Молекулярная и структурная формула крахмала. Строение крахмала - стр.13

(лат. Amylum), (С 6 Н 10 О 5) n — растительный высокомолекулярный полисахарид амилозы и амилопектина, мономером которых является глюкоза. Резервный Гомополисахариды растений. Накапливается в результате фотосинтеза в плодах, зерне, корнях и клубнях некоторых растений как запасная форма углеводов.

Виды крахмала: картофельный, кукурузный, амилопектинового, пшеничный, рисовый, гороховый, тапиоковый, модифицированный и др.

Этимология

Происходит от нем. Kraftmehl «крахмал». К русского, украинского и белорусского языков это слово пришло из польского (krochmal).

Биологические особенности

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

Для организма человека крахмал рядом с сахарозой служит основным поставщиком углеводов — одного из важнейших компонентов пищи. Под действием ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.

Известно, что крахмал активизирует обмен желчных кислот и способствует выведению холестерина из организма.

Физические свойства

Белый, хрустящий, аморфный и очень гигроскопичен порошок без вкуса и запаха. Обычно содержит 10-20% связанной воды, которую можно удалить высушиванием при 100-110 ° C. Под микроскопом — зернистый (гранулы) порошок. Нерастворимый в холодной воде, эфире, спирте; в горячей воде набухает, и образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется устойчивый гель — крахмальный клейстер; с раствором йода дает синее окрашивание (амилоза дает синюю окраску, а амилопектин — от красного до фиолетового). Реакция с йодом дает возможность выявить даже миллионную часть крахмала в растворе. Молекулы крахмала неодинаковые по размерам.

Гранулы крахмала

Крахмал содержится в растениях в виде гранул. В зерновых культурах и других высших растениях гранулы крахмала образуют пластиды. Пластиды, из которых состоит крахмал называют амилопласты. В зерновых культурах (пшеница, кукуруза, рожь, ячмень, сорго и просо) крахмал представлен простыми гранулами — каждый амилопласты состоит из одной гранулы. В черта и овса гранулы составлены — каждый амилопласты содержит много гранул.

В ржи, пшеницы и ячменя различают два типа гранул крахмала: крупные — двояковипукли (линзовидные) гранулы, и небольшие — сферической формы. В ячменя двояковипукли гранулы формируются в перид первых 15 дней после опыления, а с 18-го по 30-й день — после опыления появляются маленькие гранулы, которые составляют 88% от общего количества гранул. В пшеницы и ячменя каждый пластид сначала формирует большую двояковипуклу гранулу крахмала. После этого пластиды образуют выпуклости, в которых происходит формирование маленьких гранул крахмала. Эти значительно более меньшие амилопласты отделяются от материнского пластида перетяжкой-стриктурой. Крахмал синтезируется в пластидах.

Кристалличность

О том, что крахмал является полукристаллического материалом известно еще с 1930-х годов. По форме рентгенограмм цельных гранул крахмала, они подразделяются на три типа, которые обозначают буквами А, В и С. Крахмал большинства зерновых культур относится к типу А, крахмал картофеля и других корнеплодов, а также ретроградуйований крахмал — к типу В, а крахмал гороха и бобов — до типа С, который представляет собой промежуточную форму между типами А и В. Под действием тепла картофельный крахмал типа В превращается в тип А. Более короткие декстрины (12-15 глюкозных единиц) могут принадлежать к любому из этих трех типов в зависимости от характера их кристаллизации. Одним из инструментальных способов исследования крахмала эффективно используется метод дифракции рентгеновских лучей.

Двойное преломление света

При рассмотрении крахмала в поляризованном свете наблюдается двойное преломление лучей, которое имеет характерную форму «мальтийского креста». Причиной такого преломления является высокоорганизованная структура гранул крахмала, которую не надо путать с кристалличность. Даже очень хорошо организованы молекулярные структуры могут не быть кристаллическими, но они обладают свойством двойного преломления лучей — целлюлоза в листе бумаги является полукристаллического, а кристаллы сами по себе являются двоякопереломляючимы (упорядоченными), но в силу того, что кристаллы ориентированы неупорядоченным образом, бумага свойством двойного променезаломлювання не обладает.

Химический состав крахмала

Крахмал содержит полисахарида 97-99%, белковых веществ 0,3-1,5%, клетчатки 0,2-0,7%, зольных веществ (фосфаты, силикатные кислоты) 0,3-0,6%.

В составе товарного крахмала могут присутствовать второстепенные компоненты, но они присутствуют в столь малых количествах, что не совсем ясно, являются ли они составляющими крахмала, представленными в нем очень малых количествах, или примесями, недостаточно тщательно удаленными в процессе выделения. Тем не менее, такие второстепенные компоненты, несмотря на их очень малое количество, могут существенно влиять на качестве крахмала.

В крахмале найдено 0,6% жирных кислот (пальмитиновой, стеариновой и др.). В крахмала, которые выпускаются промышленным способом из зерновых культур, содержится малое количество липидов, которые, как правило, являются полярными. Для их выделения необходимы полярные растворители, водный раствор метилового спирта. Обычно, содержание липидов в крахмале из зерновых культур составляет 0,5-1%, а изготовленных из незерновой сырья — почти не содержит.

Кроме того, в состав крахмала входят в незначительных количествах фосфор и азот. В зерновых культурах основная масса фосфора представлена ​​в виде фосфолипидов. Известно, что картофельный крахмал етерификуеться к глюкозных остатков, тогда как с крахмалами зерновых культур этого не происходит. Во всех видах крахмалов содержится очень небольшое количество азота (менее 0,05%), часть которого входит в состав липидов, часть — в состав белков и, возможно, в состав остатков ферментов, участвующих в синтезе крахмала.

Крахмал в основном представляет собой полимеры α-D-глюкозы, которые с химической точки зрения можно разделить как минимум на два типа: амилозы (в целом линейный полимер) и амилопектин (сильно разветвленный полимер). То есть, молекула крахмала состоит из двух химически независимых частей (полисахариды): амилозы (20-30%) и амилопектина (70-80%), соотношение которых зависит от природы растений:

— В кукурузном крахмале амилоза составляет 25% всей массы вещества, а амилопектин — 75%. В восковидная кукурузе — более 95% амилопектина. Выращивают кукурузу и с 75% амилозы. — В картофельном крахмале амилозы — 20%, а амилопектина — 80%, что придает ему специфических свойств. — Крахмал яблок — с 100% амилозы.

