Крахмал

Химия 10 класс

««Аминокислоты и белки» химия 10 класс» — Какие атомы входят в состав белков. Сушеные водоросли. Химические свойства. Общая формула. План характеристики. Изомерия. Классификация. Луи Воклен. Форма полипептидной цепи. Физические свойства. Растворимость в воде. Гетерофункциональные(бифункциональные) соединения. Аминокислоты. Природные аминокислоты. Основными структурными компонентами белков являются аминокислоты. Трехмерная конфигурация. Цветные качественные реакции белков.

«Амины и анилин» — Строение и свойства. Изомерия аминов. Получение аминов. Классификация. Реакция анилина с бромной водой. Характеристика метиламина и анилина. Признаки сравнения. Классификация аминов. Понятие об аминах. Химические свойства. Решите задачу. Применение аминов. Амины. Общие формулы аминов. Номенклатура аминов.

«Бородин» — Первые успехи в музыке. Александр Порфирьевич Бородин. Похоронен в Александрово-Невской лавре. Могучий разум ученого. Медико-хирургическая академия. Песня «Спящая княжна». Работа в химической лаборатории г.Пизы. Детские годы. Съезд химиков в Карлсруэ. Н.А.Римский-Корсаков. Опера «Князь Игорь». Юбилейная медаль. Н.Н.Зинин. Премьера оперы «Князь Игорь». Общественный деятель. Могучая кучка. Гейдельберг.

«Белки» — Денатурация. Третичная структура. Фибриллярные белки. Глобулярные белки. Размер белка может измеряться в числе аминокислот или в дальтонах. Из истории. Уровни организации. Функции белков. Белки. Сложные белки. Четвертичная структура. Первичная структура. Простые белки. Типы строения белков. Термин. Вторичная структура.

«Теория органической химии» — Продукты. Альдегиды. Человек. Времена Средневековья. Основные классы органических соединений. Галогены. Спирты. Разработка теории валентности. Немного из истории. Ионы. Функции. Определение органической химии. Гипотезы химии. Органическая химия. Строение органических молекул. Ученики. Простые эфиры.

«Гибридизация атомов углерода» — Sр2-гибридизация. Схема образования. Негибридизованные орбитали. Молекулярная структура алкинов. Взаимное расположение. Sр3-гибридизация. Тип гибридизации. Три типа гибридизации. Sр-гибридизация. Достигли ли вы цели урока. Валентные состояния атома углерода. Процессы выравнивания орбиталей. Электронная структура. Кристаллическая решетка алмаза. Пространственная конфигурация. Молекулярная структура алканов.

«Химия 10 класс»

Физические свойства

Белый, хрустящий, аморфный и очень гигроскопичен порошок без вкуса и запаха. Обычно содержит 10-20% связанной воды, которую можно удалить высушиванием при 100-110 ° C. Под микроскопом — зернистый (гранулы) порошок. Нерастворимый в холодной воде, эфире, спирте; в горячей воде набухает, и образует коллоидный раствор, при охлаждении которого образуется устойчивый гель — крахмальный клейстер; с раствором йода дает синее окрашивание (амилоза дает синюю окраску, а амилопектин — от красного до фиолетового). Реакция с йодом дает возможность выявить даже миллионную часть крахмала в растворе. Молекулы крахмала неодинаковые по размерам.

Гранулы крахмала

Размеры зерен (в мм) для различных видов крахмала

Название крахмала	Размеры
Картофельный	0,05-0,08
Кукурузный	0,02-0,03
Пшеничный	0,03-0,05
Рисовый	0,05-0,01

Крахмал содержится в растениях в виде гранул. В зерновых культурах и других высших растениях гранулы крахмала образуют пластиды. Пластиды, из которых состоит крахмал называют амилопласты. В зерновых культурах (пшеница, кукуруза, рожь, ячмень, сорго и просо) крахмал представлен простыми гранулами — каждый амилопласты состоит из одной гранулы. В черта и овса гранулы составлены — каждый амилопласты содержит много гранул.

