Крахмал для растений функции

Крахмал – ценный питательный продукт. Он входит в состав хлеба, картофеля, круп и наряду с сахарозой является важнейшим источником углеводов в человеческом организме.

Химическая формула крахмала (С₆(Н₂О)₅) n .

Строение крахмала

Крахмал состоит из 2 полисахаридов, построенных из остатков циклической a-глюкозы.

Как видно, соединение молекул глюкозы происходит с участием наиболее реакционноспособных гидроксильных групп, а исчезновение последних исключает возможность образования альдегидных групп, и они в молекуле крахмала отсутствуют. Поэтому крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала».

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

амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) — 10-20%;
амилопектин (оболочка крахмального зерна) — 80-90%.

Амилоза

Амилоза растворима в воде и представляет собой линейный полимер, в котором остатки α–глюкозы связаны друг с другом через первый и четвертый атомы углерода (α-1,4-гликозидными связями).

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков a-глюкозы (средняя мол. масса 160 000) .

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

Амилопектин

В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде, и имеет разветвленное строение.

Подавляющее большинство глюкозных остатков в амилопектине связаны, как и в амилозе α-1,4-гликозидными связями. Однако в точках разветвлений цепи имеются α-1,6-гликозидные связи.

Молекулярная масса амилопектина достигает 1-6 млн.

Молекулы амилопектина также довольно компактны, так как имеют сферическую форму.

Биологическая роль крахмала. Гликоген

Крахмал – главное запасное питательное вещество растений, основной источник резервной энергии в растительных клетках.

Остатки глюкозы в молекулах крахмала соединены достаточно прочно и в то же время под действием ферментов легко могут отщепляться, как только возникает потребность в источнике энергии.

Амилоза и амилопектин гидролизуются под действием кислот или ферментов до глюкозы, которая служит непосредственным источником энергии для клеточных реакций, входит в состав крови и тканей, участвует в обменных процессах.

Гликоген (животный крахмал) – полисахарид, молекулы которого построены из большого числа остатков α–глюкозы. Он имеет сходное строение с амилопектином, но отличается от него большей разветвленностью цепей, а также большей молекулярной массой.

Содержится гликоген главным образом в печени и в мышцах.

Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется даже в холодной воде, легко гидролизуется под действием кислот и ферментов, образуя в качестве промежуточных веществ декстрины, мальтозу и при полном гидролизе – глюкозу.

Превращение крахмала в организме человека и животных

Нахождение в природе

Крахмал широко распространен в природе. Он образуется в растениях в процессе фотосинтезе и накапливается в клубнях, корнях, семенах, а также в листьях и стеблях.

Крахмал содержится в растениях в виде крахмальных зерен. Наиболее богато крахмалом зерно злаков: риса (до 80%), пшеницы (до 70%), кукурузы (до 72%), а также клубни картофеля (до 25%). В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в злаках они плотно склеены белковым веществом клейковиной.

Физические свойства

Крахмал – белое аморфное вещество, без вкуса и запаха, нерастворимое в холодной воде, в горячей воде набухает и частично растворяется, образуя вязкий коллоидный раствор (крахмальный клейстер).

Крахмал существует в двух формах: амилоза – линейный полимер, растворимый в горячей воде, амилопектин – разветвлённый полимер, не растворимый в воде, лишь набухает.

Химические свойства крахмала

Химические свойства крахмала объясняются его строением.

Крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала», однако ее дают продукты его гидролиза.

1. Гидролиз крахмала

При нагревании в кислой среде крахмал гидролизуется с разрывом связей между остатками α-глюкозы. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, в частности мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

Процесс гидролиза протекает ступенчато, схематически его можно изобразить так:

Видеоопыт «Кислотный гидролиз крахмала»

Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной кислоты открыл в 1811 г. русский ученый К.Кирхгоф (реакция Кирхгофа).

2. Качественная реакция на крахмал

Так как молекула амилозы представляет собой спираль, то при взаимодействии амилозы с йодом в водном растворе молекулы йода входят во внутренний канал спирали, образуя так называемое соединение включения.

Раствор иода окрашивает крахмал в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплекс разрушается), при охлаждении появляется вновь.

Крахмал + J₂ – синее окрашивание

Данная реакция используется в аналитических целях для обнаружения, как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба)

3. Большинство глюкозных остатков в молекулах крахмала имеют по 3 свободных гидроксила (у 2,3,6-го атомов углерода), в точках разветвления – у 2-го и 3-го атомов углерода.

Следовательно, для крахмала возможны реакции, характерные для многоатомных спиртов, в частности образование простых и сложных эфиров. Однако эфиры крахмала большого практического значения не имеют.

Качественную реакцию на многоатомные спирты крахмал не дает, так как плохо растворяется в воде.

Получение крахмала

Из растений извлекают крахмал, разрушая клетки и отмывая его водой. В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также кукурузы, в меньшей степени – из риса, пшеницы и других растений.

Получение крахмала из картофеля

Картофель моют, измельчают и промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Вода извлекает из измельченного сырья крахмальные зерна, образуя так называемое «крахмальное молоко».

Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

Получение крахмала из кукурузы

Зерна кукурузы замачивают в теплой воде разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ.

Набухшее зерно дробят для удаления ростков.

