По внешнему виду – белый аморфный порошок, растворяющийся в воде

Гликоген (С6Н10О5)n (животный крахмал) накапливается в животных тканях, особенно в печени (до 10 %) и мышцах (до 4 %), как резервный материал, который используется организмом при работе. Много гликогена в дрожжах, грибах и моллюсках.

Крахмал(С6Н10О5)n - белый порошок, напоминающий муку. Он является важным компонентом пищевых продуктов, выполняя роль загустителя и связывающего агента. В одних случаях он присутствует в сырье, которое перерабатывают в пищевые продукты (например, в хлебобулочные изделия), в других случаях его добавляют для придания продукту тех или иных свойств. В различных пищевых продуктах крахмал содержится в различных количествах, например, в картофеле - 12-24 %, в горохе - 42-60 %, в муке - 63-68 %, в рисе - 70-76 %, в кукурузе - 75 %, в пшенице - 70 %, ржи – 65 %. Овощи содержат крахмала немного. Крахмал содержится в несозревших плодах, при дозревании плодов он переходит в сахар. В пищевом рационе человека из всех углеводов на долю крахмала приходится 80 %.

Крахмал накапливается в растениях в виде отдельных зерен, и откладывается в качестве запасного питательного вещества в клубнях, корнях, плодах и других частях растений. В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в крупах и бобовых они заполняют клетки, располагаясь среди алейроновых зерен и частиц высохшей протоплазмы.

Зерна крахмала, в виде которых он содержится в растениях, имеют своеобразную, характерную для каждого продукта форму. Различные виды крахмала представляют собой смесь крахмальных зерен различной величины, которая колеблется в широких пределах, например, у картофельного крахмала от 3 до 100 мкм - это самый крупный крахмал; самый мелкий - у риса.

У большинства крахмалосодержащих продуктов крахмальные зерна состоят из двух полисахаридов: амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%) и небольшого количества сопутствующих им веществ - фосфорной, кремниевой и жирных кислот. Молекулярная масса амилозы в зависимости от вида растений и находится в пределах от 10⁵ до 10⁶. Амилопектин имеет молекулярную массу обычно выше 10⁷.

Амилоза и амилопектин представляют собой высокомолекулярные соединения, отличающиеся размером и строением молекул. Молекула амилозы состоит из большого числа остатков глюкозы, последовательно соединенных в нераз-ветвленную сеть посредством a-1,4-гликозидных связей. Число остатков в зависимости от источника сырья варьирует от 200 до 10 тыс.

Существует два типа амилоз:

а) с относительно низкой степенью полимеризации (порядка 2000), которая полностью расщепляется a-амилазой.

б) с большой степенью полимеризации (свыше 6000), расщепляемость которой составляет 60 %.

Амилоза дает с йодом характерную синюю окраску.

Низкополимерная часть амилозы (так называемая легкая амилоза) способна растворяться в холодной воде, а более тяжелая - в горячей с образованием слабовязких растворов. В растворе цепочки амилозы находятся в форме деформированных спиралей с содержанием шести остатков глюкозы в витке. Такая форма соответствует состоянию с наименьшей энергией.Растворимость амилозы небольшая, даже для легкой амилозы трудно получить раствор 1 % концентрации. Растворы амилозы мало устойчивы, при хранении амилоза довольно быстро выпадает в осадок (явление ретроградации). Явление ретроградации обусловлено тем, что длинные нитевидные молекулы амилозы ориентируются параллельно друг другу и между ними возникают дополнительные водородные связи.

Другая особенность амилозы - это ее способность к повышенной растворимости при смешивании с веществами, состоящими из коротких и разветвленных цепочек. Считается, что в хорошем растворителе цепи амилозы принимают форму неправильной (деформированной) спирали, в плохом - двойной спирали.

Молекула амилопектина имеет вид сильноразветвленной цепи, в которой глюкозные остатки соединены так же, как и в молекуле амилозы, а глюкозные остатки в точках ветвления присоединяются за счет a-1,6-гликозидных связей, т.е. первый атом одного глюкозного остатка связан с шестым атомом другого глюкозного остатка с помощью a-гликозидной связи.Степень полимеризации составляет примерно 1 млн., длина ответвлений в его молекуле от 20 до 30 глюкозных остатков.

  Строение молекул амилозы (А) и амилопектина (Б)

Амилопектин дает с йодом характерную красно-фиолетовую окраску. Коллоидные растворы амилопектина, которые могут образовываться в горячей воде, вязкие и очень устойчивы, тенденция к ретроградации в них отсутствует. Устойчивость проб амилопектина объясняют тем, что разветвленная его молекула создает больше возможностей для образования водородных связей между молекулами растворителя (воды) и группами ОН глюкозных остатков. А в молекулах амилозы группы ОН участвуют в образовании водородных связей преимущественно внутри спирали.

Содержание амилозы и амилопектина в зернах крахмала разного происхождения неодинаково (таблица 2).

