Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Журавлева Л.Е. Углеводы учеб. пособие для студентов-заочников фак. естествознания пед. ин-тов

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
5.95 Mб
Скачать

- 1 0 0 -

Амилоза и амилопектин имеют различную степень полимеризации и различное строение. Разделение крахмала на фракции производят многократной обработкой крахмальных зёрен горячей водой (70-80°).

Амилоза при этом растворяетоя и переходит в раствор, который

сгущают в вакууме и осаздают нормальным бутиловым спиртом. По­

этому амилозу называют "растворимым крахмалом". Амилопектин в

горячей воде не растворяется. Он оотаетсл в

зернах, разбухает

и образует вязкий клейстер. Содержание амилозы и амилопектина

в крахмальных зернах раелично. В большинстве

своем крахмал с о ­

держит 10-20# амилозы и 80-90# амилопектина.

Эти ооотавные час­

ти крахмала отличаютоя не только растворимостью в воде, но и д о ­ гами свойствами, поокольку имеют различное отроение.

Амилоза при взаимодейотвии с раствором иода окрашивается

в синий цвет. При кипячении синяя окраска исчезает и снова по­ является при охлаждении. Эта сложно протекающая реакция в пос­ ледние годы получила некоторое объяснение. Выяснено, в частнос­ ти, что при этом происходит образование комплексного соединения

(см. стр .103). Водные растворы амилозы обнаруживают "явление ретроградации". Оно заключается в том, что при стоянии таких

растворов в течение 24-28 часов оседает нерастворимая форма ш и -

дозы. Явление ретроградации обнаруживает и крахмал, поскольку он содержит амилозу. Полагают, что выделение амилозы из раство­ ра объясняется ассоциацией ее макромолекул. В продуктах ассоци­ ации макромолекулы амилозы,подобно макромолекулам целлюлозы, ориентированы параллельно и образуют нерастворимую форму. Ами­

лоза вращает плоскость поляризации

света вправо:

■= +2 2 0 ° .

Молекулярный вес амилоз колеблется

в пределах от 90.000 до 200Ш)

(стецень полимеризации п= 600 - 1200). Строение

амилозы дока­

зано с помощью рентгенографического метода, а также химическими

превращениями: метилированием, окислением, кислотным и фермен­ тативным расщеплением. При гидролизе под действием фермента

d - амилазы с хороши выходом (80$) образуется мальтоза; конеч­ ным продуктом гидролиза является глюкоза. Так как мальтоза сос­ тоит из остатков -'Ъ -глюкошзранозы, связанных между собой

оС - 1,4-гликозидной связью и так как °С -амилаза расщепляет только d. -гликозидную связь, то в молекуле амилозы остатки

60 -глюкозы в л - со -глюкопиранозной формэ связаны между со­ бой так же oL -1,4-гликозидными связями. Макромолекулы амило­ зы имеют линейное строение. Схема ее образования может быть представлена так:

оО- 1,4 - гликозидная связь

- 102 -

Или схематически: «жффьффф*фф>

В приведенных формулах вертикальные пунктирные линии пока­ зывают, как разрываются связи при гидролизе с образованием мо­ лекул мальтозы.

Каждый остаток глюкозы содержит три свободных гидроксила (у второго, третьего и шестого атомов углерода). Только один из имеющихся глюкозных остатков в макромолекуле амилозы,находящий­ ся в "начале" цепи, имеет гликозидный гидроксил. Поэтому вос­ станавливающая способность амилозы очень низка. Если учесть

глюкозных циклов, то макромолекула амилозы должна

.■Ö^Tib даедруавлена в следующем виде:

Конформационная формула макромолекулы одалозн,

Рентгеноструктурннй анализ указывает, что макромолекулы анаэозы имеют спиральную (вяктовую)конфогмацв»^ Кавдый ваток

- юз -

спирали состоит из шести глгокозных остатков. Мезвду группой СЯ^ОН и группой ОН при втором атоме углерода соседнего витка имеются водородные связи, благодаря чему винт сохраняет свою форму.Атомы водорода при первом и четвертом-атоме углерода каж­ дого глюкозиого остатка ориентированы внутрь винта, в котором остается свободная трубка,или канал диаметром 5 Я . В этот канал могут внедряться (включаться) посторонние молекулы или атомы, например, соединения амилозы с иодом. На каждую молеку­ лу иода приходится шесть глюкозных остатков. Кристаллические комплексы амилозы с некоторыми спиртами (например, бутиловым) имеют также спиральную конформацию, причем комплексообразуюций агент располагается вдоль центральной оси спирали. Эти комплексы называются соединениями включения канального типа. Такой меха­ низм комплексообразованяя подтверждается рентгеноструктурнкм анализом и другими методами,

Явление ретроградации амилозы обусловлено, пс-видкмому, тем, что спиралевидная форма переходит в форму, имеющую линейное строение. Такая линейная форма способна ассоциироваться с дру­ гими сходными молекулами, образуя нерастворимую форму.

 

 

- 104 -

 

 

Амидопектин слабо

окрашивается иодом в фиолетово-пурпур­

 

ный цвет. Его удельное

вращение равно + 150°. Молекулярный

 

вес .амилопектина значительно выше, чем у

амилоз. Он находится

 

в пределах I . 000.000 -

6.000.000 (степень

полимеризации

=

6000 -

36.000). В отличие от амилозы амидопектин имеет развет­

вленное

строение.

 

 

 

 

 

Схема строения аыилопектина.

 

Макромолекулы амилопѳктина состоят нэ цепей, оодервящих

18 -

26 глюкозных остатков. В линейных участках (т.ѳ .

в каж­

дой ветви)

остатки

оі

-

Ф

-глюкопираноэ связаны

как а

в амилозе

°С -

1,4 -

гликозидными связями, а в точках

разветвления имеются еще

и

ос

- 1 , 6 - гликозидные связи.

Строение небольшого участка макромолекулы амилопектина с точ­ кой ветвления цепи охѳматичеоки может быть представлено сле­ дующим образом:

- 1 0 5 -

сн.,СН

П-t.CH

Л - 1,6

■гликозид­ ная свянь

■*!

о і -I,4-гликозидпая

связь

л- -тонча ветвления цепи из

 

 

ГЛЗОКОЗЕЫХ остатков

Конформационная формула макромолекулы ашлопектина более

точно отображает его

строение:

________

ы

- 1 0 6 -

-

Глюкозныѳ остатки имеют по три свободных гидроксила

(у вто­

 

рого,

третьего и шѳотого атомов углерода).'В точке ветвления

 

имеется два свободных гидрокоила: у второго и у третьего

атомов

 

углерода. В конце цепи -четыре свободных гидрокоила: у

второ­

 

го, третьего, четвертого и шестого

атомов углерода. В макромо­

 

лекуле амилопектнна имеется одна

цепь,которая

 

 

оканчивается альдегидной группой

(т .ѳ . имеет один свободный

 

полуацетальный гидроксил). В связи с этим его восстанавливающая

 

способность так же низка, как и у амилозы. Данные ферментатив­

 

ного расщепления подтверждают ветвистую структуру амилопектина,

 

а физико-химические методы исследования указывают на сферичес­

 

кую форму его макромолекул.

 

 

 

Гидролиз крахмала

 

 

 

 

 

 

Кислотный и ферментативный гидролиз крахмала впервые осу­

 

ществлен в России в

1814 году К,С.Кирхгофом. Им впервые

был

 

получен из зёрен ячменя фермент амилаза, под дейотвием которого

 

крахмал гидролизуется до

конечного

продукта - CÖ -глюковы. Гид­

 

ролиз

крахмала протекает

ступенчато. Сначала образуется раст­

 

воримый крахмал,

 

который

также окрашивается

йодом в синий цвет,

но имеет меньшую степень полимеризации. При

 

дальнейшем гидролизе крахмал превращается в различные декстри­

 

ны, имеющие ту же молекулярную формулу, что и крахмал(CgHj0 0 5)I ,

\

ÈQ степенями

пбпшедозации ~ещё~меньшиьк,чем у растворимого крах-

!

мала

.П о

мере гидролиза отепевь полимеризации декстринов про-

!

должает убывать, а окраска о иодом становится сначала красно-

і

 

; •

.*

 

 

 

 

<1

фиолетовой,'затем оранжевой. Предпоследним продуктом гидролиза

■ лршиа т ,является дасахарид мальтоза, которая затем расщепдя-

- 1 0 7 -

ется образуя конечный продукт- 0 -глюкозу, не изменявшую желтой окраски раствора иода, Гидролиз крахмала можно представить следующей схешй:

 

С!6НІ005)у

" (С6НІ 0 ° 5 ^ ~ *

СІ 2 Н2 2 ° І І " ^ С6НІ2°6

Крахмал

Растворимый

Декстрины

Мальтоза

70 -г.щ -

 

крахмал

 

 

коза

■і'де "у" меньше, чем х, а г меньше,чем у.