В ржи, пшеницы и ячменя различают два типа гранул крахмала: крупные — двояковипукли (линзовидные) гранулы, и небольшие — сферической формы. В ячменя двояковипукли гранулы формируются в перид первых 15 дней после опыления, а с 18-го по 30-й день — после опыления появляются маленькие гранулы, которые составляют 88% от общего количества гранул. В пшеницы и ячменя каждый пластид сначала формирует большую двояковипуклу гранулу крахмала. После этого пластиды образуют выпуклости, в которых происходит формирование маленьких гранул крахмала. Эти значительно более меньшие амилопласты отделяются от материнского пластида перетяжкой-стриктурой. Крахмал синтезируется в пластидах.

Кристалличность

О том, что крахмал является полукристаллического материалом известно еще с 1930-х годов. По форме рентгенограмм цельных гранул крахмала, они подразделяются на три типа, которые обозначают буквами А, В и С. Крахмал большинства зерновых культур относится к типу А, крахмал картофеля и других корнеплодов, а также ретроградуйований крахмал — к типу В, а крахмал гороха и бобов — до типа С, который представляет собой промежуточную форму между типами А и В. Под действием тепла картофельный крахмал типа В превращается в тип А. Более короткие декстрины (12-15 глюкозных единиц) могут принадлежать к любому из этих трех типов в зависимости от характера их кристаллизации. Одним из инструментальных способов исследования крахмала эффективно используется метод дифракции рентгеновских лучей.

Двойное преломление света

При рассмотрении крахмала в поляризованном свете наблюдается двойное преломление лучей, которое имеет характерную форму «мальтийского креста». Причиной такого преломления является высокоорганизованная структура гранул крахмала, которую не надо путать с кристалличность. Даже очень хорошо организованы молекулярные структуры могут не быть кристаллическими, но они обладают свойством двойного преломления лучей — целлюлоза в листе бумаги является полукристаллического, а кристаллы сами по себе являются двоякопереломляючимы (упорядоченными), но в силу того, что кристаллы ориентированы неупорядоченным образом, бумага свойством двойного променезаломлювання не обладает.

Целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

Свойства целлюлозы

Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

Нитрование целлюлозы.

Так как в  звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании целлюлозы избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

Ацилирование целлюлозы.

При действии на целлюлозу уксусного ангидрида (упрощённо-уксусной кислоты) происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН.

Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

Гидролиз целлюлозы.

    Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде может гидролизоваться, в результате тоже получается глюкоза. Но процесс идёт гораздо труднее.

Использует

Хотя в основном кукурузный крахмал используется для приготовления пищи и в качестве предмета домашнего обихода, кукурузный крахмал используется для многих целей в нескольких отраслях промышленности, от его использования в качестве химической добавки для определенных продуктов до медицинской терапии определенных заболеваний.

Кулинарный

Реклама Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США , 1918 г., в которой кукурузный крахмал обозначен как «полезный» и «питательный».

Кукурузный крахмал используется в качестве загустителя в пищевых продуктах на жидкой основе (например, супах , соусах , подливках , заварном креме ), обычно путем смешивания его с более низкотемпературной жидкостью с образованием пасты или кашицы. Иногда его предпочитают одной муке, потому что она образует полупрозрачную , а не непрозрачную смесь. Когда крахмал нагревается, молекулярные цепи распадаются, позволяя им сталкиваться с другими цепями крахмала, образуя сетку, сгущающую жидкость ( клейстеризация крахмала ). Обычно он входит в состав сахарной пудры ( пудры или кондитерского сахара) в качестве агента, препятствующего слеживанию .

Распространенным заменителем является крахмал аррорута , который заменяет такое же количество кукурузного крахмала.

Производители продуктов питания сокращают производственные затраты, добавляя различные количества кукурузного крахмала в продукты, например, в сыр и йогурт.

Куриные наггетсы с тонким внешним слоем кукурузного крахмала обеспечивают повышенное впитывание масла и хрусткость после последних этапов жарки.

Не кулинарный

В состав детской присыпки может входить кукурузный крахмал. Кукурузный крахмал можно использовать для производства биопластиков и .

