Глава vi. применение крахмала в пищевой промышленности

Польза здоровью

Возвращаясь к теме пользы растительного продукта, следует отметить, что крахмал благотворно воздействует на человеческий организм по разным направлениям.

Во-первых, он уменьшает воспаление, а при небольших очагах развития инфекции и вовсе способен устранить вредоносный процесс. Благодаря кукурузному крахмалу легко избавиться от отечности тканей, снять раздражение, снизить степень покраснения. Причем, не имеет никакого значения, где именно протекает воспалительная реакция.

Во-вторых, злаковый продукт заботится о функционировании кровеносных сосудов и сердечной мышцы. Входящие в состав пищевого сырья микроэлементы и витамины нормализуют обменные процессы в указанном органе, питают его, повышают эластичность стенок капилляров, делают последние более крепкими.

Нервная система под влиянием кукурузного крахмала также улучшает показатели своей работы. Продукт повышает уровень стрессоустойчивости организма, налаживает сон, «ремонтирует» поврежденные нейроны.

Пищевое сырье дает положительный эффект в отношении работы желчного пузыря. В частности, оно устраняет нарушения функционирования пищеварительного органа и усиливает процесс отделения желчи. Кроме того, это превосходное средство, которое можно использовать в комплексной терапии недугов выделительной системы.

Невзирая на принадлежность кукурузного крахмала к углеводсодержащим продуктам, его полезно употреблять в пищу диабетикам. Это вещество снижает уровень сахара в крови, облегчая тем самым самочувствие человека.

Важная особенность пищевого сырья состоит в том, что оно, в отличие от большинства злаков и их производных, напрочь лишено клейковины. Данный факт позволяет лакомиться блюдами с кукурузным крахмалом тем, кто имеет аллергию на глютен либо является жертвой индивидуальной непереносимости указанного белка.

Продукт нашел применение в народной медицине. Например, его активно используют при лечении гипертонии, для чего 200 г крахмала растворяют в половине стакана теплой воды и выпивают за раз получившееся снадобье. Поступая так ежедневно, вы приведете в норму не только свое артериальное давление, но и уровень «плохого» холестерина. Другой пример — употребление кукурузного крахмала при желудочно-кишечных расстройствах. Залейте 100 мл кипятка 1 ст.л. продукта, добавьте 2 капли настойки йода. Это средство нужно быстро выпить.

Наружное применение злакового сырья помогает справиться с кожными заболеваниями, в том числе, аллергического характера. Производная кукурузы ликвидирует и такие косметические дефекты, как акне, мимические морщинки, пигментные пятна, синяки. Именно по этой причине многие женщины приспособились включать крахмал в состав домашних beauty-средств.

По мнению врачей, кукурузный крахмал обязательно должен быть включен в рацион беременных женщин, поскольку он ослабляет токсикоз. Правда, употреблять его дамам в положении следует не в чистом виде, а в форме каши. Кормящим мамам желательно использовать данный продукт в пищу только по достижению их малышами трехмесячного возраста.

Где применяют крахмал и его ценность

Это вещество является одним из самых распространенных в природе, возобновляемым и почти неограниченным ресурсом. Крахмал производится из зерновых или корнеплодов. Он в основном используется как пищевой агент, но также благодаря химической или биологической обработке легко превращается во многие полезные продукты на сегодняшний день.

Кроме продуктов питания крахмал используется для производства бумаги, текстиля, клеев, напитков, кондитерских изделий, фармацевтической промышленности и в производстве стройматериалов. Вещество обладает многими замечательными характеристиками, включая высокую вязкость пасты, ее прозрачность и максимальную устойчивость к процессам замораживания и оттаивания, которые выгодны для многих отраслей промышленности.

Производство крахмала — это рентабельный бизнес, так как в качестве относительно дешевого источника сырья чаще всего используют картофель, содержащий высокую концентрацию вещества, которое служит основой для дальнейшего производства. Переработанный сухой концентрат может сравниться по свойствам или даже превосходить аналогичные вещества, полученные из кукурузы, пшеницы, риса.

Нахождение в природе и получение

Крахмал образуется в процессе фотосинтеза в результате полимеризации глюкозы:

  • 6CO2 + 6H2O (свет, хлорофилл) → C6H12O6 + 6O2;
  • nC6H12O6 → (C6H10O5)n + nH2O.

