Sellobioosi on eräänlainen sokeri, tarkemmin sanottuna disakkaridi, joka muodostuu kahdesta glukoosiyksiköstä.

Tämä termi on peräisin biokemiasta. Sellobioosia kutsuttiin aikaisemmin myös selloosiksi.

Rakenne ja kemialliset ominaisuudet

Sellobioosi koostuu kahdesta β-D-glukoosiyksiköstä, jotka ovat liittyneet toisiinsa β-1,4-glykosidisidoksella. Koska siinä on vapaa pelkistävä aldehydiryhmä toisessa päässä, sellobioosi on pelkistävä sokeri (reducing sugar).

  • Molekyylikaava: C12H22O11
  • Moolimassa: noin 342,30 g·mol−1
  • Fysikaaliset ominaisuudet: puhdas sellobioosi on valkoista kiteistä jauhetta, joka liukenee hyvin veteen mutta heikommin orgaanisiin liuottimiin (esim. etanoliin).
  • Maku: miedosti makea, ei yhtä makea kuin sakkaroosi.

Valmistus ja esiintyminen

Sellobioosi syntyy, kun monimutkaista selluloosaa hajotetaan osittain. Selluloosapitoisista materiaaleista, kuten puuvillasta ja paperista, voidaan saada sellobioosia kontrolloidulla hydrolyysillä. Veteen liittyvä katkaisu tunnetaan yleisesti hydrolyysinä.

Hydrolyysi voi tapahtua kemiallisesti (esim. happokatalyysi) tai entsymaattisesti. Entsyymijärjestelmä, joka hajottaa selluloosaa, sisältää tyypillisesti endoglukanaaseja ja eksoglukanaaseja (ns. cellobiohydraasit), jotka muodostavat sellobioosia, sekä β-glukosidaaseja (cellobiaasit), jotka pilkkovat sellobioosin edelleen glukoosiksi.

Luonnossa sellobioosi on välituote kasvien kuitujen mikrobiologisessa hajotuksessa – esimerkiksi maaperän bakteerit ja sienet tuottavat sellobioosia osana selluloosan pilkkoutumista. Myös märehtijöiden ja muiden herbivorien suolistomikrobisto voi muodostaa ja käyttää sellobioosia osana ravinnon hajotusta.

Biologinen merkitys ja metabolia

Ihmiset eivät itse tuota sellobioosia pilkkovia entsyymejä (cellulaseja), joten yksilöllä ei ole oman elimistön toimesta tehokasta kykyä metaboloida sellobioosia. Tietyt suoliston mikrobit kuitenkin pystyvät hajottamaan sellobioosia ja käyttämään sitä ravintonaan, joten mikrobiota voi osin muokata sellobioosin kohtaloa ihmisen suolistossa.

Monissa mikro-organismeissa β-glukosidaasit pilkkovat sellobioosin glukoosiksi, joka voidaan edelleen metabolisoida.

Käyttö ja sovellukset

  • Laboratoriokemian ja entsyymiopin tutkimus: sellobioosia käytetään usein substraattina cellulolyyttisten entsyymien (esim. β-glukosidaasien) testaamiseen ja karakterisointiin.
  • Bioenergian tutkimus: sellobioosi on tärkeä välituote lignoselluloosapohjaisten materiaalien pilkkoutumisessa biopolttoaineiden tuotantoprosesseissa.
  • Teollinen hydrolyysi: kontrolloiduissa hydrolyysiprosesseissa sellobioosia voidaan tuottaa tai estää sen kertymistä riippuen halutusta lopputuotteesta (esim. glukoosiksi asti pilkkominen).
  • Tutkimus ruuansulatuksesta ja mikrobiomista: sellobioosin vaikutuksia suolistomikrobeihin ja mahdollisia prebioottisia vaikutuksia tutkitaan, mutta se ei ole laajasti käytetty elintarvikkeena.

Turvallisuus ja käsittely

Sellobioosi ei yleensä ole myrkyllistä ja sitä käsitellään laboratoriossa kuten muita hiilihydraatteja: vältä pölyn hengittämistä ja pidä kontakti ihon ja silmien kanssa vähäisenä. Koska ihmiset eivät itse pilko sellobioosia tehokkaasti, sen nauttiminen ei tuota suoraa glukoosikorvausta elimistölle, mutta mikrobiologinen hajotus voi johtaa sekundaarisiin vaikutuksiin suolistossa (esim. kaasuntuotto).

Yhteenvetona: sellobioosi on tärkeä disakkaridi selluloosan hajotuksessa ja monissa biokemiallisissa sekä teollisissa prosesseissa. Sen kemiallinen perusluonne (kaksi glukoosiyksikköä β-1,4-sidoksella) määrittää sen fysikaaliset ja biologiset ominaisuudet.