Состав и строение зерен крахмала

Состав и строение крахмального зерна

Подавляющая часть крахмальных зерен приходится на амилозу и амилопектин – полисахариды, в основе которых лежит глюкоза (97-99%) .

Молекула амилозы – неразветвленная (или слабо разветвленная) цепь из 1,4-связанных остатков глюкопиранозы. Молекула амилопектина – разветвленная цепь из остатков глюколиранозы, связанных в остатках цепей связями a-1,4, а в точках ветвления – a-1,6 (рис. 1).

Полисахариды отличаются не только строением, но и степенью полимеризации. Средняя степень полимеризации амилозы около 103, но может достигать I05-I06, для амилопектина – на 2-3 порядка выше (более 107). В среднем длина ответвлений в амилопектине составляет от 20 до 30 глюкозных остатков. Но при этом долее компактная молекула амлопектина с общим количеством глюкозных остатков около 100 000 имеет диаметр = 50 нм[1], а линейная: амилоза – 500 нм.

Строение амилозы и амилопектина

амилопектин строение

Рисунок 1. – Строение амилозы и амилопектина

Полисахаридам в крахмальных зернах сопутствуют фосфорная, кремние­вая и жирные кислоты. Фосфорная кислота связана с обоими полисахаридами, при этом в картофельном крахмале ее больше в амилопектине, в пшеничном – в амилозе.

Соотношение между самими полисахаридами в различных продуктах таково: амилозы содержится в кукурузе, рисе, пшенице около 20%, в кар­тофеле – 30%, амиломаисе – до 80%. Восковидный крахмал почти полностью состоит из амилопектина.

Строение зерен крахмала

Крахмальные зерна имеют хорошо организованную форму и структуру. В центральной части зерен имеет ядро (зародыш, точка роста), вокруг которого находятся ряды концентрических слоев «колец роста» толщиной около 0,1 мкм.

Молекулярные спирали полисахаридов в «кольцах роста» уложены в складки с близкой к кристаллической упорядоченностью. Следует отметить радиальную ориентацию молекул и наличие водородных связей между ними. Упорядоченность отдельных зон зерна, близкая к кристаллической, и аморфный характер других подтверждается при рассматривании зерен в поляризационный микроскоп. Оптическая анизотропия зон определяет нали­чие в поле зрения так называемого «мальтийского креста».

Анизотропия – неодинаковость всех или некоторых свойств вещества по различным направлениям. Обладает двойным лучепреломлением – распадением пучка света на два слагающих, распространяющихся с разными скоростями и поляризованных в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.

В кристаллических участках крахмальные полисахариды расположены более упорядоченно и прочно связаны между собой, а в аморфных – укладка менее упорядочена и полисахариды упакованы менее плотно. В настоящее время считают, что кристалличность крахмального зерна образована в основном упорядоченным расположением боковых ответвлений амилопектина, т.е. он стабилизирует в основном кристалличность структуры. Ориентация отдельных крахмальных полисахаридов в крахмальном зерне, связь их между собой осуществляется при помощи водородных связей. Последние образуются как при непосредственном взаимодействии гидроксилов полиса­харидов между собой, так и при взаимодействии гидроксилов полисахаридов через молекулу воды. Таким образом, вода участвует в создании кристаллической решетки крахмального зерна.

В целом молекулы полисахаридов в зерне расположены складчато-радиально, т.е. сами цепи полисахаридов находятся в складчатой форме. При этом амилоза концентрируется ближе к центральной части зерна. Схема строения крахмального зерна показана ниже:

Схема строения крахмального зерна

В наружном слое крахмального зерна полисахарида образуют подобие прочной оболочки, не обладающей свойствами полупроницаемости, но обла­дающей свойством к расширению или растягиванию.

Все крахмальное зерно пронизано микропорами. На этом основано использование крахмала в качестве адсорбента.

 

 

Ссылка на основную публикацию