Крахмал – главная составляющая семян растений. Он используется в качестве резерва энергии. Больше всего крахмала содержится в эндосперме злаков (до 85 %) и в клубнях картофеля (20 %).

Крахмал находится в клетках в виде зёрен, форма которых зависит от вида растений. Крахмальные зёрна представляют собой слоистые крупицы. Они растут за счёт наложения новых слоёв крахмала на старые слои. Зёрна откладываются в специальных клетках растений (разновидностях лейкопластах) – амилопластах.

Рис. 3. Примеры крахмальных зёрен.

В пищевой и промышленной химии крахмал чаще всего выделяют из картофеля. Для этого клубни измельчают, промывают и отстаивают. Всплывший на поверхность крахмал собирают, промывают и сушат до образования кристаллов.

Крахмал не синтезируется в организме животных. Аналогичным энергетическим веществом животных клеток является гликоген.

Крахмал как питательное вещество.

1. Крахмал является основным углеводом нашей пищи, но он не может самостоятельно усваиваться организмом.

2. Подобно жирам, крахмал сначала подвергается гидролизу.

3. Этот процесс начинается уже при пережевывании пищи во рту под действием фермента, содержащегося в слюне.

4. Далее гидролиз крахмала продолжается в кишечнике.

5. Образующаяся глюкоза всасывается через стенки кишечника в кровь и поступает в печень, а оттуда – во все ткани организма.

6. Избыток глюкозы отлагается в печени в виде высокомолекулярного углевода – гликогена.

Особенности гликогена: а) по строению гликоген отличается от крахмала большей разветвленностью своих молекул; б) этот запасный гликоген между приемами пищи снова превращается в глюкозу по мере расходования ее в клетках организма.

7. Промежуточные продукты гидролиза крахмала (декстрины) легче усваиваются организмом, чем сам крахмал, так как состоят из меньших по размерам молекул и лучше растворяются в воде.

8. Приготовление пищи часто связано именно с превращением крахмала в декстрины.

Применение крахмала и получение его из крахмалсодержащих продуктов.

  1. Крахмал используется не только как продукт питания.
  2. 2. В пищевой промышленности из него готовят глюкозу и патоку.
  3. 3. Для получения глюкозы крахмал нагревают с разбавленной серной кислотой в течение нескольких часов.
  4. 4. Когда процесс гидролиза закончится, кислоту нейтрализуют мелом, образующийся осадок сульфата кальция отфильтровывается и раствор упаривается.
  5. 5. Если процесс гидролиза не доводить до конца, то в результате получается густая сладкая масса – смесь декстринов и глюкозы – патока.

Особенности патоки: а) она применяется в кондитерском деле для приготовления некоторых сортов конфет, мармелада, пряников и т.

п.; б) с патокой кондитерские изделия не кажутся приторно-сладкими, как приготовленные на чистом сахаре, и долго остаются мягкими.

6. Декстрины, получаемые из крахмала, используются в качестве клея. Крахмал применяется для крахмаления белья: под действием нагревания горячим утюгом он превращается в декстрины, которые склеивают волокна ткани и образуют плотную пленку, предохраняющую ткань от быстрого загрязнения.

7. Крахмал получается чаще всего из картофеля. Картофель моется, затем измельчается на механических терках, измельченная масса промывается на ситах водой.

8. Освободившиеся из клеток клубня мелкие зерна крахмала проходят с водой через сито и оседают на дне чана. Крахмал тщательно промывается, отделяется от воды и сушится.

Биосинтез крахмала

Крахмал создается растениями, он синтезируется в хлоропластах под действием солнечного света в результате фотосинтеза.

При фотосинтезе в зеленых растениях образуется глюкоза, ее часть превращается в крахмал.

Данный процесс протекает по следующим реакциям:

  • 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
  • nC6H12O6(глюкоза) → (C6H10O5)n + nH2O

В общем виде это можно представить как: 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.

Растения, в качестве резервного питания копят крахмал. Он «собирается» в клубнях, плодах, семенах. Эти запасы с успехом добывает и использует человек.

Все мы знаем, что много крахмала содержится в картофеле. Но корнеплод не является лидером в данной области. В нем содержится лишь 24 процента крахмала, тогда как в зернышках пшеницы его содержание доходит до 64 процентов, в кукурузе – 70, а в рисе – 75 процентов.

