Почему крахмал относят к биополимерам и какое свойство крахмала
Голосование за лучший ответ
Павел Кругленко
Искусственный Интеллект
(210610)
9 лет назад
Самым дешевым источником сырья для выпуска биополимеров является крахмал, который в промышленных масштабах можно получать из картофеля, пшеницы, кукурузы, риса, маиса и других растений.
Еще одним видом сырья для производства биополимеров являются масленичные культуры – подсолнечник, соя, рапс.
Сельскохозяйственные культуры выгодны тем, что это периодически восполняемое сырье, так называемый возобновляемый растительный ресурс. Посадил, вырастил и снова есть в наличии сырье для биополимеров.
1.ПОЛИЛАКТИД (ПЛА) – биополимер, который можно получить как синтетическим способом, так и путем брожения сусла кукурузы, картофеля, зерновых культур, сахарного тростника и другого сырья природного происхождения.
Изделия из ПЛА характеризуются высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, а также лучшей способностью сохранять форму после сжатия или кручения по сравнению с полипропиленом. Из ПЛА изготавливают пленку, в т. ч. ориентированную и усадочную, бутылки для розлива жидкостей, контейнеры под пищевые продукты, одноразовую посуду.
Вместе с тем ПЛА уступает обычным полимерам по теплостойкости, поэтому упаковку из него нельзя заполнять содержимым с температурой выше 50 °С — она начнет плавиться. Кроме того, барьерные характеристики ПЛА по
отношению к кислороду хуже, чем у традиционных полимеров. Как следствие, тара из ПЛА чаще всего используется для упаковки сухих и замороженных продуктов, а также жидкостей с небольшим сроком хранения. Высокий коэффициент диффузии углекислоты не позволяет применять бутылки из ПЛА для розлива газированных напитков, ограничивая области их использования розливом молока, фруктовых соков, воды, растительного масла. Выпуском полилактида и изделий из него занимаются во многих странах.
Японская фирма Dai Nuppon изготавливает на основе полилактида разные виды упаковочных пленок. Жесткая пленка сравнима по свойствам с полистиролом, а эластичная — с полиэтиленом.
Британская компания Amcor PET Packaging, крупнейший европейский производитель полиэтилентерефталата, намерена начать выпуск пластиковых бутылок на основе ПЛА. При их производстве будет использоваться такое же оборудование, что и для обычной полимерной тары.
2.ECO-PLA – биополимер, созданный в США компанией Cargill Dow, на основе сельскохозяйственных культур, содержащих натуральный сахар. Его ударопрочность не уступает полистиролу и он способен подвергаться сварке. При температуре выше 60оС он полностью разлагается в течение 45 суток.
3.Novon – биополимер, созданный в США компанией Metabolix, также на основе процессов ферментации сахаров, но с применением технологии генной инженерии.
4. Solanyl – этот биополимер на основе крахмала из отходов кукурузы и картофеля производит голландская компания Rodenburg Polymers. Похож по своим физико-механическм свойствам на полипропилен и полистирол. Разлагается в компосте менее чем за 12 недель.
5. Plantic – биопластик на основе кукурузного крахмала производит австралийская компания Plantic Technologies. Применяет для упаковки бисквитов и шоколадных конфет.
6. Съедобные пленки, получаемые экструдированием смеси кукурузного крахмала, микрокристаллической целлюлозы и метилцеллюлозы с добавками пластификаторов. Такие пленки способны замедлить испарение влаги из пищевого продукта и защитить его от преждевременного высыхания. Пленки обладают определенными барьерными свойствами, например, регулируют проникновение извне кислорода или других веществ, что способствует продлению срока хранения пищевого продукта. Способность пленки удерживать различные соединения позволяет обогащать продукты питания витаминами, минеральными добавками, которые в дальнейшем попадают в человеческий организм, адсорбируя и выводя из него радионуклиды, ионы металла, другие вредные соединения.
7.Полигидроксиалканоаты (ПГА) – биополимеры на основе полиэфирных соединений, производимых особыми «пластиковыми» бактериями. Подходящим сырьем для получения ПГА являются масленичные культуры – подсолнечник, соя, рапс.
