Надо Знать

добавить знаний



Крахмал



План:


Введение

Окрашенные йодом гранулы пшеничного крахмала. Сфотографировано через световой микроскоп

Крахмал, лат. amylum 6 ​​Н 10 О 5) n - высокомолекулярный полисахарид растительного происхождения, который накапливается в результате фотосинтеза в плодах, зерне, корнях и клубнях некоторых растений как запасная форма углеводов [1]. Резервный Гомополисахариды растений.

Виды крахмала: картофельный, кукурузный, амилопектинового кукурузный, пшеничный, рисовый, гороховый, тапиоковий, модифицированный и др..


1. Физические и химические свойства

Белый, хрустящий, аморфный и очень гигроскопичен порошок без вкуса и запаха. Обычно содержит 10-20% связанной воды, которую можно удалить сушкой при 100-110 С. Во микроскопом - зернистый порошок. Нерастворимый в холодной воде, эфире, спирте; в горячей воде набухает и образует коллоидный раствор - крахмальный клейстер; с раствором йода дает синее окрашивание. Реакция с йодом дает возможность обнаружить даже миллионную часть крахмала в растворе. [2] Молекулы крахмала неодинаковые по размерам.

Крахмал содержит полисахарида 97-99%, белковых веществ 0,3-1,5%, клетчатки 0,2-0,7%, зольных веществ (фосфаты, силикатные кислоты) 0,3-0,6%. В крахмале найдено 0,6% жирных кислот ( пальмитиновую, стеариновую и др..). [2] Молекула крахмала состоит из двух химически независимых частей (полисахариды): амилозы (20-30%) и амилопектина (70-80%), соотношение которых зависит от природы растений:

- В кукурузном крахмале амилоза составляет 25% всей массы вещества, а амилопектин - 75%. В восковидный кукурузе - более 95% амилопектина. [2] Выращивают кукурузу и с 75% амилозы.
- В картофельном крахмале амилозы - 20%, а амилопектина - 80%, что придает ему специфических свойств.
- Крахмал яблок - с 100% амилозы. [2]

Амилоза и амилопектин различаются между собой химическим строением. Однако, оба полисахариды состоят из глюкозных остатков, соединенных между собой образуя линейные или разветвленные цепи. В зернах крахмала молекулы амилозы и амилопектина образуют слои с кристаллической и аморфной строением. Энергия взаимодействия отдельных групп атомов в зерне крахмала зависит от расположения амилозы и амилопектина и их соотношение [3] [4] [5].

В горячей воде крахмал набухает. При этом амилоза переходит в раствор, а амилопектин образует коллоидный раствор (клейстер).

В качестве растворителей крахмала используют холодную соляную, надхлорного, трихлоруксусная, сульфосалициловую кислоты, растворы CaCl 2, ZnCl 2, MgCl 2, луга, глицерин, формамид и др. ..


1.1. Гидролиз

Крахмал при быстром нагревании расщепляется до декстринов формулы (С 6 Н 10 О 5) х, где х - число глюкозных остатков в декстрин гораздо меньше, чем в формуле крахмала. При добавлении кислот процесс ускоряется. В зависимости от глубины гидролиза (температуры, концентрации и вида кислоты, ферментов), крахмал расщепляется до декстринов, мальтозы, глюкозы. Во время гидролиза крахмала постепенно образуется растворимый крахмал, декстрины, ди-и моносахаров [1].

В гидролизата различают следующие декстрины: амилодекстрины - растворяются 25%-ным, а осаждаются 40%-ным этиловым спиртом, с йодом дают фиолетово-синюю окраску; еритродекстрины - растворяются 55%-ным раствором, а осаждаются в 65% этиловом спирте; ахродекстрины - растворяются в 70%-ном этиловом спирте, йодом не окрашиваются; мальтодекстрины - спиртом не осаждаются, йодом не окрашиваются. [2]

Незначительно дикстринизований крахмал, который дает с йодом синее окрашивание, лучше растворяется в воде, по сравнению с обычным крахмалом, называют растворимым крахмалом. [2]

В промышленности применяется гидролиз, который имеет ступенчатый характер.

Частичный гидролиз крахмала до декстринов, для которых уже характерные свойства восстановителя, происходит при быстром нагревании крахмала с небольшим количеством воды (10-20%).

