Крахмал: различия между версиями
imported>Zenit1984 |
imported>Urbic м →Промышленное получение: оформление |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
{{ | {{Вещество | ||
| заголовок = | |||
{{ | | картинка = Amylopektin Sessel.svg | ||
| картинка3D = | |||
=== | | изображение = Cornstarch mixed with water.jpg | ||
| наименование = | |||
| | | традиционные названия = | ||
| | | хим. формула = (C{{sub|6}}H{{sub|10}}O{{sub|5}})n | ||
| | | сокращения = <!-- | хим. формула =(C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>)<sub>n</sub>--> | ||
| | | молярная масса = 162 × n | ||
| плотность = 1,5 | |||
| предел прочности = | |||
| твёрдость = | |||
| примеси = | |||
| состояние = Твёрдое, белый порошок | |||
| динамическая вязкость = | |||
| кинематическая вязкость = | |||
| темп. плавления = | |||
| темп. кипения = | |||
| темп. разложения = | |||
| темп. вспышки = | |||
| темп. воспламенения = | |||
| темп. самовоспламенения = 410 | |||
| тройная точка = | |||
| критическая точка = | |||
| теплоёмкость = | |||
| теплоёмкость2 = | |||
| теплопроводность = | |||
| энтальпия образования = | |||
| удельная теплота парообразования = | |||
| удельная теплота плавления = | |||
| тепловое расширение = | |||
| интервал трансформации = | |||
| температура размягчения = | |||
| давление пара = | |||
| конст. диссоц. кислоты = | |||
| изоэлектрическая точка = | |||
| диапазон прозрачности = | |||
| показатель преломления = | |||
| угол Брюстера = | |||
| гибридизация = | |||
| координационная геометрия = | |||
| кристаллическая структура = | |||
| дипольный момент = | |||
| CAS = 9005-25-8 | |||
| EINECS = | |||
| SMILES = | |||
| RTECS = GM5090000 | |||
| ЛД50 = <!-- число, в мг/кг --> | |||
| токсичность = <!-- краткое описание --> | |||
}} | }} | ||
[[Файл:Отложения крахмала в клетках корневого клубенька чистяка весеннего (R. ficaria).png|мини|Отложения крахмала в клетках корневого клубенька чисятка весеннего (''R. ficaria'')]] | |||
'''Крахма́л''' — органическое вещество с формулой (C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>)<sub>n</sub>, смесь [[полисахарид]]ов [[амилоза|амилозы]] и [[амилопектин]]а, [[мономер]]ом которых является альфа-[[глюкоза]]. Крахмал синтезируется растениями в [[Хлоропласты|хлоропластах]] с использованием энергии [[свет]]а при [[фотосинтез]]е. Крахмал, полученный из разных растений, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. | |||
Крахмал и его производные широко используются в пищевой промышленности<ref name="Скурихин и Нечаев" />. | |||
== | == Физические свойства == | ||
{{нет ссылок в разделе|дата=2023-03-20}} | |||
Крахмал — аморфный [[Белый цвет|белый]] порошок. Он не растворяется в холодной воде, а в горячей воде порошок набухает и растворяется, образуя [[коллоид]]ный раствор — [[клейстер]]. | |||
Под микроскопом видны отдельные зёрна крахмала. При сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц. | |||
Раствор крахмала в воде является [[Неньютоновская жидкость|неньютоновской жидкостью]]. | |||
== | == Органолептические свойства == | ||
Крахмал имеет пресный вкус с лёгкой сладковатой нотой из-за работы ферментов ротовой полости. Структура снежная.{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
=== | == Химические свойства == | ||
В воде при добавлении в качестве [[катализатор]]а кислот (разбавленная [[серная кислота|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]] и другие) крахмал постепенно [[гидролиз]]уется с уменьшением молекулярной массы, в результате образуется так называемый «растворимый крахмал», [[Декстрин|декстрины]] и другие сахара вплоть до [[Глюкоза|глюкозы]]. | |||
Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул. | |||
При действии [[фермент]]ов или нагревании с кислотами крахмал подвергается гидролизу<ref>[http://school-collection.edu.ru/catalog/res/3c05c8ca-1d17-4261-737b-a8dc6a998b3f Кислотный гидролиз крахмала] : {{Wayback|url=http://school-collection.edu.ru/catalog/res/3c05c8ca-1d17-4261-737b-a8dc6a998b3f |date=20141226174256 }} : [видео]. — Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.</ref>: | |||
