グルカンは、おそらく生物圏で最も豊富な炭水化物です。ほとんどは、細菌、植物、酵母、その他の生物の細胞壁を構成しています。いくつかは脊椎動物の予備物質を構成します。
すべてのグルカンは、1種類の繰り返し単糖で構成されています。グルコースです。ただし、これらは多種多様な形式で、多種多様な機能を備えています。
B-グルカンの共通結合の例（出典：Jatlas2 /ウィキメディア・コモンズによるパブリックドメイン）
グルカンという名前は、ギリシャ語で「甘い」を意味する「glykys」に由来しています。一部の教科書では、グルカンをβ1-3結合で結合したグルコース分子で構成された非セルロース性ポリマーと呼んでいます（「非セルロース性」と言う場合、植物細胞壁の一部であるものはこのグループから除外されます） 。
しかし、植物の細胞壁を構成するものを含む、グルコースで構成されるすべての多糖類は、グルカンとして分類できます。
多くのグルカンは、脊椎動物、特に哺乳類の免疫系に及ぼす生理学的影響を研究するために、さまざまな生命体から単離された最初の化合物の1つでした。
構造
グリカンは、自然界に見られる構造の多様性と複雑さにもかかわらず、比較的単純な構成を持っています。すべてがグリコシド結合で結合された大きなグルコースポリマーであり、最も頻繁な結合はα（1-3）、β（1-3）、およびβ（1-6）です。
これらの糖は、グルコースをベースとするすべての糖類と同様に、基本的には炭素（C）、水素（H）、酸素（O）の3種類の原子で構成され、互いに結合できる環状構造を形成します。はい、チェーンを形成しています。
ほとんどのグルカンは直鎖で構成されていますが、分岐が存在するものは、α（1-4）またはα（1-4）タイプのグルコシド結合とα（1-6）結合の組み合わせによってこれらにリンクされています。
「α」結合を持つグルカンのほとんどは、代謝的に言えば、エネルギー供給として生物によって使用されていることに言及することが重要です。
「β」結合の割合が最も高いグルカンは、より構造的な炭水化物です。これらはより堅い構造をしており、機械的または酵素的作用によって破壊することがより困難であるため、それらは常にエネルギーおよび炭素の供給源として機能するわけではありません。
グルカンの種類
これらの高分子は、それらを構成するグルコース単位のアノマー配置によって異なります。結合するブランチの位置、タイプ、数。すべてのバリアントは、3つのタイプのグルカンに分類されています。
-β-グルカン（セルロース、リケニン、シモサン、ザイモサンなど）
ザイモサンの化学構造
-α、β-グルカン
-α-グルカン（グリコーゲン、デンプン、デキストランなど）
デキストランの化学構造
α、β-グルカンは、異なるタイプのグルコシド結合を組み合わせるため、「混合グルカン」としても知られています。それらは炭水化物内で最も複雑な構造をしており、一般的に小さな炭水化物鎖に分離するのが難しい構造を持っています。
一般に、グルカンには高分子量の化合物があり、値は数千から数百万ダルトンの間で変化します。
グルカンの特徴
すべてのグルカンには10個を超えるグルコース分子がリンクされており、最も一般的なのは、これらの化合物が1本の鎖を形成する数百または数千のグルコース残基からなることです。
それぞれのグルカンには、その組成や見つかった環境に応じて変化する特別な物理的および化学的特性があります。
グルカンは精製された場合、色、香り、味はありませんが、単一の分離された単一分子を得るほど精製は正確ではなく、分離株にはいくつかの異なる分子が含まれているため、常に「およそ」定量化および研究されます。
グリカンはホモグリカンまたはヘテログリカンとして見つけることができます。
-ホモグリカンは1種類のグルコースアノマーのみで構成されています
-ヘテログリカンは、グルコースのさまざまなアノマーで構成されています。
ヘテログリカンは、水に溶解するとコロイド状の懸濁液を形成するのが一般的です（熱にさらされた場合、より容易に溶解します）。場合によっては、それらを加熱すると、規則正しい構造やゲルが生成されます。
グルカン（ポリマー）の主な構造を形成する残基間の結合は、グルコシド結合のおかげで発生します。ただし、構造は「静水圧」相互作用といくつかの水素結合によって安定化されます。
グリコーゲンにおけるグリコシド結合の例（出典：Glykogen.svg-NEUROtikerderivative-work-Marek-M-Public-domain via Wikimedia Commons）
特徴
グルカンは生きている細胞にとって非常に用途の広い構造です。たとえば植物では、β-グルコース分子間のβ（1-4）結合の組み合わせにより、各細胞の細胞壁に大きな剛性が与えられ、セルロースとして知られるものを形成します。
セルロース構造（出典：Vicente Neto / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0）via Wikimedia Commons）
植物、細菌、真菌と同様に、グルカン繊維のネットワークは、細胞膜と細胞内にあるサイトゾルを保護する硬い細胞壁を構成する分子を表しています。
脊椎動物では、主な予備分子はグリコーゲンです。これは、繰り返し結合し、構造全体に分岐する鎖を形成する多くのグルコース残基によって形成されるグルカンです。
一般に、グリコーゲンはすべての脊椎動物の肝臓で合成され、一部は筋肉の組織に保存されます。
動物のデンプンであるグリコーゲン（出典：MikaelHäggström/パブリックドメイン、Wikimedia Commons経由）
要するに、グルカンは構造機能を持っているだけでなく、エネルギー貯蔵の観点からも重要です。「燃料」がこれらの化合物を使用して生き残るため、結合を分解し、グルコース分子を分離してそれらを使用する酵素装置を備えた生物。
業界での用途
グルカンは非常に多様な特性を持ち、ほとんどが人間の消費に毒性を持たないため、世界中の食品業界で広く使用されています。
多くは、水と相互作用し、特定の調理用調製物により高い一貫性を提供する乳濁液またはゲルを作成することにより、食品の構造を安定させるのに役立ちます。一例は、デンプンまたはコーンスターチであり得る。
食品の人工香料は通常、甘味料を添加したものであり、そのほとんどはグルカンで構成されています。これらは、その影響を失うために非常に極端な条件または長期間を通過する必要があります。
すべてのグルカンの高い融点は、食品中の低温に敏感な多くの化合物を保護するのに役立ちます。グルカンは水分子を「隔離」し、氷の結晶が食品の他の部分を構成する分子を分解するのを防ぎます。
さらに、食品中のグルカンによって形成される構造は熱可逆的です。つまり、食品内部の温度を増減することにより、適切な温度で風味と食感を回復できます。
参考文献
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