какое соединение является мономером крахмала
Крахмал, свойства, получение и применение
Крахмал, свойства, получение и применение.
Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.
Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество:
Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.
Крахмал – смесь макромолекул амилозы и амилопектина, имеющая формулу (C6H10O5)n.
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.
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.
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:
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.
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:
В общем виде это уравнение можно записать как:
Крахмал не синтезируется в организмах животных. Аналогичным энергетическим веществом животных клеток является гликоген.
Крахмал: его строение, химические свойства, применение
В советское время из крахмала варили клейстер, которым клеили обои, с его помощью накрахмаливали воротнички, салфетки, придавая им жесткость. Бабушки готовили из него вкуснейшие кисель, который с удовольствием пили дети, обогащая свой растущий организм витаминами. Кто-то добавлял крахмал в муку, чтобы выпечка была более мягкая и пышная.
Теперь это соединение тоже не менее популярно среди обывателей, оно нашло новые сферы использования. Узнаем все же, где его по-прежнему с успехом применяют и более подробнее изучим свойства.
Свойства крахмала
Крахмал – по определению это смесь, состоящая из полисахаридов и амелопектина, мономером данного полимера является альфа-глюкоза.
Физические свойства
Порошок белого цвета, аморфный, без вкуса, не растворим в холодной воде, состоит из мелких гранул, при нажатии, трении гранулы издают специфический, раздражающий звук.
Химические свойства
Набухает в горячей воде, до образования густой, клейкой массы. При добавлении в воду кислот, выступающих в качестве катализатора, гидролизуется с образование более «легких» молекул, с уменьшенной молекулярной массой.
Под действием ферментов также гидролизуется.
Крахмал можно определить по качественной реакции:
Йод с крахмалом образует синее соединение, поэтому крахмал используется в качестве индикатора при йодометрическом титровании, что позволяет проводить множество анализов водных, воздушных и почвенных сред.
Биосинтез крахмала
Крахмал создается растениями, он синтезируется в хлоропластах под действием солнечного света в результате фотосинтеза.
При фотосинтезе в зеленых растениях образуется глюкоза, ее часть превращается в крахмал.
Данный процесс протекает по следующим реакциям:
В общем виде это можно представить как: 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.
Растения, в качестве резервного питания копят крахмал. Он «собирается» в клубнях, плодах, семенах. Эти запасы с успехом добывает и использует человек.
Все мы знаем, что много крахмала содержится в картофеле. Но корнеплод не является лидером в данной области. В нем содержится лишь 24 процента крахмала, тогда как в зернышках пшеницы его содержание доходит до 64 процентов, в кукурузе – 70, а в рисе – 75 процентов.
Модификация крахмала
Модификация любого соединение – это придание ему новых свойств. В промышленности в результате протекания данного процесса происходит превращение крахмала в глюкозу, то есть процесс обратных природному синтезу. Насколько важна и популярна глюкоза и говорить не стоит.
Есть несколько способов модифицировать крахмал.
Термохимическая обработка
Модификация или можно сказать «превращение» крахмала в глюкозу осуществляется переводом, в результате кипячения, крахмала на протяжении определенного времени в растворе разбавленной серной кислоты. После «варки» для удаления катализирующей серной кислоты добавляется мел. Он образует с сульфатами нерастворимый сульфат кальция, который удаляют на этапе фильтрования. Далее, полученный, очищенный от взвеси раствор, выпаривают до образования густой сладкой массы. Данная масса называется «крахмальная патока». Она содержит глюкозу и крахмал. Ее используют в кондитерских целях.
Если же время кипячения увеличить, то можно получить более чистую глюкозу. Полученный «сладкий» раствор концентрируют до начала выпадения кристаллов.
Ферментативная обработка
Также имеет место быть способ гидролиза крахмала под действием ферментов. Так под воздействием альфа-амилазы образуются декстрины, а они в свою очередь под влиянием глюкоамилазы, переходят в желаемую глюкозу.
