Крахмал, свойства, получение и применение

Крахмал, свойства, получение и применение.

Крахмал – растительный полисахарид со сложным строением, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является α-глюкоза.

Крахмал, формула, молекула, строение, состав, вещество

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Крахмал в природе

Физические свойства крахмала

Химический состав крахмала

Химические свойства крахмала.Химические реакции (уравнения) крахмала

Получение и производство крахмала

Крахмал, свойства, получение и применение

Применение крахмала

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый
Запах без запаха
Вкус Без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое аморфное вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 1,5
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 1500
Пищевая ценность картофельного крахмала, ккал 313
Пищевая ценность кукурузного крахмала, ккал 343
Температура самовоспламенения, °C 410
Молярная масса крахмала, г/моль 162,141 × n

Основные химические реакции крахмала следующие:

  1. 1. реакция крахмала с водой (гидролиз крахмала):

(C6H10O5)n nН2О → nС6Н12O6 (tо, kat = H2SO4).

Важнейшее свойство крахмала – способность подвергаться гидролизу под действием ферментов или при нагревании с кислотами.

Гидролиз протекает ступенчато. Из крахмала сначала образуется декстрин ((C6H10O5)n), который гидролизуется до мальтозы (C12H22O11). Затем в результате гидролиза мальтозы образуется глюкоза (С6Н12O6).

Аналогичная реакция происходит во рту, желудке и кишечнике у живых организмов при попадании в него крахмала. В желудке и кишечнике крахмал под действием ферментов окончательно гидролизуется на глюкозу.

  1. 2. качественная реакция на крахмал (реакция крахмала с йодом):  

(C6H10O5)n I → комплексное соединение амилозы и амилопектина с йодом.

В результате реакции крахмала с раствором йода образуется комплексное соединение включения. Происходит окрашивание крахмала в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплексное соединение амилозы и амилопектина разрушается), при охлаждении появляется вновь.

В соединении включения частицы одного вещества («молекулы-гости») внедряются в кристаллическую структуру «молекул-хозяев». В роли «молекул-хозяев» выступают молекулы амилозы и амилопектина, а «гостями» являются молекулы йода.

  1. 3. не дает реакцию «серебряного зеркала» и не восстанавливает гидроксид меди до оксида меди:

При нагревании с аммиачным раствором оксида серебра крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала». Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди (II) крахмал не образует красного оксида меди (I).

Реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II) с образованием красного оксида меди (I) характерны для лактозы и мальтозы. Поэтому крахмал еще именуют невосстанавливающим полисахаридом, т.к. он не восстанавливает Ag2O и Cu(OH)2.

Крахмал накапливается в зернах злаковых растений: рисе (до 86 %), пшенице (до 75 %), кукурузе (до 72 %), а также клубнях картофеля (до 24 %). Поэтому получение крахмала связано с выделением его из его источников. 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. Из картофеля и злаков крахмал получают,  разрушая клетки и отмывая его водой, после чего отстаивают и сушат.

Кукурузный крахмал получают путем обработки кукурузных зерен. После предварительной очистки кукурузные зёрна замачивают в серной кислоте, благодаря чему связывающий белок и другие вещества растворяется. Размякшие зёрна дробят и получают “крахмальное молоко” (крахмальную суспензию). Затем производят отделение крахмала от белка, не растворившегося в серной кислоте, отстаиванием или с помощью центрифуги. На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают и высушивают.

Клубни картофеля предварительно моют и измельчают на терочных машинах до состояния кашки. Из полученной кашки на центрифугах отделяют клеточный сок и получают “крахмальное молоко”. “Крахмальное молоко” рафинируют и промывают водой. Образуется сгущенная суспензия крахмала, из которой затем осаждают крахмал. На следующем этапе отделившийся крахмал тщательно промывают, отстаивают и высушивают.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

– в качестве продукта питания как наиболее распространённый источник углеводов в рационе человека, а также для загущения многих пищевых продуктов и приготовления киселей, заправок, соусов и пр.,

– в пищевой промышленности – для получения глюкозы, патоки, этанола,

– в текстильной промышленности – для обработки тканей,

Крахмал и мука

– в бумажной промышленности – в качестве наполнителя,

– в фармацевтической промышленности – в качестве наполнителя лекарственных препаратов,

– в быту – для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов и пр.,

– в быту – для приклеивания обоев (крахмальный клейстер).

Крахмал, свойства, получение и применение.

Крахмал в природе

Применение крахмала

Крахмал

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.

– 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

– 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.

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.

По внешнему виду крахмал представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Крахмал, свойства, получение и применение

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.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

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.

(на 100 г. крахмала)

Название вещества Картофельный крахмал Кукурузный крахмал
Белки, г 6,90 0,26
Жиры, г 0,34 0,05
Углеводы, г 83,10 91,27
Вода, г 6,52 8,32
Зола, г 3,14 0,09

В картофельном крахмале присутствуют витамины B1, B2, B3 (PP), B4, B5, B6, B9, С и E, а также макро- и микроэлементы: кальций, железо, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, медь, марганец, селен.

В кукурузном крахмале присутствуют витамин B4, а также макро- и микроэлементы: кальций, железо, магний, фосфор, калий, натрий, цинк, медь, марганец, селен.

Крахмал – это вещество органического происхождения, принадлежащее к группе полисахаридов, которое входит в состав всех зеленых растений. Выглядит как мелкий порошок белого цвета, не имеющий вкуса и запаха. В холодной воде растворяется плохо, при контакте с горячей образует раствор клеевидной консистенции.

Крахмал производится растениями в результате фотосинтеза. Для них он – своеобразное топливо, как глюкоза для человека. Кстати, попадая в человеческий организм, крахмал в результате биохимических процессов распадается на составляющие, одной из которых является как раз глюкоза.

Принцип действия в теле человека

Углеводы жизненно необходимы человеку, так как именно они являются источником энергии. Попадая с пищей в желудок, крахмал преобразовывается в глюкозу, которая затем с током крови поступает во все системы организма, а избыток ее накапливается в мышечной системе и печени. Крахмал относится к сложным углеводам, которые расщепляются, а, значит, и перевариваются дольше простых, тем самым обеспечивая длительную «подзарядку» организма и чувство сытости на много часов.

Расщепление крахмала начинается сразу же после начала пережевывания пищи. Под воздействием слюны молекула крахмала преобразуется в более простое соединение – мальтозу. Последняя через желудок и двенадцатиперстную кишку попадает в тонкий кишечник, где процесс преобразования в глюкозу завершается окончательно.

Если глюкозы в организм поступает слишком много, пищеварительная система не может обработать ее всю сразу, поэтому откладывает излишки «про запас» в печени и мышцах. Такие запасы глюкозы «на черный день» называются гликоген. Организм использует его как дополнительный источник энергии во время выздоровления после длительной болезни, в период стрессов или больших физических нагрузок, когда обычного «топлива» не хватает.

Крахмал – углевод сложный, строение его молекулы, соответственно, тоже не простое. Поэтому далеко не весь крахмал, который поступает с пищей в человеческий организм, переваривается и преобразовывается в глюкозу. Частично это вещество остается неизменным. Такой крахмал называется резистентным, то есть, устойчивым к процессам пищеварения.

Именно такой крахмал является самым полезным для человека. Его наличие в организме уменьшает аппетит, регулирует содержание глюкозы в крови и выработку инсулина поджелудочной железой. Резистентный крахмал также способствует выведению из организма «плохого» холестерина.

Существует четыре разновидности устойчивого к пищеварению крахмала:

  • Тот, который содержится в горохе, фасоли, злаках и семенах растений;
  • Картофельный и банановый крахмал;
  • Крахмал, который образовывается в результате термообработки содержащих его продуктов (например, при варке картофеля или риса);
  • Получающий резистентность в результате химических реакций.

Вышеуказанные типы часто комбинируются в одних и тех же продуктах. Например, резистентный крахмал в недозрелых бананах по мере их дозревания превращается в обычный, расщепляемый. Или же крахмал второго типа преобразуется в четвертый в результате варки картофеля.

Крахмалявляется весьма распространённым в природе веществом. Крахмал синтезируется в хлоропластах растений под действием света при фотосинтезе в результате полимеризации глюкозы.

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

nC6H12O6 (глюкоза) → (C6H10O5)n nH2O.

6nCO2 5nH2O → (C6H10O5)n 6nO2.

Для растенийкрахмал 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.

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.

Чем полезен резистентный крахмал

Значение крахмала для пищеварительной системы человека трудно переоценить. Всем известно, что в тонком кишечнике обитают полезные микроорганизмы (кишечная микрофлора), необходимые для правильного переваривания пищи и нормального функционирования иммунной системы. Так вот, питаются эти бактерии резистентным крахмалом.

Кроме того, резистентный крахмал нормализует кислотную среду в кишечнике, благодаря чему уменьшаются воспалительные процессы и гниение, а возможность развития онкологических процессов стремится к нулю. Спасает он и от таких неприятных заболеваний, как запор и диарея. Благодаря своей клееобразной консистенции крахмал «связывает» вредные вещества и способствует их выведению из организма.

Выше упоминалось влияние крахмала на выработку инсулина и регуляцию обмена веществ. Новейшие исследования показали исключительную важность этого вещества для контроля уровня сахара, что особенно важно для людей, страдающих диабетом. Так, если завтракать продуктами, содержащими крахмал, то в течение дня скачок глюкозы в крови вам не грозит.

Регулярное употребление крахмалистой пищи способствует повышению чувствительности организма к инсулину в полтора-два раза. Это означает, что вероятность заболеть диабетом, гипертонией или болезнью Альцгеймера существенно снижается.

Способствует резистентный крахмал и похудению, поскольку в содержащих его продуктах калорий мало, а чувство сытости они обеспечивают надолго.

Крахмал, свойства, получение и применение

Самый распространенный крахмалистый продукт – картофель. Это полноценный источник резистентного крахмала. Употреблять картофель лучше всего в вареном, тушеном или запеченном виде. Также много крахмала содержится в картофельном соке.

Важное уточнение: резистентный крахмал в картофеле при высоких температурах превращается в обычный, более калорийный. Поэтому если есть стремление похудеть, следует отказаться от горячего пюре в пользу охлажденного картофеля в мундире.

На втором месте по содержанию крахмала – бананы. Лучше всего употреблять в пищу немного недозрелые, зеленые бананы, так как резистентный крахмал содержится именно в них.

Много крахмала содержится также в кукурузе, рисе (коричневом), овсяной и перловой каше, фасоли горохе, чечевице. Используется крахмал и для приготовления киселя и различных соусов.

Если нужно провести быструю «крахмализацию» организма, можно употреблять внутрь картофельную муку (1 ст. л. натощак, запить стаканом воды, курс 2 недели). Кроме того, можно купить очищенный крахмал (порошок) в магазине и добавлять его в пищу или воду. Однако не стоит слишком усердствовать: передозировка крахмала может привести к вздутию живота, метеоризму и болям в желудке. Одной столовой ложки в день вполне достаточно.

Симптомы передозировки крахмала:

  • хронические запоры;
  • лишний вес;
  • частые головные боли;
  • беспричинная агрессивность;
  • частые простуды.

Наличие одного или нескольких вышеуказанных признаков – повод пересмотреть свой рацион.

Вредный крахмал

Не все крахмалосодержащие продукты полезны. Белый рис и пшеничная мука (особенно высший сорт) в результате термообработки теряют практически все свои полезные свойства и могут принести больше вреда, чем пользы. То же самое касается печенья, тортов, пирожных и хлопьев быстрого приготовления.