Свойства крахмальных полисахаридов

Оксигруппы полисахаридов определяют их гидратацию с образованием водородных связей с молекулами воды, ее моно- и полиадсорбцию и соот­ветственно растворимость полисахаридов, которая одновременно зависит от молекулярной массы полисахарида и температуры.

Нативный крахмал в холодной воде практически нерастворим, образует суспензию. Однако он гидрофилен и может поглощать за счет адсорбции, до 30% влаги к его массе.

Низкомолекулярная (легкая) амилоза (до 70 глюкозных остатков) способна растворяться в холодной воде, более тяжелая – в горячей, самая тяжелая – только в щелочах. Растворимость у амилозы низкая (до 1%), растворы неустойчивые. Через некоторое время после растворения цепочки амилозы собираются одна возле другой, и посредством водородных связей по месту свободных гидроксильных групп образуют комплексы. Последние выпадают в осадок, который в воде нерастворим (ретроградация).

Амилопектин в холодной воде нерастворим, а в горячей образует структурированные системы, свойства которых зависят от вида крахмала. Система с амилопектином из крахмала картофеля, батата, маниока (клуб­невых) или каштана имеет достаточную прозрачность и хорошо выраженные упругие свойства. Система с амилопектином из зерновых (пшеницы, риса, кукурузы) отличается развитыми пластическими свойствами (система мажется), кроме того, она не прозрачна и имеет молочно-белую окраску.

Поскольку свойства амилопектина того или иного вида крахмала оказывают большое влияние на свойства клейстера, различают группу пшеничного крахмала (пшеница, рис и кукуруза) и группу картофельного крахмала (картофель, каштан и батат). Крахмалы бобовых и гречихи занимают промежуточное положение, но ближе к картофельному крахмалу.

Амилоза дает с йодом характерную синюю окраску, амилопектин – красно-фиолетовую. Окраска йод-сахаридного комплекса зависит от степени полимеризации линейных участков в полимере. Заметная окраска появляется при степени полимеризации 20; цепи, состоящие из 30 остатков глюкозы, дают с йодом пурпурное окрашивание и при степени полимеризации свыше 45 – синее.

Изменение крахмала в продуктах происходит при их тепловой обработке. Только в тесте крахмал изменяется при 25-30ºС. При тепловой обработке продуктов крахмал подвергается набуханию и клейстеризации (в водной среде) и даже деструкции (или пирогенетическому расщеплению, или декстринизации) при сухом нагреве.

Резистентный крахмал улучшает чувствительность к инсулину

Согласно нескольким исследованиям РК2 снижает инсулиновый ответ после приёма пищи при нормальных показателях глюкозы у людей. Иными словами, чтобы доставить одно и тоже количество глюкозы в клетки нужно меньше инсулина, и это хорошо.

Review of the Scientific Evidence on the Physiological Effects of Certain Non-Digestible Carbohydrates

В одном исследовании сравнивали уровни глюкозы и инсулина в крови после отваренного картофеля и после охлаждённого — во втором случае инсулин был ниже. В уровне глюкозы, гормонов, которые регулируют аппетит и субъективного ощущения сытости разницы не нашли.

Chilled Potatoes Decrease Postprandial Glucose, Insulin, and Glucose-dependent Insulinotropic Peptide Compared to Boiled Potatoes in Females with Elevated Fasting Glucose and Insulin

Resistant Starch: The Effect on Postprandial Glycemia, Hormonal Response, and Satiety

Resistant starch improves insulin sensitivity in metabolic syndrome

Insulin-sensitizing Effects of Dietary Resistant Starch and Effects on Skeletal Muscle and Adipose Tissue Metabolism

Также резистентный крахмал возможно улучшает усвоение кальция, магния и железа — такой эффект наблюдается у лабораторных животных, но в людях это пока не подтверждено.

Effect of Resistant and Digestible Starch on Intestinal Absorption of Calcium, Iron, and Zinc in Infant Pigs

Effects of Two Fermentable Carbohydrates (Inulin and Resistant Starch) and Their Combination on Calcium and Magnesium Balance in Rats

Где содержится резистентный крахмал

Основные источники резистентного крахмала 2 типа:

  • cырой картофельный крахмал — на 75% резистентный
  • крахмал зелёных незрелых бананов — 21%
  • крахмале высоко-амилозной кукурузы — 68%

Крахмал высоко-амилозной кукурузы устойчив к тепловой обработке, а вот содержание резистентного крахмала в картофеле и зелёных бананах после приготовления значительно уменьшится.