| | |||
| | |||
: <math>\mathsf{(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \ \xrightarrow{H_2SO_4} \ nC_6H_{12}O_6}</math> | |||
[[Файл:Kraxmal plus iod.jpg|thumb|Результат взаимодействия крахмала с [[раствор иода|раствором иода]]]] | |||
{{ | === [[Качественный анализ (химия)|Качественные реакции]] на крахмал === | ||
{{ | * Крахмал взаимодействует с [[иод]]ом с окрашиванием в синий цвет, при этом образуется соединение включения. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен ({{lang-fr|Jean-Jacques Colin}}) и Анри-Франсуа Готье де Клобри ({{lang-fr2|Henri-François Gaultier de Claubry}})<ref>{{публикация|статья |заглавие=Mémoire sur les combinaisons de l'iode avec les substances végétales et animales |издание=[[Annales de chimie et de physique]] |volume=90 |pages=87—100 |часть ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=inu.30000088752252;view=1up;seq=432 |часть=P. 92 |ссылка=http://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=inu.30000088752252;view=1up;seq=427 |язык=fr |тип=magazine |автор=Colin |автор имя=Gaultier de Claubry |год=1814}}</ref>. | ||
* Крахмал, в отличие от глюкозы, не даёт [[Реакция серебряного зеркала|реакцию серебряного зеркала]]. | |||
* Подобно [[сахароза|сахарозе]], крахмал не восстанавливает [[Гидроксид меди(II)|гидроксид меди (II)]]. | |||
= {{- | == Биосинтез == | ||
{{нет ссылок в разделе|дата=2023-03-20}} | |||
{{Ультраструктура хлоропласта}} | |||
Часть глюкозы, образующейся в зелёных растениях при [[фотосинтез]]е, превращается в крахмал: | |||
6CO<sub>2</sub> + 6H<sub>2</sub>O → C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6O<sub>2</sub> (суммарная формула) | |||
nC<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>(глюкоза) → (C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>)<sub>n</sub> + nH<sub>2</sub>O | |||
В общем виде это можно записать как 6nCO<sub>2</sub> + 5nH<sub>2</sub>O → (C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>)<sub>n</sub>+ 6nO<sub>2</sub>. | |||
Крахмал в качестве резервного питания накапливается в клубнях, плодах, семенах растений. Так, в наиболее часто используемых для производства крахмала растениях, клубнях [[Картофель|картофеля]] содержится до 24 % крахмала, в зёрнах [[пшеница|пшеницы]] — до 64 %, [[рис]]а — 75 %, кукурузы — 70 %. | |||
== | == Модификация крахмала == | ||
{{нет ссылок в разделе|дата=2023-03-20}} | |||
В промышленности превращение крахмала в [[глюкоза|глюкозу]] (процесс осахаривания) происходит путём его кипячения на протяжении нескольких часов в разбавленной серной кислоте (каталитическое влияние серной кислоты на осахаривание крахмала было обнаружено в [[1811 год]]у [[Кирхгоф, Константин Сигизмундович|К. С. Кирхгофом]]). Чтобы из полученного раствора удалить [[серная кислота|серную кислоту]], в него добавляют [[Мел (материал)|мел]], получая из серной кислоты нерастворимый [[сульфат кальция]]. Последний отфильтровывают и вещество выпаривают. Получается густая сладкая масса — крахмальная [[патока]], которая содержит, кроме глюкозы, значительное количество остальных продуктов [[гидролиз]]а крахмала. | |||
Патока используется для приготовления кондитерских изделий и для разнообразных технических целей. | |||
Если нужно получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Полученный после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы. | |||
Также в настоящее время гидролиз крахмала производят [[фермент]]ативно, с использованием [[Амилаза|альфа-амилазы]] для получения декстринов различной длины, и глюкоамилазы — для дальнейшего их гидролиза с получением [[Глюкоза|глюкозы]]. | |||
При нагревании сухого крахмала до 200—250 °C происходит частичное его разложение и получается смесь менее сложных, чем крахмал, [[полисахарид]]ов ([[декстрин]] и другие). | |||
Физическое изменение позволяет получать крахмал с высокой способностью удерживать влагу, что, в свою очередь, придаёт конечному продукту желаемую консистенцию. | |||
=== | == Промышленное получение == | ||
В пищевой промышленности крахмал получают из картофеля и кукурузы. Клубни картофеля содержат в среднем {{nobr|18,2 %}} крахмала, зёрна кукурузы — {{nobr|59,9 %}} (есть сорта с содержанием крахмала до {{nobr|70 %}}), и технологии получения картофельного и кукурузного крахмала отличаются<ref name="Скурихин и Нечаев">{{публикация|книга | |||
|автор=Скурихин |автор имя=И. М. | |||
|автор2=Нечаев |автор2 имя=А. П. | |||
|заглавие=Все о пище с точки зрения химика | |||
|вид=справ. изд-е | |||
|место=М. |издательство=Высшая школа |год=1991 | |||
|страниц=288 | |||
|иллюстрации=ил | |||
|страницы=113—115 | |||
|часть=8.4. Сахар и крахмал | |||
|isbn=5-06-000673-5 | |||
}}</ref>. | |||
= | При изготовлении картофельного крахмала клубни моют и измельчают. При измельчении клетки клубней картофеля разрушаются и крахмальные зёрна выходят из них наружу. Получившаяся смесь — «картофельная кашка» — содержит «свободный крахмал» (освобождённый из клеток растения), мезгу (разрушенные клетки растения), «связанный крахмал» (оставшийся в клетках) и клеточный сок (сок содержит [[тирозин]], безазотистые органические вещества, сахара и минеральные вещества — всего {{nobr|3,5—5 %}} сухой массы). Клеточный сок максимально быстро удаляют из «картофельной кашки» [[центрифугирование]]м — чем меньше будет полифенолоксидаза окислять кислородом воздуха тирозин из клеточного сока, тем более качественным будет продукт. Затем из отжатой «картофельной кашки» вымывают крахмал — образуется крахмальная суспензия, которую называют «крахмальное молоко». Крахмальное молоко отделяют от мезги и рафинируют, затем многократно промывают водой — получается сырой крахмал с содержанием воды {{nobr|40—52 %}}. Сырой крахмал обезвоживают и получают готовый продукт — сухой крахмал<ref name="Скурихин и Нечаев" />. | ||
= | Чтобы извлечь крахмал из кукурузы, зерно предварительно вымачивают в {{nobr|0,2 %}} растворе сернистой кислоты при температуре {{nobr|48—50 °C}} в течение {{nobr|48—50 часов}}. Под воздействием кислоты в зёрнах нейтрализуются ферменты, зёрна разбухают и 2/3 растворимых веществ переходят в раствор. Замоченное зерно дробят, в результате из зёрен освобождается {{nobr|90—97 %}} зародыша (это сырьё для получения [[Кукурузное масло|кукурузного масла]]), эти зародыши отделяют от «кукурузной кашки», затем отделяют от неё остатки клетчатки и выделяют свободный крахмал и [[Клейковина|глютен]]. Очищенный кукурузный крахмал обезвоживают до {{nobr|13 %}} влажности<ref name="Скурихин и Нечаев" />. | ||
{{ | === Грязевой крахмал === | ||
Грязевой крахмал — побочный продукт при производстве первого сорта крахмала: та его часть, которая отлагается вверху при отмывке в осадочных чанах или чанах с мешалкой. Содержит 90—95 % крахмала, перерабатывается вторично на крахмал.{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
== Пищевое значение == | |||
{{ | В желудочном тракте человека и животного крахмал поддаётся [[гидролиз]]у и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом. Промежуточными продуктами гидролиза крахмала являются [[декстрин]]ы.{{нет АИ|20|03|2023}} | ||
Крахмал как [[Пищевые добавки|пищевая добавка]] используется для загущения многих пищевых продуктов, приготовления [[Кисель|киселей]], заправок и [[соус]]ов.{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
=== | Крахмал является наиболее распространённым [[углевод]]ом в рационе человека и содержится во многих основных [[Пища|продуктах питания]]. Главными источниками крахмала в мире являются [[зерновые культуры]]: [[рис]], [[пшеница]], [[кукуруза]]; различные [[корнеплод]]ы и клубни, в том числе [[картофель]], а также [[Маниок съедобный|маниок]]<ref>{{публикация|книга |язык=en |автор=Eliasson |автор имя=A.-Ch. |заглавие=Starch in food |подзаголовок=structure, function and applications |издательство=Woodhead Publishing |год=2004 |allpages= |isbn=978-0-8493-2555-7 |pages= }}</ref>{{уточнить|комм=укажите номер страницы}}. | ||