Декстрины образуются из крахмала и яри быстром его нагре­ вании. Тан, при выпечке хлеба крахмал муки частично превраща­ ется в декстрины (образование корки).

Применение крахмала

Крахмал является одним из важнейших питательных веществ. Используется в пищевой промышленности для получения декстринов, глюкозы и патоки. Б текстильной, промышленности его применяют для приготовления аппретуры, загустителей к краскам, клея. Крах­ мал применяется также в спичечной, бумажной, полиграфической, косметической промышленности, в фармакологии,.

Г л и к о г е н _________( я а Б О т н н й

к р а х м а л )

Гликоген представляет собой полисахарид

(CgHjQ0g)x ‘. Это -

-аморфный порошок белого цвета, хорошо растворимый в холодной во-

Ч

де и не образующий клейстера. С иодом дает красное окрашивание. Гликоген оптически активен. Удельное в р а щ е н и е *' = +196°. Макромолекулы гликогена по строению подобны амияопективу, с той лишь разницей, что имеют более разветвленную структуру, а

также большее число гдвкозннх остатков. Молекулярная масса ис- у; чгсдяѳтся несколькими миллионами.

- 108 -

Схема строения гликогена.

Глюкозные остатки так же, как и у амилопектина, связаны оС -І,4 и oL - 1,6-гликозидными связями. Поэтому гликоген

легко гидролизуется Ѵзаслотами и ферментами (амилазами), давая декстрины, мальтозу и глюкозу. Гликоген является запасным пита­ тельным -веществом в животном организме.Основная его масса ой-

разуется из моносахаридов и откладывается в тканях, главным об­ разом, в печени (до 20£) и в мышцах (до А.%). При недостатке глю­ козы в іфови часть гликогена печени гидролизуется до глюкозы, которая поотупает в кровь, обеспечивая тем самим постоянную отрого определенную концентрацию глюкозы. Гликоген служат источни­ ком энергии при мышечной работе.

Ц е л л ю л о з а

( к л е т ч а т к а ) } (СбнІ0°5^х

Целлюлоза является основным веществом, из которого построе­ ны стенки растительных клеток (отсюда название-"клетчатка").Она является "опорным" полисахаридом и придает растительной ткани прочность, нерастворимость и эластичность. Название "целлюлоза"

- 1 0 9 -

происходит от латинского слова "

 

" _ клеточка. Со­

держание целлюлозы в различных видах древесины колеблется в

пределах 40-60$? (таблица 2).

 

 

 

 

Состав {%) некоторых

сортов древесины

Таблица 2.

 

 

; Ель

1 Сосна

:! БУК

і Береза

Целлюлоза

57,8

54,2

53,5

45,3

)(игнин

28,3

26,3

22,5

19,5

Пентозаны (ксилан)

I I , 3

1 1 , 0

24,9

27,0

 

Метвлпентозаны

3 ,0

2 , 2

1 , 0

0 ; 8

 

Пектины

1 , 2

1 , 1

1,7

1 , 6

 

Уксусная кислота

1,4

1,4

2,3

4,6

'

Б е л к и

0, 7

0 , 8

1 , 0

0, 7

 

Смола, воск, жиры

2 .3

3,3

1 . 2

1,7

 

З о л а

0 . 8

0, 4

1 , 2

0, 4

 

Волокна льна, конопли, хлопчатника на 985? состоят из цел­ люлозы. Гигроскопическая медицинская вата, подучаемая ун хлоп­ ка, и нецрокпеенная фильтровальная бумага представляв« собой

почти чистую целлюлозу ( 99,8$?). Целлюлозе в растениях всег­ да сопутствуют инкрустирующие вещества. Это, главным образом, гемицеллюлозы (полуклетчатка). Гѳиицеллюлозн - сложная смесь полисахаридов, образованных пѳнтозами (пентозаны) и гексозаын: маннозой (маннанн), галактозой (гааактанк). Состав гвмацеллюлоз зависит от вида растения и южет быть различным для тканей одного и тоге же растения. Кроме того, вместе с целлюлозой всегда присутствует лигнин, цранадяенащий к классу ароматичес­ ких соединений (состав его изучен пока не до конца), а также минеральные вещества.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