Stärkelse kallas en polysackarid. Det betyder att den består av monosackarider länkade i långa kedjor. I själva verket är det en blandning av två olika polymera ämnen: stärkelse består av amylos och amylopektin. Monomeren i båda kedjorna är en glukosmolekyl, men de skiljer sig markant i struktur och egenskaper.
Tot alt lag
Som redan nämnts är både amylos och amylopektin polymerer av alfa-glukos. Skillnaden ligger i det faktum att amylosmolekylen har en linjär struktur, och amylopektin är grenat. Den första är en löslig fraktion av stärkelse, amylopektin är det inte, och i allmänhet är stärkelse i vatten en kolloidal lösning (sol), i vilken den lösta delen av ämnet är i jämvikt med den olösta.
Här, för jämförelse, ges de allmänna strukturformlerna för amylos och amylopektin.
Amylos är lösligt på grund av bildandet av miceller - det är flera molekyler som är sammansatta på ett sådant sätt att deras hydrofoba ändar är gömda inuti och deras hydrofila ändar är gömda utanför för kontakt med vatten. De är i jämvikt med molekyler som inte är sammansatta till sådana aggregat.
Amylopektin kan också bilda micellära lösningar, men i mycket mindre utsträckning, och därför praktiskt taget olösligt i kallt vatten.
Amylos och amylopektin i stärkelse är i ett förhållande på cirka 20 % av det förra till 80 % av det senare. Denna indikator beror på hur den erhölls (i olika stärkelseh altiga växter är procentsatserna också olika).
Som redan nämnts kan endast amylos lösas i kallt vatten, och även då endast delvis, men i varmt vatten bildas en pasta av stärkelse - en mer eller mindre homogen klibbig massa av svullna individuella stärkelsekorn.
Amylose
Amylos består av glukosmolekyler kopplade till varandra med 1,4-hydroxylbindningar. Det är en lång, ogrenad polymer med i genomsnitt 200 individuella glukosmolekyler.
I stärkelse är amyloskedjan lindad: diametern på "fönsterna" i den är ungefär 0,5 nanometer. Tack vare dem kan amylos bilda komplex, föreningar-inneslutningar av typen "gäst-värd". Den välkända reaktionen av stärkelse med jod tillhör dem: amylosmolekylen är "värden", jodmolekylen är "gästen", placerad inuti helixen. Komplexet har en intensiv blå färg och används för att detektera både jod och stärkelse.
I olika växter kan andelen amylos i stärkelse variera. I vete och majs är det standard 19-24 viktprocent. Risstärkelse innehåller 17 % av det, och endast amylos finns i äppelstärkelse - 100 % massfraktion.
I pastan utgör amylos den lösliga delen, och denna används ianalytisk kemi för separation av stärkelse i fraktioner. Ett annat sätt, stärkelsefraktionering är utfällningen av amylos i form av komplex med butanol eller tymol i kokande lösningar med vatten eller dimetylsulfoxid. Kromatografi kan använda egenskapen hos amylos för att adsorbera till cellulosa (i närvaro av urea och etanol).
Amylopectin
Stärkelse har en grenad struktur. Detta uppnås på grund av det faktum att, förutom 1- och 4-hydroxylbindningar, bildar glukosmolekyler i den även bindningar vid den 6:e alkoholgruppen. Varje sådan "tredje" bindning i molekylen är en ny gren i kedjan. Amylopektins allmänna struktur liknar ett gäng i utseende, makromolekylen som helhet existerar i form av en sfärisk struktur. Antalet monomerer i den är ungefär lika med 6000, och molekylvikten för en molekyl amylopektin är mycket större än för amylos.
Amylopektin bildar också en inklusionsförening (klatrat) med jod. Endast i detta fall är komplexet färgat i rödviolett (närmare röd) färg.
Kemiska egenskaper
De kemiska egenskaperna hos amylos och amylopektin, förutom de interaktioner med jod som redan diskuterats, är exakt desamma. De kan villkorligt delas upp i två delar: reaktioner som är karakteristiska för glukos, det vill säga sker med varje monomer separat, och reaktioner som påverkar bindningarna mellan monomerer, såsom hydrolys. Därför kommer vi vidare att prata om de kemiska egenskaperna hos stärkelse som en blandning av amylos och amylopektin.
Stärkelsesyftar på icke-reducerande sockerarter: alla glykosidhydroxyler (hydroxylgrupp vid 1:a kolatomen) deltar i intermolekylära bindningar och kan därför inte vara närvarande i oxidationsreaktioner (till exempel Tollens test - en kvalitativ reaktion för en aldehydgrupp, eller interaktion med Fellings reagens - nyutfälld hydroxidkoppar). Konserverade glykosidhydroxyler finns givetvis (i ena änden av polymerkedjan), men i små mängder och påverkar inte ämnets egenskaper.
Men, precis som enskilda glukosmolekyler, kan stärkelse bilda estrar med hjälp av hydroxylgrupper som inte är involverade i bindningarna mellan monomerer: de kan "hängas" med en metylgrupp, en ättiksyrarest, och så vidare.
Stärkelse kan också oxideras med jod (HIO4) syra till dialdehyd.
Hydrolys av stärkelse är av två typer: enzymatisk och sur. Hydrolys med hjälp av enzymer hör till avsnittet biokemi. Enzymet amylas bryter ner stärkelse till kortare polymerkedjor av glukos - dextriner. Sur hydrolys av stärkelse är fullständig i närvaro av till exempel svavelsyra: stärkelse bryts ner omedelbart till monomeren - glukos.
I vilda djur
Inom biologin är stärkelse främst en komplex kolhydrat och används därför av växter som ett sätt att lagra näringsämnen. Det bildas under fotosyntes (till en början i form av individuella glukosmolekyler) och deponeras i växtceller i form av korn - i frön, knölar, rhizomer, etc. (för att senare användas som"matlager" med nya embryon). Ibland finns stärkelse i stjälkarna (t.ex. sagopalmen har en mjölig stärkelsekärna) eller bladen.
I människokroppen
Stärkelse i matens sammansättning kommer först in i munhålan. Där bryter ett enzym som finns i saliv (amylas) ner polymerkedjorna av amylos och amylopektin, vilket gör molekylerna till kortare - oligosackarider, bryter sedan ner dem och till sist blir m altos kvar - en disackarid som består av två glukosmolekyler.
M altos bryts ned av m altas till glukos, en monosackarid. Och redan glukos används av kroppen som en energikälla.