Клей может быть изготовлен из кукурузного крахмала, который традиционно является одним из клеев, используемых для изготовления пастообразных бумаг. По сравнению с пшеничным крахмалом он сохнет с легким блеском. Его также можно использовать в качестве клея при консервации книг и бумаги.

Медицинское

Кукурузный крахмал является предпочтительным средством против прилипания медицинских изделий из натурального латекса , включая презервативы , диафрагмы и медицинские перчатки .

Кукурузный крахмал обладает свойствами, позволяющими поставлять глюкозу для поддержания уровня сахара в крови для людей с болезнью накопления гликогена . Кукурузный крахмал можно использовать начиная с возраста 6–12 месяцев, что позволяет предотвратить колебания уровня глюкозы.

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.

Амилоза – полисахарид, образованный линейными или слаборазветвлёнными цепочками остатков α-глюкозы, соединённых α-(1→4) гликозидными связями. Цепочка амилозы состоит из 200-1000 структурных единиц (остатков α-глюкозы) и закручена в спираль. На каждый виток приходится по шесть остатков α-глюкозы. Молекулярная масса амилозы колеблется от 50 000 до 160 000. Благодаря своему строению (цепочки молекулы амилозы закручены в спираль) амилоза растворима в горячей воде.

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.

Химическая формула крахмала (C₆H₁₀O₅)_n.

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.

Попадая в организм человека или животных в желудок и в кишечник, под действием собственных ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, после чего всасывается и попадает в кровь. Далее в клетках человека или животных глюкоза окисляется до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.

Крахмал не имеет температуру плавления. При температуре 410 °C самовозгорается.

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С12Н22О11

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

Поэтому сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра   с гидроксидом меди при нагревании. Такие дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

                                                                                                       глюкоза   фруктоза

Кукурузный крахмал применение в косметологии

Уход за лицом

Крахмал подходит для приготовления масок, способных вылечить проблемную кожу. Он входит в состав лифтинговых масок, помогающих подтянуть дряблую кожу и уменьшить глубину морщин.

От применения средств с кукурузным крахмалом необходимо отказаться при аллергии, наличии на коже воспалений, ссадин и ран.

Лечение жирной кожи

Регулярные маски (1-2 раза в неделю) помогут сузить поры и ликвидировать жирный блеск.

Как использовать:

1. Максимально измельчить овсяные хлопья (2 ст. л.).
2. Слегка взбить 1 яичный белок.
3. В яйцо вмешать овсяные хлопья и кукурузный крахмал (2 ст. л.).
4. Добавить масло чайного дерева (5 капель), если нужно устранить угри.
5. Очистить кожу лица.
6. Нанести состав на лицо.
7. Через 30 минут смыть состав тёплой водой.

Лифтинговая маска

Регулярное использование маски поможет подтянуть кожу и сократить морщины. Состав не подходит обладательницам жирного типа кожи.

Как использовать:

1. Очистить помидор (1/2 шт.) от кожи, измельчить в блендере до пюреобразного состояния.
2. Перемешать с крахмалом из кукурузы (2 ст. л.), добавить оливковое масло (1/2 ст. л.).
3. Очистить кожу лица.
4. Нанести состав на 20 минут.
5. Смыть тёплой водой.

Уход за волосами

Кукурузный крахмал можно использовать вместо сухого шампуня. Его необходимо нанести на корневую часть волос, помассировать, остатки устранить с помощью расчёски. Крахмал абсорбирует жир и голова выглядит чистой.

Питающая маска

Данную маску рекомендуется делать 1 раз в неделю. Она обеспечит питание, придаст волосам мягкость и снизит их ломкость.

Как использовать:

1. В 10% сливки (300 гр.) вмешать крахмал из кукурузы (3 ст. л.).
2. Вымыть шевелюру и немного подсушить, чтобы состав не стекал.
3. Нанести маску на всю длину.
4. Обмотать волосы полиэтиленом и махровым полотенцем.
5. Через 30 минут смыть состав тёплой водой.

Кукурузный крахмал имеет множество способов использования. Наиболее часто он выступает компонентом различных кулинарных блюд

Следует обращать внимание на количество съедаемой пищи и её общую калорийность. Чрезмерное потребление способно принести больше вреда, чем пользы

Кроме того, необходимо обращать внимание на имеющиеся противопоказания крахмала.