Амилоза и амилопектин различаются между собой химическому строению. Однако, оба полисахариды состоят из глюкозных остатков, соединенных между собой образуя линейные или разветвленные цепи. В зернах крахмала молекулы амилозы и амилопектина образуют слои с кристаллической и аморфной строением. Энергия взаимодействия отдельных групп атомов в зерне крахмала зависит от расположения амилозы и амилопектина и их соотношение.

В горячей воде крахмал набухает. При этом амилоза переходит в раствор, а амилопектин образует коллоидный раствор (клейстер). Амилоза растворяется в горячей воде, не образует клейстера; с йодом дает синий цвет. Амилопектин не растворяется в воде, а набухает и образует клейстер. При окрашивание амилопектина йодом он принимает от красного до фиолетового цвет. Молекулы этих двух полисахаридов состоят из остатков глюкозы, соединенных в длинные цепочки. Чем длиннее цепочки амилозы, тем хуже она растворяется. В молекуле амилозы таких остатков в среднем более 1000, в молекуле амилопектина — намного больше.

Под действием ферментов или нагрева с кислотами — подвергается гидролизу.

В качестве растворителей крахмала используют холодную соляную, надхлорного, трихлоруксусной, сульфосалициловую кислоты, растворы CaCl 2, ZnCl 2, MgCl 2, щелочи, глицерин, формамид и др..

При полном гидролизе в промышленности получают глюкозу, а промежуточными продуктами могут быть олигосахариды, мальтоза (К.Кирхгофф, 1814 гг.):

Под действием амилаз в пищеварительном канале человека и животных крахмал подвергается гидролизу и расщепляется с образованием глюкозы и мальтозы, что расщепляется Мальтаза к глюкозе, которая усваивается организмом.

Получение крахмала

Крахмал получают из картофеля и риса, реже — из других зерновых. Саго — крахмалистые продукты из древесины саговой пальмы, а также некоторых саговников.

В тропиках выращивают много крохмалоносних растений: батат, ямс, таро, маниок и другие.

Чтобы добыть крахмал, нужно разрушить клеточные стенки и добыть сок. Для этого сырье измельчают на терках, получая кашицу. Чтобы выделить свободный крахмал, кашицу многократно промывают на ситах в ситовых аппаратах. Ситовые аппараты в пять степеней проводят разделение продукта на мезгу и крахмальную суспензию (крахмальное молоко) различной концентрации. Крахмальное молоко рафинируют (очищают). После этого выделенный крахмал многократно промывают чистой водой на специальных центрифугах-пурификаторах или гидроциклонах.

В производстве картофельного крахмала применяют процессы очистки картофеля от легких и тяжелых примесей, мойки, измельчения, выделения клеточного сока, ситування и промывки, центрифугирования и сушки.

Из картофельного крахмала можно получить отдельно амилозы (суперлозу) и амилопектин (ромалин). Для этого на крахмал действуют растворами солей MgSO 4, (NH 4) 2 SO 4, Na 2 SO 4, содержащие н-бутиловый спирт, при 120 ° С. После этого амилозы осаждают при 70 ° С, а амилопектин — 20 ° С.

В производстве кукурузного крахмала существует два способа: сирчистокислотний и щелочной. По первому способу кукурузное зерно замачивают в 0,1-0,2% водном растворе сернистой кислоты при 48-50 ° С в течение двух суток, зерно промывают, грубо измельчают, выделяют зародыш, тонко измельчают, промывают крахмал на ситовых аппаратах, отделяют от мелкой и крупной мезги, глютена (на сепараторах), промывают на вакуум-фильтрах, центрифугируют, высушивают или перерабатывают на крахмало-продукты. По второму способу кукурузу замачивают в водном растворе щелочи, промывают, измельчают, крахмал выделяют и проходят мимо на ситовых аппаратах, центрифугируют, высушивают или направляют без высушивания на переработку.

Фракционирования крахмала

Для разделения крахмала на его компоненты, амилозы и амилопектин, используют два основных способа. Амилозы можно выборочно выщелачиваться из гранул, нагретых чуть выше температуры клейстеризации. При более высоких температурах выщелачиваются не только амилоза, но и амилопектин, из-за чего требуется дополнительное очищение. Фракции, получаемые выщелачивания, трудно поддаются количественной оценке, но если перед процессом водного выщелачивания обработать крахмал горячим водным раствором бутанола, то способность амилопектнна до растворения снизится, в результате чего будет выделено большее количество амилозы.

Другим методом является полное диспергирование гранул с последующим разделением компонентов. Крахмалы злаков очень трудно диспергировать полностью — для этого необходимо, чтобы смесь в течение нескольких часов находилась в автоклаве при температуре около 130 ° С. В этих условиях необходимо предотвратить расщеплению крахмала, то есть обезжирить его, буферизацию и защитить от воздействия кислорода. Существует несколько видов предварительной обработки крахмала, что позволяет его диспергировать полностью. Для этого можно использовать, например, жидкий аммиак, диметилсульфоксид или щелочной раствор. После полного диспергирования крахмала чаще всего для выделения амилозм ее осаждают в виде комплексов с n-бутанолом или тимолом. Для получения чистой амилозы необходимо несколько раз выполнить повторное осаждение. Амилопектин можно получить лиофилизацией или осадить спиртом.

Хранение

Хранят крахмал в чистых, сухих, хорошо проветриваемых складах, без постороннего запаха, не зараженных вредителями. Оптимальной для хранения считают 70% -ную относительную влажность воздуха, хотя допускается до 75%, и температуру около 10 ° C. В этих условиях стандарты предусматривают хранение картофельного и кукурузного крахмала 2 года, а пшеничной — 1 год. Длительное хранение существенно снижает клейстеризуючу способность крахмала. В помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха он увлажняется, а вследствие микробиологических процессов и порчи приобретает сначала кисловатый, затхлого, а затем и гнилостного запаха.

Применение

Крахмал сельскохозяйственных культур является ведущим компонентом рациона человека, важным сырьем для пищевой, фармацевтической и технических отраслей промышленности: текстильной, нефтяной, бумажной и др.

Крахмал широко применяется в пищевой отрасли как загуститель (E1404), при производстве патоки различного углеводного состава, для получения декстринов, глюкозы (кристаллической глюкозы, глюкозного концентрата, глюкозно-фруктозного сиропа, этанола и других продуктов брожения. Крахмал со степенью гидролиза (по глюкозе) меньше 5% — мальтодекстрин — используется в качестве стабилизатора в производстве майонеза. В производстве сахарных кондитерских изделий крахмал используют как рецептурный компонент рахат-лукума, а также как формовочный компонент для конфет и драже.

