Формула крахмала в химии

Крахмал – ценный питательный продукт. Он входит в состав хлеба, картофеля, круп и наряду с сахарозой является важнейшим источником углеводов в человеческом организме.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Формула крахмала в химии

Химическая формула крахмала (С6(Н2О)5)n.

Строение крахмала

Крахмал состоит из 2 полисахаридов, построенных из остатков циклической a-глюкозы.Формула крахмала в химии

Как видно, соединение молекул глюкозы происходит с участием наиболее реакционноспособных гидроксильных групп, а исчезновение последних исключает возможность образования альдегидных групп, и они в молекуле крахмала отсутствуют. Поэтому крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала».

Иллюстрация. Фрагмент молекулы крахмала

Крахмал состоит не только из линейных молекул, но и из молекул разветвленной структуры. Этим объясняется зернистое строение крахмала.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Mnso4, степень окисления марганца и др элементов

Оценим за полчаса!

В состав крахмала входят:

  • амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) — 10-20%;
  • амилопектин (оболочка крахмального зерна) — 80-90%.

Амилоза

Амилоза растворима в воде и представляет собой линейный полимер, в котором остатки α–глюкозы связаны друг с другом через первый и четвертый атомы углерода (α-1,4-гликозидными связями).

Формула крахмала в химии

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков a-глюкозы (средняя мол. масса 160 000) .

  • Формула крахмала в химии
  • Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев a-глюкозы.
  • Формула крахмала в химии

Амилопектин

В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде, и имеет разветвленное строение.

Формула крахмала в химии

Подавляющее большинство глюкозных остатков в амилопектине связаны, как и в амилозе α-1,4-гликозидными связями. Однако в точках разветвлений цепи имеются α-1,6-гликозидные связи.

  1. Молекулярная масса амилопектина достигает 1-6 млн.
  2. Формула крахмала в химии
  3. Молекулы амилопектина также довольно компактны, так как имеют сферическую форму.

Биологическая роль крахмала. Гликоген

  • Крахмал – главное запасное питательное вещество растений, основной источник резервной энергии в растительных клетках.
  • Остатки глюкозы в молекулах крахмала соединены достаточно прочно и в то же время под действием ферментов легко могут отщепляться, как только возникает потребность в источнике энергии.
  • 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.

Гликоген (животный крахмал) – полисахарид, молекулы которого построены из большого числа остатков α–глюкозы. Он имеет сходное строение с амилопектином, но отличается от него большей разветвленностью цепей, а также большей молекулярной массой.Формула крахмала в химии

Содержится гликоген главным образом в печени и в мышцах.

Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется даже в холодной воде, легко гидролизуется под действием кислот и ферментов, образуя в качестве промежуточных веществ декстрины, мальтозу и при полном гидролизе – глюкозу.

Превращение крахмала в организме человека и животных

Формула крахмала в химии

Нахождение в природе

Крахмал широко распространен в природе. Он образуется в растениях в процессе фотосинтезе и накапливается в клубнях, корнях, семенах, а также в листьях и стеблях.

Формула крахмала в химии

Крахмал содержится в растениях в виде крахмальных зерен. Наиболее богато крахмалом зерно злаков: риса (до 80%), пшеницы (до 70%), кукурузы (до 72%), а также клубни картофеля (до 25%). В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в злаках они плотно склеены белковым веществом клейковиной.

Физические свойства 

Крахмал – белое аморфное вещество, без вкуса и запаха, нерастворимое в холодной воде, в горячей воде набухает и частично растворяется, образуя вязкий коллоидный раствор (крахмальный клейстер).

Крахмал существует в двух формах: амилоза – линейный полимер, растворимый в горячей воде, амилопектин – разветвлённый полимер, не растворимый в воде, лишь набухает.

Химические свойства крахмала

  1. Химические свойства крахмала объясняются его строением.
  2. Крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала», однако ее дают продукты его гидролиза.
  3. 1.

    Гидролиз крахмала

При нагревании в кислой среде крахмал гидролизуется с разрывом связей между остатками α-глюкозы. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, в частности мальтоза.

Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

  • Процесс гидролиза протекает ступенчато, схематически его можно изобразить так:
  • Видеоопыт «Кислотный гидролиз крахмала»

Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной кислоты открыл в 1811 г. русский ученый К.Кирхгоф (реакция Кирхгофа).

2. Качественная реакция на крахмал

Так как молекула амилозы представляет собой спираль, то при взаимодействии амилозы с йодом в водном растворе молекулы йода входят во внутренний канал спирали, образуя так называемое соединение включения.

Раствор иода окрашивает крахмал в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплекс разрушается), при охлаждении появляется вновь.

  1. Крахмал + J2синее окрашивание
  2. Видеоопыт «Реакция крахмала с йодом»
  3. Данная реакция используется в аналитических целях для обнаружения, как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба)

3. Большинство глюкозных остатков в молекулах крахмала имеют по 3 свободных гидроксила (у 2,3,6-го атомов углерода), в точках разветвления – у 2-го и 3-го атомов углерода.

Следовательно, для крахмала возможны реакции, характерные для многоатомных спиртов, в частности образование простых и сложных эфиров. Однако эфиры крахмала большого практического значения не имеют.

Качественную реакцию на многоатомные спирты крахмал не дает, так как плохо растворяется в воде.

Получение крахмала

Из растений извлекают крахмал, разрушая клетки и отмывая его водой. В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также кукурузы, в меньшей степени – из риса, пшеницы и других растений.