Термообработка сухого порошка
Если сухой порошок крахмал нагреть до двухсот градусов Цельсия, то происходит его неполное разрушение с образованием более простых полисахаридов.
Физическое модифицирование
Если проводить физическое модифицирование, то это позволит получить крахмал с более высокими влагоудерживающими свойствами.
Пищевое назначение крахмала
Как мы уже выяснили в кислой среде и под действием ферментов крахмал гидролизируется. Так и в желудке живых существ происходит его ферментация до глюкозы.
Крахмал широко применяют в пищевой индустрии. В первую очередь, как загуститель для соусов, заправок, киселей, майонезов и тому подобного.
Главным источником крахмала, для питания человека, являются зерновые: рис, кукуруза, пшеница, а также корнеплоды.
Крахмал – это главный источник углеводов, поступающих в организм человека с пищей. Но в сыром виде он плохо переваривается, поэтому необходимо проводить его термическую обработку. До открытия огня, крахмал сложно было использовать в пищу «древним людям». С появлением термообработки, популярность соединения в употреблении резко выросла. Но не стоит увлекаться легкоусвояемыми углеводами, чрезмерное их употребление приводит к развитию диабета и ожирения.
Применение крахмала
Крахмал с успехом применятся не только в пищевой промышленности, но и в строительстве, при отделочных работах, а также в фармацевтике.
Как не удивительно, но в мире крахмал наиболее популярен в целлюлозно-бумажной промышленности.
В пищевой индустрии используется, как самостоятельный продукт, в качестве наполнителя, а также для получения глюкозы, этанола, патоки.
Крахмал является одним из компонентов клея для обоев.
В фармацевтике, как наполнитель таблеток и капсул, применяется при изготовлении присыпок, инфузионных растворов.
В химической сфере, при проведении химического анализа, как индикатор при йодометрическом титровании, позволяет определять содержание озона, сероводорода в водных средах, а также олово в пробах.
Применение в быту
Таким образом, крахмал — это еще один подарок природы. Быстрый углевод, который способен восполнить недостаток энергии в организме. Но не стоит забывать, о мере его использования, в последние годы проблемы диабета остро стоят среди жителей планеты Земля. Быстрый темп жизни, быстрый перекус «находу», быстрые углеводы – быстрая глюкоза, иногда в чрезмерном количестве. Все это приводит к развитию болезней, увеличению ожирения.
С другой стороны, экологичность использования крахмала при декоративно-отделочных работах имеет несомненное преимущество. Поклеить обои на чистый крахмальный клейстер намного «полезнее» для человека, проживающего в доме, квартире, чем на клей с множеством посторонних добавок.
Использование крахмала в магазинных соусах, в некоторых случаях также бывает завышенным. Крахмал — это недорогой наполнитель, который позволяет сделать продаваемый продукт «больше и тяжелее», а значит позволяют производителям легко заработать. Поэтому увлекаться майонезами, кетчупами тоже не рекомендуется врачами.
Домашний кисель из крахмала, тарелка каши утром – вот то, количество крахмала, которое достаточно для человека, которое будет полезно и не вредно. Поэтому стоить помнить – клеить обои на крахмал – хорошо, у много кушать его – плохо.
Мономером крахмала является какое соединение?
Химия различает три вида углеводов. Это крахмал, клетчатка и глюкоза. Крахмал является самым главным представителем группы природных углеводов. Его синтез происходит во всех растениях, он является главнейшим источником энергии для организма человека. Что является мономером крахмала? Об этом ниже.
Сферы применения
С очень давних времен крахмал широко применяется в сфере медицины. Во врачебной практике используют его в качестве обволакивающего средства при язвенных поражениях и воспалительных процессах слизистой оболочки таких органов, как кишечник и желудок. Аналитическая и фармацевтическая химия использует крахмал в качестве основного индикатора на йод. Фармацевтическая технология применяет крахмал в качестве наполнителя, связывающего средства. А вот какое соединение является мономером крахмала, интересно многим. Разберемся в данной статье.