Ростки, после всплывания на поверхность воды, отделяют и используют в дальнейшем для получения кукурузного масла.

Кукурузную массу повторно измельчают, обрабатывают водой для вымывания крахмала, затем отделяют отстаиванием или с помощью центрифуги.

Применение крахмала

Крахмал широко применяется в различных отраслях промышленности (пищевой, фармацевтической, текстильной, бумажной и т.п.).

Он является основным углеводом пищи человека – хлеба, круп, картофеля.

В значительных количествах перерабатывается на декстрины, патоку и глюкозу, используемые в кондитерском производстве.

Из крахмала, содержащегося в картофеле и зерне злаков, получают этиловый, н-бутиловый спирты, ацетон, лимонную кислоту, глицерин.

Крахмал используется как клеящее средство, применяется для отделки тканей, крахмаления белья.

В медицине на основе крахмала готовятся мази, присыпки и т.д.

Рубрики: Углеводы Теги: Углеводы

Крахмал в качестве резервного питания накапливается в клубнях, плодах, семенах растений. Так, в наиболее часто используемых для производства крахмала растениях, клубнях картофеля содержится до 24 % крахмала, в зёрнах пшеницы — до 64 %, риса — 75 %, кукурузы — 70 %.

Источник

Какова роль крахмала в растении. )))

Большое количество различных химических соединений растительных организмов можно объединить в несколько типов веществ в зависимости от их физиологического значения. Прежде всего, это запасные питательные вещества, отложенные организмом. Запасные вещества используются растением в дальнейшей жизнедеятельности, сравнительно небольшая часть образует отбросы, а другая часть идет на построение скелетной системы клеток — их оболочек.
Запасные вещества клетки в растении бывают двух категорий: безазотистые вещества — углеводы и жиры и азотистые вещества — белки.
К углеводам относятся соединения, состоящие из углерода, кислорода и водорода. Углеводы играют большую роль в жизни растений.
Крахмал — очень рспространенный в растениях углевод, имеющий формулу (С6Н10О5)n. Запасной крахмал встречается в виде крахмальных зерен определенного строения, характерного для отдельных видов или групп растений . Крахмальные зерна отличаются слоистостью, так как они сложены из слоев неодинаковой плотности. Характерной реакцией на крахмал является его посинение от действия иода. Этой реакцией можно обнаружить даже мельчайшие примеси крахмала. В растении крахмал гидролизуется при участии фермента амилазы (от латинского слова амилум — крахмал ). При гидролизе крахмала ферментом амилазой сначала образуется солодовый сахар мальтоза, который затем под действием другого фермента — мальтазы гидролизуется в виноградный сахар, или глюкозу.
Существуют различные формы крахмальных зерен: простые, сложные и полусложные. Простое крахмальное зерно состоит из одного зернышка. Сложные зерна состоят из отдельных зернышек, склеенных вместе в одно зерно. Полусложные зерна, как и сложные, состоят из нескольких зернышек, которые окружены общими слоями.
Фермент амилаза используется для приготовления солода в пищевой промышленности. Для его изготовления проращивают семена ячменя и других злаков, затем их высушивают и размалывают. Получается продукт, называемый солодом. Солод содержит значительные количества фермента амилазы, при помощи которой можно осахаривать крахмал . Солод используется при приготовлении пива, кваса и других напитков.

Источник

1. Крахмал

Крахмал — самый распространённый полисахарид. Он образуется в клетках растений из глюкозы и выполняет функцию запасного углевода. Больше всего крахмала содержат клубни картофеля, зерно риса и кукурузы.

Состав крахмала выражает молекулярная формула ( C 6 H 10 O 5 ) n , а его молекулы образованы остатками α -глюкозы. В каждом структурном звене есть три гидроксильные группы, а альдегидная группа отсутствует.

Крахмал состоит из двух полисахаридов — амилозы и амилопектина. Молекулы амилозы линейные, а молекулы амилопектина имеют разветвлённое строение. Молекулы амилозы меньше (степень полимеризации \(100\)–\(1400\)) по сравнению с амилопектином (степень полимеризации до \(6000\)).

Крахмал представляет собой белый аморфный порошок. Это вещество не растворяется в холодной воде, а в горячей образует клейстер.

При нагревании крахмального клейстера с серной кислотой происходит гидролиз. Этот процесс идёт ступенчато с образованием декстринов, мальтозы и глюкозы:

При действии на крахмал или на крахмальный клейстер спиртового раствора йода наблюдается характерное синее окрашивание, реакцию используют для обнаружения крахмала. При нагревании синий цвет исчезает, а при охлаждении опять проявляется.

В промышленности крахмал получают из природного сырья — картофеля, риса или кукурузы. Сырьё измельчают, промывают водой, отстаивают полученную взвесь и выделяют из неё крахмал.

Крахмал входит в состав продуктов питания — хлеба, картофеля, макарон, разных круп. В организме он расщепляется до глюкозы под действием ферментов. Избыток глюкозы превращается в животный крахмал гликоген и откладывается в печени и мышцах.

Крахмал находит применение в целлюлозно-бумажной, пищевой, фармацевтической промышленности. Из него получают глюкозу, патоку, клей, этанол, молочную кислоту.

Источник