Підручник з Хімії. 10 клас. Величко - Нова програма

§ 37. КРОХМАЛЬ

Склад і будова молекули. Склад молекули крохмалю відповідає формулі (С6Н10О5)n. Це природний полімер, полісахарид, що синтезується в рослинах із глюкози за такою сумарною реакцією:

Мономерною ланкою цього полімера є залишок α-глюкози. Полімерний ланцюг утворюється за допомогою зв’язку між атомами С1 однієї молекули глюкози й атомом С4 іншої молекули:

Полімерний ланцюг крохмалю утворюється з мономерних ланок а-глюкози

або схематично:

Крохмаль — не однорідна речовина, а суміш полімерів двох типів: амілози (25 %) та амілопектину (75 %). Амілоза має лінійні молекули зі ступенем полімеризації n= 200—1200, амілопектин — розгалужені (n = 600—6000) (мал. 125).

Мал. 125. Будова полімерних ланцюгів амілози (а) й амілопектину (б)

Фізичні властивості. Крохмаль входить до складу всіх рослин, у деяких його дуже багато. Масова частка крохмалю в бульбах картоплі становить 12—20 %, пшениці — 57—75 %, рису та кукурудзи — 62—82 %. Це резервний полісахарид рослин. У формі крохмалю вуглеводи відкладаються рослинами про запас і використовуються ними як джерело енергії, необхідної, наприклад, для проростання насіння.

У природному стані молекули крохмалю формують зерна різної величини й форми, непроникні для води. Зерна крохмалю плавають у клітинному соку картоплі, їх можна видалити звідти механічним способом. Для цього картоплю подрібнюють, отриману масу промивають водою та відціджують. Разом із водою крохмаль проходить крізь сито. Після відстоювання воду зливають і продукт висушують.

У вільному стані крохмаль — білий аморфний порошок, нерозчинний у холодній воді. Якщо суспензію крохмалю у воді нагріти, то молекули води проникнуть у зерна, крохмаль набрякне, утворюючи в’язкий розчин. Після його охолодження утворюється клейстер. У цьому можна переконатися на досліді.

Хімічні властивості. Накопичений рослинами крохмаль розщеплюється під дією ферментів (ферментативний гідроліз) з утворенням глюкози, а в результаті окиснення останньої вивільняється енергія. Процес гідролізу можна відтворити в лабораторії, прокип’ятивши крохмаль з водою за наявності сульфатної кислоти.

До кожної мономерної ланки полімерного ланцюга крохмалю приєднується молекула води, полімерний ланцюг розривається й утворюються молекули глюкози:

Наведене рівняння — сумарне. Насправді гідроліз відбувається послідовно, з утворенням проміжних продуктів — декстринів, які мають меншу, ніж у крохмалю, молекулярну масу. Цей процес відбувається під час приготування їжі: варіння і смаження картоплі, випікання хліба тощо. Під час прасування накрохмаленої білизни крохмаль також частково гідролізує з утворенням декстринів. Декстрини легше, ніж крохмаль, засвоюються організмом. Суміш продуктів часткового гідролізу (декстринів і глюкози) називають патокою.

Реакції крохмалю

Лінійні молекули амілози, що входить до складу крохмалю, скручуються у спіралі, усередину яких можуть потрапити, як у пастку, молекули сторонніх речовин. У результаті утворюються сполуки за типом «гість—господар». Саме таким зв’язком пояснюють взаємодію йоду з крохмалем (йодокрохмальна реакція).

Добування й застосування. Крохмаль виділяють із крохмалевмісних продуктів (злаків, картоплі) механічним способом. Після подрібнення сировини її обробляють водою, відціджують і добуту суспензію відстоюють; далі продукт відділяють від води й висушують.

Крохмалевмісні продукти посідають чільне місце в раціоні людини, це клітинне «паливо» організму. У ротовій порожнині під упливом ферментів слини розпочинається гідроліз крохмалю до глюкози. Надлишки глюкози відкладаються в печінці у вигляді «запасного» вуглеводню глікогену, близького за структурою до крохмалю.

Отже, якщо рослини запасають енергію у вигляді крохмалю, то тварини — у вигляді глікогену. За потребою, наприклад під час фізичних навантажень, він знову перетворюється на глюкозу, яка живить організм. Кожен грам вуглеводів у результаті окиснення в організмі дає 19,2 кДж енергії. На думку фахівців, енергетичні потреби людини на 60 % мають задовольнятися внаслідок уживання рослинної їжі, зокрема овочів і фруктів.

Проміжні продукти гідролізу крохмалю — суміш декстринів і глюкози (патоку) використовують у кондитерській промисловості для виготовлення цукерок, додають у тісто для печива.

Крохмаль є сировиною для виробництва етанолу. З цією метою крохмаль піддають гідролізу, в результаті утворюється глюкоза, яка далі внаслідок спиртового бродіння перетворюється на етанол.

У текстильній промисловості крохмаль використовують для проклеювання тканин, у паперовій — для склеювання паперу й картону, в медицині — для виготовлення присипок, паст, капсул для лікарських препаратів.

Завдання для самоконтролю

1. Поясніть, як утворюється крохмаль у рослинах.

2. Поясніть, чому крохмаль належить до полісахаридів.

3. Чи можна стверджувати, що крохмаль — однорідна речовина? Чому?

4. Що відбувається з крохмалем під час утворення крохмального клейстеру?

5. За яких умов можливий гідроліз крохмалю?

6. До якої сполуки гідролізує крохмаль?

7. Що таке декстрини?

8. Які процеси відбуваються під час приготування крохмалевмісної їжі?

9. Чим зумовлене утворення смачної скоринки на хлібі?

10. Які особливості реакції йоду з крохмалем?

11. Удома випробуйте на наявність крохмалю: свіжі зрізи картоплини й зеленого яблука, варену ковбасу, плавлений сир, борошно, печиво, зубний порошок, косметичну пудру тощо. Зробіть висновки.

12. Крохмаль є клітинним паливом організму людини. Поясніть це твердження.

13. На яких властивостях ґрунтується добування крохмалю з картоплі?