Суточная норма

Крахмал, свойства, получение и применение

Углеводы должны составлять от 50 до 65% рациона взрослого человека в сутки. Что касается крахмала, то содержащие его продукты должны составлять примерно 30% от общего количества потребляемых углеводов. Женщинам достаточно будет съедать 300 г таких продуктов в день, мужчинам – 450 г. Но даже в малых количествах крахмал очень полезен.

При нехватке крахмала в организме человек ощущает:

  • постоянную слабость;
  • хроническую усталость;
  • плохое настроение, упадок сил;
  • угасание сексуальной функции.

Если человек ведет малоподвижный образ жизни, потребление крахмала следует сократить во избежание проблем с желудком, запоров и геморроя. Напротив, при интенсивных физических нагрузках (подготовка к соревнованиям, горные походы и т.д.) следует увеличить количество крахмала в своем ежедневном рационе.

Хлеб. Наиболее полезный хлеб – ржаной. Также следует употреблять любой хлеб из муки грубого помола. От пышного белого хлеба из пшеничной муки высшего сорта лучше отказаться. Самое полезное вещество, содержащее в хлебе – клетчатка, поэтому не следует исключать этот продукт из своего рациона полностью даже в случае соблюдения диеты. Хранить хлеб лучше всего при комнатной температуре и употреблять в чуть подсушенном виде.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Рис. Питательный углеводный продукт. В нем содержится много крахмала, белков и клетчатки, и совсем нет жиров. Мало кто знает, но рис лучше всего усваивается в холодном виде, а разогревать его повторно вообще не рекомендуется. Также не следует хранить приготовленный рис в холодильнике более суток.

Злаковые. Крупы – настоящая сокровищница. В них содержатся практически все основные витамины и минералы. Наиболее полезные – овес, рожь, гречка, ячмень. Каши – это лучший вариант завтрака. Содержащиеся в них сложные углеводы запустят пищеварение, обеспечат энергией и подарят сытость на длительное время.

Макароны. Наилучший вариант – изделия из твердых сортов пшеницы. В них содержится железо и витамины группы В. Минимум калорий, идеальны для желающих похудеть.

Что такое акриламид

Акриламид – это опасное для человека вещество, которое выделяется при жарке крахмалосодержащих продуктов. По этой причине диетологи советуют исключить из рациона жареный картофель, гренки и овощи, запеченные на гриле. При варке, тушении, готовке на пару, запекании в духовке или микроволновой печи акриламид не выделяется, поэтому предпочтение лучше отдавать именно этим способам термообработки пищи.

Характерной чертой крахмалистой пищи является ее практически полная несовместимость с некрахмалистой. Лучше всего употреблять продукты, содержащие крахмал, как самостоятельные блюда, отдельно от всех остальных, либо же комбинировать их между собой. Если уж сочетать их с чем-либо, то лучше выбрать салаты из свежих овощей, заправленные растительным маслом. Картофельное пюре и куриная отбивная – верный путь к тяжести в желудке и длительным неприятным ощущениям.

Если в организме недостаток витаминов группы В, крахмал будет усваиваться хуже. Это может привести образованию каловых камней в толстом кишечнике.

Наиболее известно промышленное производство картофельного крахмала, популярны также кукурузный и рисовый. Крахмал в пищевой промышленности применяется довольно широко. Это незаменимый ингредиент при варке пива, изготовлении кондитерских изделий, соусов, йогуртов, выпечки хлеба.

Кроме того, крахмал используют для производства картонных коробок и при пошиве одежды.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

Польза и вред крахмала неоднозначны и зависят от состояния организма каждого конкретного человека. Все мы знаем, что любое вещество может быть как ядом, так и лекарством, все зависит от количества. К крахмалу эта истина применима в полной мере.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Полезный инфопортал