В сыром картофеле 13,5 грамм РК на 100 грамм, в запечённом — 3,6 грамм. Часть крахмала можно вернуть — если приготовить картофель и остудить, часть крахмала вернётся в резистентную форму в виде ретроградного, РК3. В таком картофеле будет уже 4,3 г резистентного крахмала на 100 грамм.

Помимо картофеля РК3 также образуется в приготовленном и остуженном рисе. При этом не больше 10% крахмала становится резистентным

Thermal properties and resistant starch content of green banana flour (Musa cavendishii) produced at different drying conditions

Характеристики крахмала

Данное вещество представляет собой белый порошок с характерным скрипом при растирании.

Это обусловлено кристаллической формой частиц крахмала.

Существует несколько разновидностей данного продукта, которые применяются в кулинарии, а также в производственной сфере. Это:

  • картофельный крахмал – производится из картофеля, часто применяется для варки киселей, при тепловой обработке образует прозрачный клейстер;
  • пшеничный крахмал – по сравнению с картофельным, более мутный при варке и менее вязкий;
  • кукурузный крахмал – производится из зерен кукурузы, при тепловой обработке превращается в мутный белый клейстер с характерным запахом и привкусом.

Помимо указанных существуют и другие виды данного продукта, однако, в продаже их можно найти только в специализированных магазинах для кулинаров.

Гликоген – второй усваиваемый полисахарид

С пищей его поступает немного, в основном с печенью, мясом и рыбой. В процессе созревания мяса из гликогена образуется молочная кислота.

В то же время гликоген образуется в организме человека из глюкозы, поэтому часть излишков глюкозы, поступившей с пищей, превращается в гликоген, а остальная часть – в жир.

Гликоген является единственным углеводом, который в животных тканях используется в качестве резервного. Всего в человеческом организме содержится примерно 500 г гликогена, из них треть – в печени и две трети – в мышцах. В случае глубокого дефицита углеводов в питании, начинается использоваться гликоген печени и мышц. При длительной нехватке гликогена в печени развивается нарушение функции гепатоцитов и в конечном итоге – жировая инфильтрация печени.

Именно поэтому полностью исключать углеводы из своего рациона ни в коем случае нельзя. Это следует учесть тем, кто придерживается низкоуглеводных диет типа диеты Аткинса и Кремлевской диеты.

Пищевое назначение крахмала

Как мы уже выяснили в кислой среде и под действием ферментов крахмал гидролизируется. Так и в желудке живых существ происходит его ферментация до глюкозы.

Крахмал широко применяют в пищевой индустрии. В первую очередь, как загуститель для соусов, заправок, киселей, майонезов и тому подобного.

Главным источником крахмала, для питания человека, являются зерновые: рис, кукуруза, пшеница, а также корнеплоды.

Крахмал – это главный источник углеводов, поступающих в организм человека с пищей. Но в сыром виде он плохо переваривается, поэтому необходимо проводить его термическую обработку. До открытия огня, крахмал сложно было использовать в пищу «древним людям». С появлением термообработки, популярность соединения в употреблении резко выросла. Но не стоит увлекаться легкоусвояемыми углеводами, чрезмерное их употребление приводит к развитию диабета и ожирения.

Виды резистентных крахмалов

Но не все резистентные крахмалы одинаковые. Существуют 4 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 важно заметить, что крахмалы разных типов могут встречаться в одной и той же пище. Например, по мере дозревания бананов резистентные крахмалы превращаются в обычные

Также на количество устойчивого вещества в пище влияет и способ ее приготовления.

Применение и получение и крахмала

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.

Частичным  гидролизом  крахмала  получают  пáтоку  —  густую  сладкую массу, представляющую собой смесь декстринов, мальтозы и глюкозы.

Пáтока  используется  в  пищевой  промышленности  при  производстве  кондитерских изделий и др.

Полным гидролизом крахмала получают глюкозу. Реакции брожения глюкозы используют для производства этилового спирта, молочной кислоты и других веществ.

Получают крахмал выделением из природных источников (зёрна злаков, клубни картофеля).

Некрахмальные полисахариды

Некрахмальные полисахариды имеют растительную природу и достаточно широко распространены. В химическом составе некрахмальных полисахаридов оказываются полисахариды, содержащие гексозы, пентозы и уроновые кислоты.