{{ | Большинство других крахмалистых продуктов произрастают только в местах с определённым климатом, например: [[рожь]], [[ячмень]], [[гречиха]], [[овёс]], [[пшено]], [[жёлудь|жёлуди]], [[банан]]ы, [[каштан]]ы, [[сорго]], [[батат]], плоды [[Хлебное дерево|хлебного дерева]], [[ямс]], [[Таро (растение)|таро]], [[чилим]], [[маранта]], [[арракача]], [[Канна (растение)|канна]], [[колоказия]], [[кандык]] японский, [[пуэрария дольчатая]], [[маланга]], [[кислица клубненосная]], [[такка перистонадрезанная]], [[саго]], и многие виды [[Бобовые|бобовых]] — таких, как [[Чечевица пищевая|чечевица]], [[Боб садовый|бобы садовые]], [[Бобы мунг|маш]], [[горох]] лущильный, [[Нут (растение)|нут]].{{нет АИ|20|03|2023}} | ||
Широко известными блюдами, содержащими крахмал, можно назвать: [[хлеб]], [[блин]]ы, [[лапша|лапшу]], [[макароны]], [[каша|каши]], [[Кисель|кисели]] и различные [[Лепёшка|лепёшки]], в том числе [[Тортилья|тортильи]].{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
{{ | |||
== | Для [[Ферменты пищеварения|пищеварительных ферментов]] расщепление [[Кристаллическая структура|кристаллического]] крахмала (класс РК3) представляет некоторую сложность. Сырой крахмал плохо переваривается в [[двенадцатиперстная кишка|двенадцатиперстной]] и [[тонкая кишка|тонкой]] кишке, а бактериальное разложение будет проходить в основном в [[толстая кишка|толстой кишке]]. Продукты с большим количеством амилозы хуже перевариваются, чем с амилопектином. При этом даже [[устойчивый крахмал|резистентный (неперевариваемый) крахмал]] (классов РК2, РК3, РК4) играет свою физиологическую роль: медленная переработка такого крахмала в кишечнике не вызывает [[Гипергликемия|гипергликемии]] (увеличения концентрации глюкозы в крови, что особенно важно для больных [[Сахарный диабет|сахарным диабетом]]), образует органические кислоты — основной источник энергии [[эпителий|эпителия]] толстого кишечника, поддерживает иммунитет кишечного тракта, противовоспалительную защиту организма и другое<ref>''Петрова И. В.'' [http://www.lepestok.kharkov.ua/bio/s20100603.htm Фитопребиотики: резистентный крахмал] : {{Wayback|url=http://www.lepestok.kharkov.ua/bio/s20100603.htm |date=20120207054809 }}. — lepestok.kharkov.ua.</ref>. В целях повышения усваиваемости крахмала его термически обрабатывают. Поэтому, прежде чем люди начали использовать огонь, зерно и другие высококрахмалосодержащие продукты были не самым лучшим способом получения энергии организмом (в отличие от [[белки|белковой]] пищи). Термическая обработка изменила это, но это изменение в поступлении энергии из пищи с быстро легкоусваиваемыми углеводами стало одним из факторов развития [[Метаболический синдромов|метаболических синдромов]] в наше время, включая ожирение и [[Сахарный_диабет|диабет]].{{нет АИ|20|03|2023}} | ||
{{ | |||
Клейстеризация и желатинизация крахмала, например, во время выпечки торта, может быть снижена за счёт сахара, конкурирующего за [[вода|воду]], что улучшает текстуру крахмала, предотвращая «зарезинивание».{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
==== | == Применение в промышленности == | ||
В мире наибольшее применение крахмал нашёл в целлюлозно-бумажной промышленности, насчитывая миллионы метрических тонн ежегодно<ref name=nnfcc>{{публикация|язык=en |ссылка=http://www.nnfcc.co.uk/publications/nnfcc-renewable-chemicals-factsheet-starch |вид=NNFCC Renewable Chemicals Factsheet |заглавие=Starch |издательство=NNFCC |архив дата=2021-03-13 |архив=https://web.archive.org/web/20210313181212/https://www.nnfcc.co.uk/publications/nnfcc-renewable-chemicals-factsheet-starch }}</ref>. | |||
В [[Пищевая промышленность|пищевой промышленности]] крахмал используется для получения [[Глюкоза|глюкозы]], [[Патока|патоки]], [[этанол]]а, в [[Текстильная промышленность|текстильной]] — для обработки тканей, в бумажной — в качестве наполнителя. Кроме того, крахмал входит в состав большинства колбас, майонеза, кетчупа и других продуктов.{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