Преимущества и недостатки использования крахмала

Преимущества очевидны: крахмал практичен и широко используется при изготовлении различных продуктов. Соусы, пудинг и кондитерское печенье не могут быть приготовлены без использования крахмала.

Недостатком крахмала является его чрезмерное использование.

Не стоит забывать, что продукты крахмала представляют собой чистые углеводы. Они очень легко могут добавить вам лишний вес и принести проблемы со здоровьем, включая сахарный диабет.

Можно также утверждать, что пшеничный крахмал оказывает особенно высокое влияние на уровень сахара в крови и поэтому его следует тщательно избегать.

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:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 (hv, kat = хлорофилл),

nC6H12O6 (глюкоза) → (C6H10O5)n + nH2O.

В общем виде это уравнение можно записать как:

6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.

Для растений крахмал служит запасом питательных веществ (в качестве резервного источника питания) и накапливается в основном в плодах, семенах и клубнях, а также листьях и стеблях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %). Крахмал, по сути, является главным составляющим семян растений.

Крахмал находится в специальных клетках растений – амилопластах в виде зёрен. Формы зёрен различаются и зависят от вида растений. Крахмальные зёрна представляют собой слоистые крупицы размером от 2 до 100 мкм, внешне напоминающие сферы, овалы, многогранники и пр. Растут крахмальные зёрна слой за слоем. На старый слой наращивается новый и т.д. Крахмальные зёрна в клубнях картофеля плавают в клеточном соке, а в семенах злаков склеены между собой клейковиной.

Крахмал, синтезируемый разными растениями, несколько различается по структуре и размеру зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.

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

Гидролиз — крахмал

Гидролиз крахмала происходит в несколько этапов. В прорастающем зерне — солоде гигантские молекулы крахмала сначала гидролизуются, при этом образуются молекулы поменьше — декстрины.
 

Гидролиз крахмала, как и другие реакции гидролиза ( см. опыты 93, 135), значительно ускоряется в присутствии кислот. В результате последовательно углубляющегося гидролиза крахмал дает сначала декстрины ( см. опыт 138), затем дисахарид — мальтозу С1аН22Оц и как конечный продукт гидролиза — моносахарид d — глюкозу.
 

Гидролиз крахмала можно провести также кипячением с серной кислотой ( неорганический катализатор), что в итоге также дает превращение крахмала в глюкозу.
 

Гидролиз крахмала происходит при кипячении его с кислотами или под действием энзимов. Примерами таких энзимов являются диастаз солода и птиалин слюны, которые гидроли-зуют крахмал до мальтозы.
 

Гидролиз крахмала ( амилозы и амилопектина) приводит к D-глюкозе.
 

Гидролиз крахмала, как и реакции гидролиза других соединений ( см. опыты 93, 135), значительно ускоряется в присутствии кислот. В результате последовательно углубляющегося гидролиза крахмала сначала образуются декстрины ( см. опыт 138), затем дисахарид — мальтоза СчНаОц и как конечный продукт гидролиза — моносахарид d — глюкоза.
 

Гидролиз крахмала осуществляют с помощью р-амилазы, а-амилазы, а-1 6-глюкозидазы.
 

Гидролиз крахмала происходит при нагревании его в присутствии ферментов или в кислой среде.
 

Гидролиз крахмала идет и под влиянием кислот ( при кипячении) и под влиянием ферментов, например диастаза солода и птиалина слюны. Оба фермента гидролизуют крахмал до мальтозы.
 

Гидролиз крахмала идет и под влиянием кислот ( при кипячении) и под влиянием ферментов, например диастаза солода и птиалина слюны. Оба фермента гидролизуют крахмал до мальтозы.
 

Гидролиз крахмала произошел за счет фермента слюны — амилазы, очень энергично ускоряющей гидролиз крахмала. В отличие от кислотного гидролиза гидролиз крахмала амилазой идет до образования мальтозы. Ферменты пищеварительного тракта при температуре около 37 С гидролизуют крахмал до глюкозы.
 