Декстрины образуются при выпечке хлеба (появление корочки), или при действии горячей утюги на накрахмаленную ткань, вследствие чего она сверкает. При этом, основная задача процесса хлебопечения заключается в превращении нерастворимого крахмала в растворимые декстрины, которые лучше усваиваются человеком в процессе пищеварения.

При неполном гидролизе крахмала получают крахмальную патоку (содержание глюкозы составляет 60%) или крахмальный сахар (содержание глюкозы 70%) для пищевых потребностей.


При полном гидролизе в промышленности получают глюкозу, а промежуточными продуктами могут быть олигосахариды, мальтоза (К.Кирхгофф, 1814 г.):

6 ​​Н 10 О 5) n Н 2 О
\ Longrightarrow {}
180 о С

6 ​​Н 10 О 5) m
Декстрины
Т о С
\ Longrightarrow {}


n / 2 С 12 Н 22 В 11
Мальтоза
Н +
\ Longrightarrow {}


n С 6 Н 12 О 6
Глюкоза

Под действием амилаз в пищеварительном тракте человека и животных крахмал подвергается гидролиза и расщепляется с образованием глюкозы и мальтозы, расщепляющийся мальтазы до глюкозы, которая усваивается организмом.


1.2. Модификация крахмала

В технике превращения крахмала в глюкозу (процесс осахаривания) происходит путем кипячения его в течение нескольких часов с раствором серной кислоты (каталитическое влияние серной кислоты на осахаривания крахмала было изобретено в 1811 г. К. С. Кирхгофом). Чтобы из образовавшегося раствора удалить серную кислоту в него добавляют мел, образуя из серной кислоты нерастворимый сульфат кальция. Последний отфильтровывают и вещество упаривают. Образуется густая сладкая масса - крахмальная патока, которая кроме глюкозы имеет значительное количество других продуктов гидролиза крахмала.

Патока используется для приготовления кондитерских изделий и для различных технических целей.

Если нужно получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Полученный после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы.

Также в наше время [ Когда? ] проводят энзиматического гидролиза крахмала, с использованием альфа-амилазы для получения декстринов различной длины, и глюкоамилазы - для дальнейшего их гидролиза с получением глюкозы.

При нагревании сухого крахмала до 200-250 C происходит частичное его разложение и получается смесь менее сложных чем крахмал полисахаридов ( декстрин и другие).

Физическое изменение позволяет получать крахмал с высокой способностью удерживать влагу, что в свою очередь придает конечному продукту желаемую консистенцию.

Крахмал осаждается спиртом, образует комплексы с йодом, очень легко изменяет ряд своих свойств при воздействии темпераптры, кислот, щелочей, солей и других химических реагентов. Основываясь на этом, разработано много видов модифицированных крахмалов (фосфаты, оксиетилкрохмаль, диальдегидний поперечно связанный, желирующий, предварительно клейстеризований, гипохлоритний др.).


2. Биологические свойства

Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86%), пшеницы (до 75%), кукурузы (до 72%), а также клубни картофеля (до 24%) и зерно ячменя.

Для организма человека крахмал наряду с сахарозой служит основным поставщиком углеводов - одного из важнейших компонентов пищи. Под действием ферментов крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма [6].

Известно, что крахмал активизирует обмен желчных кислот и способствует выведению холестерина из организма [6].


3. Получение крахмала

Крахмал получают из картофеля и риса, реже - из других зерновых. Саго - крахмалистый продукт из древесины саговой пальмы, а также некоторых саговников [1].

В тропиках выращивают многие крохмалоносних растений: батат (ямс), таро, маниок и другие [1].

Чтобы добыть крахмал, нужно разрушить клеточные стенки и добыть сок. Для этого сырье измельчают на терках, получая кашицу. Чтобы выделить свободный крахмал, кашицу многократно промывают на ситах в ситовых аппаратах. Ситовый аппараты в пять ступеней проводят разделение продукта на мезгу и крахмальную суспензию (крахмальное молоко) различной концентрации. Крахмальное молоко рафинируют (очищают). После этого выделенный крахмал многократно промывают чистой водой на специальных центрифугах -пурификаторах или гидроциклонах.

В производстве картофельного крахмала применяют процессы очистки картофеля от легких и тяжелых примесей, мойки, дробления, выделения клеточного сока, снтування и промывания, центрифугирования и сушки.