Модифицированный крахмал является основным компонентом клея для [[Обои|обоев]].{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
Применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя [[Таблетки|таблетированных форм]] лекарственных препаратов, некоторых [[Капсула (лекарственная форма)|лекарственных капсул]], декстраны (декстрины) используются для приготовления ряда инфузионных растворов для внутривенных вливаний ([[гемодез]], полиглюкин, [[реополиглюкин]] и другие).{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
Аддукт крахмала с иодом под названием [[амилойодин]] использовался в качестве антисептика и при лечении дефицита иода.{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
{{ | |||
| | |||
| | |||
| | |||
}} | |||
=== | Этерификацией крахмала с триметафосфатом натрия или оксихлоридом фосфора получают монокрахмалфосфат, [[дикрахмалфосфат]] и другие модифицированные крахмалы<ref name="CIR,2022">{{публикация|книга|язык=en | ||
|заглавие=Safety Assessment of Starch Phosphates as Used in Cosmetics | |||
|инфо=Final Report | |||
|год=2022 |месяц=10 |день=11 | |||
|издательство=Cosmetic Ingredient Review | |||
|allpages=[20] | |||
|ссылка=https://www.cir-safety.org/sites/default/files/FR_StarchPhosphates_092022.pdf | |||
|архив дата=20221202090343 | |||
|архив=https://web.archive.org/web/20221202090343/https://www.cir-safety.org/sites/default/files/FR_StarchPhosphates_092022.pdf | |||
|page=[4] | |||
}}</ref> | |||
=== | == Применение в быту == | ||
[[Файл:AdhesivesForHouseUse006.jpg|thumb|Применение крахмала для приклеивания в быту]] | |||
Крахмал используется для [[Подкрахмаливание|накрахмаливания]] предметов одежды: воротников, халатов и так далее. Крахмальный клейстер применяется для приклеивания [[Обои|обоев]], изготовления [[папье-маше]]. Иногда крахмал используется в качестве [[Присыпка|присыпок]].{{нет АИ|20|03|2023}} | |||
В кулинарии используется как [[загуститель]] и стабилизатор. Чаще всего продаётся [[Картофельный крахмал|картофельный]] и [[кукурузный крахмал]]. А самой простой и доступной альтернативой крахмалу является мука. | |||
== | == Биологические свойства == | ||
{{нет ссылок в разделе|дата=2023-03-20}} | |||
Крахмал, являясь одним из продуктов [[фотосинтез]]а, широко распространён в природе. Для растений он является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах и клубнях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %). | |||
{{ | |||
Для организма человека крахмал наряду с [[Сахароза|сахарозой]] служит основным поставщиком [[Углеводы|углеводов]] — одного из важнейших компонентов пищи. Под действием собственных [[Ферменты|ферментов]] человека крахмал гидролизуется до [[Глюкоза|глюкозы]], которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма. | |||
== | == См. также == | ||
* | {{Родственные проекты |Викисловарь=крахмал}} | ||
* [[Клейстер]] | |||
* [[Амилопектин]] | |||
* [[Амилопласты]] | |||
* [[Дикрахмалфосфат]] | |||
== | == Примечания == | ||
{{примечания}} | |||
{{ | == Литература == | ||
* {{публикация|книга |часть= Крахмал|страницы= 293—294 |заглавие= Краткая энциклопедия домашнего хозяйства|ответственный=Под ред. {{nobr|А. И. Ревина}}|место= М.|издательство= Советская энциклопедия|год= 1960|том= 1|страниц=770 |ref=Ревин }} | |||
* {{публикация|книга |автор=Костенко |автор имя=В. Г. |автор2=Овчинников |автор2 имя=А. Е. |автор3=Горбатов |автор3 имя=В. М. |заглавие=Производство крахмала |место=М. |издательство=Легкая и пищевая промышленность |год=1983 |страниц=200 |ref= Костенко и др. }} | |||
{{ | {{^}} | ||
{{ | {{Внешние ссылки}} | ||
{{Мультисахариды}} | |||
[[Категория:Полисахариды]] | |||
[[Категория:Пищевые добавки]] | |||
Текущая версия от 11:48, 14 ноября 2025

Крахма́л — органическое вещество с формулой (C6H10O5)n, смесь полисахаридов амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал синтезируется растениями в хлоропластах с использованием энергии света при фотосинтезе. Крахмал, полученный из разных растений, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.
