Из двух компонентов крахмала амилоза имеет наиболее полезные функции в качестве гидроколлоида. Его расширенная конформация вызывает высокую вязкость водорастворимого крахмала и относительно мало отличается от температуры. Продленные свободно-спиральные цепи обладают относительно гидрофобной внутренней поверхностью, которая не способна хорошо удерживать воду, и другие гидрофобные молекулы, такие как липиды и ароматические соединения, могут легко заменить это. Амилоза образует полезные гели и пленки.

Его ассоциация и кристаллизация при охлаждении и хранении уменьшают стабильность при хранении, вызывая усадку и высвобождение воды. Увеличение концентрации амилозы снижает гелевую липкость, но увеличивает твердость геля. Амилопектин препятствует взаимодействию между цепями амилозы и его раствору, может привести к первоначальной потере вязкости и последующей более слабой консистенции. Амилопектины также могут частично кристаллизовать образующие гели через двойные спиральные структуры с внешними цепями соседних молекул.

Полисахариды являются наиболее распространенными углеводами в природе и выполняют множество функций, таких как хранение энергии или как компоненты стенок клеток растений. Полисахариды представляют собой очень большие полимеры, состоящие из десятков и тысяч моносахаридов, соединенных вместе гликозидными связями. Три наиболее распространенных полисахаридов представляют собой крахмал, гликоген и целлюлозу. Эти три называются гомополимерами, поскольку каждый из них дает только один тип моносахарида после полного гидролиза.

Гетерополимеры могут содержать сахарные кислоты, аминосахара или некарбированные вещества в дополнение к моносахаридам. Гетерополимеры носят общий характер, но не будут обсуждаться далее в этом учебнике. Полисахариды являются невосстанавливающими углеводами, не являются сладкой дегустацией и не подвергаются мутаротации.

Это происходит в растениях в виде гранул, и они особенно многочисленны в семенах и клубнях, где они служат в качестве формы хранения углеводов. Распад крахмала до глюкозы питает растение в периоды пониженной фотосинтетической активности. Мы часто думаем о картофеле как о «крахмалистой» пище, а другие растения содержат гораздо больший процент крахмала. Коммерческий крахмал - белый порошок.

Крахмал представляет собой смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина. При свертывании таким образом амилоза имеет достаточно места в ее сердцевине для размещения молекулы йода. Характерный сине-фиолетовый цвет, который появляется, когда крахмал обрабатывается йодом, обусловлен образованием комплекса амилоза-йод. Этот тест цвета достаточно чувствителен, чтобы обнаружить даже минимальное количество крахмала в растворе.

Рисунок 1: Амилоза. Из-за водородной связи амилоза приобретает спиральную структуру, содержащую шесть единиц глюкозы за ход. Амилопектин представляет собой полисахарид с разветвленной цепью, состоящий из звеньев глюкозы, связанных главным образом α-1, 4-гликозидными связями, но со случайными α-1, 6-гликозидными связями, которые отвечают за ветвление. Спиральная структура амилопектина нарушается разветвлением цепи, поэтому вместо сине-фиолетового цвета амилоза дает йод, амилопектин вырабатывает менее интенсивный красновато-коричневый цвет.

Рисунок 2: Представление ветвления в амилопектине и гликогене. Оба амилопектина и гликогена содержат точки ветвления, которые связаны через α-1, 6-связи. Эти точки ветвления чаще встречаются в гликогенах. Декстрины представляют собой полисахариды глюкозы промежуточного размера. Сияние и жесткость, придаваемые одежде крахмалом, обусловлены наличием декстринов, образующихся при глажении одежды. Из-за их характерной вязкости при смачивании декстрины используются в качестве адгезивов на штампах, конвертах и ​​этикетках; как связующие, чтобы держать таблетки и таблетки вместе; и как пасты.

Декстрины легче усваиваются, чем крахмал, и поэтому широко используются в коммерческой подготовке детского питания. Полный гидролиз крахмала дает в последовательных стадиях глюкозу. Крахмал → декстрины → мальтоза → глюкоза. В организме человека несколько ферментов, известных совместно как амилазы, последовательно разлагают крахмал в пригодные для использования единицы глюкозы.

Гликоген - энергетический запас углеводов животных. Практически все клетки млекопитающих содержат некоторые накопленные углеводы в форме гликогена, но особенно обильно в печени и клетках скелетных мышц. Как и крахмал в растениях, гликоген встречается в виде гранул в печени и мышечных клетках. При голодании животные используют эти запасы гликогена в течение первого дня без пищи, чтобы получить глюкозу, необходимую для поддержания метаболического баланса.