Комплексная переработка крахмала крахмал гидролизуется до глюкозы, которая изомеризуется в фруктозу и гидрированием превращается в сорбит, или идет на получение других продуктов — этанола, молочной кислоты, лимонной кислоты; гидролизат смешивается с волокнами для кормов скоту.

Сырьем для производства кристаллической глюкозы является крахмал, полученный из кукурузы, или пшеницы, хотя может быть использован и картофельный крахмал. Однако картофельный крахмал является незаменимым сырьем в других отраслях промиисловости и для производства глюкозы не используется. Основное сырье для производства кристаллической глюкозы — кукурузный крахмал.

Крахмал используют как клей, как микробиологическая среда при получении различных энзимов, антибиотиков, витаминов, а также как основа искусственных биоразлагаемых биополимеров.

Во врачебной практике крахмал очень часто используют как наполнитель и субстрат для изготовления таблеток (в качестве наполнителя в твердых лекарственных формах) и облаток и в пастах, в присыпках и мазях применяют при болезнях кожи, в виде отвара (клейстера) — при заболеваниях желудочно-кишечного тракта как обволакивающим средство. Крахмал и декстрины (продукты неполного гидролиза линейных полисахаридов) положительно влияют на холестериновый обмен, улучшают пищеварение. Он входит как важный компонент практически до всех диет. Также растворы крахмала является частью инфузионных растворов, которые используют для лечения неотложных состояний.

Основной объем крахмалопродуктов готовят из кукурузы, на долю которой приходится 45 млн т, остальные сырьевой базы составляет тапиока (5 млн т), пшеница (4 млн т) и картофель (2500000 т).

Амилопектин пригоден для производства пленок и упаковочного материала, которые можно после использования полностью компостировать.

Изменения крахмала

Клейстеризация

Нагрев крахмала при наличии воды вызывает клейстеризации, то есть разрушения нативной структуры крахмальных зерен. Этот процесс проходит тремя стадиями:

1. Во нагрева суспензии до температуры 50-55 ° С крохмальнi эерна набухают, поглощая до 50% воды от массы крахмала, но сохраняют форму и шаровую строение. Нарушение внутренней структуры незначительно.
2. При дaльшому нагревании (до температуры 60-80 ° С) происходит сильное повреждение нативной структуры крахмальных зерен. Исчезает слойная строение, зерна увеличиваются в объеме вдекилька десятков раз и превращаются в пузырьки, наполненные раствором амилозы и амилопектина, а вязкость суспензии резко увеличивается и она превращается в клейстер. Поэтому этот процесс называется клейстеризации. Часть раствора переходит в окружающую среду. В результате все большее набухание крахмальных пузырьков количество воды извне сильно уменьшается, а клейстер становится более вязким. Для каждого вида крахмала характерна своя температура клейстеризации, при которой большинство зерен в суспензии поглощает максимальное количество воды.
3. Нагрев клейстера выше 80 о С избытком воды приводит к распаду крахмальных зерен — пузырьки лопаются и вязкость клейстера снижается.

Наличие в воде солей, сахаров, спиртов и других веществ влияет на температуру клейстеризации. Поваренная соль даже в малых концентрациях повышает температуру клейстеризации и уменьшает набухание зерен.

В зависимости от соотношения крахмала и воды получают клейстер в виде геля или золя.

В кулинарии

Клейстер в виде геля образуется когда крахмальные пузырьки тесно скреплены между собой в результате почти полного поглощения ими воды. В приготовлении пищи плотные гели могут быть в киселях при наличии в них 6-8% крахмала, а еще плотные гели образуются в процессе варки круп, бобовых, макаронных изделий, картофеля, когда крахмал поглощает максимальное количество воды.

Крахмальные золе различной вязкости служат основой киселей жидкой и средней консистенции (содержание крахмала от 2 до 5%), сладких супов, соусов (содержание крахмала до 2%).

В тесте, при выпечке кондитерских изделий, воды мало, поэтому крахмал достигает лишь первой стадии клейстеризации.

Крахмал с картофеля дает прозрачный клейстер, а из зерновых (кукурузы) — непрозрачный.

Во время тепловой обработки картофеля клейстеризация крахмала происходит за счет влаги, которую выделяют белки клейковины, что зсилися. Во время варки каш, макаронных изделий крахмал клейстеризуется за счет влаги окружающей среды. Этим объясняется увеличение массы крупы и макаронных изделий во время варки.

При охлаждении и хранении в охлажденном состоянии крахмалосодержащие изделий содержание в них растворенного амилозы уменьшается и изделия черствеют (хлеб, каши, мучные изделия), то есть происходит старение оклейстеризованого крахмала.

Декстринизация

Декстринизация происходит во время сухого нагрева крахмала при температуре выше 120 ° С.

В кулинарии декстринизация осуществляется на поверхности изделий с образованием желтовато-коричневой корочки при жарке картофеля, мучных изделий, пассировки муки.

Гидролиз

Гидролиз — распад крахмальных полисахаридов с приенанням воды. Он может происходить при нагревании с водой в присутствии кислот (кислотный гидролиз) или под действием ферментов амилозы (ферментативный). Конечными продуктами гидролиза крахмала является глюкоза и фруктоза.

Ферментативный гидролиз происходит во время варки картофеля, замешивания и выпечки теста. При этом сахара переходят в отвар. Кислотный гидролиз крахмала происходит при варке соусов, киселей из ягод.

При гидролизе крахмала последовательно образуются дисахариды и декстрины, что в дальнишому превращаются в моносахариды, из которых преобладает глюкоза.

Крахмал при быстром нагревании расщепляется до декстринов формулы (С 6 Н 10 О 5) х, где х — число глюкозных остатков в декстрины гораздо меньше, чем в формуле крахмала. При добавлении кислот процесс ускоряется. В зависимости от глубины гидролиза (температуры, концентрации и вида кислоты, ферментов), крахмал расщепляется до декстринов, мальтозы, глюкозы. Во время гидролиза крахмала постепенно образуется растворимый крахмал, декстрины, ди- и моносахара.

В гидролизата различают следующие декстрины: амилодекстрины — растворяются 25% -ным, а осаждаются 40% -ным этиловым спиртом, с йодом дают фиолетово-синюю окраску; эритродекстрины — растворяются 55% -ным раствором, а осаждаются в 65% этиловом спирте; ахродекстрины — растворяются в 70% -ном этиловом спирте, йодом НЕ окрашиваются; мальтодекстрин — спирт не осаждаются, йодом НЕ окрашиваются.