Крахмал и его производные широко используются в пищевой промышленности<ref name="Скурихин и Нечаев" />.
Физические свойства
Шаблон:Нет ссылок в разделе Крахмал — аморфный белый порошок. Он не растворяется в холодной воде, а в горячей воде порошок набухает и растворяется, образуя коллоидный раствор — клейстер.
Под микроскопом видны отдельные зёрна крахмала. При сжатии порошка крахмала он издаёт характерный скрип, вызванный трением частиц.
Раствор крахмала в воде является неньютоновской жидкостью.
Органолептические свойства
Крахмал имеет пресный вкус с лёгкой сладковатой нотой из-за работы ферментов ротовой полости. Структура снежная.Шаблон:Нет АИ
Химические свойства
В воде при добавлении в качестве катализатора кислот (разбавленная H2SO4 и другие) крахмал постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, в результате образуется так называемый «растворимый крахмал», декстрины и другие сахара вплоть до глюкозы.
Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул.
При действии ферментов или нагревании с кислотами крахмал подвергается гидролизу<ref>Кислотный гидролиз крахмала : Шаблон:Wayback : [видео]. — Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.</ref>:
- <math>\mathsf{(C_6H_{10}O_5)_n + nH_2O \ \xrightarrow{H_2SO_4} \ nC_6H_{12}O_6}</math>
Качественные реакции на крахмал
- Крахмал взаимодействует с иодом с окрашиванием в синий цвет, при этом образуется соединение включения. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен (фр. Jean-Jacques Colin) и Анри-Франсуа Готье де Клобри (Henri-François Gaultier de Claubry)<ref>Шаблон:Публикация</ref>.
- Крахмал, в отличие от глюкозы, не даёт реакцию серебряного зеркала.
- Подобно сахарозе, крахмал не восстанавливает гидроксид меди (II).
Биосинтез
Шаблон:Нет ссылок в разделе Шаблон:Ультраструктура хлоропласта Часть глюкозы, образующейся в зелёных растениях при фотосинтезе, превращается в крахмал:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 (суммарная формула)
nC6H12O6(глюкоза) → (C6H10O5)n + nH2O
В общем виде это можно записать как 6nCO2 + 5nH2O → (C6H10O5)n+ 6nO2.
Крахмал в качестве резервного питания накапливается в клубнях, плодах, семенах растений. Так, в наиболее часто используемых для производства крахмала растениях, клубнях картофеля содержится до 24 % крахмала, в зёрнах пшеницы — до 64 %, риса — 75 %, кукурузы — 70 %.
Модификация крахмала
Шаблон:Нет ссылок в разделе В промышленности превращение крахмала в глюкозу (процесс осахаривания) происходит путём его кипячения на протяжении нескольких часов в разбавленной серной кислоте (каталитическое влияние серной кислоты на осахаривание крахмала было обнаружено в 1811 году К. С. Кирхгофом). Чтобы из полученного раствора удалить серную кислоту, в него добавляют мел, получая из серной кислоты нерастворимый сульфат кальция. Последний отфильтровывают и вещество выпаривают. Получается густая сладкая масса — крахмальная патока, которая содержит, кроме глюкозы, значительное количество остальных продуктов гидролиза крахмала.