Источник
2 ответа:
0
0
Он не относится к биополимерам, в крахмале есть один из нескольких процессов и называется полимеризация. Это процесс образования высокомолекулярного вещества. Полимеры представляют собой соединения, состоящие из больших молекул, атомы которых связаны между собой ковалентными связями.
0
0
Еще он называется полисахарид. Ну насчет биополимеров могу предположить, по той причине, что молекула крахмала – это множество соединенных молекул сахаров. При обработке крахмала растворами кислот или щелочей полимерная структура разрушается – крахмал распадается на осколки-сахара и называется декстрином и растворим в воде
Читайте также
Природные высокомолекулярные вещества, которые входят в клетки живых организмов относятся к биополимерам, к которым относятся, например, крахмал, целлюлоза – полисахариды, белки , которые по сути являются полипептидами, состоящими из остатков альфа-аминокислот и нуклеиновые кислоты -РНК и ДНК, которые имеют очень сложное строение, в состав которых входят нуклеотиды, состоящие из остатков рибозы (РНК) и дезоксирибоза (ДНК), остатков ортофосфорной кислоты и остатков пуриновых и пиримидиновых оснований.
На сколько полезен, вреден крахмал для организма?
Крахмал относится к легкоусваиваемым углеводам, и характеристики у него такие же, как у сахара, т.е. это быстрый источник энергии для организма, но при употреблении его в больших объемах он может вызвать ожирение…
Любой крахмал, хоть пшеничный, хоть кукурузный, хоть картофельный – это загуститель. Его добавляют в пищевые продукты, чтобы они были более густыми, не расслаивались (не отделялась жидкость). Например кетчупы и майонезы с крахмалом не расслаиваются.
С другой стороны, крахмалом можно заменить сырье, пускай и немного, но какой-то процент или два в промышленных масштабах – очень даже эффективно. Проще всего крахмал добавлять в продукты как раз типа паштета или вареной колбасы, в которых все перемолото до очень однородной консистенции.
Если в продукт добавить слишком много крахмала, то он начинает ощущаться на вкус. Это больше характерно для кетчупов и йогуртов.
Я не слышала, чтобы кто-то добавлял в шарлотку крахмал.
Пышность и легкость тесту придают яйца. А чтобы объем не опал, просто не открывайте духовку хотя-бы до полуготовности, чтобы высота шарлотки зафиксировалась.
В классической шарлотке
1 стакан сахара + 3-4 яйца, муки – сколько войдет, чтобы получилось тесто, как густая сметана.
Я иногда варьирую с содой. Могу положить на кончике чайной ложки, гашеной уксусом или разрыхлитель.
В классическую шарлотку добавляют немного корицы или хотя-бы ванилин.
Можно и то, и другое.
Считается что ранние, среднеранние сорта картофеля отличается более низким содержанием крахмала (10-13%), в то время как среднепоздние и поздние могут содержать в среднем 14-25%. Однако крахмалистость зависит не только от сорта, но и от погодных условий, состава почвы, применения удобрений, недостаток тепла и т.п. Содержание крахмала увеличивается с длительностью вегетационного периода и его более высокие показатели присущи более поздним сортам. Наиболее высоким содержанием крахмала отличается сорт “Зарево”-до 25%, однако он требует посадки в оптимальные сроки в хорошо подготовленную почву и сильно поражается ризоктонией.
Источник
Крахмал – ценный питательный продукт. Он входит в состав хлеба, картофеля, круп и наряду с сахарозой является важнейшим источником углеводов в человеческом организме.
Химическая формула крахмала (С6(Н2О)5)n.
Строение крахмала
Крахмал состоит из 2 полисахаридов, построенных из остатков циклической a-глюкозы.
Как видно, соединение молекул глюкозы происходит с участием наиболее реакционноспособных гидроксильных групп, а исчезновение последних исключает возможность образования альдегидных групп, и они в молекуле крахмала отсутствуют. Поэтому крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала».
Иллюстрация. Фрагмент молекулы крахмала
Крахмал состоит не только из линейных молекул, но и из молекул разветвленной структуры. Этим объясняется зернистое строение крахмала.