Незначительно дикстринизований крахмал, который дает с йодом синее окрашивание, лучше растворяется в воде, по сравнению с обычным крахмалом, называют растворимым крахмалом.

В промышленности применяется гидролиз, который имеет ступенчатый характер.

Частичный гидролиз крахмала до декстринов, для которых уже характерные свойства восстановителя, происходит при быстром нагревании крахмала с небольшим количеством воды (10-20%).

Декстрины образуются при выпечке хлеба (появление корочки), или при воздействии горячего утюга на накрахмаленное ткань, в результате чего она сверкает. При этом, основная задача процесса хлебопечения заключается в преобразовании нерастворимого крахмала в растворимые декстрины, которые лучше усваиваются человеком в процессе пищеварения.

При неполном гидролизе крахмала получают крахмальную патоку (содержание глюкозы составляет 60%) или крахмальный сахар (содержание глюкозы 70%) для пищевых потребностей.

Модификация крахмала

Модифицированный крахмал — это продукт с заданными свойствами. В технике превращения крахмала в глюкозу (процесс осахаривания) происходит путем кипячения его в течение нескольких часов с раствором серной кислоты (каталитический влияние серной кислоты на осахаривания крахмала был изобретен в 1811 К. С. Кирхгофом). Чтобы с образованного раствора удалить серную кислоту в него добавляют мел, образуя с серной кислоты нерастворимый сульфат кальция. Последний отфильтровывают и вещество упаривают. Образуется густая сладкая масса — крахмальная патока, кроме глюкозы имеет значительное количество других продуктов гидролиза крахмала.

Патока используется для приготовления кондитерских изделий и для различных технических целей.

Если нужно получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Полученный после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы.

Также в наше время проводят энзиматический гидролиз крахмала, с использованием альфа-амилазы для получения декстринов различной длины, и глюкоамилазы — для дальнейшего их гидролиза с получением глюкозы.

При нагревании сухого крахмала до 200-250 ° C происходит частичное его разложение и получается смесь менее сложных чем крахмал полисахаридов (декстрин и другие).

Физическое изменение позволяет получать крахмал с высокой способностью удерживать влагу, что в свою очередь придает конечному продукту желаемую консистенцию.

Крахмал осаждается этиловым спиртом, образует комплексы с йодом, очень легко меняет ряд своих свойств при воздействии температуры, кислот, щелочей, солей и других химических реагентов. Основываясь на этом, разработано много видов модифицированных крахмалов (фосфатные, оксиетилкрохмаль, диальдегидний поперечно связан, желирующий, предварительно клейстеризований, гипохлоритний др.)

Селекция растений

Так как амилоза и амилопектин имеют различные потребительские свойства, селекцией пытаются создать сорта, содержащие или амилозы, или амилопектин. Использование таких сортов, которые содержат только одну форму крахмала является очень выгодным, ведь отпадают затратные химические и физические способы воздействия на их разделение.

В Украине селекционерами Селекционно-генетического института национального центра насиннезнавства и сортоизучения создана перспективная пшеница Вакс, которая в строении молекул крахмала имеет амилозы 0% и 100% амилопектина. Крахмал пшеницы Вакс имеет 10 ° C ниже обычный крахмал температуру клейстеризации, выдерживает процесс замораживания-размораживания и лучше усваивается организмом человека.

По своей химической природе крахмал , как и все сахара (глюкоза, сахароза и другие), а также клетчатка (целлюлоза), относится к классу углеводов . Установлено, что молекула крахмала состоит из двух составных частей - амилозы и амилопектина. В кукурузном крахмале амилоза составляет четверть всей массы вещества, а амилопектин - три четверти. В других крахмалах соотношение этих двух частей несколько иное; например, в картофельном крахмале амилоза составляет приблизительно 20%, а амилопектин - 80%. Амилоза и амилопектин отличаются друг от друга по химическому строению, но обе эти части состоят из остатков молекул глюкозы. Рассмотрим более подробно свойства крахмала.

Формула крахмала

Молекулы крахмала имеют различный размер, он не растворим в холодной воде. Имеет следующую формулу: (C 6 H 10 O 5)n.

Молекула крахмала

В целом молекула крахмала состоит примерно из шести с половиной тысяч глюкозных остатков, соединенных друг с другом. Эти остатки образуют как бы ветвистые цепочки. Таким образом, крахмал - это природный полимер. Ведь знакомое ныне всем слово «полимер» означает вещество, состоящее из многих одинаковых, сравнительно простых частиц. Таким именно веществом и является крахмал независимо от его происхождения, будь-то кукурузный или картофельный, рисовый или пшеничный. Отличаются между собой зерна крахмала только по величине и по форме.

Зерна кукурузного крахмала круглой или реже многоугольной формы. Величина их колеблется в пределах от 2 до 30 мк; чаще всего приходится иметь дело с зернами величиной 20-25 мк.

Физические свойства крахмала

Весьма любопытны физические свойства крахмала . В холодной воде он поглощает очень немного воды (25-30%) и заметно не набухает. Зато уже при температуре больше 60°С кукурузный крахмал набирает воды в 3 раза больше собственного веса. При этом происходит клейстеризация крахмала. Если температуру повысить до 70 СС, то крахмал поглощает уже около 100% воды. Максимально крахмал может набрать и удержать до 2500% воды, то есть в 25 раз больше собственного веса. Удивительная «сила» у крахмала!

До революции крахмал в нашей стране получали почти исключительно из картофеля. Производство кукурузного крахмала составляло всего только один процент от общей выработки крахмала.

Формула крахмала - (С6Н10О5)n. Это полисахарид, состоящий из амилозы и амилопектина. Мономером ее является альфа-глюкоза. Крахмал в природе производится растениями в процессе фотосинтеза, но в разных культурах он отличается по структуре, полимеризации и строению цепей. А иногда и по своим свойствам.

Физические свойства

Крахмал (формула (С6Н10О5)n) представляет собой белый аморфный порошок, который не растворяется в холодной воде, но при нагревании равномерно распределяется в жидкости, образуя мутную клейкую субстанцию.

Если положить небольшое количество порошка под микроскоп, то можно увидеть, что он состоит из небольших отдельных кристалликов или зерен, которые при сжатии издают характерный скрип. Вкуса и запаха не имеет, температура воспламенения равняется четырёхстам десяти градусам по Цельсию.