Патока используется для приготовления кондитерских изделий и для разнообразных технических целей.
Если нужно получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Полученный после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы.
Также в настоящее время гидролиз крахмала производят ферментативно, с использованием альфа-амилазы для получения декстринов различной длины, и глюкоамилазы — для дальнейшего их гидролиза с получением глюкозы.
При нагревании сухого крахмала до 200—250 °C происходит частичное его разложение и получается смесь менее сложных, чем крахмал, полисахаридов (декстрин и другие).
Физическое изменение позволяет получать крахмал с высокой способностью удерживать влагу, что, в свою очередь, придаёт конечному продукту желаемую консистенцию.
Промышленное получение
В пищевой промышленности крахмал получают из картофеля и кукурузы. Клубни картофеля содержат в среднем Шаблон:Nobr крахмала, зёрна кукурузы — Шаблон:Nobr (есть сорта с содержанием крахмала до Шаблон:Nobr), и технологии получения картофельного и кукурузного крахмала отличаются<ref name="Скурихин и Нечаев">Шаблон:Публикация</ref>.
При изготовлении картофельного крахмала клубни моют и измельчают. При измельчении клетки клубней картофеля разрушаются и крахмальные зёрна выходят из них наружу. Получившаяся смесь — «картофельная кашка» — содержит «свободный крахмал» (освобождённый из клеток растения), мезгу (разрушенные клетки растения), «связанный крахмал» (оставшийся в клетках) и клеточный сок (сок содержит тирозин, безазотистые органические вещества, сахара и минеральные вещества — всего Шаблон:Nobr сухой массы). Клеточный сок максимально быстро удаляют из «картофельной кашки» центрифугированием — чем меньше будет полифенолоксидаза окислять кислородом воздуха тирозин из клеточного сока, тем более качественным будет продукт. Затем из отжатой «картофельной кашки» вымывают крахмал — образуется крахмальная суспензия, которую называют «крахмальное молоко». Крахмальное молоко отделяют от мезги и рафинируют, затем многократно промывают водой — получается сырой крахмал с содержанием воды Шаблон:Nobr. Сырой крахмал обезвоживают и получают готовый продукт — сухой крахмал<ref name="Скурихин и Нечаев" />.
Чтобы извлечь крахмал из кукурузы, зерно предварительно вымачивают в Шаблон:Nobr растворе сернистой кислоты при температуре Шаблон:Nobr в течение Шаблон:Nobr. Под воздействием кислоты в зёрнах нейтрализуются ферменты, зёрна разбухают и 2/3 растворимых веществ переходят в раствор. Замоченное зерно дробят, в результате из зёрен освобождается Шаблон:Nobr зародыша (это сырьё для получения кукурузного масла), эти зародыши отделяют от «кукурузной кашки», затем отделяют от неё остатки клетчатки и выделяют свободный крахмал и глютен. Очищенный кукурузный крахмал обезвоживают до Шаблон:Nobr влажности<ref name="Скурихин и Нечаев" />.
Грязевой крахмал
Грязевой крахмал — побочный продукт при производстве первого сорта крахмала: та его часть, которая отлагается вверху при отмывке в осадочных чанах или чанах с мешалкой. Содержит 90—95 % крахмала, перерабатывается вторично на крахмал.Шаблон:Нет АИ
Пищевое значение
В желудочном тракте человека и животного крахмал поддаётся гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом. Промежуточными продуктами гидролиза крахмала являются декстрины.Шаблон:Нет АИ
Крахмал как пищевая добавка используется для загущения многих пищевых продуктов, приготовления киселей, заправок и соусов.Шаблон:Нет АИ
Крахмал является наиболее распространённым углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания. Главными источниками крахмала в мире являются зерновые культуры: рис, пшеница, кукуруза; различные корнеплоды и клубни, в том числе картофель, а также маниок<ref>Шаблон:Публикация</ref>Шаблон:Уточнить.