Получение крахмала из картофеля

Картофель моют, измельчают и промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Вода извлекает из измельченного сырья крахмальные зерна, образуя так называемое «крахмальное молоко».

  • Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.
  • Получение крахмала из кукурузы
  • Зерна кукурузы замачивают в теплой воде разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ.
  • Набухшее зерно дробят для удаления ростков.
  • Ростки, после всплывания на поверхность воды, отделяют и используют в дальнейшем для получения кукурузного масла.
  • Кукурузную массу повторно измельчают, обрабатывают водой для вымывания крахмала, затем отделяют отстаиванием или с помощью центрифуги.

Применение крахмала

Крахмал широко применяется в различных отраслях промышленности (пищевой, фармацевтической, текстильной, бумажной и т.п.).

  1. Он является основным углеводом пищи человека – хлеба, круп, картофеля.
  2. В значительных количествах перерабатывается на декстрины, патоку и глюкозу, используемые в кондитерском производстве.
  3. Из крахмала, содержащегося в картофеле и зерне злаков, получают этиловый, н-бутиловый спирты, ацетон, лимонную кислоту, глицерин.
  4. Крахмал используется как клеящее средство, применяется для отделки тканей, крахмаления белья.

В медицине на основе крахмала готовятся мази, присыпки и т.д.

  • Иллюстрация. Применение крахмала
  • Углеводы
  • Полисахариды

Источник: https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/uglevody/kraxmal.html

Крахмал, свойства, получение и применение

Формула крахмала в химииФормула крахмала в химииФормула крахмала в химииФормула крахмала в химии

  • Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.
  • Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество
  • Крахмал в природе
  • Физические свойства крахмала
  • Химический состав крахмала
  • Химические свойства крахмала. Химические реакции (уравнения) крахмала
  • Получение и производство крахмала
  • Применение крахмала

Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество:

  1. Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.
  2. Крахмал – смесь макромолекул амилозы и амилопектина, имеющая формулу (C6H10O5)n.

  3. Крахмал – природный углевод, накапливаемый в клетках растений в виде крахмальных зерен и выделяемый из крахмалсодержащего сырья при его переработке.

Таким образом, в состав крахмала входят амилоза и амилопектин. Соотношение амилозы и амилопектина различно в различных крахмалах: амилозы 13-30 %; амилопектина 70-85%.

Звенья амилозы и амилопектина соединены между собой в цепочки посредством α-(1→4) гликозидных связей.

Амилоза – полисахарид, образованный линейными или слаборазветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) гликозидными связями.

Цепочка амилозы состоит из 200-1000 структурных единиц (остатков α-глюкозы) и закручена в спираль. На каждый виток приходится по шесть остатков α-глюкозы. Молекулярная масса амилозы колеблется от 50 000 до 160 000.

Благодаря своему строению (цепочки молекулы амилозы закручены в спираль) амилоза растворима в горячей воде.

Амилопектин – полисахарид, образованный разветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) и в точках разветвления цепи α-(1→6) гликозидными связями. Цепочка амилопектина состоит из 6000-40000 структурных единиц (остатков α-глюкозы).

Цепочка амилопектина имеет разветвленное строение через каждые 20-25 остатков α-глюкозы, в точках разветвления цепи остатки α-глюкозы связаны между собой α-(1→6) гликозидными связями. Структура амилопектина трехмерна, его ветви расположены по всем направлениям и придают молекуле сферическую форму.

Молекулярная масса амилопектина достигает 1 000 000. Амилопектин не растворим в холодной воде, в горячей воде образует студенистую часть клейстера.

Помимо полисахаридов (амилозы и амилопектина) в состав крахмала входят неорганические вещества (остатки фосфорной кислоты), липиды, жирные кислоты.

Химическая формула крахмала (C6H10O5)n.

Аналогичную химическую формулу имеет и гликоген (называемый животным крахмалом). Гликоген – это полисахарид состава (C6H10O5)n, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) и в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями.

В клетках животных гликоген служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы. Откладывается в виде гранул в цитоплазме клеток (главным образом в клетках печени и мышц).

Гликоген отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой, а также физическими и химическими свойствами.

Строение молекулы крахмала, структурная формула крахмала:

Формула крахмала в химии

По внешнему виду крахмал представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Крахмал не растворяется в холодной воде. В горячей воде сначала полностью растворяется амилоза, а амилопектин не растворяется, а разбухает, образуя вязкий коллоидный раствор – крахмальный клейстер. Не растворим в этаноле.

При сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.

Биологическая роль для организма человека крахмала заключается в том, что наряду с сахарозой он служит основным источников углеводов – одного из важнейших компонентов пищи. Крахмал самый распространенный углевод в рационе человека.

Попадая в организм человека или животных в желудок и в кишечник, под действием собственных ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, после чего всасывается и попадает в кровь. Далее в клетках человека или животных глюкоза окисляется до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.

Крахмал не имеет температуру плавления. При температуре 410 °C самовозгорается.

Крахмал в природе:

Крахмал является весьма распространённым в природе веществом. Крахмал синтезируется в хлоропластах растений под действием света при фотосинтезе в результате полимеризации глюкозы.

  • Процесс получения крахмала в клетках растений можно описать следующими химическими уравнениями:
  • 6CO2 + 6H2O  → C6H12O6 + 6O2 (hv, kat = хлорофилл),
  • nC6H12O6 (глюкоза) → (C6H10O5)n + nH2O.
  • В общем виде это уравнение можно записать как:
  • 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.