В природе некрахмальные полисахариды выполняют несколько функций: некоторые в качестве структурных компонентов входят в состав клеточных стенок, а некоторые составляют слизи и камеди на поверхности и внутри клеток растений.

Некрахмальные полисахариды классифицируются на:

— целлюлозу

— гемицеллюлозу

— пектины

— р-гликаны

— гидроколлоиды (слизи и камеди).

Некрахмальные полисахариды не способны  перевариваться в тонком кишечнике человека, потому, что для этого нет необходимых ферментов

В связи с этим некрахмальные полисахариды ранее считались балластными веществами и удалялись из продуктов в процессе переработки, но в настоящее время, их важность для метаболизма и нормального функционирования организма не ставится под сомнение, более того, некрахмальные полисахариды причислены к группе незаменимых пищевых факторов

Неперевариваемыми полисахаридами животного происхождения являются хитин и хитозан. Пищевыми источниками этих веществ являются панцири лобстеров и крабов.

Идентичными свойствами также обладает лигнин —  соединение полифенольной неуглеводной приро­ды, который не растворяется в воде и входит в состав клеточных оболочек многих растений и семян.

Функции в организме

Единственная роль крахмала в рационе человека – превращение в глюкозу для получения дополнительной энергии.

Этот процесс начинается уже в тот момент, когда крахмалистая пища попадает в ротовую полость. На этом этапе слюна окружает молекулы крахмала, воздействуя на них, так возникает продукт расщепления – мальтоза, более простой углевод. Затем новое вещество попадает в тонкую кишку, где оно проходит очередные трансформации и превращается в глюкозу. И только после этого организм поглощает глюкозу (стенками кишечника), вещество попадает в кровь и уже по сосудам передвигается по всему организму, снабжая каждую клетку энергией.

Меж тем организм не способен использовать за один «присест» сразу всю порцию глюкозы, полученной из крахмалов. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь.

Крахмал. Химические свойства, применение

Крахмал (C 6 H 10 O 5 ) n — аморфный порошок белого цвета, без вкуса и запаха, плохо растворим в воде, в горячей воде образует коллоидный раствор (клейстер). Макромолекулы крахмала построены из большого числа остатков α-глюкозы. Крахмал состоит из двух фракций: амилозы и амилопектина. Амилоза имеет линейные молекулы, амилопектин – разветвлённые.

Биологическая роль.

Крахмал – один из продуктов фотосинтеза, главное питательное запасное вещество растений.

Крахмал – основной углевод в пище человека.

Получение.

Крахмал получают чаще всего из картофеля.

Для этого картофель измельчают, промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.

Химические свойства.

1. С иодом крахмал даёт фиолетовое окрашивание.

Крахмал – многоатомный спирт.

3. Крахмал сравнительно легко подвергается гидролизу в кислой среде и под действием ферментов:

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

крахмал глюкоза

В зависимости от условий гидролиз крахмала может протекать ступенчато, с образованием различных промежуточных продуктов:

(С6H10O5)n → (C6H1005)x → (C6H1005)y→ C12H22O11  → nC6H12O6

крахмал  растворимый   декстрины   мальтоза глюкоза   крахмал

Происходит постепенное расщепление макромолекул.

Применение крахмала.

Крахмал применяется в кондитерском производстве (получение глюкозы и патоки), является сырьём для производства этилового, н -бутилового спиртов, ацетона, лимонной кислоты, глицерина и так далее.

Он используется в медицине в качестве наполнителей (в мазях и присыпках), как  клеящее вещество.

Крахмал является ценным питательным продуктом. Чтобы облегчить его усвоение, содержащие крахмал продукты подвергают действию высокой температуры, то есть картофель варят, хлеб пекут.

В этих условиях происходит частичный гидролиз крахмала и образуются декстрины, растворимые в воде. Декстрины в пищеварительном тракте подвергаются дальнейшему гидролизу до глюкозы, которая усваивается организмом. Избыток глюкозы превращается в гликоген (животный крахмал). Состав гликогена такой же, как у крахмала, – (C6H10O5)n, но его молекулы более разветвлённые.

Особенности строения, состав, формула звена

Химическая формула крахмала имеет вид:

(С6(Н2О)5)n

В состав крахмала входят два полисахарида, которые построены на основе остатков циклической α-глюкозы:

Молекулы глюкозы соединяются при участии самых реакционноспособных гидроксильных групп. Исчезновение этих групп исключает возможность формирования альдегидных групп, что объясняет их отсутствие в молекуле крахмала. В связи с этим, вещество не вступает в реакцию «серебряного зеркала». Внутреннюю часть крахмального зерна 10-20% составляет амилоза, а оболочку формирует амилопектин (80-90%).

