Приборы, реактивы и материалы

Приборы: две мерные колбы вместимостью 1 дм³; две конические колбы вместимостью 1 дм³; мерный цилиндр вместимостью 500 см³; бюретка вместимостью 25 см³; шесть химических стаканов или конических колб вместимостью 50 см³; градуированные пипетки вместимостью 1 см³, 10 см³ и 20 см³; четыре центрифужные пробирки вместимостью 20 см³; склянка вместимостью 250 см³ с пришлифованной проб­кой; центрифуга; фарфоровая чашка с пестиком; термометр до 100 °С; водяная баня; речной песок, промытый дистиллированной водой и прока­ленный в муфельной печи; аналитические весы; технические весы; фотоэлектроколориметр или спектрофотометр, кюветы с толщиной светопоглощающего слоя 1 см.

Реактивы: стандартный раствор крахмала, с концентрацией 0,5 мг/см³, (см. Приложение Б, п. 3.1.); йод кристаллический, х. ч.; йодид калия, х.ч.; раствор йода (см. Приложение Б, п.3.2).

Материалы: анализируемый продукт (зерно, мука, хлеб, печенье).

Основные теоретические положения

Крахмал – главный резервный полисахарид растений, запасается во многих семенах, клубнях, корневищах. Крахмал является наиболее важным углеводным компонентом пищевого рациона. Высокое содержание крахмала в рисе – около 80% от сухой массы; зерновых культурах пшенице, ржи, овсе (60 – 75 %); кукурузе – 55-60 %; клубнях картофеля (примерно 12-24 %).

Крахмал является одним из важнейших продуктов фотосинтеза, образующийся в зеленых листьях растений в виде так называемых первичных зерен. Затем он расщепляется на моносахариды и переносится в другие части растений, например, клубни картофеля или зерна злаков. Здесь вновь происходит отложение крахмала в виде зерен, форма и размер которых характерны для данного вида растений.

Крахмал подобно белкам обладает гидрофильными свойствами, однако в холодной воде крахмальные зерна лишь набухают, но не растворяются. Если взвесь крахмальных зерен в воде постепенно нагревать, то они будут набухать все сильнее и при определенной температуре крахмал образует вязкий коллоидный раствор, называемый крахмальный клейстер. Температура клейстеризации крахмала для разных растений неодинакова и находится в пределах 55-75°С.

Характерным свойством крахмала является его способность окрашиваться йодом в темно-синий цвет.

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. На 96-98% он состоит из полисахаридов. В нем найдены в небольшом количестве белки, высокомолекулярные жирные кислоты, минеральные кислоты (фосфорная и кремниевая), которые адсорбированы на крахмальных зернах.

Полисахаридная фракция крахмала состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина.

Амилоза имеет линейную структуру, представляет собой длинную цепочку из остатков a-D-глюкопиранозы, соединенных a(1®4)-гликозидными связями.

Количество остатков глюкозы в каждой цепи колеблется от 100 до нескольких тысяч. По данным рентгеноструктурного анализа пространственная конформация цепной макромолекулы амилозы имеет форму спирали. На каждый виток спирали приходится 6 остатков глюкопиранозы.

Амилопектин в отличие от амилозы имеет сильно разветвленную структуру. В его молекулу входит до 50000 a-D-глюкопиранозных остатков. Наряду с a(1®4) связями в амилопектине имеются также a-(1®6) гликозидные связи, представляющие собой точки ветвления. Между точками ветвления располагается 20-25 глюкопиранозных остатков. Гликозидные a–(1®6) связи составляют около 5% от общего количества связей, содержащихся в молекуле амилопектина.

Как в амилозе, так и в амилопектине, имеется только один восстанавливающий конец, при том его доля невелика, поэтому крахмал относят к нередуцирующим полисахаридам. Крахмал гидролизуется до глюкозы.

В крахмале большинства растений на долю амилопектина приходится 70-90%, остальные 10-30% составляет амилоза. Однако содержание этих компонентов может изменяться в зависимости от сорта растения, типа ткани, из которой он извлечен. Соотношение амилоза/амилопектин изменяется также во время созревания зерна. Крахмал некоторых культур может быть представлен только одним видом полисахарида, так, у яблок это амилоза, у восковидной кукурузы только амилопектин.

Амилоза и амилопектин сильно отличаются по своим физическим и химическим свойствам.

Амилоза легко растворима в теплой воде и дает нестойкие растворы со сравнительно низкой вязкостью. Длительное хранение раствора амилозы на холоде приводит к выпадению ее в осадок.

Амилопектин растворяется в воде при кипячении; особенно интенсивно переходит в раствор при 120°С. Растворы амилопектина вязкие и стойкие при хранении.

При действии йода амилоза окрашивается в синий цвет. Синяя окраска растворимого крахмала при добавлении йода связана со спиралевидной формой молекулы. Атомы йода образуют цепочку вдоль оси спирали и в этом преимущественно неводном окружении приобретают темно-синюю окраску. Сильно разветвленный полисахарид амилопектин окрашивается в присутствии йода в коричневый или красно-коричневый цвет.