§ 43. Крахмал

Крахмал представляет собой белый порошок. В отличие от глюкозы, фруктозы и сахарозы, он не имеет сладкого вкуса и не растворяется в холодной воде. При смешивании с горячей водой крахмал образует вязкий, клейкий коллоидный раствор — клейстер. При помощи этого раствора можно приклеить бумагу к различным поверхностям.

Рассмотрим состав и строение крахмала. Молекулярная формула крахмала — (C₆H₁₀O₅)_n, то есть крахмал является полимером. Установлено, что макромолекулы крахмала состоят из остатков α-глюкозы. Тогда процесс образования крахмала из глюкозы можно представить следующей схемой:

Таким образом, крахмал является продуктом поликонденсации глюкозы. Макромолекула крахмала состоит из большого числа остатков моносахарида глюкозы. Поэтому крахмал является полисахаридом.

Макромолекулы крахмала могут быть линейными или разветвлёнными, то есть крахмал представляет собой смесь двух полимеров, которые называются амилоза и амилопектин.

Амилоза — неразветвлённый полимер (рис. 43.2). Макромолекулы амилозы имеют форму спирали. Внутри спирали могут разместиться некоторые молекулы, например молекула иода. При этом образуется так называемое соединение включения, в котором молекула иода «включена» внутрь спиралевидной макромолекулы амилозы. Это соединение имеет ярко-синий цвет. Образование ярко-синего соединения включения при взаимодействии с иодом является качественной реакцией на крахмал, и наоборот, с помощью крахмального раствора можно обнаружить даже небольшие количества иода.

Крахмал содержит также разветвлённые макромолекулы. Разветвлённый полимер называется амилопектин (рис. 43.2).

Подобно растениям, в животных организмах также содержится полисахарид,  состоящий  из  остатков α-глюкозы. Он называется гликоген. Гликоген похож по строению на амилопектин, но является ещё более разветвлённым (рис. 43.2).

В макромолекуле крахмала циклические формы глюкозы зафиксированы, поэтому крахмал не проявляет свойства, характерные для альдегидов. Крахмал не даёт реакцию «серебряного зеркала» и не образует красный осадок оксида меди(I) при нагревании с гидроксидом меди(II).

В то же время крахмал проявляет некоторые химические свойства, присущие сахарозе. Мы уже знаем, что, в отличие от моносахаридов, дисахарид сахароза подвергается гидролизу. При этом происходит расщепление молекулы сахарозы, и образуются две  молекулы  моносахаридов:  глюкозы и фруктозы (§ 42). Будучи полисахаридом, крахмал также подвергается гидролизу. Если нагреть крахмальный клейстер с  несколькими  каплями серной кислоты, то происходит постепенное расщепление макромолекул крахмала. При этом сначала образуются продукты частичного расщепления макромолекул, имеющие молекулярную массу меньше, чем у крахмала, — декстрины. При дальнейшем расщеплении молекул может образоваться дисахарид мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:Ознакомиться с тем, как на практике проводят гидролиз крахмала, вы можете, перейдя по ссылке в QR-коде.

Крахмал является одним из наиболее распространённых углеводов в рационе питания человека. Под действием пищеварительных ферментов макромолекулы крахмала гидролизуются до глюкозы. В клетках происходит окисление глюкозы до углекислого газа и воды. Этот процесс сопровождается выделением большого количества энергии, необходимой для функционирования организма. Излишки глюкозы накапливаются «про запас» в клетках в виде гликогена.

Крахмал используется для приготовления разнообразных продуктов питания: киселей, муссов, желе, кондитерских и кулинарных изделий. Его применяют для обработки тканей и получения клеевых составов. В химических лабораториях крахмал используют как чувствительный индикатор на наличие иода.