Большинство других крахмалистых продуктов произрастают только в местах с определённым климатом, например: рожь, ячмень, гречиха, овёс, пшено, жёлуди, бананы, каштаны, сорго, батат, плоды хлебного дерева, ямс, таро, чилим, маранта, арракача, канна, колоказия, кандык японский, пуэрария дольчатая, маланга, кислица клубненосная, такка перистонадрезанная, саго, и многие виды бобовых — таких, как чечевица, бобы садовые, маш, горох лущильный, нут.Шаблон:Нет АИ
Широко известными блюдами, содержащими крахмал, можно назвать: хлеб, блины, лапшу, макароны, каши, кисели и различные лепёшки, в том числе тортильи.Шаблон:Нет АИ
Для пищеварительных ферментов расщепление кристаллического крахмала (класс РК3) представляет некоторую сложность. Сырой крахмал плохо переваривается в двенадцатиперстной и тонкой кишке, а бактериальное разложение будет проходить в основном в толстой кишке. Продукты с большим количеством амилозы хуже перевариваются, чем с амилопектином. При этом даже резистентный (неперевариваемый) крахмал (классов РК2, РК3, РК4) играет свою физиологическую роль: медленная переработка такого крахмала в кишечнике не вызывает гипергликемии (увеличения концентрации глюкозы в крови, что особенно важно для больных сахарным диабетом), образует органические кислоты — основной источник энергии эпителия толстого кишечника, поддерживает иммунитет кишечного тракта, противовоспалительную защиту организма и другое<ref>Петрова И. В. Фитопребиотики: резистентный крахмал : Шаблон:Wayback. — lepestok.kharkov.ua.</ref>. В целях повышения усваиваемости крахмала его термически обрабатывают. Поэтому, прежде чем люди начали использовать огонь, зерно и другие высококрахмалосодержащие продукты были не самым лучшим способом получения энергии организмом (в отличие от белковой пищи). Термическая обработка изменила это, но это изменение в поступлении энергии из пищи с быстро легкоусваиваемыми углеводами стало одним из факторов развития метаболических синдромов в наше время, включая ожирение и диабет.Шаблон:Нет АИ
Клейстеризация и желатинизация крахмала, например, во время выпечки торта, может быть снижена за счёт сахара, конкурирующего за воду, что улучшает текстуру крахмала, предотвращая «зарезинивание».Шаблон:Нет АИ
Применение в промышленности
В мире наибольшее применение крахмал нашёл в целлюлозно-бумажной промышленности, насчитывая миллионы метрических тонн ежегодно<ref name=nnfcc>Шаблон:Публикация</ref>.
В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы, патоки, этанола, в текстильной — для обработки тканей, в бумажной — в качестве наполнителя. Кроме того, крахмал входит в состав большинства колбас, майонеза, кетчупа и других продуктов.Шаблон:Нет АИ
Модифицированный крахмал является основным компонентом клея для обоев.Шаблон:Нет АИ
Применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя таблетированных форм лекарственных препаратов, некоторых лекарственных капсул, декстраны (декстрины) используются для приготовления ряда инфузионных растворов для внутривенных вливаний (гемодез, полиглюкин, реополиглюкин и другие).Шаблон:Нет АИ
Аддукт крахмала с иодом под названием амилойодин использовался в качестве антисептика и при лечении дефицита иода.Шаблон:Нет АИ
Этерификацией крахмала с триметафосфатом натрия или оксихлоридом фосфора получают монокрахмалфосфат, дикрахмалфосфат и другие модифицированные крахмалы<ref name="CIR,2022">Шаблон:Публикация</ref>
Применение в быту
Крахмал используется для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов и так далее. Крахмальный клейстер применяется для приклеивания обоев, изготовления папье-маше. Иногда крахмал используется в качестве присыпок.Шаблон:Нет АИ В кулинарии используется как загуститель и стабилизатор. Чаще всего продаётся картофельный и кукурузный крахмал. А самой простой и доступной альтернативой крахмалу является мука.
Биологические свойства
Шаблон:Нет ссылок в разделе Крахмал, являясь одним из продуктов фотосинтеза, широко распространён в природе. Для растений он является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах и клубнях. Наиболее богато крахмалом зерно злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %).
Для организма человека крахмал наряду с сахарозой служит основным поставщиком углеводов — одного из важнейших компонентов пищи. Под действием собственных ферментов человека крахмал гидролизуется до глюкозы, которая окисляется в клетках до углекислого газа и воды с выделением энергии, необходимой для функционирования живого организма.