В химическом анализе позволяет определять озон, сероводород в водной среде и олово в образцах в качестве индикатора при йодометрическом титровании.
Строение крахмала
Крахмал состоит из 2 полисахаридов, построенных из циклических остатков a-глюкозы.
Как показано, связывание молекул глюкозы происходит через более активные гидроксильные группы, исчезновение которых исключает образование альдегидных групп, не присутствующих в молекуле крахмала. Поэтому крахмал не вызывает реакции «серебряного зеркала».
Крахмал состоит не только из линейных, но и из разветвленных молекул. Это объясняет зернистую структуру крахмала.
Крахмал состоит из:
- амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) — 10-20%;
- амилопектин (оболочка крахмального зерна) — 80-90%.
Амилоза
Амилоза является водорастворимым и линейным полимером, в котором остатки α-глюкозы связаны между собой через первый и четвертый атомы углерода (α-1,4-глюкозные связи).
Цепь амилозы содержит от 200 до 1000 остатков альфа-глюкозы (средняя молекулярная масса 160 000).
Макромолекула амилозы свернута в спираль, каждый виток которой состоит из 6 единиц α-глюкозы.
Амилопектин
В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде и имеет разветвленную структуру.
Подавляющее большинство остатков глюкозы в амилопектине связано α-1,4-глюкозидными связями, как и в амилозе. Однако в местах разветвления цепи присутствуют α-1,6-гликозидные связи.
Амилопектин имеет молекулярную массу 1-6 миллионов.
Молекулы амилопектина также довольно компактны и имеют сферическую форму.
Как работает в человеческом организме
Углеводы являются основным источником топлива для нашего организма. После того как пищеварительная система преобразует пищу в глюкозу, организм использует ее для питания всех клеток и органов. Остатки хранятся в печени и мышцах. Блюда, содержащие крахмал и клетчатку — углеводы, способствующие здоровому пищеварению и регулирующие уровень сахара в крови, — известны как универсальный источник «топлива». Эти источники углеводов расщепляются медленнее, чем простые углеводы, и обеспечивают длительный приток энергии и чувство сытости между приемами пищи.
Единственная роль крахмала в рационе человека заключается в преобразовании его в глюкозу для получения дополнительной энергии.
Этот процесс начинается в тот момент, когда крахмалистая пища попадает в рот. На этом этапе слюна окружает молекулы крахмала и воздействует на них, производя продукт распада — мальтозу, более простой углевод. Затем новое вещество попадает в тонкий кишечник, где оно подвергается дальнейшей трансформации и превращается в глюкозу. Только после этого организм поглощает глюкозу (из стенок кишечника), вещество попадает в кровь и путешествует по кровеносным сосудам по всему телу, снабжая каждую клетку энергией.
Однако организм не в состоянии использовать всю глюкозу из крахмала за один «сеанс». Избыток хранится в виде гликогена в печени и мышечной ткани. И когда организм испытывает недостаток энергии, на помощь приходит гликоген.
Резистентный крахмал
Большинство углеводов, поступающих с пищей, являются крахмалами. Это цепочки глюкозы, которые содержатся в зерновых, картофеле и многих других продуктах. Однако не все крахмалы, которые мы едим, могут быть переварены организмом. Иногда небольшое количество крахмалистой пищи проходит через пищеварительный тракт без изменений. Другими словами, это вещество устойчиво к перевариванию. Биологи называют этот вид крахмала резистентным. А в организме он действует как растворимое пищевое волокно. Как показывают многочисленные исследования, этот тип действительно оказывает положительное влияние на здоровье. В частности, он улучшает чувствительность к инсулину, снижает уровень сахара в крови и уменьшает аппетит, и это далеко не все преимущества резистентного крахмала для человека. Устойчивые крахмалы также помогают избавить организм от «плохого» холестерина и снизить уровень триглицеридов.
Но не все устойчивые крахмалы одинаковы. Существует четыре типа этого вещества:
- тип 1 – содержится в зерновых, семенах, бобовых;
- тип 2 – есть в некоторых видах мучного, в сыром картофеле и зеленых бананах;
- тип 3 – образовывается, когда крахмалистые продукты, в том числе рис и картофель, варят, а затем охлаждают;
- тип 4 – результат химических реакций.