Химические свойства

Структурная формула крахмала представляет собой соединение глюкозных остатков, которые образуют две комбинации - амилозу и амилопектин. Молекулы его могут быть расположены не только линейно, но и разветвленно, что объясняет его зернистую структуру.

В горячей воде крахмал набухает и превращается в клейстер, но после добавления сильных кислот гидролизуется и полностью растворяется, вплоть до образования молекул глюкозы.

Химическая формула крахмала - С6Н10О5, то есть он относится к органическим веществам. Чтобы выявить его наличие в растворе, необходимо добавить в колбу несколько капель йода. Если жидкость поменяет цвет на синий, значит, реакция положительная. Есть и другие качественные реакции. Так, например, крахмал не восстанавливает серебро из его аммиачного раствора и не проделывает то же самое с трехвалентным оксидом меди.

Биосинтез

Крахмал (формула С6Н10О5), как уже говорилось выше, синтезируется в растительных клетках в процессе фотосинтеза. Глюкоза соединяется с молекулами воды, в результате этой реакции получается молекула крахмала и кислород.

Это вещество является хорошим энергетическим материалом для растений, поэтому они накапливают его на случай возникновения сложных условий жизни. Обычно они хранят его в клубнях (картофель), плодах и семенах (злаковые). Наибольшее количество крахмала находится в зернах риса, на втором месте кукуруза, затем пшеница и только потом - картофель.

Пищевое значение

Крахмал (формула С6Н10О5), попадая в желудок человека или животного, подвергается воздействию соляной кислоты и распадается на молекулы глюкозы, которые способны усваиваться организмом.

В пищевой промышленности он используется для загустения киселей, соусов, различных заправок и так далее. Наиболее распространенными и простыми блюдами, содержащими крахмал, являются хлеб, блины, лапша, каши и многие другие изделия из семян злаковых растений или их производных.

Крахмал в неизмененном виде плохо переваривается в желудке и тонком кишечнике. Для его расщепления необходимы бактерии, которые колонизируют толстую кишку. Но даже в таком виде этот продукт может снижать уровень глюкозы в крови, а также образует органические кислоты, необходимые для построения эпителия толстого кишечника. Поэтому для лучшей усваиваемости необходимо термически обрабатывать продукты, содержащие крахмал.

Применение в промышленных масштабах

Крахмал (химическая формула - С6Р10О5) широко применяется в производстве бумаги, обоев, картона и другой подобной продукции. Ежегодно выпускаются десятки миллионов метрических тонн целлюлозно-бумажной продукции.

Пищевая промышленность использует крахмал как загуститель, а также в качестве сырья для получения глюкозы, патоки и этилового спирта. Известно, что это вещество входит в состав колбасных изделий, майонеза, кетчупа и других соусов. На текстильном производстве крахмалом обрабатывают ткани, делая их более жесткими и прочными.

Модифицированный вариант крахмала широко применяется для производства обойного клея. В фармацевтической отрасли его используют в качестве наполнителя для таблетированных форм лекарственных средств. А также для изготовления оболочек капсул и таких растворов, как гемодез, реополиглюкин и других.

Модификация крахмала

Для того чтобы крахмал превратился обратно в глюкозу, его несколько часов кипятят в растворе серной кислоты. Когда гидролиз произошел, из полученной массы необходимо убрать катализатор. Для этого в жидкость добавляют мел. Серная кислота осаждается, превращаясь в нерастворимый сульфат кальция, а глюкоза остается в виде раствора.

После этого жидкость несколько раз переливают и отфильтровывают, затем выпаривают. В конце процесса получается густая и очень сладкая жидкость - патока. Она используется в дальнейшем для кондитерских и технических нужд.

Если необходимо получить абсолютно чистую глюкозу, без других продуктов гидролиза крахмала, то кипятить его нужно гораздо дольше. Серную кислоту вновь осаждают, раствор фильтруют и сгущают до того момента, пока на стенках посуды не начнут появляться кристаллы глюкозы. На современном этапе чистую глюкозу также можно получить ферментированием. Для этого в раствор крахмала добавляют альфа-амилазу. Она расщепляет молекулы вещества на более простые цепи, получая декстрины и глюкоамилазы.

Если нагреть сухой крахмал до температуры более двухсот градусов Цельсия, то он частично распадется на полисахариды, такие как декстрин. Некоторые физические изменения позволяют получить крахмал, который хорошо впитывает и удерживает влагу. Это позволяет загустить продукт до желаемой консистенции.

Строение крахмала.

Крахмал состоит из 2 полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Экспериментально доказано, что химическая формула крахмала[С 6 (Н 2 О) 5 ]n.

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

Нахождение в природе. Получение крахмала.

Накапливается в виде зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и стеблях. Крахмал - белый порошок, нерастворимый в холодной воде. В горячей воде он набухает и образует клейстер.Крахмал чаще всего получают из картофеля. Для этого картофель измельчают, промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Полученный крахмал еще раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

Применение крахмала.

Крахмал - основная часть важнейших продуктов питания: муки (75 - 80%), картофеля (25%), саго и др. Энергетическая ценность около 16,8 кДж/г.

Он является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут. В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, [С 6 (Н 2 О) 5 ]n., но его молекулы более разветвленные. Особенно много гликогена содержится в печени (до 10%). В организме гликоген является резервным веществом, которое превращается в глюкозу по мере ее расходования в клетках.

В промышленности крахмал путем гидролиза превращают в патоку и глюкозу. Для этого его нагревают с разбавленной серной кислотой, избыток которой затем нейтрализуют мелом.

Образовавшийся осадок сульфата кальция отфильтровывают, раствор упаривают и выделяют глюкозу. Если гидролиз крахмала не доводить до конца, то образуется смесь декстринов с глюкозой - патока, которую применяют в кондитерской промышленности. Получаемые с помощью крахмала декстрины используются в качестве клея, для загустения красок при нанесении рисунков на ткань.

Крахмал применяют для накрахмаливания белья. Под горячим утюгом происходит частичный гидролиз крахмала и превращение его в декстрины. Последние образуют на ткани плотную пленку, которая придает блеск ткани и предохраняет ее от загрянения. Крахмал и его производные также применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, в литейном и других производствах, а также в фармацевтической промышленности.

Молекулярная формула целлюлозы, [С 6 (Н 2 О) 5 ]n как и у крахмала.

Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромалекула состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может воэникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой – обладают различными свойствами?

При рассмотрении синтетических полимеров мы уже выяснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимеризации у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, установили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков молекулы (-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля).

В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы. Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350оС целлюлоза разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в большинстве других неорганических и органических растворителях.

Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует. Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее частичный распад (гидролиз), сопровождающийся уменьшением молекулярной массы.

Применение целлюлозы .

Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Сначала применяли древесину как горючий и строительный материал; затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как текстильное сырье. Первые промышленные способы химической переработки древесины возникли в связи с развитием бумажной промышленности. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных для создания механической прочности, гладкой поверхности, для предотвращения растекания чернил. Первоначально для изготовления бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так называемая рисовая бумага), хлопка, использовали также изношенные ткани. Однако по мере развития книгопечатания перечисленных источников сырья стало не хватать для удовлетворения растущей потребности бумаги. Особенно много бумаги расходуется для печатания газет, причем вопрос о качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги значения не имеет. Зная, что древесина примерно на 50% состоит из клетчатки, к бумажной массе стали добавлять размолотую древесину. Такая бумага непрочна и быстро желтеет (особенно на свету). Для улучшения качества древесных добавок к бумажной массе были предложены различные способы химической обработки древесины, позволяющие получить из нее более или менее чистую целлюлозу, освобожденную от сопутствующих веществ – лигнина, смол и других. Для выделения целлюлозы было предложено несколько способов.По сульфитному способу измельченную древесину ”варят “ под давлением с гидросульфитом кальция. При этом сопутствующие вещества растворяются, и освобожденную от примесей целлюлозу отделяют фильтрованием. Образующиеся сульфитные щелока являются в бумажном производстве отходами. Однако вследствие того, что они содержат наряду с другими веществами способные к брожению моносахариды, их используют как сырье для получения этилового спирта (так называемый гидролизный спирт). Целлюлоза используется для получения вискозного, ацетатного, медно-аммиачного волокон.

Какие вещества относятся к углеводам?

Как можно классифицировать углеводы?

Где встречаются углеводы?

Какова биологическая роль углеводов?

Какие химические свойства характерны для глюкозы?

Сопоставьте свойства крахмала и целлюлозы.

Где применяется крахмал?

Где применяются реакции брожения глюкозы?

Лекция № 29: Амины. Состав. Строение. Свойства.

Амины - органические соединения, которые рассматривают как производные аммиака, в котором атомы водорода (один, два или три) замешены на углеводородные радикалы. Амины делятся на первичные, вторичные, третичные в зависимости от того, сколько атомов водорода замещено на радикал:

первичные вторичные третичные

амины амины амины

В зависимости от природы радикалов, амины могут быть алифатическими (предельными и непредельными), алициклическими, ароматическими или смешанными.

Общая формула предельных алифатических аминов С n Н 2n+3 N.

Строение. Атом азота в молекулах аминов находится в состоянии sp 3 -гибридизации. Три из четырех гибридных орбиталей участвуют в образовании σ-связей N-C и N-H, на четвертой орбитали находится неподеленная электронная пара, которая обусловливает основные свойства аминов. Названия аминов обычно производят, перечисляя углеводородные радикалы (в алфавитном порядке) и добавляя окончание –амин.

Электронодонорные заместители (предельные углеводородные радикалы) увеличивают электронную плотность на атоме азота и усиливают основные свойства аминов, поэтому вторичные амины - более сильные основания, чем первичные, поскольку два радикала создают на атоме азота большую электронную плотность, чем один. В третичных аминах важную роль играет пространственный фактор: три радикала загораживают электронную пару атома азота и затрудняют ее взаимодействие с другими молекулами, поэтому основность третичных аминов меньше, чем первичных или вторичных.

Изомерия аминов связана со строением углеродного скелета и положением аминогруппы:

бутиламин втор-бутиламин изобутиламин

(бутанамин-1) (бутанамин-2) (2-метилпропанамин-1)

Кроме того, первичные, вторичные и третичные амины, содержащие одинаковое число атомов углерода, изомерны между собой, например:

CH 3 -CH 2 -NH 2 CH 3 -NH-CH 3

этиламин диметиламин

Номенклатура.

C 2 H 5 -NH 2 CH 3 -NH-C 2 H 5 (CH 3) 3 N

этиламин метилэтиламин триметиламин

По другой системе названия первичных аминов строят, исходя из названия родоначального углеводорода и добавляя окончание -амин с указанием номера атома углерода, связанного с амино­группой.

Физические свойства . Метиламин, диметиламин и триметиламин - газы, средние члены алифатического ряда - жидкости, высшие - твердые вещества. Между молекулами аминов в жидкой фазе образуются слабые водородные связи, поэтому температуры кипения аминов выше, чем у соответствующих углеводородов.

Амины также образуют слабые водородные связи с водой, поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде, по мере роста углеродного скелета растворимость в воде уменьшается. Низшие амины имеют характерный «рыбный» запах, высшие не имеют запаха.

Химические свойства .

1. Благодаря наличию электронной пары на атоме азота, все амины обладают основными свойствами, причем алифатические амины являются более сильными основаниями, чем аммиак.

Водные растворы аминов имеют щелочную реакцию:

Амины в чистом виде или в растворах взаимодействуют с кислотами, образуя соли, которые являются аналогами солей аммония:

CH 3 NH 2 + H 2 SO 4 → HSO 4 ,

C 6 H 5 NH 2 + HCl → Cl.

Соли аминов - твердые вещества, хорошо растворимые в воде и плохо растворимые в неполярных органических растворителях. Щелочи превращают соли аминов в свободные амины подобно тому, как из солей аммония щелочи вытесняют аммиак.

Cl + NaOH→ CH 3 NH 2 + NaCl + Н 2 О.

2. Амины - органические аналоги аммиака, поэтому они могут образовывать комплексные соединения с переходными металлами:

Сu 2+ + 4CH 3 NH 2 = 2+ .

Неподеленная пара электронов амина в этих комплексах занимает свободную орбиталь во внешнем слое центрального атома, образуя донорно-акцепторную связь.

3. Первичные и вторичные амины реагируют с азотистой кислотой, образующейся при добавлении нитрита натрия к разбавленной соляной кислоте:

NaNO 2 + HCl → HNO 2 + NaCl.

Первичные амины под действием азотистой кислоты превращаются в спирты:

RNH 2 + HNO 2 → ROH + N 2 + H 2 O.

Промежуточным соединением в этой реакции является неустойчивый ион диазония + .