Для растений крахмал служит запасом питательных веществ (в качестве резервного источника питания) и накапливается в основном в плодах, семенах и клубнях, а также листьях и стеблях.

Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %).

Крахмал, по сути, является главным составляющим семян растений.

Крахмал находится в специальных клетках растений – амилопластах в виде зёрен. Формы зёрен различаются и зависят от вида растений.

Крахмальные зёрна представляют собой слоистые крупицы размером от 2 до 100 мкм, внешне напоминающие сферы, овалы, многогранники и пр. Растут крахмальные зёрна слой за слоем. На старый слой наращивается новый и т.д.

Крахмальные зёрна в клубнях картофеля плавают в клеточном соке, а в семенах злаков склеены между собой клейковиной.

Крахмал, синтезируемый разными растениями, несколько различается по структуре и размеру зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.

Крахмал не синтезируется в организмах животных. Аналогичным энергетическим веществом животных клеток является гликоген.

Физические свойства крахмала:

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый
Запах без запаха
Вкус Без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое аморфное вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 1,5
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 1500
Пищевая ценность картофельного крахмала, ккал 313
Пищевая ценность кукурузного крахмала, ккал 343
Температура самовоспламенения, °C 410
Молярная масса крахмала, г/моль 162,141 × n

Химический состав крахмала:

(на 100 г. крахмала)

Название вещества Картофельный крахмал Кукурузный крахмал
Белки, г 6,90 0,26
Жиры, г 0,34 0,05
Углеводы, г 83,10 91,27
Вода, г 6,52 8,32
Зола, г 3,14 0,09

В картофельном крахмале присутствуют витамины B1, B2, B3 (PP), B4, B5, B6, B9, С и E, а также макро- и микроэлементы: кальций, железо, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, медь, марганец, селен.

В кукурузном крахмале присутствуют витамин B4, а также макро- и микроэлементы: кальций, железо, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, медь, марганец, селен.

Химические свойства крахмала. Химические реакции (уравнения) крахмала:

Основные химические реакции крахмала следующие:

  1. 1. реакция крахмала с водой (гидролиз крахмала):

(C6H10O5)n + nН2О → nС6Н12O6 (tо, kat = H2SO4).

Важнейшее свойство крахмала – способность подвергаться гидролизу под действием ферментов или при нагревании с кислотами.

Гидролиз протекает ступенчато. Из крахмала сначала образуется декстрин ((C6H10O5)n), который гидролизуется до мальтозы (C12H22O11). Затем в результате гидролиза мальтозы образуется глюкоза (С6Н12O6).

Аналогичная реакция происходит во рту, желудке и кишечнике у живых организмов при попадании в него крахмала. В желудке и кишечнике крахмал под действием ферментов окончательно гидролизуется на глюкозу.

  1. 2. качественная реакция на крахмал (реакция крахмала с йодом):

(C6H10O5)n + I → комплексное соединение амилозы и амилопектина с йодом.

В результате реакции крахмала с раствором йода образуется комплексное соединение включения. Происходит окрашивание крахмала в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплексное соединение амилозы и амилопектина разрушается), при охлаждении появляется вновь.

В соединении включения частицы одного вещества («молекулы-гости») внедряются в кристаллическую структуру «молекул-хозяев». В роли «молекул-хозяев» выступают молекулы амилозы и амилопектина, а «гостями» являются молекулы йода.

  1. 3. не дает реакцию «серебряного зеркала» и не восстанавливает гидроксид меди до оксида меди:

При нагревании с аммиачным раствором оксида серебра крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала». Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди (II) крахмал не образует красного оксида меди (I).

Реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II) с образованием красного оксида меди (I) характерны для лактозы и мальтозы. Поэтому крахмал еще именуют невосстанавливающим полисахаридом, т.к. он не восстанавливает Ag2O и Cu(OH)2.

Получение и производство крахмала:

Крахмал накапливается в зернах злаковых растений: рисе (до 86 %), пшенице (до 75 %), кукурузе (до 72 %), а также клубнях картофеля (до 24 %). Поэтому получение крахмала связано с выделением его из его источников.

В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также кукурузы, в меньшей степени – из риса, пшеницы и других растений.

Из картофеля и злаков крахмал получают,  разрушая клетки и отмывая его водой, после чего отстаивают и сушат.

Производство кукурузного крахмала:

Кукурузный крахмал получают путем обработки кукурузных зерен. После предварительной очистки кукурузные зёрна замачивают в серной кислоте, благодаря чему связывающий белок и другие вещества растворяется.

Размякшие зёрна дробят и получают “крахмальное молоко” (крахмальную суспензию). Затем производят отделение крахмала от белка, не растворившегося в серной кислоте, отстаиванием или с помощью центрифуги.

На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают и высушивают.

Производство картофельного крахмала:

Клубни картофеля предварительно моют и измельчают на терочных машинах до состояния кашки. Из полученной кашки на центрифугах отделяют клеточный сок и получают “крахмальное молоко”.

“Крахмальное молоко” рафинируют и промывают водой. Образуется сгущенная суспензия крахмала, из которой затем осаждают крахмал.

На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают, отстаивают и высушивают.

Применение крахмала:

  1. – в качестве продукта питания как наиболее распространённый источник углеводов в рационе человека, а также для загущения многих пищевых продуктов и приготовления киселей, заправок, соусов и пр.