Таблица 2

Наименование крахмала	Содержание, %
амилозы	амилопектина
Крахмал картофельный	19-22	78-81
Крахмал пшеницы	22-24	76-78
Крахмал кукурузы	21-22	78-79
Крахмал риса	16-17	83-84

Если рассматривать крахмальные зерна в поляризованном микроскопе, обнаруживается светлые и темные поля в виде «мальтийского креста», что указывает на определенную упорядоченность (кристалличность) структуры. Крахмальное зерно – биологическое образование с хорошо организованной формой и структурой. Обычно крахмальные зерна состоят из примерно одинаковых частей кристаллических и аморфных, или гелеподобных, участков. Оно содержит в центральной части ядро, называемое зародышем или «точкой роста», вокруг которого видны ряды концентрических слоев - «конец роста». Толщина слоев крахмальных зерен составляет приблизительно 0,1 мм. Эти слои включают радиально расположенные кристаллы амилопектина и амилозы. Наружная часть каждого слоя содержит в основном высокомолекулярные амилозу и амилопектин, тогда как внутренняя (центральная) часть – главным образом низкомолекулярную амилозу. В нативных крахмальных зернах полиглюкозидные цепи амилозы и амилопектина образуют спирали или складки с 6-10 глюкозиными остатками на каждом витке спирали. Полисахариды в крахмальном зерне связаны между собой главным образом водородными связями.

При кислотном или ферментативном гидролизе с помощью фермента амилазы, которого много в проросшем зерне и соке поджелудочной железы, а также птиалина слюны крахмал превращается в мальтозу, конечным продуктом гидролиза является глюкоза.

На первом этапе кислотного гидролиза под действием кислот сначала имеет место ослабление и разрыв связей между макромолекулами амилозы и амилопектина. Это сопровождается нарушением структуры крахмальных зерен и образованием гомогенной массы, получается растворимый крахмал, уже не образующий клейстера, но еще дающий синее окрашивание с йодом. Дальнейший гидролиз крахмала за счет разрыва a-1,4- и a-1,6- связей с присоединением по месту разрыва воды приводит к нарастанию числа свободных альдегидных групп, увеличению восстанавливающих свойств продуктов гидролиза крахмала, и уменьшению степени полимеризации. При этом образуются декстрины, представляющие собой полисахариды с более короткими цепями, чем у крахмала. Декстрины мало отличаются от крахмала. В зависимости от молекулярной массы (от большего к меньшему) и свойств они делятся на амило-, эритро-, ахро- и мальтодекстрин. Амилодекстрин по своим свойствам близок к крахмалу, йодом окрашивается в сине-фиолетовый цвет, растворяется в горячей воде, эритродекстрин дает с йодом красно-бурое окрашивание, растворяется в холодной воде. Ахро- и мальтодекстрины йодом не окрашиваются, растворяются в холодной воде. Мальтодекстрины мало чем отличаются от мальтозы. Декстрины в силу разрыва связей превращаются в мальтозу, а затем в глюкозу.

Ступенчатый гидролиз крахмала модно представить следующей схемой:

(С₆Н₁₀О₅)_x – (С₆Н₁₀О₅)_y – (С₆Н₁₀О₅)_z – С₁₂Н₂₂О₁₁ – С₆Н₁₂О₆

крахмал растворимый декстрины мальтоза глюкоза

крахмал

Кислотный гидролиз крахмала лежит в основе производства патоки, которая представляет собой продукт неполного гидролиза крахмала и состоит из декстринов, мальтозы и глюкозы.

В промышленности крахмал получают из картофеля и зерен хлебных злаков. Его используют в производстве патоки, колбасных и кондитерских изделий, спиртов, глицерина, молочной и лимонной кислот, в кулинарии. Из крахмала получают глюкозу, а также глюкозно-фруктозный сироп, содержащий 55 % глюкозы и 42 % фруктозы. Для его производства крахмал ферментативным гидролизом превращают в глюкозу, а затем часть глюкозы во фруктозу. Глюкозно-фруктозный сироп по сладости не уступает инвертному сахару, отличается меньшей стоимостью по сравнению со свекловичным сахаром.

Строение молекулы гликогена сходно со строением амилопектина крахмала, но молекула представляет собой более сильно разветвленную цепь, состоящую примерно из 30000 остатков глюкозы, с молекулярной массой от 400000 до 10000000. Гликоген растворим в горячей воде, он образует коллоидный опалесцирующий раствор, йодом окрашивается в буро-коричневый цвет. Под действием ферментов и кислот он превращается в декстрины, затем в мальтозу и, наконец, в глюкозу.

Строение молекул гликогена (В)

Ферментативное превращение гликогена в мышцах мяса после убоя животного проходитчерез стадию образования фосфорсодержащих органических соединений и глюкозы, которая превращается в молочную кислоту. Это, наряду с другими ферментативными процессами, имеет большое значение для созревания мяса: мясо приобретает новые физико-химические свойства и становится пригодным для производства качественной продукции.

Дата добавления: 2015-07-13