АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Крахмал

Крахмал представляет собой не однородное вещество, а смесь полисахаридов, отличающихся не только степенью полимеризации, но и строением. Изучение химических превращений крахмала было начато в 1814г. в России К.С.Кирхгофом, впервые осуществившим кислотный и ферментативный гидролиз крахмала и выделившим из гидролизата глюкозу. Крахмал является одним из важнейших продуктов фотосинтеза, образующимся в зеленых листьях растений в виде так называемых первичных зерен. Затем он расщепляется на моносахариды или их фосфорнокислые эфиры и переносится в другие части растений, например, в клубни картофеля или зерна злаков. Здесь вновь происходит отложение крахмала в виде зерен. Крахмальные зерна различных растений имеют неодинаковую величину, форму и строение, так что по внешнему виду можно определить их происхождение. Наиболее высоко содержание крахмала в зернах риса (62-82%), кукурузы (65-72%), пшеницы (57-75%) и клубнях картофеля (12-24%), из которых обычно и получают крахмал в производственной практике.

Крахмал представляет собой белый аморфный порошок («картофельная мука»). Высушенный при 100-110°С крахмал очень гигроскопичен. В холодной воде он нерастворим, а в горячей набухает и некоторая часть его постепенно растворяется. Широко известна цветная реакция крахмала с йодом, при этом возникающее интенсивное синее окрашивание исчезает при кипячении раствора и вновь появляется при охлаждении его.

Крахмал практически не обладает восстанавливающей способностью: он не восстанавливает ни фелингову жидкость, ни гидроксид меди, ни аммиачный раствор оксида серебра. Однако более чувствительные окисляющие реактивы (динитросалициловая кислота) дают возможность обнаружить в крахмале ничтожное количество свободных альдегидных групп – одну на сотни и тысячи глюкозных остатков. При быстром нагревании крахмала за счет содержащейся в нем влаги (10-20%) происходит гидролитическое расщепление макромолекулярной цепи на более мелкие осколки и образуется смесь полисахаридов, называемых декстринами. Декстрины растворяются в воде лучше, чем крахмал. Такой процесс расщепления крахмала осуществляется при хлебопечении. Крахмал муки, превращенный в декстрины, легче усваивается вследствие большей растворимости. Еще быстрее декстринизация протекает в присутствии кислот или ферментов. По мере убывания величины молекулы декстрины дают с йодом окрашивание в сине-фиолетовый, фиолетовый, красно-фиолетовый, красно-оранжевый, оранжевый и желтый цвет. Как при ферментативном, так и при достаточно продолжительном кислотном расщеплении крахмала гидролиз обычно не заканчивается образованием декстринов, ферменты пищеварительных соков при температуре около 40°С гидролизуют крахмал до глюкозы; так же действуют и минеральные кислоты при длительном кипячении. Схема постепенного гидролиза крахмала кислотным или ферментативным способом в упрощенном виде выражается следующим образом:

(С₆Н₁₀О₅)_n ¾® (С₆Н₁₀О₅)_m ¾® С₁₂Н₂₂О₁₁ ¾® С₆Н₁₂О₆.

Крахмал, по строению входящих в его состав полисахаридов, можно разделить на две основные фракции: амилозу и амилопектин. Содержание этих фракций в крахмале различных растений различно: 15-25% амилозы и 75-85% амилопектина. Для разделения крахмальных фракций используют четыре группы методов фракционирования крахмала:

1) Извлечение амилозы горячей водой (80°С).

2) Избирательная адсорбция амилозы или амилопектина.

3) Избирательное осаждение амилозы, например, некоторыми спиртами (бутиловыми, амиловыми), тимолом и т.д.

4) Хроматографирование на бумаге и на окиси алюминия.

Основным методом выяснения строения фракций крахмала является метод исчерпывающего метилирования и наряду с ним ценные сведения можно получить при изучении ферментативного расщепления.

Полисахариды амилозы имеют неразветвленную (или очень мало разветвленную) цепь a-D-глюкопиранозных остатков, связанных a-1,4-гликозидными связями, т.е. дисахаридным фрагментом амилозы является мальтоза:

Из формулы видно, что каждое элементарное звено полимерной цепи кроме конечных звеньев содержит по три гидроксила: у второго, третьего и шестого атомов углерода. Свободный полуацетальный гидроксил находится только на конце цепи, что объясняет незначительную восстанавливающую способность полисахарида.

По данным рентгеноструктурного анализа пространственная конформация цепной макромолекулы амилозы имеет форму спирали. Такая форма обусловлена конфигурацией a-гликозидных связей. На каждый виток спирали приходится 6 остатков глюкопиранозы. Во внутренний канал спирали могут входить соответствующие по размеру молекулы, например, молекулы йода образуют комплексы, называемые соединениями включения. Комплекс амилозы с йодом имеет синий цвет. Это используется в аналитических целях для открытия как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба). Пространственное расположение атомов и звеньев в цепной макромолекуле амилозы дано ниже.

Молекулярная масса амилоз, определяемая различными методами, составляет 160 тыс. до 1 млн. (и даже выше), что соответствует наличию в моле куле от 1000 до 6000 и более глюкозных остатков. Амилоза может быть полностью расщеплена ферментом b-амилазой до мальтозы. Водные растворы амилозы очень нестойки. Через некоторое время она выпадает в осадок. Это явление носит название ретроградации. Амилопектин в отличие от амилозы имеет разветвленное строение. В цепи D-глюкопиранозные остатки, как в амилозе, связаны a-1,4-гликозидными связями, а в точках ответвления присутствуют a-1,6-гликозидные связи. Между точками ответвлений располагаются 20-25 глюкопиранозных остатков:

Амилопектин дает с йодом фиолетовое окрашивание; он расщепляется b-амилазой на 50-60%, причем наряду с мальтозой всегда образуются остаточные декстрины. Амилопектин сильно набухает в воде. При приготовлении клейстера из природного крахмала амилопектин препятствует ретроградации амилозы. Молекулярная масса амилопектина значительно выше, чем у амилоз и достигает 1-10 млн.

Дата добавления: 2015-08-26 | Просмотры: 1582 | Нарушение авторских прав