Единственный в нашей стране научный центр крахмалопаточной промышленности представлен Всероссийским НИИ крахмалопродуктов. Он расположен в Московской области, а его основной задачей является процесс разработки новых технологий получения крахмала из зерновых культур и картофеля, модифицированного крахмала, глюкозы и патоки, глюкозно-фруктозных сиропов и диетических продуктов без содержания белка. Помимо исследовательской деятельности, ВНИИК занимается конструированием специализированного оборудования, которое используется в крахмалопаточной промышленности. Таким образом, деятельность ВНИИК затрагивает большую научную область: от проведения научных исследований до производственного освоения.
Ниже рассмотрим, что является мономером крахмала.
Состав
Если рассматривать крахмал с точки зрения науки, то он представляет собой огромное количество простых сахаров, которые собраны в цепи. Такие цепи могут быть линейными или разветвленными. Основная молекула каждой такой цепи – глюкоза, именно то вещество, которому отведена роль основного источника энергии в организме человека.
Любая такая длинная цепочка, состоящая из глюкозы, имеет свойство изгибаться, многократно извиваться и складываться. В результате этого происходит образование микроскопических гранул, которые внешне напоминают зерна муки. Кстати, мука, по существу, представляет собой смесь, состоящую из крахмала и разных сопутствующих веществ. То есть мономером крахмала является глюкоза.
Если взять крахмал в руку и попробовать его сжать в кулаке и растереть между пальцев, то будет слышен специфический скрип. Подобный звук возникает в процессе трения частиц крахмала друг о друга: они имеют твердую структуру, и разрушения при подобном воздействии не происходит.
В организмах растений крахмал образуется в результате последовательного соединения достаточно большого количества молекул глюкозы. Перед этим происходит синтез глюкозы из углекислого газа и воды. Ведь она является мономером молекулы крахмала.
Свойства крахмала
Рассмотрим подробнее химический состав и строение крахмала. Крахмал, наравне с гликогеном и целлюлозой, является одним из важнейших представителей группы полисахаридов.
Полисахариды
Общая формула
Общую формулу высокомолекулярных соединений можно записать так:
(C6H10O5)n, где n в данном случае может достигать сотен и тысяч. 
Внешне крахмал известен всем – это вещество белого цвета, которое состоит из зерен малого размера. Крахмал не растворяется в холодной воде, но растворим в горячей. Обладает свойством набухания. Образованные в результате этого растворы вязкой консистенции после охлаждения переходят в студенистую массу, называемую клейстером.
В составе крахмала имеется две фракции: амилопектин и амилоза. Эти две фракции образованы α-Д-глюкозой. Различаются они между собой не только строением самой цепи, но и числом глюкозных остатков. Эти моносахаридные остатки соединяются между собой мостиками из кислорода. В процессе образования цепей происходит взаимодействие гликозидного гидроксила одной молекулы и спиртового гидроксила другой молекулы. При взаимодействии крахмала с раствором йода возникает характерное окрашивание синего цвета. То есть реакция носит качественный характер. Окрашивание исчезает, если раствор нагреть, и возникает, если его охладить.
Теперь понятно, какое соединение является мономером крахмала.
Амилоза – это полисахарид с линейной химической цепочкой, строится он из нескольких тысяч гексоз (глюкозных остатков), которые соединены между собой связью α-гликозидного характера. Рентгеноструктурный анализ говорит о том, что молекула амилозы имеет спиральное расположение. В каждом витке спирали находится ровно 6 звеньев, образованных моносахаридами. В среднем в такой спирали имеется около 50 витков.
Внутри такой спиралевой структуры имеется канал, диаметр которого около 0,5 нанометров. Внутри канала могут располагаться другие молекулы, которые подходят по размеру. Такая конструкция представляет собой особенные комплексы, которые называются соединениями включения. Соединение амилозы и йода, имеющее синей цвет, как раз является одной из таких структур. Что является мономером крахмала, мы выяснили ранее.
Амилоза и амилопектин
Амилоза и амилопектин имеют абсолютно одинаковый химический состав, главное их отличие между собой – пространственное строение. Молекула амилозы построена нитеобразно, то есть линейно, а молекула амилопектина имеет разветвленную структуру.
Между точек разветвления расположено примерно 20-25 гексоз. Всего амилопектиновая макромолекула может содержать около 6000 или больше звеньев, образованных моносахаридами.
Как правило, крахмал на 10-20% состоит из связанной воды. Если его быстро нагреть, то произойдет гидролитический распад макромолекул, а в результате будут образованы более мелкие цепи молекул.
Крахмал представляет собой главный источник углеводов в рационе питания человека, именно поэтому наибольшее значение он имеет в виде пищевых продуктов: хлеб, картофель, крупы. В больших количествах крахмал используется в промышленности, например, его употребляют при проклеивании тканей (в процессе шлихтования), склеивании бумаги и картона, производстве декстринового клея. В области аналитической химии крахмал используется как индикатор при проведении йодометрического метода титрирования.
Мы выяснили, какое вещество является мономером крахмала.
Какое соединение является мономером крахмала
Углеводы — это органические соединения, образованные тремя химическими элемента ми — углеродом, водородом и кислородом. Некоторые содержат также азот или серу. Общая формула углеводов — Сm(H2O)n.
Их делят на три основных класса: моносахариды, олигосахариды(дисахариды) и полисахариды.
Моносахариды — это простейшие углеводы, имеющие 3–10 атомов углерода. Большинство атомов углерода в молекуле моносахарида связано со спиртовыми группами, а один — с альдегидной или кетогруппой.
Глюкоза (виноградный сахар) встречается во всех организмах, в том числе в крови человека, поскольку является энергетическим резервом, входит в состав сахарозы, лактозы, мальтозы, крахмала, целлюлозы и других углеводов. Фруктоза (плодовый сахар) в наибольших кон центрациях содержится в плодах, меде, корнеплодах сахарной свеклы. Она не только принимает активное участие в процессах обмена веществ, но и входит в состав сахарозы.
Моносахариды — кристаллические вещества, сладкие на вкус и хорошо растворимые в воде.
К олигосахаридам относят углеводы, образованные не сколькими остатками моносахаридов. Они в основном так же кристаллические, хорошо растворимы в воде и сладки на вкус. В зависимости от количества этих остатков разли чают дисахариды (два остатка моносахаридов), трисахари ды (три) и т.д.
Полисахариды — это биополимеры, мономе рами которых являются остатки моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюло за, хитин и др. Мономером этих полисахаридов является глюкоза.
Крахмал является основ ным запасным веществом растений, которое накапливается в семенах, плодах, клубнях, корневищах и других запасающих органах. Качественной реакцией на крахмал является реакция с йодом, при которой крахмал окрашивается в синефиолетовый цвет.
Гликоген (животный крахмал) — это запасной полисахарид животных и грибов, который у человека в наибольших количествах накапливается в мышцах и печени. Молекулы гликогена имеют более высокую степень ветвления, чем молекулы крахмала.
Целлюлоза, или клетчатка, — основной опорный полисахарид растений. Неразветвленные молекулы целлюлозы образуют пучки, которые входят в состав клеточных стенок растений. Она используется в производстве тканей, бумаги, спирта и других органических веществ.
Хитин — это полисахарид, мономером которого является азотсодержащий моносахарид на основе глюкозы. Он входит в состав клеточных стенок грибов и панцирей членистоногих.
Полисахариды представляют собой порошкообразные вещества, которые несладки на вкус и нерастворимы в воде.
Видео YouTube
Какое соединение является мономером крахмала
Установите соответствие между характеристикой углевода и его группой.