Из картофельного крахмала можно получить отдельно амилозы (суперлозу) н амилопектнн (ромалин). Для этого на крахмал действуют растворами солей МgS0 4, (NH 4) 2 SO 4, Na 2 SO 4, содержащих н-бутиловый спирт, прн 120 С. После этого амилозы осаждают при 70 С, а амилопектин - при 20 С. [2]

В производстве кукурузного крахмала существует два способа: сирчистокислотний и щелочной. По первому способу кукурузное зерно замачивают в 0,1-0,2% водном растворе сернистой кислоты при 48-50 С в течение суток, зерно промывают, грубо измельчают, выделяют зародыш, тонко измельчают, промывают крахмал на ситовых аппаратах, отделяют от мелкой и крупной мезги, глютена (на сепараторах), промывают на вакуум-фильтрах, центрифугируют, высушивают или перерабатывают на крахмало-продукты. По второму способу кукурузу замачивают в водном растворе щелочи, промывают, измельчают, крахмал выделяют и проходят мимо на ситовых аппаратах, центрнфугують, высушивают или направляют без высушивания на переработку.

См.. также: Получение кукурузного крахмала

4. Содержание крахмала в растениях

Название растения Часть растения Содержание крахмала (до) Содержание сахара Примечания
Рогоз широколистный (Typha latifolia) сухие корневища 58% (25-58%) 10% -
Цетрария исландский (Cetraria islandica) наземная часть 44% % (Крахмал: лихенин)
Глицерия (Glyceria) зерновки 75% ? -
Кукуруза (Zea mays L.) семян 71% [7] ? -
Хлебное дерево (Artocarpus altilis) сушеная мякоть плодов 80% (60-80%) 14% -
Кувшинка белая (Nymphaea alba) корневище 49% 20%
Овес (Avena) зерно 60% ? Овес посевной (Avena sativa L.)
Сусак (Butmus umbelltus) корневище 60% ?
Водяной орех (Trapa natans) орех 55% ?
Батат (Ipomoea batatas L.) клубни 72% [7] ?
Сорго (Sorghum) ? 74% [7] ?
Маниок (Manihot) ? 77% [7] ?
Горох (Pisum) зерно 40% [7] ?
Ячмень (Hordeum L.) зерно 75% [7] ?
Картофель (Solanum tuberosum) клубни 82% [7] ?
Саговые пальмы (род. лат. Cycas ) сердцевина пальмы ? ?
Рис (Oryza) зерно 89% [7] ?
Рожь (Secale) зерно 72% [7] ?
Пшеница (Triticum L) зерно 74% [7] ?
Алтея врачебная (Althaea officinalis L.) корни 37% 10% (10% сахарозы)
Стрелолист обычная (Sagittaria sagittifolia L.) клубни 35%

5. Хранение

Хранят крахмал в чистых, сухих, хорошо проветриваемых складах, без постороннего запаха, не зараженных вредителями. Оптимальной для хранения считают 70%-ную относительную влажность воздуха, хотя допускается до 75%, и температуру около 10 C. В этих условиях стандарты предусматривают хранение картофельного и кукурузного крахмала 2 года, а пшеничного - 1 год. Длительное хранение существенно снижает клейстеризуючу способность крахмала. В помещениях с повышенной относительной влажностью воздуха он увлажняется, а вследствие микробиологических процессов и порчи приобретает сначала кисловатый, затхлого, а затем и гнилостного запаха. [8]


6. Применение

Крахмальный клей

Крахмал сельскохозяйственных культур является ведущим компонентом рациона человека, важным сырьем для пищевой, фармацевтической и технических отраслей промышленности.

Крахмал широко применяется в пищевой отрасли как загуститель ( E1404), при производстве патоки различного углеводного состава, для получения декстринов, глюкозы (кристаллической глюкозы, глюкозного концентрата, глюкозно-фруктозного сиропа, этанола и других продуктов брожения; как клей, как микробиологическая среда при получении различных энзимов, антибиотиков, витаминов, а также как основа искусственных биодеградабельних биополимеров. Крахмал со степенью гидролиза (по глюкозе) менее 5% - мальтодекстрин - используется в качестве стабилизатора в производстве майонеза.

