Крахмал

Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической α-глюкозы.

Крахмал — основной резервный углевод питания, который служит источником энергии для реакций обмена веществ в растениях и животных. Образуется крахмал в растениях в процессе фотосинтеза и накапливается в клубнях, корнях, семенах. Это белое аморфное вещество, нерастворимое в холодной воде, в горячей воде набухает и частично растворяется, образуя вязкий коллоидный раствор (крахмальный клейстер).

В состав крахмала входят:

амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 – 1000 остатков α-глюкозы (средняя мол.масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев α-глюкозы.

При взаимодействии амилозы с иодом в водном растворе молекулы иода входят во внутренний канал спирали, образуя так называемое соединение включения. Это соединение имеет характерный синий цвет. Данная реакция используется в аналитических целях для обнаружения как крахмала, так и иода (иодкрахмальная проба).

Амилопектин состоит из разветвленных макромолекул, молекулярная масса которых достигает 1 - 6 млн.

Амилоза и амилопектин гидролизуются под действием кислот или ферментов до глюкозы, которая служит непосредственным источником энергии для клеточных реакций, входит в состав крови и тканей, участвует в обменных процессах. Поэтому крахмал – необходимый резервный углевод питания.

Видеоопыт "Кислотный гидролиз крахмала"

Подобно амилопектину построен гликоген (животный крахмал), макромолекулы которого отличаются большей разветвлённостью

Гликоген (животный крахмал) – полисахарид животного происхождения, состоящий из остатков a-глюкозы. По строению гликоген подобен амилопектину, но отличается значительно большей разветвленностью макромолекул. Он образуется в результате ферментативных превращений из глюкозы (продукта расщепления растительных полисахаридов), которая поступает с кровью и запасается в печени и скелетной мускулатуре. При недостатке питания организм начинает использовать гликоген, расщепляя его до глюкозы.
Весьма серьезной является проблема избыточного веса, обусловленного отложением жира. Причина этого явления кроется в том, что ткани способны запасать гликоген лишь в ограниченном количестве. Как только содержание гликогена на 1 кг ткани достигнет 50-60 г, он перестает синтезироваться, а глюкоза используется для образования жиров. При этом глюкоза поступает в жировые клетки, где в процессе липогенеза происходит ее превращение в глицерин, вовлекающийся в состав триглицеридов. Таким образом, гликоген обеспечивает краткосрочное депонирование глюкозы, а жиры — долгосрочное.

Практическое применение крахмала
Крахмал широко применяется в различных отраслях промышленности:
- в пищевой для переработки в патоку и глюкозу, приготовления кулинарных и кондитерских изделий, в производстве колбас;
- в бродильной (для получения этилового и н-бутилового спиртов, ацетона, молочной, лимонной и глюконовой кислот, а также других важных продуктов);
- в промышленной микробиологии и фармацевтической промышленности (для производства витаминов, антибиотиков и др.);
- в текстильной (для шлихтования и загущения красок);
- в бумажной (для проклеивания бумаги и картона);
- для производства декстринов и разнообразных клеев.
Из амилозы получают прочные пленки типа целлофановых, амилопектин применяют в качестве клеев и в пищевой промышленности.
Ацилированный крахмал [C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCOR)_x]_n (x = 1, 2 или 3) используют для приготовления покрытий и загустителей, ацетилированную амилозу (при R = CH₃) – в небольшом масштабе для производства пленок и волокна.