Однако следует отметить, что один и тот же продукт питания может содержать различные типы крахмала. Например, когда бананы созревают, резистентный крахмал превращается в обычный крахмал. На количество резистентного крахмала в продуктах также влияет способ их приготовления.
Польза и вред для организма
В организме человека резистентный крахмал функционирует по принципу растворимого пищевого волокна. Он проходит через желудок и тонкий кишечник непереваренным и служит пищей для полезных бактерий (кишечной флоры) в кишечнике. Существуют сотни видов бактерий, которые влияют на здоровье, и без некоторых из них организм не мог бы функционировать. А резистентный крахмал питает эти микроорганизмы. В результате этого взаимодействия образуются различные виды полезных соединений, от газов до жирных кислот, одной из которых является масляная кислота. Таким образом, крахмал питает полезные бактерии и косвенно клетки толстой кишки, увеличивая количество масляной кислоты.
Кроме того, стойкое вещество обладает рядом положительных свойств для кишечника. Во-первых, он снижает уровень pH, уменьшает воспаление и снижает риск развития рака толстой кишки. Благодаря своему лечебному воздействию на толстую кишку, крахмал может быть полезен при таких нарушениях пищеварения, как воспаление кишечника, болезнь Крона, запоры, дивертикулез и диарея. Исследования также показали, что резистентный крахмал улучшает усвоение минералов. Он защищает организм от токсичных веществ, предотвращая их всасывание из кишечника.
Но действительно ли резистентный крахмал так полезен, как утверждают некоторые исследователи? Пока нет однозначного ответа на этот вопрос, поскольку научные эксперименты продолжаются. И вполне возможно, что все предполагаемые чудодейственные свойства резистентного крахмала не подтвердятся. Однако несомненно, что крахмал должен быть частью вашего рациона.
Строение
Крахмал имеет сложную химическую структуру и представляет собой смесь двух основных полисахаридов:
Каждый полисахарид состоит из мономера — a-глюкозы. Единицы амилозы и амилопектина связаны α(1→4)-глюкозными связями, образуя цепи.
Молекула амилозы имеет линейную структуру, состоящую из 200-1000 строительных блоков. Цепь свернута в спираль. На один оборот приходится шесть остатков глюкозы.
Амилопектин представляет собой разветвленную цепь с шестью — 40 000 звеньев. Разветвление цепи обусловлено α(1→6)-глюкозидными связями на протяжении 20-25 остатков глюкозы.
Помимо полисахаридов, крахмал также содержит минералы (остатки фосфорной кислоты), липиды и жирные кислоты.
Нахождение в природе и получение
Крахмал образуется в процессе фотосинтеза путем полимеризации глюкозы:
Крахмал является основным компонентом семян растений. Он используется в качестве энергетического резерва. Больше всего крахмала содержится в эндосперме зерновых (до 85 %) и в клубнях картофеля (20 %).
Крахмал находится в клетках в виде гранул, форма которых зависит от вида растения. Гранулы крахмала представляют собой многоступенчатые зерна. Они растут, откладывая новые слои крахмала на старые. Зерна хранятся в специальных растительных клетках (лейкопластах), называемых крахмальными пластидами.
В пищевой и промышленной химии крахмал чаще всего извлекают из картофеля. Для этого клубни измельчают, промывают и оставляют отдыхать. Поверхностный крахмал собирают, промывают и сушат до образования кристаллов.
Крахмал не синтезируется животными. Гликоген — это аналогичное энергетическое вещество в клетках животных.
Свойства
Крахмал представляет собой белый, кристаллический, безвкусный порошок. Порошок нерастворим в холодной воде. При контакте с горячей водой амилоза растворяется, а амилопектин набухает и образует комплекс. Если потереть кристаллы пальцами, можно услышать скрип.
При нагревании крахмал подвергается гидролизу под действием катализаторов. Гидролиз происходит в несколько этапов. Крахмал образует декстрин, который гидролизуется до мальтозы. Гидролиз мальтозы приводит к образованию глюкозы. Общее уравнение:
Качественной реакцией является синее окрашивание, обусловленное действием йода.
Реакции восстановления уровня серебра и гидроксида меди не протекают.
Крахмал потребляется с растительными продуктами, такими как картофель, мука и кукуруза. Он также используется для изготовления клея.
