Часть II
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть III. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ

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

Крахмал

Крахмал – основной источник резервной энергии в растительных клетках – образуется 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.

Амилоза

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

Спираль амилозы

    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.

Амилопектин

    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 целлюлозы"

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.