Гидролиз крахмала произошел за счет фермента слюны — амилазы, очень энергично ускоряющего гидролиз крахмала. В отличие от кислотного гидролиза гидролиз крахмала амилазой идет до образования мальтозы. Ферменты пищеварительного тракта при температуре около 37 С гидролизуют крахмал до глюкозы.
 

Гидролиз крахмала происходит при кипячении его с кислотами или под действием энзимов. Примерами таких энзимов являются диастаз солода и птиалин слюны, которые гидролизуют крахмал до мальтозы.
 

Гидролиз крахмала идет через образование целого ряда промежуточных продуктов. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза.
 

Гидролиз крахмала происходит также под действием кислот при нагревании. Кроме того, он вызывается ферментами: у животных птиалином слюны, а в растениях ( например, в солоде) — д иастазой. Оба фермента гидролизуют крахмал до мальтозы.
 

Виды крахмала

В продаже, как правило, встречается крахмал, изготовленный из картофеля. Но есть большое количество продуктов, из которых выделяется порошкообразное вещество. Разные виды крахмала будут отличаться друг от друга плотностью, цветом и тактильными ощущениями.

Самыми популярными продуктами для изготовления крахмала являются:

• кукуруза;
• картофель;
• пшеница;
• рис;
• ячмень;
• горох;
• маниок;
• батат.

Большое значение в хозяйстве имеют такие виды крахмала как картофельный, рисовый, кукурузный, пшеничный, тапиоковый и бататный. В качестве способа производства используется метод помола клубней, корней и зерна.

Кукурузный крахмал

В кукурузных зёрнах содержится около 57 процентов крахмала. Для его выделения кукурузное зерно очищают, дробят и измельчают. Существуют три сорта крахмала из кукурузы: высший, первый и амилопектиновый сорт.

Кукурузному крахмалу допустимо иметь еле заметный жёлтый оттенок. Употребив такое вещество, можно ощутить лёгкий привкус и аромат кукурузы. Степень загущения ниже, чем у картофельного крахмала.

Кукурузный крахмал применяют в пищевой промышленности для изготовления кондитерских изделий, наполнителей и соусов, а также при изготовлении бумаги.

Картофельный крахмал

Клубни картофеля содержат до 20 процентов крахмального вещества. При измельчении клубней выделяется крахмальное вещество. Оно не имеет ни запаха, ни вкуса. Как правило, цвет белый.

Картофельный крахмал используют для производства кондитерских и колбасных изделий. Ещё одна область, в которой задействован порошок — косметология. В отличие от кукурузного вещества, картофельный порошок быстрее густеет, его консистенция плотнее.

Пшеничный крахмал

В пшеничных зернах содержится до 65 процентов крахмала. Отличительная черта данного вещества — кристаллическая структура с тонкими порами. Благодаря таким свойствам, пшеничный крахмал отлично впитывает влагу, например, в выпечке.

Используя этот вид вещества в приготовлении еды, важно помнить его особенность. Пшеничный крахмал необходимо добавлять в большом количестве, поскольку он сгущает жидкости хуже, чем остальные

Важно мнить, что крахмал из пшеницы довольно быстро «стареет».

Рисовый крахмал

Обработанные зерна риса используют для производства крахмала. Такое вещество состоит из мелких зёрен. При использовании большого количества рисового крахмала в блюдах можно ощутить знакомый привкус и аромат крупы. Рис хранит в себе 75% крахмального вещества.

Рисовый крахмал используется в косметологии, в средствах народной медицины и в различных блюдах. Сиропы, соусы и сладости часто имеют в составе рисовый порошок.

Тапиоковый и бататный крахмал

В преимущественно тропических странах, где невозможно вырастить картофель, данные виды растений используются для изготовления крахмала. Известно, что в батате концентрируется до 30 процентов крахмала, в маниоке — до 40.

Основное применение тапиоковый крахмал получил в пищевой промышленности в качестве стабилизатора и загустителя. Добавляется в колбасные, хлебобулочные, кондитерские изделия. Активно используется для приготовления блюд из мяса, соусов и лапши быстрого приготовления.