Около 70% общего гликогена в организме хранится в мышечных клетках. Хотя процент гликогена выше в печени, гораздо большая масса скелетных мышц сохраняет большее общее количество гликогена. Гликоген структурно очень похож на амилопектин, хотя гликоген является более разветвленным, а ветви короче. При обработке йодом гликоген дает красновато-коричневый цвет. У животных фермент фосфорилаза катализирует расщепление гликогена на фосфатные эфиры глюкозы. Целлюлоза, волокнистый углевод, обнаруженный во всех растениях, является структурным компонентом стенок клеток растений.

Наибольшее использование целлюлозы заключается в производстве бумаги и бумажных изделий. Как и амилоза, целлюлоза представляет собой линейный полимер глюкозы. В результате целлюлоза мало взаимодействует с водой или любым другим растворителем. Хлопок и дерево, например, полностью нерастворимы в воде и обладают значительной механической прочностью. Поскольку целлюлоза не имеет спиральной структуры, она не связывается с иодом, образуя цветной продукт.

Наши пищеварительные соки не содержат ферментов, которые могут гидролизовать β-гликозидные связи, обнаруженные в целлюлозе, поэтому, хотя мы можем есть картофель, мы не можем есть траву. Однако некоторые микроорганизмы могут переваривать целлюлозу, потому что они делают фермент целлюлазу, которая катализирует гидролиз целлюлозы. Наличие этих микроорганизмов в пищеварительных трактах растительноядных животных позволяет этим животным разлагать целлюлозу из растительного материала на глюкозу для получения энергии.

Термиты также содержат целлюлаз-секретирующие микроорганизмы и, следовательно, могут существовать на диете из дерева. Этот пример еще раз демонстрирует чрезвычайную стереоспецифичность биохимических процессов. Тип статьи Теги Эта страница не имеет тегов. . Строка молекул глюкозы: крахмал. Это звучит просто, но это не так. Доминик Корнуэлос и Серж Перес исследуют тонкости своей структуры - и показывают, что тайна отнюдь не решена.

Возьмите горсть спагетти и выбросьте его в кипящую воду. Жесткие палочки быстро станут мягче и аккуратно изгибаются при набухании. Мы принимаем это поведение лапши в горячей воде как должное, но что именно происходит с тонкой структурой спагетти, чтобы привести к такой драматической метаморфозе?

Начало ответа заключается в том, что макаронные изделия, такие как рис, картофель или хлеб, содержат большое количество крахмала. Полученные в растениях фотосинтез углекислого газа, крахмальные гранулы изготавливаются из полимеров глюкозы и служат в качестве хранилищ энергии. К концу вегетационного периода крахмал накапливается в веточках деревьев, близких к почкам. Он также содержится в фруктах, семенах, корневищах и клубнях. Крахмальные гранулы очень подходят для такого длительного хранения из-за их компактности, относительной сухости и высокой стабильности.

Однако этот важный источник энергии стал доступным только людям, когда они приручили огонь, потому что сырые гранулы крахмала настолько компактны, что их трудно усваивать. Чтобы повысить усвояемость, необходимо приготовить крахмал: он только один раз нагревается, что он становится водорастворимым и съедобным. Трансформация сырого крахмала в горячей воде называется желатинизацией: гранулы разбухают и разрываются, образуя пасту. Во время охлаждения или длительного хранения крахмальная паста часто сгущается из-за явления, называемого ретроградации.

Желатинизация и ретроградация, которые соответствуют структурным изменениям в гранулах, влияют на поведение крахмалосодержащих систем. Следовательно, крахмал отлично подходит для модификации текстуры многих обработанных и приготовленных на дому продуктов, а также используется в течение многих веков для других целей, в том числе для изготовления бумаги, клея или жесткости ткани. Сегодня появляются новые применения крахмала, включая низкокалорийные диетические волокна, биоразлагаемые упаковочные материалы, тонкие пленки и термопластичные материалы.

Наука: один маленький шаг за раз

Поэтому крахмал широко используется в промышленности - и он длится тысячи лет. Однако даже сегодня его биохимия и детальная структура еще недостаточно изучены. На молекулярном уровне мы знаем, что нативный крахмал состоит из двух отдельных компонентов: амилозы и амилопектина, которые могут быть выделены фракционированием и изучены независимо.

Оба компонента содержат полимерные цепи единиц глюкозы, но цепи связаны по-разному. Амилопектин может содержать до ста тысяч глюкозных остатков и является самой большой известной биомакромолекулой. Родные гранулы крахмала сильно различаются по форме и размеру, но все они имеют общую характеристику: под микроскопом и освещенным поляризованным светом зерна крахмала, окрашенные йодом, имеют отличительный «мальтийский крест», что указывает на существование некоторого общего внутреннего упорядочения. Когда гранулы нагреваются в избытке воды, поляризационный крест начинает исчезать, демонстрируя, что этот молекулярный порядок нарушается.