Формула крахмала
Определение и формула крахмала
Химическая формула крахмала: (C6H10O5)n
Молярная масса: г/моль
Структурная формула крахмала
Крахмал содержит 10–20 % амилозы (внутренняя часть крахмального зерна) и 80–90% амилопектина (оболочка крахмального зерна). Оба полимера состоят из звеньев — глюкозы и имеют состав (C6H10O5)n.
Амилоза
Амилоза имеет неразветвленную структуру, обычно включающую 200–1000 звеньев (n = 200–1000). При образовании молекулы амилозы остатки глюкозы соединяются между собой аксиальными (14)-гликозидными связями:
Звенья -глюкозы закручивают макромолекулу амилозы в спираль, на каждый виток которой приходится 6 остатков глюкозы:
Такая структура вероятность возникновения межмолекулярных водородных связей, но увеличивает вероятность возникновения таких связей с молекулами воды. Поэтому амилоза способна растворяться в воде.
Амилопектин
Амилопектин имеет разветвленную структуру, n = 6000–40000. Полимерная цепь амилопектина также образуется за счет (14)-гликозидных связей. Разветвление цепи происходит путем образования -гликозидных связей и наблюдается через 20–25 остатков глюкозы.
Амилопектин не растворяется в воде, а только набухает с образованием коллоидного раствора. Гликоген (животный крахмал) построен подобно амилопектину, только его макромолекулы которого отличаются еще большей разветвлённостью.
При нормальных условиях крахмал – белый безвкусный порошок, в холодной воде не растворяется, в горячей – набухает с образованием коллоидного раствора (крахмального клейстера). При растирании издает характерный скрип.
Кислотный гидролиз крахмала проходит ступенчато. Сначала крахмал превращается в полимеры с меньшей степенью полимеризации – декстрины, потом в дисахарид (мальтозу), и в конечном итоге – в глюкозу:
Суммарная реакция:
Качественная реакция на крахмал – взаимодействие с раствором йода (I2), образуется комплексное соединение включения (клатрат) синего цвета. При нагревании раствора окраска исчезает.
Примеры решения задач
Задание | Осуществите следующие превращения:
оксид углерода (IV) крахмал глюкоза этиловый спирт. Напишите уравнения реакций и условия их протекания. |
Решение | 1) В растениях из углекислого газа и воды при фотосинтезе (с участием хлорофилла) образуется глюкоза:
которая затем превращается в крахмал:
Или в общем виде:
2) Гидролиз крахмала в кислой среде при нагревании, происходит образование — глюкозы:
3) Спиртовое брожение глюкозы под действием ферментов:
|
Задание | Массовая доля крахмала в картофеле составляет 20%. Какую массу глюкозы можно получить из 405 кг такого картофеля? Выход продукта реакции равен 70%. |
Решение | Глюкоза образуется в результате гидролиза крахмала. Запишем уравнение реакции:
Рассчитаем массу крахмала в картофеле: m(крахмала) = m(картофеля) (крахмала) кг Рассчитаем количество вещества крахмала: n(крахмала) = m(крахмала) / М(крахмала) Молярная масса крахмала равна М(крахмала) = 162х кг/кмоль По уравнению реакции n(глюкозы) = x • n (крахмала) Рассчитаем теоретическую массу глюкозы, которую можно получить в результате реакции: mтеор(глюкозы) = n(глюкозы) • М(глюкозы) кг кг Учитывая процент выхода продукта, рассчитаем массу реально полученной глюкозы: mпр(глюкозы) = m_{теор}(глюкозы) • η (глюкозы) кг |
Ответ | Можно получить 63 кг глюкозы. |