В состав крахмала входят:
- амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) — 10-20%;
- амилопектин (оболочка крахмального зерна) — 80-90%.
Амилоза
Амилоза растворима в воде и представляет собой линейный полимер, в котором остатки α–глюкозы связаны друг с другом через первый и четвертый атомы углерода (α-1,4-гликозидными связями).
Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков a-глюкозы (средняя мол. масса 160 000) .
Макромолекула амилозы представляет собой спираль, каждый виток которой состоит из 6 звеньев a-глюкозы.
Амилопектин
В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде, и имеет разветвленное строение.
Подавляющее большинство глюкозных остатков в амилопектине связаны, как и в амилозе α-1,4-гликозидными связями. Однако в точках разветвлений цепи имеются α-1,6-гликозидные связи.
Молекулярная масса амилопектина достигает 1-6 млн.
Молекулы амилопектина также довольно компактны, так как имеют сферическую форму.
Биологическая роль крахмала. Гликоген
Крахмал – главное запасное питательное вещество растений, основной источник резервной энергии в растительных клетках.
Остатки глюкозы в молекулах крахмала соединены достаточно прочно и в то же время под действием ферментов легко могут отщепляться, как только возникает потребность в источнике энергии.
Амилоза и амилопектин гидролизуются под действием кислот или ферментов до глюкозы, которая служит непосредственным источником энергии для клеточных реакций, входит в состав крови и тканей, участвует в обменных процессах.
Гликоген (животный крахмал) – полисахарид, молекулы которого построены из большого числа остатков α–глюкозы. Он имеет сходное строение с амилопектином, но отличается от него большей разветвленностью цепей, а также большей молекулярной массой.
Содержится гликоген главным образом в печени и в мышцах.
Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется даже в холодной воде, легко гидролизуется под действием кислот и ферментов, образуя в качестве промежуточных веществ декстрины, мальтозу и при полном гидролизе – глюкозу.
Превращение крахмала в организме человека и животных
Нахождение в природе
Крахмал широко распространен в природе. Он образуется в растениях в процессе фотосинтезе и накапливается в клубнях, корнях, семенах, а также в листьях и стеблях.
Крахмал содержится в растениях в виде крахмальных зерен. Наиболее богато крахмалом зерно злаков: риса (до 80%), пшеницы (до 70%), кукурузы (до 72%), а также клубни картофеля (до 25%). В клубнях картофеля крахмальные зерна плавают в клеточном соке, в злаках они плотно склеены белковым веществом клейковиной.
Физические свойства
Крахмал – белое аморфное вещество, без вкуса и запаха, нерастворимое в холодной воде, в горячей воде набухает и частично растворяется, образуя вязкий коллоидный раствор (крахмальный клейстер).
Крахмал существует в двух формах: амилоза – линейный полимер, растворимый в горячей воде, амилопектин – разветвлённый полимер, не растворимый в воде, лишь набухает.
Химические свойства крахмала
Химические свойства крахмала объясняются его строением.
Крахмал не дает реакцию «серебряного зеркала», однако ее дают продукты его гидролиза.
1. Гидролиз крахмала
При нагревании в кислой среде крахмал гидролизуется с разрывом связей между остатками α-глюкозы. При этом образуется ряд промежуточных продуктов, в частности мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:
Процесс гидролиза протекает ступенчато, схематически его можно изобразить так:
Видеоопыт «Кислотный гидролиз крахмала»
Реакцию превращения крахмала в глюкозу при каталитическом действии серной кислоты открыл в 1811 г. русский ученый К.Кирхгоф (реакция Кирхгофа).
2. Качественная реакция на крахмал
Так как молекула амилозы представляет собой спираль, то при взаимодействии амилозы с йодом в водном растворе молекулы йода входят во внутренний канал спирали, образуя так называемое соединение включения.
Раствор иода окрашивает крахмал в синий цвет. При нагревании окрашивание исчезает (комплекс разрушается), при охлаждении появляется вновь.
Крахмал + J2 – синее окрашивание
Видеоопыт «Реакция крахмала с йодом»
Данная реакция используется в аналитических целях для обнаружения, как крахмала, так и йода (йодкрахмальная проба)
3. Большинство глюкозных остатков в молекулах крахмала имеют по 3 свободных гидроксила (у 2,3,6-го атомов углерода), в точках разветвления – у 2-го и 3-го атомов углерода.
Следовательно, для крахмала возможны реакции, характерные для многоатомных спиртов, в частности образование простых и сложных эфиров. Однако эфиры крахмала большого практического значения не имеют.
Качественную реакцию на многоатомные спирты крахмал не дает, так как плохо растворяется в воде.
Получение крахмала
Из растений извлекают крахмал, разрушая клетки и отмывая его водой. В промышленном масштабе его получают главным образом из клубней картофеля (в виде картофельной муки), а также кукурузы, в меньшей степени – из риса, пшеницы и других растений.
Получение крахмала из картофеля
Картофель моют, измельчают и промывают водой и перекачивают в большие сосуды, где происходит отстаивание. Вода извлекает из измельченного сырья крахмальные зерна, образуя так называемое «крахмальное молоко».
Полученный крахмал ещё раз промывают водой, отстаивают и сушат в струе теплого воздуха.
Получение крахмала из кукурузы
Зерна кукурузы замачивают в теплой воде разбавленной сернистой кислоты с целью размягчения зерна и удаления из него основной части растворимых веществ.
Набухшее зерно дробят для удаления ростков.
Ростки, после всплывания на поверхность воды, отделяют и используют в дальнейшем для получения кукурузного масла.
Кукурузную массу повторно измельчают, обрабатывают водой для вымывания крахмала, затем отделяют отстаиванием или с помощью центрифуги.
Применение крахмала
Крахмал широко применяется в различных отраслях промышленности (пищевой, фармацевтической, текстильной, бумажной и т.п.).
Он является основным углеводом пищи человека – хлеба, круп, картофеля.
В значительных количествах перерабатывается на декстрины, патоку и глюкозу, используемые в кондитерском производстве.
Из крахмала, содержащегося в картофеле и зерне злаков, получают этиловый, н-бутиловый спирты, ацетон, лимонную кислоту, глицерин.
Крахмал используется как клеящее средство, применяется для отделки тканей, крахмаления белья.
В медицине на основе крахмала готовятся мази, присыпки и т.д.
Иллюстрация. Применение крахмала
Углеводы
Полисахариды
Источник
Тест по теме «Химический состав клетки».
Вариант 1
Часть А
А1 Мономером молекулы белка служит
- азотистое основание
- моносахарид
- аминокислота
- липид
А2 Большинство ферментов являются
- углеводами
- липидами
- аминокислотами
- белками
А3 Строительная функция углеводов состоит в том, что они
- образуют целлюлозную клеточную стенку у растений
- являются биополимерами
- способны растворяться в воде
- служат запасным веществом животной клетки
А4 Важную роль в жизни клетки играют липиды, так как они
- являются ферментами
- растворяются в воде
- служат источником энергии
- поддерживают постоянную среду в клетке.
А5 Белки в отличии от углеводов обладают способностью к
- растворимости
- денатурации
- проведению нервного импульса
- накоплению большого количества энергии
А6 Какие пары нуклеотидов образуют водородные связи в молекуле ДНК?
- аденин и тимин
- аденин и цитозин
- гуанин и тимин
- урацил и тимин
Часть В
В1 В состав молекулы РНК входит
А)рибоза
Б)гуанин
В) катион магния
Г) дезоксирибоза
Д) аминокислота
Е) фосфорная кислота
Запишите ответ в виде последовательности букв в алфавитном порядке (без пробелов и других символов).
Ответ: ______________________
В2 Установите соответствие между функцией соединения и биополимером, для которого она характерна. В нижеприведенной таблице под каждым номером, определяющим позиции первого столбца, запишите букву, соответствующей позиции второго столбца.