Амилоза обладает способностью растворяться в воде и является линейным полимером со связанными между собой остатками α-глюкозы с помощью первого и четвертого атома углерода (α-1,4-гликозидные связи).

Цепь амилозы насчитывает от 200 до 1000 остатков α-глюкозы. Средняя молекулярная масса вещества составляет 160 тысяч атомных единиц массы. Звенья α-глюкозы придают макромолекуле форму спирали. Это снижает вероятность формирования межмолекулярных водородных связей, но способствует увеличению возможности образования таких связей с молекулами воды. В связи с этим амилоза растворима в воде.

Макромолекула амилозы имеет спиралевидную форму. Каждый виток включает в состав 6 звеньев α-глюкозы.

Амилопектин обладает разветвленным строением и не растворяется в воде, что отличает вещество от амилозы.

В большинстве случаев глюкозные остатки в амилопектине обладают α-1,4-гликозидными связями. С другой стороны, точки, в которых цепи разветвляются, имеют α-1,6-гликозидные связи. Амилопектин характеризуется молекулярной массой от 1 до 6 миллионов.

Молекулы амилопектина обладают компактными размерами, что объясняется сферической формой.

Крахмал является основным запасным питательным веществом растительных организмов и источником резервной энергии в клетках растений. Остатки глюкозы в молекулах крахмала обладают прочными соединениями, но способны быстро отщепляться при воздействии ферментов, когда организму требуется энергия.

Амилоза и амилопектин гидролизуются при контакте с кислотами или ферментами до глюкозы, которая представляет собой источник энергии и обеспечивает клеточные реакции. Глюкоза является составным компонентом крови и тканей, участником процессов обмена.

Гликоген (животный крахмал) представляет собой полисахарид с молекулами, построенными из большого количества остатков α–глюкозы. Вещество обладает схожим с амилопектином строением, но отличается от него большей разветвленностью цепей, а также большей молекулярной массой.

Гликоген по большей части содержится в печени и в мышцах животных. Вещество имеет вид белого аморфного порошка, растворимого в воде даже при низкой температуре. Гликоген достаточно легко гидролизуется при контакте с кислотами и ферментами. Промежуточными результатами такой химической реакции являются декстрины и мальтоза. Полный гидролиз сопровождается образованием глюкозы.

Схема трансформации крахмала в организме человека и животных:

Крахмал часто встречается в природном мире. Вещество формируется в растительных организмах, которые участвуют в процессе фотосинтеза. Запасы крахмала образуются в таких элементах растений, как клубни, корни, семена, листья и стебли.

Крахмал присутствует в растительных организмах в виде крахмальных зерен. Зерна злаков содержат крахмал в большой концентрации:

  • рис (до 80%);
  • пшеница (до 70%);
  • кукуруза (до 72%);
  • клубни картофеля (до 25%).

В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в злаках они плотно соединены белковым веществом в виде клейковины.

Понятие о полисахаридах. Крахмал и источники его получения, структура крахмала, применение.

Полисахариды (полиозы) представляют собой высокомолекулярные углеводы, в состав которых входят самые разнообразные моносахариды (и олигосахариды) в самых различных сочетаниях и количествах.

Используемые в фармацевтической практике полисахариды относятся к двум группам: 1)крахмал, 2)камеди и слизи.

Крахмал – важнейший запасной углевод растений, главным образом высших. Крахмал – первый видимый продукт фотосинтеза.

Крахмал откладывается в виде зерен в паренхимных клетках разных частей растений, но в больших количествах в качестве запасных веществ – в семенах, плодах, корнях и корневищах, изредка в сердцевине деревьев (например, саго).

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. На 96,1 – 97,6% он состоит из полисахаридов, которые сопровождаются минеральными веществами (0,2 – 0,7%), твердыми жирными кислотами (до 0,6%) и другими веществами.

Полисахариды крахмала представлены двумя веществами – амилазой и апилопектином.

Амилопектин сосредоточен в наружных слоях крахмальных зерен, он растворим лишь в горячей воде, образуя очень вязкие растворы, раствором йода окрашивается в красно-фиолетовый цвет.