Комплексная переработка крахмала: крахмал гидролизуется до глюкозы, которая изомеризуется во фруктозу и гидрированием превращается в сорбит, или идет на получение других продуктов - этанола, молочной кислоты, лимонной кислоты; гидролизат смешивается с волокнами для кормов скоту. [9]

Сырьем для производства кристаллического глюкозы является крахмал, полученный из кукурузы, пшеницы, хотя может быть использован и картофельный крахмал. Однако картофельный крахмал незаменимым сырьем в других отраслях промиисловости и для производства глюкозы не используется. Основное сырье для производства кристаллического глюкозы - кукурузный крахмал.

Во врачебной практике крахмал очень часто используют как наполнитель и субстрат для изготовления таблеток (как наполнитель в твердых лекарственных формах) и облаток и в пастах, в присыпках и мазях применяют при болезнях кожи, в виде отвара (клейстера) - при заболеваниях пищеварительного канала как обволакивающим средство. Крахмал и декстрины (продукты неполного гидролиза линейных полисахаридов) положительно влияют на холестериновый обмен, улучшают пищеварение. Он входит как важный компонент практически ко всем диет.

Крахмал используют в текстильной, нефтяной, бумажной и других отраслях промышленности.

Основной объем крахмалопродуктов готовят из кукурузы, на долю которой приходится 45 млн т, остальные сырьевой базы составляет тапиока (5 млн т), пшеница (4 млн т) и картофель (2,5 млн т) [10].


7. Интересные факты

В Украине селекционерами Селекционно-генетического института национального центра насиннезнавства и сортоизучения создана перспективная пшеница Вакс, которая в строении молекул крахмала имеет амилозы 0% и 100% амилопектина. [11] Крахмал пшеницы Вакс имеет 10 о С ниже обычный крахмал температуру клейстеризации, выдерживает процесс замораживания-размораживания и лучше усваивается организмом человека.

Примечания

  1. а б в г Лекарственные растения: Энциклопедический справочник / Отв. ред. А.М.Гродзинський.-К.: Издательство "Украинская энциклопедия" им. М.П.Бажана, украинская производственно-коммерческий центр "Олимп", 1992.-544с. ISBN 5-88500-055-7
  2. а б в г д е ж Производство сахаристых веществ / В.В.Петрушевский, Е.Г.Бондарь, Е.В.Винокурова - К.: Урожай, 1989 - 168с. ISBN 5-337-00407-7
  3. " " Nei1 j. Atrin. Sophia L. Cheng. Rukmal М. Abeysekera, Anthony W. Robards Localisation of Amylose and Amylopectin in Starch Granules Using Ensyme - Gold Iabelling 11 Starch. - 1999. - Nr.5. - Р.163-172.
  4. " " Perry RA .. Donald А.М. The effects of Iow temperatures on starch granule st ucture ИИ РоИутег. -2000. - Nr. 21. - Р.6361-6376.
  5. " " Хранение и переработка сельхозсырья. - 1999. - Ns7. - С. 30-33.
  6. а б Товстуха Е.С. Фитотерапия. - М.:, 1990.-304 с., Ил., 6,55 л. ил. ISBN 5-311-00418-5
  7. а б в г д е ж и к л Artikel Starch und Starch, Composition. In: Hans Zoebelein (Hrsg.): Dictionary of Renewable Ressources. 2. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim und New York 1996; Seiten 265-266, 267. ISBN 3-527-30114-3.
  8. " " Сирохман И. В. Товароведение сахара, меда, кондитерских изделий: Учебник. - К.: ЦУЛ, 2008. - 616 с. - ISBN 978-966-364-694-7
  9. " " В.П. Повар Биоресурсы - потенциальная сырье для промышленного органического синтеза - www.nbuv.gov.ua/Portal/chem_biol/kin/07kvppos.pdf / катализ и нефтехимия Сборник научных трудов. - www.nbuv.gov.ua/Portal/chem_biol/kin/ - 2007, № 15.
  10. " " Серегин С.Н. Продукция из крахмалосодержащего сырья в балансе сахаристых веществ России / / Пищевая промышленность. - 2004. - № 1 - С. 48-54
  11. " " Хареба В., Кузнецова И. В. Производство и использование сахаросодержащих продуктов - www.nbuv.gov.ua/portal/Chem_Biol/Cb/2010_3/8-9.pdf / Сахарная свекла. Научный журнал. - № 3 (75) 2010 - www.nbuv.gov.ua/portal/Chem_Biol/Cb/

Источники


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам