit vier Hydroxy-Gruppen substituiert ist: Tetrahydroxypentanal.

 

Allgemeines

Wie alle Einfachzucker tritt auch die Xylose in zwei verschiedenen Formen auf: Die L(-)-Xylose sowie die in der Natur als Kohlenhydrat bzw. Kohlenhydratbestandteil vorkommende D(+)-Xylose; letztere wird häufig als die Xylose bezeichnet. Nachfolgend sind die Keilstrichformeln und die Fischer-Projektionen der beiden isomeren Zucker dargestellt:

 

D-Xylose (2R,3S,4R)-2,3,4,5-Tetrahydroxypentanal		L-Xylose (2S,3R,4S)-2,3,4,5-Tetrahydroxypentanal

Die Xylose besitzt fünf Kohlenstoffatome und wird damit den Pentosen bzw. den Aldopentosen - auf Grund der Aldehyd-Gruppe - zugeordnet.

 

Ringformen

In wässrigen Lösungen wie auch in biologischen Systemen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der offenkettigen und speziellen cyclischen Formen ein, die aus intramolekularen Ringschlüssen der Aldehyd-Gruppen und einer der OH-Gruppen resultieren:

Die Pyranose-Form der Xylose ist ein cyclisches Halb-Acetal aus der Carbonyl-Gruppe und einer OH-Gruppe; je nach Stellung der Hydroxy-Gruppe an C1 werden eine α- und eine β-Xylopyranose unterschieden, wie nachfolgend an der D-Xylose darstellt wird:

 

 

Durch die Ringbildung entsteht am Carbonyl-Kohlenstoff ein neues Chiralitätszentrum - ein so genanntes anomeres C-Atom; das Isomer mit S-Konfiguration wird als α-, jenes mit R-Konfiguration als β-Form bezeichnet.

Eine weitere, etwas weniger stabile, cyclische Variante ist die Furanose-Form der Xylose (Gleichgewichts-Anteil 35 % in Wasser) durch Ringschluss der Carbonyl-Gruppe mit der OH-Gruppe an C4:

 

 

Insgesamt können folgende ringförmigen Isomere der beiden Xylose-Arten unterschieden werden (dargestellt in der Mills-Projektion):

 

α-D-Xylofuranose	β-D-Xylofuranose	α-D-Xylopyranose	β-D-Xylopyranose
α-L-Xylofuranose	β-L-Xylofuranose	α-L-Xyloopyranose	β-L-Xylopyranose

 

Vorkommen

Xylose tritt in der Natur als Zucker-Baustein verschiedener Kohlenhydrate auf, wie zum Beispiel der Hemicellulose Xylan - im Holz von Birke, Buche, Fichte, Kiefer u. a.. Weit verbreitet ist das Monosaccharid in Pflanzen-Keimlingen, auch von essbaren Pflanzen.

 

Herstellung

Xylose ist ein Naturprodukt und wird aus Pflanzen gewonnen, häufig über Glucose, meist aber durch saure Hydrolyse Xylan-haltiger Pflanzen bzw. Pflanzenteile wie etwa Rinden- und Holzabfälle, Maiskolbenreste, Zuckerrohr u. a.

 

Verwendung

Die Süßkraft der Xylose entspricht in etwa 67 % der Glucose (bezogen auf eine 10%ige Zuckerlösung). Der menschliche Organismus kann die Xylose nicht verwerten und scheidet sie unverändert wieder aus.

Die Kosmetik-Industrie verwendet die D-Xylose unter Kennzeichnung mit der gleichlautenden INCI-Bezeichnung als Zusatzstoff zur Feuchthaltung kosmetischer Präparate.

Eine relativ neue Anwendung ist die Wasserstoff-Gewinnung aus Xylose in hohen Ausbeuten durch eine zellfreie Enzymkaskade. In der Tiermedizin gibt es eine Anwendung in Form eines Xylose-Absorptionstests zur Diagnose der so genannten Malabsorption - einer Form der Malassimilation (verminderte Nährstoffausnutzung durch unterschiedlichste Störungen im Verdauungstrakt).

 

Datenblatt: D-(+)-Xylose

 

Datenblatt: L(-)-Xylose

 

Quellen und weitere Informationen:

[1] - Xylose.
CosIng, Europäische Stoffdatenbank für Inhaltsstoffe der Kosmetika.

[2] - Emil Fischer und Rudolf Stahel:
Zur Kenntniss der Xylose.
Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, (1891), DOI 10.1002/cber.189102401100.

[3] - Dr. C. Schulze und B. Tollens:
Ueber die Xylose und ihre Drehungserscheinungen.
Justus Liebigs Annalen der Chemie, (1892), DOI 10.1002/jlac.18922710107.

[4] - Wasserstoff aus Xylose.
Internetchemie News, (2013).

 

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Kategorie: Naturstoffe

Aktualisiert am 22.11.2018.

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