Амилоза, заполняющая середину крахмального зерна, растворима в теплой воде, раствором йода окрашивается в синий цвет.

Амилоза менее полимеризована, чем амилопектин. В амилозе число остатков находится в пределах 200 – 1500.

Крахмалоносные растения условно деляться на две группы: растения семейства злаковых и растения других семейств.

Злаковыми крахмалоносами являются пшеница, рожь, ячмень, кукуруза, просо, рис.

Вкачестве промышленного продукта крахмал вырабатывается из пшеницы, кукурузы и риса.

Из отечественных растений других семейств (не злаков) промышленным крахмалоносным растением является картофель, в клубнях которго содержится в среднем 23% крахмала (в процентах сырой массы).

Наиболее просто получается картофельный крахмал.

Поступившие на завод клубни картофеля сортируют и тщательно моют.

Пищевые источники

Крахмалистые продукты являются основным источником углеводов и важны для поддержания здоровой диеты. Такие продукты как картофель, хлеб, рис, макаронные изделия, крупы, согласно советам диетологов, должны составлять немного больше чем треть от всей пищи. Большинство из них содержат в себе клетчатку, кальций, железо и многие витамины.

Цельные продукты богатые крахмалом ко всему еще являются источниками клетчатки, витаминов и многих минералов.

Существует несколько источников, богатых крахмалом, которые можно ввести в свой ежедневный рацион. Крахмалистые овощи, такие как картофель, кукуруза, горох, кабачок, содержат довольно высокие запасы вещества. Также важными источниками являются хлеб из цельного зерна, темный рис, макаронные изделия. Порция мучной пищи способна обеспечить организм 15 граммами крахмала.

Строение

Крахмал имеет сложное химическое строение, являясь смесью двух основных полисахаридов:

  • амилозы – 10-20 %;
  • амилопектина – 90-80 %.

Каждый полисахарид состоит из мономера – α-глюкозы. Звенья амилозы и амилопектина соединены в цепочки посредством α(1→4)-гликозидными связями.

Молекула амилозы имеет линейную структуру, состоящую из 200-1000 структурных единиц. Цепь закручивается в спираль. На каждый виток приходится по шесть остатков глюкозы.

Рис. 1. Структурная формула амилозы.

Амилопектин представляет собой разветвлённую цепь, включающую от шести до 40 тысяч звеньев. Разветвление цепочки обусловлено α(1→6)-гликозидными связями через 20-25 остатков глюкозы.

Рис. 2. Структурная формула амилопектина.

Помимо полисахаридов в крахмал входят неорганические вещества (остатки фосфорной кислоты), липиды, жирные кислоты.

Физические свойства и нахождение в природе полисахаридов

Крахмал — белый аморфный порошок, не растворяется в холодной воде. В горячей воде он разбухает и образует коллоидный раствор — крахмальный клейстер.

Крахмал содержится в цитоплазме растительных клеток в виде зёрен запасного питательного вещества. В картофельных клубнях содержится около 20% крахмала, в пшеничных и кукурузных зёрнах — около 70%, а в рисовых — почти 80% .

Целлюлоза (от лат. cellula — клетка), выделенная из природных материалов, представляет собой твёрдое волокнистое вещество, нерастворимое в воде.

Хотя оба полисахарида имеют растительное происхождение, однако играют в клетках растений разную роль: целлюлоза — строительный, конструкционный материал. Поэтому целлюлоза — обязательный элемент клеточной оболочки растений.

Волокна хлопка содержат до 95% целлюлозы, волокна льна и конопли — до 80%, а в древесине её содержится около 50%.

Типы резистентного крахмала

Тип I (RS1) — физически недоступный К. Амилолитические ферменты не имеют доступа к К в неповрежденных клетках растений (зерно), так как в желудочно-кишечном тракте нет ферментов, способных разлагать компоненты клеточных стенок растений. Такой К вместе с фрагментами растительной ткани поступает в кишечник.
Тип II (RS II) — сырой К некоторых видов растений, например, картофеля, зеленых бананов.
Тип III (RS III) — ретроградированный К, т.е. спонтанно или искусственно осаждаемый из крахмального клейстера в виде нерастворимых в воде полукристаллических структур. В результате ретроградации более термостабильные структуры образует амилоза, а не амилопектин. Количество резистентного крахмала увеличивается вместе с увеличением содержания амилозы в К.
 Тип IV (RS IV) — химически или физически модифицированный К.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector