Крахмал – растительный полисахарид, синтезируемый в хлоропластах в процессе фотосинтеза и выполняющий энергетическую функцию. Формула крахмала аналогична формуле целлюлозы – (C6H10O5)n.

Строение

Крахмал имеет сложную химическую структуру и представляет собой смесь двух основных полисахаридов:

  • амилоза – 10-20 %;
  • амилопектин — 90-80 %.

Каждый полисахарид состоит из мономера — α-глюкозы. Звенья амилозы и амилопектина соединяются в цепи посредством α(1→4)-гликозидных связей.

Молекула амилозы имеет линейное строение, состоящее из 200-1000 структурных единиц. Цепочка закручивается в спираль. На каждый виток приходится шесть остатков глюкозы.

Крахмал

Рис. 1. Структурная формула амилозы.

Амилопектин представляет собой разветвленную цепь, содержащую от шести до 40 тысяч звеньев. Разветвление цепи обусловлено α(1→6)-гликозидными связями через 20-25 остатков глюкозы.

Крахмал

Рис. 2. Структурная формула амилопектина.

Помимо полисахаридов в крахмал входят неорганические вещества (остатки фосфорной кислоты), липиды, жирные кислоты.

Нахождение в природе и получение

Крахмал образуется при фотосинтезе в результате полимеризации глюкозы:

  • 6CO2 + 6H2O (легкий, хлорофилл) → C6H12O6 + 6O2;
  • nC6H12O6 → (C6H10O5)n + nH2O.

Крахмал – основной компонент семян растений. Он используется как энергетический резерв. Больше всего крахмала содержится в эндосперме зерен (до 85 %) и клубнях картофеля (20 %).

Крахмал содержится в клетках в виде зерен, форма которых зависит от вида растения. Крахмальные зерна представляют собой слоистые зерна. Они растут за счет добавления новых слоев крахмала поверх старых слоев. Зерна откладываются в особых растительных клетках (разновидностях лейкопластов) — амилопластах.

Крахмал

Рис. 3. Примеры крахмальных зерен.

В пищевой и промышленной химии крахмал чаще всего выделяют из картофеля. Для этого клубни измельчают, промывают и отстаивают. Крахмал, всплывший на поверхность, собирают, промывают и сушат до образования кристаллов.

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

Свойства

Крахмал — белый кристаллический порошок без вкуса. Порошок нерастворим в холодной воде. При взаимодействии с горячей водой амилоза растворяется, а амилопектин набухает и образует пасту. Если потереть кристаллы между пальцами, можно услышать скрип.

При нагревании крахмал подвергается гидролизу под действием катализаторов. Гидролиз происходит поэтапно. Декстрин образуется из крахмала, который гидролизуется до мальтозы. В результате гидролиза мальтозы образуется глюкоза. Общее уравнение:

(C6H10O5)n + nH2O (H2SO4) -> nC6H12O6.

Качественная реакция — окраска в синий цвет под действием йода.

Реакции серебряного зеркала и восстановления гидроксида меди не протекают.

Крахмал употребляют в пищу вместе с растительными продуктами – картофелем, мукой, кукурузой. Также используют для изготовления клея.

Что мы узнали?

Крахмал – сложное вещество растительного происхождения. Он состоит из органических и неорганических веществ и включает в себя два полисахарида — амилозу и амилопектин. Каждый полисахарид состоит из идентичных единиц глюкозы. Он образуется в растениях в результате фотосинтеза и накапливается в виде зерен. При взаимодействии с водой он набухает и образует пасту. Гидролизуется при нагревании в присутствии катализатора до глюкозы.