    ,

  2. – в пищевой промышленности – для получения глюкозы, патоки, этанола,
  3. – в текстильной промышленности – для обработки тканей,
  4. – в бумажной промышленности – в качестве наполнителя,
  5. – в фармацевтической промышленности – в качестве наполнителя лекарственных препаратов,
  6. – в быту – для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов и пр.,
  7. – в быту – для приклеивания обоев (крахмальный клейстер).

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com.

Формула крахмала в химииФормула крахмала в химииФормула крахмала в химииФормула крахмала в химии

карта сайта

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/krahmal-svoystva-poluchenie-i-primenenie/

Формула крахмала в химии

Формула крахмала в химии Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Формула крахмала в химии Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Формула крахмала в химии

Химическая формула крахмала: (C6H10O5)n

Молярная масса: г/моль

Структурная формула крахмала

Формула крахмала в химии

Крахмал содержит 10–20 % амилозы (внутренняя часть крахмального зерна) и 80–90% амилопектина (оболочка крахмального зерна). Оба полимера состоят из звеньев — глюкозы и имеют состав (C6H10O5)n.

Амилоза

Амилоза имеет неразветвленную структуру, обычно включающую 200–1000 звеньев (n = 200–1000). При образовании молекулы амилозы остатки глюкозы соединяются между собой аксиальными (14)-гликозидными связями:

Формула крахмала в химии

Звенья -глюкозы закручивают макромолекулу амилозы в спираль, на каждый виток которой приходится 6 остатков глюкозы:

Формула крахмала в химии

Такая структура вероятность возникновения межмолекулярных водородных связей, но увеличивает вероятность возникновения таких связей с молекулами воды. Поэтому амилоза способна растворяться в воде.

Амилопектин

Амилопектин имеет разветвленную структуру, n = 6000–40000. Полимерная цепь амилопектина также образуется за счет (14)-гликозидных связей. Разветвление цепи происходит путем образования -гликозидных связей и наблюдается через 20–25 остатков глюкозы.

Формула крахмала в химии

Амилопектин не растворяется в воде, а только набухает с образованием коллоидного раствора. Гликоген (животный крахмал) построен подобно амилопектину, только его макромолекулы которого отличаются еще большей разветвлённостью.

При нормальных условиях крахмал – белый безвкусный порошок, в холодной воде не растворяется, в горячей – набухает с образованием коллоидного раствора (крахмального клейстера). При растирании издает характерный скрип.

Кислотный гидролиз крахмала проходит ступенчато. Сначала крахмал превращается в полимеры с меньшей степенью полимеризации – декстрины, потом в дисахарид (мальтозу), и в конечном итоге – в глюкозу:

Формула крахмала в химии

Суммарная реакция:

Формула крахмала в химии

Качественная реакция на крахмал – взаимодействие с раствором йода (I2), образуется комплексное соединение включения (клатрат) синего цвета. При нагревании раствора окраска исчезает.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/formuly-po-ximii/formula-kraxmala/

Крахмал и целлюлоза

  • ЧАСТЬ И
  • ОБЩАЯ ХИМИЯ
  • ОРГАНИЧЕСКАЯ
    ХИМИЯ
  • УГЛЕВОДЫ
  • Крахмал
    и целлюлоза
  • Физические
    свойства

    крахмала и целлюлозы

Крахмал
— это аморфный порошок с характерным хрустом (картофельного крахмала), нерастворимый
в воде в обычных условиях. При попадании в горячую воду зерна крахмала сильно набухают, их оболочки разрываются,
образуется коллоидный раствор.

Целлюлоза
представляет собой волокнистое вещество белого цвета, не растворимый в воде. В отличие
от крахмала, целлюлоза совсем не взаимодействует с водой даже йри кипячении. Чистая
целлюлоза в нашей жизни встречается в виде ваты.

Строение молекул
крахмала
и целлюлозы

Самая простая
формула крахмала (целлюлозы и) — (С6Н10О5)n. В этой формуле значение n — от нескольких сотен до нескольких тысяч.
Итак, крахмал — это природный полимер, состоящий из многократно
повторяющихся структурных звеньев С6Н10О5. Он состоит из молекул двух типов.

По этой причине крахмал даже считают смесью двух веществ — амилозы и
амилопектина. Амилоза (ее в крахмале 20%) имеет линейные молекулы и более
растворимая. Молекулы амилопектина (80%) разветвленные, и он менее растворим в
воде.

Эти молекулы отличаются и по относительной молекулярной массой: для линейных
молекул (амилозы) она достигает порядка сотен тысяч, для разветвленных молекул
(амилопектина) — нескольких миллионов.

Самая простая
и молекулярная формулы целлюлозы аналогичны формул крахмала. Очевидно, что при
одинаковом составе эти вещества существенно отличаются по свойствам. По сравнению
с крахмалом у целлюлозы более высокая относительная молекулярная масса.

Причина прочности
и нерастворимости целлюлозы заключается в том, что она имеет пространственную трехмерную
структуру. Однако целлюлоза не имеет не только трехмерной, но и разветвленной
структуры.

Но в этом и заключается причина прочности молекул целлюлозы, потому что
они имеют линейную структуру, и отдельные макромолекулы расположены упорядочено
плотно друг к другу. Вследствие этого значительно возрастает сила межмолекулярного
взаимодействия между отдельными макромолекулами.

Между упорядоченно расположенными
макромолекулами целлюлозы устанавливаются многочисленные водородные связи: атомы
Кислорода гидроксильных групп одной молекулы электростатически взаимодействуют с
атомами Водорода гидроксильных групп другой молекулы.

По этой же причине целлюлоза
образует прочные волокна, что не характерно для крахмала. Тем временем в крахмале большинство
молекул имеет разветвленную структуру, поэтому возможностей для. установление водородных
связей меньше.

  1. Молекулы
    крахмала состоят из остатков α-глюкозы,
    а целлюлозы — из остатков молекул β-глюкозы,
    В этом также заключается причина различий химических свойств крахмала и
    целлюлозы:
  2. Крахмал
  3. Формула крахмала в химии
  4. Целлюлоза
  5. Формула крахмала в химии
  6. Химические свойства крахмала и целлюлозы

1. Комплексообразование крахмала с йодом.

Свойство
крахмала образовывать синее окрашивание с йодом используют как качественную реакцию
для обнаружения крахмала. С йодом реагирует в основном амилоза, образуя
окрашенное соединение. Молекула амилозы в виде спирали окружает молекулы йода,
при этом вокруг каждой молекулы йода оказывается шесть глюкозных остатков.
Нагревание разрушает такой комплекс, и окраска исчезает.

Формула крахмала в химии

2. Гидролиз.

Для
сахарозы характерна реакция гидролиза. Такая же свойство присуще и
крахмала. При длительном кипячении крахмала в присутствии кислоты (чаще всего
сульфатной) молекулы подвергаются гидролизу.

Причем конечным продуктом гидролиза
есть только α-глюкоза.
Однако процесс гидролиза происходит ступенчато с образованием промежуточных
продуктов гидролиза.

Ступенчатый процесс гидролиза может быть выражен
следующей схеме:

Формула крахмала в химии

Аналогичную
свойство имеет и целлюлоза. Однако гидролиз целлюлозы проходит в более жестких
условиях, и конечным продуктом гидролиза является β-глюкоза.

Промежуточные
продукты гидролиза целлюлозы не представляют особого интереса, поэтому их можно не
указывать и уравнения реакции составлять в суммарном виде:

Формула крахмала в химии

3.
Термическое разложение.

При
нагревании древесины до высокой температуры без доступа воздуха выделяется
достаточно большое количество продуктов. Кроме углерода и воды, образуются жидкие
продукты, в том числе и метиловый спирт (который именно потому и называют древесным
спиртом), ацетон, уксусная кислота.

4.
Естерифікацїя.

Поскольку
остатки глюкозы, входящие в состав целлюлозы, сохраняют гидроксильные группы,
то она способна вступать в реакцию эстерификации с кислотами.

В
каждом звене целлюлозы содержатся три гидроксильные группы. Все они могут
вступать в реакции образования естеріз. В обычной формуле целлюлозы эти
гидроксильные группы выделяют так:

  • Формула крахмала в химии
  • Больше всего
    значение имеют эфиры целлюлозы с нітратною кислотой (нитроцеллюлоза) и уксусной
    кислотой (ацетилцелюлоза).
  • Формула крахмала в химии
  • Применение
    крахмала

Крахмал
— это основной углевод нашей пищи; непосредственно он, подобно жиров,
организмом не усваивается. Гидролиз крахмала под действием ферментов начинается в
рту при пережевывании пищи, продолжается в желудке и кишечнике.

Образована в
результате гидролиза глюкоза всасывается в кровь и поступает в печень, а
оттуда — во все ткани организма.

Избыток глюкозы откладывается в печени в
виде высокомолекулярного углевода гликогена, который снова гидролизуется до
глюкозы по мере расходования ее в клетках организма.

Для
добывания глюкозы крахмал нагревают с разбавленной серной кислотой
в течение нескольких часов. Когда процесс гидролиза закончится, кислоту
нейтрализуют мелом, образующийся осадок кальций сульфата отфильтровывают и раствор
упаривают. При охлаждении из раствора кристаллизуется глюкоза.

Если
процесс гидролиза не доводить до конца, то в результате образуется густая
сладкая масса — смесь декстринов и глюкозы — патока.

Декстрины,
добытые из крахмала, используют как клей.

Крахмал применяют для накрохмалювання
белья под действием нагревания горячим утюгом он превращается в декстрины,
которые склеивают волокна ткани и образуют плотную пленку, предохраняющую ткань от
быстрого загрязнения. Кроме того, это облегчает следующее стирки, поскольку частички
грязи, связанные с декстринами, значительно легче смываются водой.

Крахмал
используют для производства этилового спирта. Во время этого процесса его
сначала гидролизуют под действием фермента, который содержится в солоде, а потом
продукт гидролиза сбраживают в присутствии дрожжей в спирт.

Этиловый
спирт, который используют для промышленных нужд (синтез каучука), добывают
синтетическим путем из этилена и гидролизом целлюлозы.

Применение
целлюлозы

Благодаря
своей механической прочности целлюлоза в составе древесины используется в
строительстве, из нее изготовляют всевозможные столярные изделия. В виде волокнистых
материалов (хлопка, льна, конопли), ее используют для изготовления нитей,
тканей, канатов. Выделенная из древесины (освобожденная от сопутствующих веществ), целлюлоза
идет на изготовление бумаги.

Эстеры
целлюлозы используют для изготовления нитролаков, кинопленки, медицинского
коллодия, искусственного волокна и взрывчатых веществ.

Источник: http://schooled.ru/chemistry/zno/183.html

Крахмал

Все слышали слово «крахмал», но не все знают, что это такое и для чего он нужен.

Крахмал – это разновидность углеводов, и дискуссии о целесообразности его употребления ведутся специалистами по всему миру.

Сторонники безуглеводных диет призывают отказаться от употребления продуктов, содержащих крахмал, тогда как их противники вещают об исключительной пользе последнего для организма человека.

Химический состав

Крахмал – это вещество органического происхождения, принадлежащее к группе полисахаридов, которое входит в состав всех зеленых растений. Выглядит как мелкий порошок белого цвета, не имеющий вкуса и запаха. В холодной воде растворяется плохо, при контакте с горячей образует раствор клеевидной консистенции.

Крахмал производится растениями в результате фотосинтеза. Для них он – своеобразное топливо, как глюкоза для человека. Кстати, попадая в человеческий организм, крахмал в результате биохимических процессов распадается на составляющие, одной из которых является как раз глюкоза.

Принцип действия в теле человека

Углеводы жизненно необходимы человеку, так как именно они являются источником энергии.

Попадая с пищей в желудок, крахмал преобразовывается в глюкозу, которая затем с током крови поступает во все системы организма, а избыток ее накапливается в мышечной системе и печени.

Крахмал относится к сложным углеводам, которые расщепляются, а, значит, и перевариваются дольше простых, тем самым обеспечивая длительную «подзарядку» организма и чувство сытости на много часов.

Роль крахмала в процессе пищеварения

Расщепление крахмала начинается сразу же после начала пережевывания пищи. Под воздействием слюны молекула крахмала преобразуется в более простое соединение – мальтозу.

Последняя через желудок и двенадцатиперстную кишку попадает в тонкий кишечник, где процесс преобразования в глюкозу завершается окончательно.

Получившаяся глюкоза всасывается через стенки кишечника в кровь, и по кровеносным сосудам разносится по организму, попадая в каждую клеточку человеческого тела.

Формула крахмала в химии

Если глюкозы в организм поступает слишком много, пищеварительная система не может обработать ее всю сразу, поэтому откладывает излишки «про запас» в печени и мышцах.

Такие запасы глюкозы «на черный день» называются гликоген.

Организм использует его как дополнительный источник энергии во время выздоровления после длительной болезни, в период стрессов или больших физических нагрузок, когда обычного «топлива» не хватает.

Неперевариваемый крахмал

Крахмал – углевод сложный, строение его молекулы, соответственно, тоже не простое. Поэтому далеко не весь крахмал, который поступает с пищей в человеческий организм, переваривается и преобразовывается в глюкозу. Частично это вещество остается неизменным. Такой крахмал называется резистентным, то есть, устойчивым к процессам пищеварения.

Именно такой крахмал является самым полезным для человека. Его наличие в организме уменьшает аппетит, регулирует содержание глюкозы в крови и выработку инсулина поджелудочной железой. Резистентный крахмал также способствует выведению из организма «плохого» холестерина.

Классификация резистентных крахмалов

Существует четыре разновидности устойчивого к пищеварению крахмала:

  • Тот, который содержится в горохе, фасоли, злаках и семенах растений;
  • Картофельный и банановый крахмал;
  • Крахмал, который образовывается в результате термообработки содержащих его продуктов (например, при варке картофеля или риса);
  • Получающий резистентность в результате химических реакций.

Вышеуказанные типы часто комбинируются в одних и тех же продуктах. Например, резистентный крахмал в недозрелых бананах по мере их дозревания превращается в обычный, расщепляемый. Или же крахмал второго типа преобразуется в четвертый в результате варки картофеля.

Чем полезен резистентный крахмал

Значение крахмала для пищеварительной системы человека трудно переоценить.

Всем известно, что в тонком кишечнике обитают полезные микроорганизмы (кишечная микрофлора), необходимые для правильного переваривания пищи и нормального функционирования иммунной системы.

Так вот, питаются эти бактерии резистентным крахмалом. Поедая крахмал, бактерии выделяют множество полезных веществ, одно из которых – бутират – является строительным материалом для стенок толстого кишечника.

Кроме того, резистентный крахмал нормализует кислотную среду в кишечнике, благодаря чему уменьшаются воспалительные процессы и гниение, а возможность развития онкологических процессов стремится к нулю. Спасает он и от таких неприятных заболеваний, как запор и диарея. Благодаря своей клееобразной консистенции крахмал «связывает» вредные вещества и способствует их выведению из организма.

Крахмал и обмен веществ

Выше упоминалось влияние крахмала на выработку инсулина и регуляцию обмена веществ. Новейшие исследования показали исключительную важность этого вещества для контроля уровня сахара, что особенно важно для людей, страдающих диабетом. Так, если завтракать продуктами, содержащими крахмал, то в течение дня скачок глюкозы в крови вам не грозит.

Регулярное употребление крахмалистой пищи способствует повышению чувствительности организма к инсулину в полтора-два раза. Это означает, что вероятность заболеть диабетом, гипертонией или болезнью Альцгеймера существенно снижается.

Способствует резистентный крахмал и похудению, поскольку в содержащих его продуктах калорий мало, а чувство сытости они обеспечивают надолго.

Продукты, содержащие резистентный крахмал

Самый распространенный крахмалистый продукт – картофель. Это полноценный источник резистентного крахмала. Употреблять картофель лучше всего в вареном, тушеном или запеченном виде. Также много крахмала содержится в картофельном соке.

Важное уточнение: резистентный крахмал в картофеле при высоких температурах превращается в обычный, более калорийный. Поэтому если есть стремление похудеть, следует отказаться от горячего пюре в пользу охлажденного картофеля в мундире.

Формула крахмала в химии

На втором месте по содержанию крахмала – бананы. Лучше всего употреблять в пищу немного недозрелые, зеленые бананы, так как резистентный крахмал содержится именно в них.

Много крахмала содержится также в кукурузе, рисе (коричневом), овсяной и перловой каше, фасоли горохе, чечевице. Используется крахмал и для приготовления киселя и различных соусов.

Если нужно провести быструю «крахмализацию» организма, можно употреблять внутрь картофельную муку (1 ст. л. натощак, запить стаканом воды, курс 2 недели).

Кроме того, можно купить очищенный крахмал (порошок) в магазине и добавлять его в пищу или воду.

Однако не стоит слишком усердствовать: передозировка крахмала может привести к вздутию живота, метеоризму и болям в желудке. Одной столовой ложки в день вполне достаточно.

Симптомы передозировки крахмала:

  • хронические запоры;
  • лишний вес;
  • частые головные боли;
  • беспричинная агрессивность;
  • частые простуды.

Наличие одного или нескольких вышеуказанных признаков – повод пересмотреть свой рацион.

Вредный крахмал

Не все крахмалосодержащие продукты полезны. Белый рис и пшеничная мука (особенно высший сорт) в результате термообработки теряют практически все свои полезные свойства и могут принести больше вреда, чем пользы. То же самое касается печенья, тортов, пирожных и хлопьев быстрого приготовления.

Суточная норма

Углеводы должны составлять от 50 до 65% рациона взрослого человека в сутки. Что касается крахмала, то содержащие его продукты должны составлять примерно 30% от общего количества потребляемых углеводов.

Женщинам достаточно будет съедать 300 г таких продуктов в день, мужчинам – 450 г. Но даже в малых количествах крахмал очень полезен.

Он защищает стенки желудка от вредного влияния желудочного сока, и тем самым способствует профилактике гастритов с повышенной кислотностью и язвенной болезни.

При нехватке крахмала в организме человек ощущает:

  • постоянную слабость;
  • хроническую усталость;
  • плохое настроение, упадок сил;
  • угасание сексуальной функции.

Если человек ведет малоподвижный образ жизни, потребление крахмала следует сократить во избежание проблем с желудком, запоров и геморроя. Напротив, при интенсивных физических нагрузках (подготовка к соревнованиям, горные походы и т.д.) следует увеличить количество крахмала в своем ежедневном рационе.

Основные крахмалосодержащие продукты

Хлеб. Наиболее полезный хлеб – ржаной. Также следует употреблять любой хлеб из муки грубого помола. От пышного белого хлеба из пшеничной муки высшего сорта лучше отказаться.

Самое полезное вещество, содержащее в хлебе – клетчатка, поэтому не следует исключать этот продукт из своего рациона полностью даже в случае соблюдения диеты.

Хранить хлеб лучше всего при комнатной температуре и употреблять в чуть подсушенном виде.

Рис. Питательный углеводный продукт. В нем содержится много крахмала, белков и клетчатки, и совсем нет жиров. Мало кто знает, но рис лучше всего усваивается в холодном виде, а разогревать его повторно вообще не рекомендуется. Также не следует хранить приготовленный рис в холодильнике более суток.

Злаковые. Крупы – настоящая сокровищница. В них содержатся практически все основные витамины и минералы. Наиболее полезные – овес, рожь, гречка, ячмень. Каши – это лучший вариант завтрака. Содержащиеся в них сложные углеводы запустят пищеварение, обеспечат энергией и подарят сытость на длительное время.

Макароны. Наилучший вариант – изделия из твердых сортов пшеницы. В них содержится железо и витамины группы В. Минимум калорий, идеальны для желающих похудеть.

Что такое акриламид

Акриламид – это опасное для человека вещество, которое выделяется при жарке крахмалосодержащих продуктов.

По этой причине диетологи советуют исключить из рациона жареный картофель, гренки и овощи, запеченные на гриле.

При варке, тушении, готовке на пару, запекании в духовке или микроволновой печи акриламид не выделяется, поэтому предпочтение лучше отдавать именно этим способам термообработки пищи.

Взаимодействие с другими продуктами

Характерной чертой крахмалистой пищи является ее практически полная несовместимость с некрахмалистой.

Лучше всего употреблять продукты, содержащие крахмал, как самостоятельные блюда, отдельно от всех остальных, либо же комбинировать их между собой.

Если уж сочетать их с чем-либо, то лучше выбрать салаты из свежих овощей, заправленные растительным маслом. Картофельное пюре и куриная отбивная – верный путь к тяжести в желудке и длительным неприятным ощущениям.

Если в организме недостаток витаминов группы В, крахмал будет усваиваться хуже. Это может привести образованию каловых камней в толстом кишечнике.

Крахмал в промышленности

Наиболее известно промышленное производство картофельного крахмала, популярны также кукурузный и рисовый. Крахмал в пищевой промышленности применяется довольно широко. Это незаменимый ингредиент при варке пива, изготовлении кондитерских изделий, соусов, йогуртов, выпечки хлеба.

Кроме того, крахмал используют для производства картонных коробок и при пошиве одежды.

Польза и вред крахмала неоднозначны и зависят от состояния организма каждого конкретного человека. Все мы знаем, что любое вещество может быть как ядом, так и лекарством, все зависит от количества. К крахмалу эта истина применима в полной мере.

Источник: https://etopolezno.com/krakhmal/

Иммунология и биохимия

Крахмал (К)  является основным углеводом хранения у  растений с множеством важных функций. В фотосинтезирующих листьях К накапливается в течение дня и мобилизуется   ночью для поддержки непрерывного дыхания и  роста в темноте. В этом контексте  К является   интегратором регулирования роста растений.

  Дефицитные по К растения плохо растут или даже погибают в условиях короткого дня.   В клубнях  картофеля  или в семенах, К служит более длительный срок и мобилизуется    для поддержки фазы репродуктивного роста.

 В дополнение к его центральной роли в физиологии растений, К  имеет также большое экономическое значение. Он является вторым наиболее распространенным биополимером на земле, после целлюлозы, и самый важный углевод для пищи и кормовых целей.

Таким образом, К представляет собой основной ресурс нашего питания и сырья для многих промышленных применений, в том числе производства биоэтанола, пищевой пленки.

Что такое крахмал?

В процессе фотосинтеза зеленые растения   способны улавливать  энергию солнца  и преобразовывать ее в энергию химических связей  молекулы глюкозы,  

6СО2+ 6Н2О + энергия ( квант) —> 6O2+ С6Н12O6.   

Что представляет  собой крахмал?

На протяжении  светового дня, по мере синтеза глюкозы, она запасается растениями в виде гранул К. К – это длинные цепи   связанных друг с другом    молекул глюкозы. Одна молекула глюкозы называется  моносахарид.

Много молекул  сахара,  связанных друг с другом, — это полисахарид. К, следовательно, представляет собой полимер, полисахарид глюкозы. К   мобилизуется  во время прорастания семян,   созревания плодов и прорастания клубней.

 

Где содержится крахмал?

Основными источниками К являются зерновые (от 40 до 90%), корни (от 30 до 70%), клубни (от 65 до 85%), бобовые Формула крахмала в химии(от 25 до 50%) и некоторые незрелые фрукты, такие как бананы или манго, которые содержат около 70% крахмала от сухого веса. Крахмал каждого ботанического вида — его  накопление, структура гранул, форма, размер   и состав уникальны (рис.1).

Химическая формула крахмала

Так как К состоит из молекул глюкозы, основная формула К очень похожа на глюкозу. Тем не менее, для того, чтобы связаться  вместе, молекулы глюкозы теряют воду (Н20). Поэтому Формула крахмала в химииосновная химическая формула К (С6Н1005) n , где n — число молекул глюкозы в цепи (от 200 до 1000).  К, синтезируемый растительными клетками, состоит из двух типов полимеров: амилопектина и амилозы. Амилопектин  — ветвящийся полимер, он составляет от 70 до 85% общего К. Амилоза —  линейная цепь с ограниченным числом точек разветвления и  составляет 15-30% от общие К. Структурные единицы К, амилоза и амилопектин, показаны в Рис. 2.   Амилоза и амилопектин упаковываются в гранулы, форма, размер, физические и химические свойства которых отличаются большим разнообразием. 

Особенности зерновых крахмалов

Зерновые К в структурах амилозы содержат липидные молекулы в виде фосфолипидов и свободных жирных  кислот.  Липиды в гранулах К составляют доли процентов.  С молекулой К связывается  примерно 0,6% белка.     Липиды и белки в гранулах К повышают его функциональные свойства.

В пшенице, например, связанные с белком крахмальные гранулы определяют твердостью зерна. К также содержит относительно небольшое количество ( 6.  Фрагменты амилопектина с  1 —> 6  связями остаются нетронутыми    при переваривании К в полости тонкого кишечника (полостное пищеварение). Это декстрины.

 Декстрины  и мальтоза гидролизуются      на поверхности  мембран  клеток слизистой оболочки кишечника, где есть   ферменты  α-1,6-глюкозидаза  и дисахаридаза (пристеночное пищеварение).

Продукт    пристеночного пищеварения — глюкоза — по мере образования тот час транспортируется  в клетки слизистой кишечника — энтероциты, а затем в кровь.  

Четыре полезных на кухне и  в промышленности физико-химических свойства крахмалов 

Крахмалы имеют четыре основных физико-химических свойства, которые делают их полезными  на кухне и  в промышленном применении.

Молекулы амилозы и амилопектина — полигидроксисоединения и гидратируются молекулами воды при нагревании в воде.

Поскольку  гидратированные молекулы увеличиваются в размерах и обездвиживают большую часть присутствующей воды,  то они сгущают водную  систему и  формируют гель.

  • Первое полезное физико-химическое свойство К, сгущение, позволяет получить много пищевых продуктов.Таких как пудинги, подливки, соусы и начинки для пирогов с  желаемыми физическими характеристиками. Это свойство также полезно во многих  промышленных применениях К.
  • Второе полезное физико-химическое свойство К — способность  его геля к диспергированию  и суспендированию других ингредиентов или частиц. Во многих продуктах жиры и белки суспендированы и / или эмульгированы в  геле К. В покрытиях для бумаги и в некоторых адгезивах  частицы глины суспендированы в густом крахмальном геле. Когда гели охлаждаются, они загустевают  с образованием  полутвердого геля.
  • Третье полезное физико-химическое свойство К — гелеобразование.  На  крахмальной основе готовят пудинги, салатные заправки и некоторые типы клеев.
  • Четвертое полезное физико-химическое свойство К — способность его геля (клейстера)  образовывать  на гладких поверхностях сильно прилипающие  при высыхании пленки. Это свойство  К используется для покрытия и проклеивания  бумаги, текстиля, производства гофрокартона. 

Источник: http://biohimik.net/lechebnoe-pitanie/uglevody/krakhmal

Ссылка на основную публикацию