Вторичные амины с азотистой кислотой дают N-нитрозамины - маслянистые жидкости с характерным запахом:

R 2 NH + HO-N=O → R 2 N-N=O + Н 2 О.

Третичные алифатические амины с азотистой кислотой не реагируют. Таким образом, азотистая кислота - реагент, позволяющий определять тип амина.

4. При сгорании аминов образуются углекислый газ, азот и вода:

4C n H 2n+3 N + (6n+3)O 2 = 2N 2 + 4nCO 2 + (4n+6)Н 2 О

Получение. 1. Основной способ получения аминов - алкилирование аммиака, которое происходит при нагревании алкилгалогенидов с аммиаком под давлением:

СН 3 Сl + 2NН 3 → CH 3 NH 2 + NH 4 Cl.

При избытке алкилгалогенида полученный первичный амин так­же может вступать в реакцию алкилирования, превращаясь во вторичный или третичный амин, например:

СН 3 Сl + CH 3 NH 2 → (СН 3) 2 NН 2 +Сl - ,

2CH 3 Cl + CH 3 NH 2 → (CH 3) 3 NH+Cl - + HCl.

Практически в таких реакциях получается смесь солей первичного, вторичного и третичного аминов, из которой амины выделяют под действием щелочи и разделяют путем перегонки.

2. Первичные амины также получают восстановлением нитросоединений по схеме:

RNO 2 + 6[Н] → RNH 2 + 2Н 2 О.

Для восстановления используют сульфид аммония (реакция Зинина), цинк или железо в кислой среде, алюминий в щелочной среде или непосредственно водород в газовой фазе.

3. Первичные амины можно получать восстановлением нитрилов:

R-C≡N + 4[Н] → R-CH 2 -NH 2 .

В качестве восстановителя используют алюмогидрид лития LiAlH 4 .

4. В биологических системах может происходить ферментативное декарбоксилирование аминокислот:

Применение. Низшие алифатические амины используются для синтеза лекарственных средств, пестицидов и пластмасс.

Вопросы для закрепления темы:

Что собой представляют амины?

Как классифицируются амины?

Какими свойствами обладают амины?

Какие способы получения аминов вы знаете?

Какие физические свойства характерны для аминов?

Где применяются амины?

Какова общая формула предельных алифатических аминов?

Лекция № 30: Аминокислоты. Свойства, получение, применение.

Аминокислоты - это органические бифункциональные соединения, в состав которых входят карбоксильная группа -СООН и аминогруппа -NН 2 . В зависимости от взаимного расположения обеих функциональных групп различают α-, β-, γ-аминокислоты:

α-аминопропионовая β-аминопропионовая

Греческая буква при атоме углерода обозначает его удаленность от карбоксильной группы. Здесь будут рассматриваться только α-аминокислоты, поскольку другие аминокислоты в природе не встречаются.

В состав белков входят 19 основных аминокислот и одна иминокислота. Все природные аминокислоты имеют тривиальные названия.

Изомерия. Во всех α-аминокислотах, кроме глицина, α-углеродный атом связан с четырьмя разными заместителями, по­этому все эти аминокислоты могут существовать в виде двух изомеров (энантиомеров), являющихся зеркальными отражениями друг друга (оптическая изомерия). Каждый изомер относят к D- или L-ряду в зависимости от того, совпадает его конфигурация с конфигурацией D-глицеринового альдегида или нет:

В состав белков животных организмов входят только L-аминокислоты.

Физические свойства . Аминокислоты представляют собой твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и мало растворимые в органических растворителях. Многие аминокислоты имеют сладкий вкус.

Химические свойства . Аминокислоты - это органические амфотерные соединения. Они содержат в составе молекулы две функциональные группы противоположного характера: аминогруппу с основными свойствами и карбоксильную группу с кислотными свойствами. Аминокислоты реагируют как с кислотами, так и с основаниями:

Н 2 N-СН 2 -СООН + HCl→ Сl[Н 3 N-СН 2 -СООН],

Н 2 N-СН 2 -СООН + NaOH → H 2 N-CH 2 -COONa + Н 2 О.

При растворении аминокислот в воде карбоксильная группа отщепляет ион водорода, который может присоединиться к аминогруппе. При этом образуется внутренняя соль, молекула которой представляет собой биполярный ион:

H 2 N-CH 2 -СООН → + Н 3 N-СН 2 -СОO - .

Важнейшее свойство аминокислот - их способность к конденсации с образованием пептидов.

Качественные реакции.

1) Все аминокислоты окисляются нингидрином с образованием продуктов, окрашенных в сине-фиолетовый цвет. Иминокислота пролин дает с нингидрином желтое окрашивание. Эта реакция может быть использована для количественного определения аминокислот спектрофотометрическим методом.

2) При нагревании ароматических аминокислот с концентрированной азотной кислотой происходит нитрование бензольного кольца и образуются соединения, окрашенные в желтый цвет. Эта реакция называется ксантопротеиновой (от греч. ксантос - желтый).

Получение . Основной способ получения аминокислот - замещение атома галогена на аминогруппу в галогензамещенных кислотах. Этот способ аналогичен получению аминов из алкилгалогенидов и аммиака. Выделяющийся при замещении галогеноводород связывают избытком аммиака:

Cl-CH(R)-COOH + 2NH 3 → H 2 N-CH(R)-COOH + NH 4 Cl.

Какие вещества называются аминокислотами?

Как классифицируются аминокислоты?

Какие физические свойства характерны аминокислотам?

Какие качественные реакции характерны для аминокислот?

Какие виды изомерии характерны для аминокислот?

Где применяются аминокислоты?

Что образуется в результате реакции поликонденсации аминокислот?

Какие способы получения аминокислот вы знаете?

Что собой представляет биполярный ион?

Лекция № 31: Понятие о гетероциклических соединениях.

Гетероциклические соединения - органические соединения, содержащие в своих молекулах циклы, в образовании которых принимают участие неуглеродные атомы (гетероатомы). Гетероциклические соединения классифицируют по числу атомов в цикле и по типу гетероатома.

Шестичленные гетероциклы

Пиридин C 5 H 5 N - простейший шестичленный ароматический гетероцикл с одним атомом азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором одна группа СН заменена на атом азота:

Строение. По электронному строению пиридин напоминает бензол. Все атомы углерода и атом азота находятся в состоянии sp 2 -гибридизации. Шесть электронов (по одному от каждого ато­ма), находящихся на негибридных орбиталях, образуют p-электронную ароматическую систему. Из трех гибридных орбиталей атома азота две вступают в образование σ-связей C-N, а третья содержит неподеленную пару электронов.