ФУНКЦИЯ БИОПОЛИМЕР
- хранение наследственной информации А) белок
- образование новых молекул путем самоудвоения Б) ДНК
- ускорение химических реакции
- является обязательным компонентом мембраны клетки
- обезвреживание антигенов
Запишите в таблицу получившуюся последовательность букв и перенесите в бланк ответов (без пробелов и других символов).
Часть С
С1 Почему глюкоза не выполняет в клетке запасающую роль?
Напишите на обратной стороне бланка или на отдельном листе краткий ответ, включающий не менее двух элементов.
Тест по теме «Химический состав клетки».
Вариант 2
Часть А
А1 Связь между мономерами в молекуле белка называют
- водородной
- ионной
- пептидной
- энергоемкой
А2 Защитная функция белков проявляется в том, что они
- подвергаются денатурации
- служат антителами
- участвуют в построении клетки
- транспортируют газы
А3 Какое запасное питательное вещество, служит энергетическим резервом клетки?
- крахмал
- аминокислота
- нуклеиновая кислота
- полисахарид – хитин
А4 Жиры в клетке обеспечивают
- транспорт гидрофильных веществ
- растворение гидрофобных веществ
- ускорение химических реакций
двигательную функцию
А5 Основной функцией углеводов в сравнении с белками является
- строительная
- защитная
- каталитическая
- энергетическая
А6 Какой углевод входит в состав нуклеотидов РНК?
- рибоза
- глюкоза
- сахароза
- дезоксирибоза
Часть В
В1 В состав молекулы ДНК входит
А) фосфорная кислота
Б) аденин
В)рибоза
Г) дезоксирибоза
Д)урацил
Е) катион железа
Запишите ответ в виде последовательности букв в алфавитном порядке (без пробелов и других символов).
Ответ:
В2 Установите соответствие между функцией соединения и биополимером, для которого она характерна. В нижеприведенной таблице под каждым номером, определяющим позиции первого столбца, запишите букву, соответствующей позиции второго столбца.
ФУНКЦИЯ БИОПОЛИМЕР
- образование клеточных стенок А) полисахарид
- транспортировка аминокислот Б) нуклеиновая кислота
- хранение наследственной информации
- служит запасным питательным веществом
- обеспечивает клетку энергией
Запишите в таблицу получившуюся последовательность букв и перенесите в бланк ответов (без пробелов и других символов).
Часть С
С1 Почему крахмал относят к биополимерам и какое свойство крахмала обуславливает его запасающую функцию в клетке?
Напишите на обратной стороне бланка или на отдельном листе краткий ответ, включающий не менее двух элементов.
Ответы и критерии оценивания
Вариант 1
Часть А
Номер задания | А1 | А2 | A3 | А4 | А5 | А6 |
Ответ | 3 | 4 | 1 | 3 | 2 | 1 |
Часть В
Номер задания | В1 | В2 |
Ответ | АБЕ | ББААА |
Часть С
Почему глюкоза не выполняет в клетке запасающую роль?
Элементы содержания верного ответа (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл) | |
1) Глюкоза – гидрофильное соединение 2) В водной среде клетки сразу вступает в реакции обмена | |
Указания к оцениванию | Баллы |
Ответ включает все названные выше элементы и не содержит биологических ошибок | 2 |
Ответ включает один из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок | 1 |
Ответ неправильный | |
Максимальный балл | 2 |
Вариант 2
Часть А
Номер задания | А1 | А2 | A3 | А4 | А5 | А6 |
Ответ | 3 | 2 | 1 | 2 | 4 | 1 |
Часть В
Номер задания | В1 | В2 |
Ответ | АБГ | АББАА |
Часть С
С1 Почему крахмал относят к биополимерам и свойство крахмала обуславливает его запас; функцию?
Элементы содержания верного ответа (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысл) | |
1) Крахмал-это полисахарид, его мономер – глюкоза. 2) Крахмал обладает свойством гидрофобности, поэтому в водной среде клетки может накапливаться. | |
Указания к оцениванию | Баллы |
Ответ включает все названные выше элементы и не содержит биологических ошибок | 2 |
Ответ включает один из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок | 1 |
Ответ неправильный | |
Максимальный балл | 2 |
Источник