Крахмал полисахарид деп аталады. Бұл оның ұзын тізбектермен байланысқан моносахаридтерден тұратынын білдіреді. Іс жүзінде бұл екі түрлі полимерлі заттардың қоспасы: крахмал амилоза мен амилопектиннен тұрады. Екі тізбектегі мономер глюкоза молекуласы болып табылады, дегенмен олар құрылымы мен қасиеттері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді.
Жалпы құрам
Жоғарыда айтылғандай, амилоза да, амилопектин де альфа-глюкозаның полимерлері болып табылады. Айырмашылығы амилоза молекуласының сызықтық құрылымы бар, ал амилопектин тармақталған. Біріншісі крахмалдың еритін фракциясы, амилопектин емес, жалпы судағы крахмал коллоидты ерітінді (зол), онда заттың еріген бөлігі ерімегенмен тепе-теңдікте болады.
Мұнда салыстыру үшін амилоза мен амилопектиннің жалпы құрылымдық формулалары берілген.
Амилоза мицеллалардың түзілуіне байланысты ериді - бұл олардың гидрофобты ұштары ішінде жасырылған, ал гидрофильді ұштары сумен жанасу үшін сыртта жасырылған етіп біріктірілген бірнеше молекулалар. Олар мұндай агрегаттарға жиналмаған молекулалармен тепе-теңдікте.
Амилопектин мицеллярлық ерітінділер түзуге қабілетті, бірақ әлдеқайда аз дәрежеде, сондықтан суық суда іс жүзінде ерімейді.
Крахмалдағы амилоза мен амилопектин біріншісінің шамамен 20% соңғысының 80% арақатынасында. Бұл көрсеткіш оның қалай алынғанына байланысты (құрамында крахмал бар әртүрлі өсімдіктерде пайыздар да әртүрлі).
Жоғарыда айтылғандай, тек амилоза ғана суық суда ери алады, тіпті сонда да ішінара, бірақ ыстық суда крахмалдан паста түзіледі - ісінген жеке крахмал дәндерінің азды-көпті біртекті жабысқақ массасы.
Амилоза
Амилоза бір-бірімен 1,4-гидроксил байланыстары арқылы байланысқан глюкоза молекулаларынан тұрады. Бұл орташа 200 жеке глюкоза молекуласы бар ұзын, тармақталмаған полимер.
Крахмалда амилоза тізбегі ширатылған: ондағы «терезелердің» диаметрі шамамен 0,5 нанометр. Олардың арқасында амилоза «қонақ-хост» түріндегі кешендерді, қосылыстарды-қоспаларды құра алады. Крахмалдың йодпен белгілі реакциясы оларға жатады: амилоза молекуласы «қожайын», йод молекуласы «қонақ», спираль ішіне орналастырылған. Кешеннің қарқынды көк түсі бар және йод пен крахмалды анықтау үшін қолданылады.
Әртүрлі өсімдіктерде крахмалдағы амилозаның пайызы әртүрлі болуы мүмкін. Бидай мен жүгеріде ол салмағы бойынша 19-24% стандартты болады. Күріш крахмалы оның 17% құрайды, ал алма крахмалында тек амилоза бар - 100% массалық үлесі.
Пастада амилоза еритін бөлікті құрайды және бұлкрахмалды фракцияларға бөлудің аналитикалық химиясы. Тағы бір тәсілі, крахмал фракциясы - бұл сумен немесе диметилсульфоксидпен қайнаған ерітінділерде бутанол немесе тимол бар комплекстер түрінде амилозаны тұндыру. Хроматография амилозаның қасиетін целлюлозаға адсорбциялау үшін пайдалана алады (мочевинаның және этанолдың қатысуымен).
Амилопектин
Крахмалдың тармақталған құрылымы бар. Бұған 1 және 4-гидроксилдік байланыстардан басқа, ондағы глюкоза молекулаларының 6-шы спирт тобында да байланыс түзетіндігінің арқасында қол жеткізілді. Молекуладағы әрбір осындай «үшінші» байланыс тізбектегі жаңа тармақ болып табылады. Амилопектиннің жалпы құрылымы сыртқы түрі бойынша шоғырға ұқсайды, макромолекула тұтастай сфералық құрылым түрінде болады. Ондағы мономерлердің саны шамамен 6000-ға тең, ал амилопектиннің бір молекуласының молекулалық салмағы амилозадан әлдеқайда көп.
Амилопектин сонымен қатар йодпен қосылыс (клатрат) түзеді. Тек осы жағдайда кешен қызыл-күлгін (қызылға жақын) түске боялады.
Химиялық қасиеттері
Амилоза мен амилопектиннің химиялық қасиеттері, бұрын талқыланған йодпен әрекеттесуді қоспағанда, дәл солай. Оларды шартты түрде екі бөлікке бөлуге болады: глюкозаға тән реакциялар, яғни әрбір мономермен жеке жүретін реакциялар және мономерлер арасындағы байланыстарға әсер ететін реакциялар, мысалы, гидролиз. Сондықтан бұдан әрі амилоза мен амилопектин қоспасы ретінде крахмалдың химиялық қасиеттері туралы айтатын боламыз.
Крахмалқалпына келтірмейтін қанттарға жатады: барлық гликозидтік гидроксилдер (1-ші көміртегі атомындағы гидроксил тобы) молекулааралық байланыстарға қатысады, сондықтан тотығу реакцияларында бола алмайды (мысалы, Толлен сынағы – альдегид тобына сапалық реакция немесе Феллингпен әрекеттесу). реагент – жаңадан тұндырылған мыс гидроксиді). Сақталған гликозидті гидроксилдер, әрине, бар (полимер тізбегінің бір ұшында), бірақ аз мөлшерде және заттың қасиеттеріне әсер етпейді.
Алайда, глюкозаның жеке молекулалары сияқты, крахмал мономерлер арасындағы байланыстарға қатыспайтын гидроксил топтарының көмегімен күрделі эфирлерді түзе алады: оларды сірке қышқылының қалдығы метил тобымен «ілуге» болады., және т.б..
Сонымен қатар, крахмалды йод (HIO4) қышқылымен диальдегидке дейін тотықтыруға болады.
Крахмалдың гидролизі екі түрлі: ферменттік және қышқылдық. Ферменттердің көмегімен гидролиз биохимия бөліміне жатады. Амилаза ферменті крахмалды глюкозаның қысқа полимерлі тізбегіне – декстриндерге ыдыратады. Крахмалдың қышқылдық гидролизі, мысалы, күкірт қышқылының қатысуымен аяқталады: крахмал бірден мономер – глюкозаға дейін ыдырайды.
Жабайы табиғатта
Биологияда крахмал ең алдымен күрделі көмірсу болып табылады, сондықтан өсімдіктер қоректік заттарды сақтау тәсілі ретінде пайдаланады. Ол фотосинтез кезінде түзіледі (алғашында глюкозаның жеке молекулалары түрінде) және өсімдік жасушаларында дәндер түрінде - тұқымдарда, түйнектерде, тамырларда және т.б. (кейінірек қолданылады) түзіледі.жаңа эмбриондар бар «азық-түлік қоймасы». Кейде крахмал сабақтарында (мысалы, саго пальмасының ұнды крахмалды өзегі бар) немесе жапырақтарда кездеседі.
Адам ағзасында
Тағам құрамындағы крахмал алдымен ауыз қуысына түседі. Онда сілекей (амилаза) құрамындағы фермент амилоза мен амилопектиннің полимерлі тізбегін ыдыратып, молекулаларды қысқаларына – олигосахаридтерге айналдырады, содан кейін оларды ыдыратады, соңында мальтоза қалады – екі глюкоза молекуласынан тұратын дисахарид.
Мальтоза мальтазаның әсерінен глюкозаға, моносахаридке дейін ыдырайды. Ал глюкозаны ағза энергия көзі ретінде пайдаланады.