Физические свойства . Пиридин - бесцветная жидкость, немного легче воды, с характерным неприятным запахом; с водой смешивается в любых отношениях.

Химические свойства пиридина определяются наличием ароматической системы и атома азота с неподеленной электронной парой.

1. Основные свойства. Пиридин - более слабое основание, чем алифатические амины (К b = 1,7 . 10 -9). Его водный раствор окрашивает лакмус в синий цвет:

При взаимодействии пиридина с сильными кислотами образуются соли пиридиния:

2. Ароматические свойства. Подобно бензолу, пиридин всту­пает в реакции электрофильного замещения, однако его активность в этих реакциях ниже, чем бензола, из-за большой электроотрицательности атома азота. Пиридин нитруется при 300 °С с низким выходом:

Атом азота в реакциях электрофильного замещения ведет себя как заместитель 2-го рода, поэтому электрофильное замещение происходит в мета-положение.

В отличие от бензола, пиридин способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, поскольку атом азота оттягивает на себя электронную плотность из ароматической системы, и орто-пара-положения по отношению к атому азота обеднены электронами. Так, пиридин может реагировать с амидом натрия, образуя смесь орто- и пара-аминопиридинов (реакция Чичибабина):

3. При гидрировании пиридина образуется пиперидин, который представляет собой циклический вторичный амин и является гораздо более сильным основанием, чем пиридин:

4. Гомологи пиридина по свойствам похожи на гомологи бензола. Так, при окислении боковых цепей образуются соответствующие карбоновые кислоты:

Никотиновая кислота и ее амид - важные лекарственные препараты

Пиримидин C 4 H 4 N 2 - шестичленный гетероцикл с двумя атомами азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором две группы СН заменены на атомы азота:

Благодаря наличию в кольце двух электроотрицательных атомов азота пиримидин еще менее активен в реакциях электрофильного замещения, чем пиридин. Его основные свойства также выражены слабее, чем у пиридина.

Основное значение пиримидина состоит в том, что он является родоначальником класса пиримидиновых оснований.

Пиримидиновые основания - производные пиримидина, остатки которых входят в состав нуклеиновых кислот: урацил, тимин, цитозин.

Получение . Пиридин выделяют из каменноугольной смолы, в которой его содержание 0,08%. В лабораторных условиях пиридин можно синтезировать из синильной кислоты и ацетилена:

2HC≡CH + HC≡N → C 5 H 5 N.

Вопросы для закрепления темы:

Какие вещества относятся к гетероциклическим соединениям?

Как подразделяются гетероциклические соединения?

Какие химические свойства для них характерны?

Где встречаются гетероциклические соединения?

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Данная программа используется для обучения...

1. Пояснительная записка (6)

   Пояснительная записка

   Пояснительная записка Настоящая программа предназначена для обучения...

2. Пояснительная записка (7)

   Пояснительная записка

   ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Лабораторная работа заключается в том, что...

Химия - уникальнейшая и интересная наука, при помощи которой можно объяснить многие процессы, происходящие вокруг нас в жизни. Например, почему железо постепенно ржавеет, а также, почему алюминиевая ложка так быстро нагревается, если ее опустить в горячий чай. Химия окружает нас абсолютно везде: уксусная кислота или уксус, или всем известная поваренная соль, а также такие вещества как йод, хлорка, спирт и многие другие. Но есть в химии такое вещество, которое известно каждому, и называется оно можно получить и методом химическим, но чаще всего его добывают из картофеля. Давайте более подробно рассмотрим, все, что с ним связано, начиная химической формулой и заканчивая его свойствами и тем, как крахмал можно распознать.

Крахмал, формула котрого выглядит следующим образом: С6Н10О5, имеет ряд интересных свойств. Например, всеми любимый кисель застывает только по той причине, что в нем содержится достаточно большое количество крахмала. Выглядит крахмал как обычный порошок, не имеет запаха, практически лишен вкуса, а самое интересное заключается в том, что он скрипит, если его немного потереть. Это крахмала обусловлено тем, что молекулы крахмала достаточно большие.

Вообще крахмал, формула его и некоторые свойства были открыты относительно недавно. Вырабатывается крахмал растениями, причем, не только картофелем, но и другими, такими как, например, кукуруза и пшеница. В картофеле крахмала содержится всего двадцать процентов, а в пшеничных и кукурузных зернах его количество превышает отметку в семьдесят процентов. Образуется крахмал тогда, когда при фотосинтезе идет соединение шести молекул углекислого газа и пяти молекул воды, после чего образуется одна молекула крахмала и шесть молекул кислорода.

Как было указано выше, химическая формула крахмала содержит шесть атомов углерода, десять атомов водорода и пять кислородных атомов. Это говорит не только о том, что молекула крахмала очень большая, но и о том, что она имеет абсолютно органическое происхождение, то есть, является принадлежной к разделу химии, именуемой органикой. Это вещество считается сложным, относится к разделу полисахаридов, хотя сахаром или подобным ему веществом он не является. Также крахмал относят к органическим веществам, содержащим кислород, или иначе - кислородсодержащим органическим веществам.

Крахмала также считается сложной, ее строение можно посмотреть в интернете, так как передать на письме ее просто невозможно. Можно лишь сказать, что крахмал, формула его точнее, содержит несколько ОН-групп, каждая из которых соединена с атомом углерода. Многие путают эту молекулу с молекулой какого-либо спирта, когда слышат про ОН-группу, но на самом деле в молекуле С6Н10О5 кроется крахмал.

Если Вы хотите распознать крахмал, то Вам не нужно много и долго над этим думать. Качественная реакция на наличие крахмала в веществе заключается в следующем: в пробирку просто капают несколько капель раствора йода. Если раствор сразу становится сним, то Вы без сомнения можете подписать пробирку и быть уверенным, что в ней крахмал. Если хотите проверить данную реакцию в ломашних условиях, то возьмите небольшую картофелину, разрежьте ее, после чего аккуратно пипеткой капните несколько капель йода (того, что продается в аптеках для прижигания ранок). Через какое-то время Вы увидите очевидный эффект качественной реакции на крахмал: картофелина в месте, куда попал йод, постепенно начнет синеть.

Итак, теперь Вы знаете о крахмале достаточно много (что такое крахмал, формула, свойства и качественную реакцию). Конечно, вся вышеуказанная информация не является полной, но, если Вы готовитесь к зачету по органической химии, она Вам непременно поможет.