Крахмал: его строение, химические свойства, применение

08 декабря 2020 г.
Крахмал: его строение, химические свойства, применение
Крахмал: его строение, химические свойства, применение

В советское время из крахмала варили клейстер, которым клеили обои, с его помощью накрахмаливали воротнички, салфетки, придавая им жесткость. Бабушки готовили из него вкуснейшие кисель, который с удовольствием пили дети, обогащая свой растущий организм витаминами. Кто-то добавлял крахмал в муку, чтобы выпечка была более мягкая и пышная.

Содержание

Теперь это соединение тоже не менее популярно среди обывателей, оно нашло новые сферы использования. Узнаем все же, где его по-прежнему с успехом применяют и более подробнее изучим свойства.

Свойства крахмала

Крахмал – по определению это смесь, состоящая из полисахаридов и амелопектина, мономером данного полимера является альфа-глюкоза.

Физические свойства

Порошок белого цвета, аморфный, без вкуса, не растворим в холодной воде, состоит из мелких гранул, при нажатии, трении гранулы издают специфический, раздражающий звук.

Химические свойства

Набухает в горячей воде, до образования густой, клейкой массы. При добавлении в воду кислот, выступающих в качестве катализатора, гидролизуется с образование более «легких» молекул, с уменьшенной молекулярной массой.

Под действием ферментов также гидролизуется.

Крахмал можно определить по качественной реакции:

Йод с крахмалом образует синее соединение, поэтому крахмал используется в качестве индикатора при йодометрическом титровании, что позволяет проводить множество анализов водных, воздушных и почвенных сред.

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.

Модификация крахмала

Модификация любого соединение – это придание ему новых свойств. В промышленности в результате протекания данного процесса происходит превращение крахмала в глюкозу, то есть процесс обратных природному синтезу. Насколько важна и популярна глюкоза и говорить не стоит.

Есть несколько способов модифицировать крахмал.

Термохимическая обработка

Модификация или можно сказать «превращение» крахмала в глюкозу осуществляется переводом, в результате кипячения, крахмала на протяжении определенного времени в растворе разбавленной серной кислоты. После «варки» для удаления катализирующей серной кислоты добавляется мел. Он образует с сульфатами нерастворимый сульфат кальция, который удаляют на этапе фильтрования. Далее, полученный, очищенный от взвеси раствор, выпаривают до образования густой сладкой массы. Данная масса называется «крахмальная патока». Она содержит глюкозу и крахмал. Ее используют в кондитерских целях.

Если же время кипячения увеличить, то можно получить более чистую глюкозу. Полученный «сладкий» раствор концентрируют до начала выпадения кристаллов.

Ферментативная обработка

Также имеет место быть способ гидролиза крахмала под действием ферментов. Так под воздействием альфа-амилазы образуются декстрины, а они в свою очередь под влиянием глюкоамилазы, переходят в желаемую глюкозу.

Термообработка сухого порошка

Если сухой порошок крахмал нагреть до двухсот градусов Цельсия, то происходит его неполное разрушение с образованием более простых полисахаридов.

Физическое модифицирование

Если проводить физическое модифицирование, то это позволит получить крахмал с более высокими влагоудерживающими свойствами.

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.

Применение крахмала

Крахмал с успехом применятся не только в пищевой промышленности, но и в строительстве, при отделочных работах, а также в фармацевтике.

Промышленное использование

Как не удивительно, но в мире крахмал наиболее популярен в целлюлозно-бумажной промышленности.

В пищевой индустрии используется, как самостоятельный продукт, в качестве наполнителя, а также для получения глюкозы, этанола, патоки.

Крахмал является одним из компонентов клея для обоев.

В фармацевтике, как наполнитель таблеток и капсул, применяется при изготовлении присыпок, инфузионных растворов.

В химической сфере, при проведении химического анализа, как индикатор при йодометрическом титровании, позволяет определять содержание озона, сероводорода в водных средах, а также олово в пробах.

Применение в быту

В домашней же сфере крахмал также популярен. Его используют при поклейке обоев, для придания нарядам «стойкости» - накрахмаливание воротничков, фартуков, салфеток. В творчестве при изготовлении папье-маше.

Таким образом, крахмал — это еще один подарок природы. Быстрый углевод, который способен восполнить недостаток энергии в организме. Но не стоит забывать, о мере его использования, в последние годы проблемы диабета остро стоят среди жителей планеты Земля. Быстрый темп жизни, быстрый перекус «находу», быстрые углеводы – быстрая глюкоза, иногда в чрезмерном количестве. Все это приводит к развитию болезней, увеличению ожирения.

С другой стороны, экологичность использования крахмала при декоративно-отделочных работах имеет несомненное преимущество. Поклеить обои на чистый крахмальный клейстер намного «полезнее» для человека, проживающего в доме, квартире, чем на клей с множеством посторонних добавок.

Использование крахмала в магазинных соусах, в некоторых случаях также бывает завышенным. Крахмал — это недорогой наполнитель, который позволяет сделать продаваемый продукт «больше и тяжелее», а значит позволяют производителям легко заработать. Поэтому увлекаться майонезами, кетчупами тоже не рекомендуется врачами.

Домашний кисель из крахмала, тарелка каши утром – вот то, количество крахмала, которое достаточно для человека, которое будет полезно и не вредно. Поэтому стоить помнить – клеить обои на крахмал – хорошо, у много кушать его – плохо.