Крахмал⭐️: что это за органическое вещество, определение, структурная формула, виды и состав

Крахмал — что это за органическое вещество

Крахмал — природный полимер, представляет собой смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза.

Вещество имеет вид белого порошка, не растворяющегося в холодной воде. При смешивании с горячей водой крахмал образует коллоидный раствор. В процессе растворения крупинка вещества увеличивается в размерах. Полученный материал называется крахмальным клейстером. Молекулы представляют собой линейные или разветвленные цепи, построенные из остатков α-глюкозы. Схематический фрагмент структуры крахмала можно проиллюстрировать следующим образом:

Крахмал является высокомолекулярным соединением природного происхождения и представляет собой смесь двух полисахаридов:

• амилоз;
• амилопектина.

Число звеньев, повторяющихся в различных молекулах амилозы и амилопектина, колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч. В связи с этим, говоря о молекулярной массе крахмала, принято указывать среднее значение.

Крахмал является ценным пищевым продуктом. Вещество входит в состав хлеба, картофеля, круп и, наряду с сахарозой, представляет собой важнейший источник углеводов для человека. Соединения, образуемые разными растительными организмами в хлоропластах в процессе фотосинтеза, незначительно различаются по следующим характеристикам:

• структура зерен;
• степень полимеризации молекулы;
• строение полимерных цепей;
• физико-химические свойства.

Сложные углеводы: крахмал

Крахмал является представителем сложных углеводов. К простым относится, например, глюкоза, а к сложным — конструкции из множества молекул глюкозы в виде очень длинной спиральной цепи (амилоза) или разветвленных структур (амилопектин). Вместе эти молекулы могут образовывать крахмальное зерно: тогда в центре располагается амилоза (65%), а вокруг нее оболочка из амилопектина (35%).

Крахмалы разные, они отличаются друг от друга соотношением амилозы (20-30%) и амилопектина (70-80%). Более того, даже амилозы разных видов крахмала могут различаться: например, одна молекула амилозы из кукурузного крахмала весит в 300 раз больше, чем молекула амилозы из картофельного крахмала. Но при этом кукурузный крахмал на 97 % состоит из амилопектина, 73 % — из картофельного, а один из видов гороха — на 98 % из чистого амилозного крахмала. Это зависит от того, сколько молекул глюкозы входит в состав одной молекулы амилозы. Соответственно изменится вязкость растворенного в воде крахмала.

Факт!

Когда мы говорим о крахмале, мы имеем в виду растительный крахмал, который в изобилии содержится в картофеле, рисе, кукурузе и пшенице. Для растений — это основной источник энергии. А в печени и мышцах млекопитающих (в том числе и человека) образуется гликоген — животный крахмал. Он также состоит из глюкозы, но немного отличается в биохимическом отношении.

В холодной воде крахмал не растворяется. Но если его греть с водой до 60-70°С, то он бухает — объом зерен в 30-40 раз. Если воды будет недостаточно, то образуется паста, а если слишком много, то они полностью растворятся. А свойства клейстера будут зависеть от соотношения амилозы и амилопектина — отсюда и разница между кукурузным, картофельным, рисовым и другими видами крахмала при приготовлении блюд с его использованием.

Крахмал в руках врача

Врач, повар и представители некоторых других профессий сталкиваются с крахмалом по роду своей деятельности прежде всего в виде, так сказать, плоскости. Процесс крахмаления медицинских шапочек и поварских шапок до сих пор является обычной процедурой в этих кругах.

Но врачи ценят крахмал и за другие его свойства. Так, кисель, для которого необходим крахмал, назначают больным с язвой желудка и двенадцатиперстной кишки, а также при гастрите с повышенной кислотностью. Вязкий набухший крахмал в составе киселя обволакивает поврежденные стенки желудка и кишечника, уменьшая воздействие на них агрессивной среды пищеварительной системы.

Кукурузный крахмал входит в состав многих лекарственных средств в качестве вспомогательного вещества: в антибактериальное средство Банеоцин, в гипотензивный препарат Лодоз, в мочегонное средство Канефрон, в противозачаточное средство Клайра и др.

Резистентный крахмал в зилу-совых перевозках интересует врачей. Сегодня его предлагают использовать в следующих ситуациях:

• Добавить в рацион людей, страдающих метаболическим синдромом. Предполагается, что это позволит снизить уровень холестерина в крови и уменьшить воспалительные процессы, связанные с ожирением.
• Введите его в рацион диабетиков, так как он повышает чувствительность к инсулину и быстрее насыщает.
• Используйте в качестве пребиотика для бактерий в толстой кишке.

Особенности строения, состав, формула звена

Химическая формула крахмала имеет следующий вид:

(С6(Н2О)5)n

В состав крахмала входят два полисахарида, основу которых составляют остатки циклической α-глюкозы:

Молекулы глокусы смешиваются при объединении масштабных реакционноспособных гидроксильных групп. Исчезновение этих групп исключает возможность образования альдегидных групп, чем и объясняется их отсутствие в молекуле крахмала. В связи с этим вещество не вступает в реакцию «серебряного зеркала». Внутреннюю часть крахмала потребитель 10-20% сообщение амилоза, а опалка формирует амилопектин (80-90%).

Амилоза обладает способностью растворяться в воде и представляет собой линейный полимер со связанными между собой остатками α-глюкозы с помощью первого и четвертого атомов углерода (α-1,4-гликозидными связями).

Цепь амилозы состоит из 200–1000 остатков α-глюкозы. Средняя молекулярная масса вещества составляет 160 тысяч атомных единиц массы. Звеня α-глюкозы придают макромолекуле форму спирали. Это снижает вероятность образования межмолекулярных водородных связей, но способствует увеличению возможности образования таких связей с молекулами воды. В связи с этим амилоза растворима в воде.

Макромолекула амилозы имеет спиральную форму. Каждый цикл включает 6 единиц α-глюкозы.

Амилопектин имеет разветвленное строение и не растворяется в воде, что отличает его от амилозы.

В большинстве случаев остатки глюкозы в амилопектине имеют α-1,4-гликозидные связи. С другой стороны, места разветвления цепей имеют α-1,6-гликозидные связи. Амилопектин характеризуется молекулярной массой от 1 до 6 миллионов.

Молекулы амилопектина имеют компактные размеры, что объясняется их сферической формой.

Крахмал является основным резервным питательным веществом растительных организмов и источником резервной энергии в клетках растений. Остатки глокуски в меколых крахмала продукты чними сообщениями, но когда быстро отплияться при воздействии ферминов, конга объявлений энергии.

Амилоза и амилопектин гидролизуются при контакте с кислотами или ферментами до глюкозы, которая представляет собой источник энергии и обеспечивает клеточные реакции. Глюкоза входит в состав крови и тканей, участвует в обменных процессах.

Гликоген (животный крахмал) представляет собой полисахарид, молекулы которого построены из большого количества остатков α-глюкозы. Вещество имеет сходную с амилопектином структуру, но отличается от него большей разветвленностью цепи, а также большей молекулярной массой.

Гликоген в основном содержится в печени и мышцах животных. Вещество имеет вид белого аморфного порошка, растворимого в воде даже при низкой температуре. Гликоген достаточно легко гидролизуется при контакте с кислотами и ферментами. Промежуточные результаты этой химической реакции включают декстрины и мальтозу. Полный гидролиз сопровождается образованием глюкозы.

Крахмал часто встречается в природе. Вещество образуется в растительных организмах, участвующих в фотосинтезе. Запасы кархала накапливаются в таких элементах растених, как бульни, исходники, семена, лица и стбли.

Крахмал присутствует в растительных организмах в виде крахмальных зерен. Зерна злаков содержат крахмал в большой концентрации:

• рис (до 80%);
• пшеница (до 70%);
• кукуруза (до 72%);
• клубния картофеля (до 25%).

В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в злаках они плотно связаны с белковым веществом в виде клейковины.

Крахмал в желудочно-кишечном тракте

Сам крахмал, как он есть, никак не может попасть в кровь или ткани человека — он состоит из гигантских молекул. В желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) должен произойти его полный распад до молекул отдельных моносахаридов, и только тогда они смогут поступать в кровоток.

Но крахмал начинает перевариваться еще во рту человека. Фермент из группы амилаз успевает его расщепить, но делает это лишь частично — образуются крупные фрагменты декстрина и немного мальтозы — дисахариды, то есть из двух молекул глюкозы. Они еще не всасываются в кровь, уровень глюкозы в крови не меняется и они не переходят в жир на боках.

В желудке с крахмалом практически ничего не происходит, там настолько кислая среда, что нет условий, нет необходимых ферментов для переваривания крахмала.

Следующий этап – кишечник, в разных его отделах действуют разные ферменты, которые продолжают расщеплять части крахмала до образования моносахаридов, основную массу которых составляет глюкоза. Последние этапы распада моносахаридов происходят непосредственно на ворсинках, покрывающих стенки тонкой кишки.

Кулинария и гликемический индекс крахмала

Чем выше гликемический индекс продукта, тем быстрее он поднимает уровень глюкозы в крови. Нагревание и варка приводят к разрушению крахмала. Именно поэтому любители диет часто рекомендуют не варить крупы, а замачивать их. Тогда содержащийся в них крахмал будет долго перевариваться, а значит, его гликемический индекс будет низким.

Набухание и клейстеризация крахмала

Набухание влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий из крахмалосодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. При нагревании водной суспензии крахмальных зерен до температуры 550С они медленно поглощают воду (до 50%) и частично набухают. При этом повышения вязкости не наблюдается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур от 60 до 1000С) набухание крахмальных зерен ускоряется, а их объем увеличивается в несколько раз.

Дисперсию, состоящую из набухших зерен крахмала и растворенных в воде полисахаридов, называют крахмальным клейстером, а процесс его образования — клейстером.

Клейстер — изменение структуры крахмального зерна при нагревании в воде, сопровождающееся набуханием.

Процесс оклейки крахмалом происходит в определенном интервале температур, обычно от (55 до 800С). Одним из признаков клейстера является значительное увеличение вязкости крахмальной суспензии. Вязкость клейстера обусловлена ​​не только наличием набухающих крахмальных зерен, но и способностью растворенных в воде полисахаридов образовывать трехмерную сеть, удерживающую больше воды, чем крахмальные зерна. Етой страницей облачностью в полной мере занимается продажа амилоза.

Резистентный крахмал

В последние несколько лет ученые и диетологи активно обсуждают так называемый устойчивый крахмал, или, как его еще называют в соответствии с английской терминологией, — резистентный крахмал. В тонком кишечнике он не переваривается, так как не поддается действию ферментов, и в исходном виде сразу попадает в толстый кишечник, где им питаются многочисленные и разнообразные бактерии, живущие там. Попутно при движении по ЖКТ играет роль пищевых волокон из-за неперевариваемости.

Интересно, что бактерии расщепляют стабильный крахмал не до глюкозы, как при переваривании ферментами, а до масляной и других короткоцепочечных жирных кислот. По сравнению с обычным крахмалом и другими углеводами, повышающими уровень глюкозы в крови, стабильный крахмал значительно полезнее.

Например, потому, что он питает ценные для организма бактерии, а образующиеся короткоцепочечные кислоты становятся источником энергии для клеток стенок кишечника. Также считается, что масляная кислота уменьшает масштабы воспаления в толстой кишке, повышает чувствительность к инсулину и даже считается, что резистентный крахмал снижает риск рака прямой кишки.

Возникает вопрос: Откуда берут этот замечательный и полезный крахмал? Оказывается, он есть в обычном крахмале, но в небольшом количестве. Что еще интересно, его содержание в крахмалосодержащих продуктах можно увеличить, изменив режим нагрева и охлаждения.

Существует четыре класса резистентного крахмала:

• RS1 (РК1): отложения крахмала скрыты под волокнистой оболочкой, поэтому усваивается намного хуже и медленнее, чем обычный крахмал. Его можно получить из необработанных зерен, бобовых и семян подсолнечника.
• RS2 (РК2): это часть страхмала, точнишкаяся в растених видах страхмыных грены, поэтому в ЖКТ он также в определенной степени защищен от ферментов. RS2 имеется в зеленых бананах и муке из них, в сыром картофеле, а также в сортах кукурузы с высоким содержанием амилозы. Например, картофельная мука содержит 80% крахмала, устойчивого почти на 98.
• РС3 (РК3): если крахмалосодержащие продукты приготовить, а затем охладить, желатинизированный крахмал перейдет в кристаллическую форму — и это также будет препятствием для ферментации ХКТ. Источниками RS3 считаются приготовленные, но холодные макаронные изделия, рис и картофель, а также крекеры и хлопья.
• RS4 (РК4): таких крахмалов, модифицированных в лабораторных условиях, в природе не существует. Они используются в медицине.

Резистентный крахмал в продуктах

Лидеры по содержанию резистентного крахмала — фасоль. Но следует помнить, что его концентрация может меняться в зависимости от способа приготовления продукта. Так, в хлебе содержится примерно 1,5 % стабильного крахмала, а в вареном и охлажденном горохе уже 25 %. Стручки фасоли — это от 2 до 4 г стабильного крахмала. В идеале рекомендуется получать от 10 до 50 граммов продукта ежедневно, по разным данным.

Читайте также: ТОП-10 лучших шампуней 2022 года по цене и качеству

Виды крахмала, отчего зависит цвет

Картофельный крахмал получают из клубней картофеля. Вещество сообщение областью образовывать вязкий прозрачный клейстер. Принцип производства картофельного крахмала заключается в максимально возможном извлечении соединения методом разрушения наибольшего количества клеток клубня. На следующем этапе крахмальные зерна очищают от растворимых и нерастворимых примесей.

получение качественного картофельного крахмала зависит от выбранного сырья. Готовый продукт характеризуется белым цветом и используется в качестве вспомогательного компонента в следующих отраслях промышленности:

• текстильная;
• бумажная;
• полиграфическая;
• еда

Одним из определяющих факторов для многих производственных направлений является вязкость крахмального клейстера, который получают при нагревании смеси крахмала и воды. Картофельный крахмал отличается от других видов продукции высокой начальной вязкостью крахмального клейстера. При нарушении технологии производства клеевого материала показатели вязкости значительно снижаются. Этот параметр зависит от следующих условий:

• длина контакта крахмальных зерен с водами;
• концентрация растворенных солей кальция и магния (жесткость воды).

Сырой крахмал имеет короткий срок хранения из-за высокого содержания влаги. В связи с этим промежуточный продукт производства подвергают обезвоживанию на центрифугах. Затем материал сушат или перерабатывают для получения других видов готовой продукции. Выход крахмала определяется крахмалистостью картофеля и качеством его помола.

Кукурузный крахмал имеет вид непрозрачной пасты молочно-белого оттенка. Вещество характеризуется малой вязкостью, имеет характерный для кукурузных зерен запах и вкус. Получение данного вида крахмала промышленным способом заключается в поэтапном выполнении следующих технологических операций:

• загрузка кукузы в теплом растворе разбавленной сринстой асид, что программы размягчают граны и утрачивают растворимые примеси из овощей;
• измельчение сырого порошка для сварки рородыша;
• отделение и промывание плода;
• тонкое мокрое измельчение зерновой кашеобразной массы градно на особенности образования зерен крахмала;
• веледение из крахмальной суспензии частиц оболочек зерен и стенок клеток эндосперма, выделение из них свободного крахмала с помощью промывки и мокрого просеивания;
• веледения взвешенных белковых стристев в процессе работы крахмало-бельковой суспензии;
• промывка полуфабрикатов производства.

Показатели вязкости пшеничного крахмала низкие. Паштет в отличие от производства аналога кукурузы характеризуется большей степенью прозрачности. В современной промышленности получили распространение две технологии производства пшеничного крахмала:

• спосибо Мартена («сладкий» спосибо);
• спосов «взбитого теста» (в США).

Другие виды крахмала:

1. Амилопектиновый крахмал. Восковидная кукуруза является сырьем для производства данного вида продукции. Паста из амилопектинового крахмала характеризуется хорошей вязкостью, способна удерживать влагу. При контакте вещества с йодом оно приобретает красно-коричневый цвет. Амилопектиновый крахмал используется для стабилизации состава заправок для салатов, соусов и кремов. Вещество используется в качестве компонента клеевых смесей.
2. Крахмал тапиоки. Португальское слово тапиока (на языке индейцев — тупи-гуарани) — маниоковое саго, распространенное из клубней тропического растения — маниока. Маниок (Manihok utilissima) — растение, принадлежащее к семейству молочая и произрастающее в Южной Америке. Кустарник достигает 2-3 метров в высоту. Из корней с большой концентрацией крахмала производится кассава. Этот продукт популярен в диетическом питании. Клейстер из этого крахмала по вязкости превосходит кукурузный. Продукт нашел широкое применение в пищевой промышленности. Из тапиокового крахмала производят готовые супы, соусы, рагу, мясные деликатесы.
3. Рисовый крахмал. С помощью этого вещества получается непрозрачная паста с низкими показателями вязкости. Продукт сохраняет стабильность физико-химических свойств при хранении. Рисовый крахмал используется в качестве стабилизатора для белых соусов, что делает его устойчивым к замораживанию и оттаиванию, а также для приготовления пудингов. Рисовый крахмал активно используется в производстве парфюмерной промышленности, что объясняется однородной зернистостью и мелкими размерами зерен. Другими областями применения рисового крахмала являются текстильная и бумажная промышленность.

Существует еще один вид кукурузного крахмала, называемый кукурузным крахмалом. Физико-химические сывыстане этой страны с образованием с налогообложением картинки кукурсного крахмала. Продукт используется в тех же сферах промышленности, что и сырье из зерен кукурузы. Уникальные производства крахмала на основе переработки ячменя, ржи, гороха.

Модифицированный крахмал нельзя отнести к генетически модифицированной продукции. Представляет собой классический крахмал, в который добавлены специальные добавки. Например, желе делают из крахмала и желатина. Перечень пищевых добавок-стабилизаторов и загустителей (крахмалов) относится к группе Е999-Е1521. В России допустимо использовать более 20 разновидностей модифицированного крахмала, например:

• Крахмал отбеленный Е1403;
• Окисленный крахмал Е1404;
• Крахмал Е1405 после обработки ферментирующими препаратами;
• Монокрахмала малфосфат Е1410;
• Е1411 дикрахмалглицерин;
• Е 1412 дикрахмальфосфат.

Цвет представляет собой один из важнейших критериев оценки органолептических качеств крахмала. Красящее вещество определяется видом крахмала, а в пределах одного вида зависит от показателей качества. По этому прочтению цвет работы к хараницатрикам, продающим продукты.

Картофельный крахмал имеет белый цвет. Сорта экстра и высшего сорта отличаются кристаллическим блеском, что объясняется светоотражающей способностью крупных крахмальных зерен. Наличие грунтовки обуславливает сероватый оттенок крахмала. Для кукурузного и пшеничного крахмала типична естественная желтуха.

В процессе определения сорта картофельного крахмала цвет анализируют путем визуального сравнения с утвержденными эталонными образцами. Современная наука предлагает более эффективные методы определения цвета крахмала с помощью спектральных приборов.

Физические и химические свойства крахмала

Физические свойства крахмала:

• белое аморфное вещество;
• не продавать вкуссом и запахом;
• плохо растворяется в холодной воде;
• зерна набухают при контакте с горячей водой и частично растворяются, что приводит к образованию коллоидного раствора в виде крахмального клейстера;
• формыиспользуемого крахмала: амилоза, амилопектин;
• молярная масса 162 × н г/моль;
• плотность 1,5 г/см3;
• температура сублимации 410 °С;
• температура самовоспламенения 410°С.

Химические свойства крахмала определяются его структурой. Вещество не дает реакции «серебряного зеркала», оно дает продукты гидролиза крахмала.

Имущество

В процессе нагревания в условиях кислой середы крахмал гидролизуется с развечным бизнесом между остатками α-глюкозы. Реакция сопровождается образованием ряда промежуточных продуктов, в том числе мальтозы.

Глюкоза является конечным продуктом гидролиза:

Процесс гидролиза реализуется ступенчато. Схема химической реакции:

Примечание

Реакция превращения крахмала в глюкозу под каталитическим действием серной кислоты была открыта в 1811 году русским ученым К. Кирххоф. Процесс получил название реакции Кирхгофа.

Имущество

Качественная реакция на крахмал. Молекула амилозы имеет спиральную форму. В связи с этим при взаимодействии вещества с йодом в водном растворе молекулы йода поступают во внутренний канал спирали, что приводит к образованию так называемого соединения включения (в химии его также называют «гость-хозяин») соединение типа»).

В результате химической реакции раствор приобретает синий цвет. При гравийном комплексе времустияться, что проставляется обецвечиванием дорозуваться. В том случае, когда температура падает, снова появляется синяя окраска. Рассматриваемая качественная реакция используется на практике для обнаружения йода или крахмала.

Большинство остатков глюкозы в молекулах крахмала имеют три свободных гидроксила (при 2,3,6-атомах углерода), в местах разветвления – при 2- и 3-атомах углерода. Так, крахмал может вступать в химические реакции, характерные для многоатомных спиртов, в том числе с образованием простых и сложных эфиров.

Однако на практике эфиры крахмала практически не используются. Крахмал не дает качественной реакции на многоатомные спирты из-за низкой степени растворимости в воде.

Глюкоза, образующаяся в зеленых растениях в процессе известного из биологии фотосинтеза, частично превращается в крахмал. Уравнение реакции: