Таблиця 12. Порівняння характеристик крохмалю та целюлози Характе-

Таблиця 12. Порівняння характеристик крохмалю та целюлози Характе-

ристика Крохмаль Целюлоза

Середня мо- лярна маса (г/моль)

Від кількох сотень тисяч до

кількох мільйонів Кілька мільйонів Будова

макромо- лекули

Лінійні молекули амілози (20 %), розгалужені молеку- ли амілопектину (80 %)

Тільки лінійні молекули, розташовуються впорядко- вано й щільно одна до одної, утворюючи лінійні волокна Мал. 26.1. Мед — продукт пе-

реробки сахарози бджолами — складається з однакових кількостей глюкози і фруктози

Мал. 26.2. Крохмаль складається з двох типів мо- лекул: а — нерозгалужених (амілоза) і б — роз- галужених (амілопектин) (сині кульки — залишки

молекул глюкози)

амілоза амілопектин

а б

Мал. 26.3. Молекули целюлози мають лінійну будову

Характе-

ристика Крохмаль Целюлоза

Фізичні власти- вості

Аморфний білий порошок з ха- рактерним хрускотом, густина 1,5 г/см³. Амілоза незначною мірою розчиняється у воді й утворює колоїдний розчин.

Амілопектин у воді не розчи- няється, а тільки набухає

Біла волокниста речовина, нерозчинна у воді й інших розчинниках. Густина від 1,27 до 1,61 г/см³. Темпера- тури плавлення й кипіння не має, оскільки під час нагрі- вання розкладається Біологічне

значення

Енергетичний запас рослин.

Зазвичай накопичується в плодах, насінні, бульбах

Структурний вуглевод рос- лин, міститься в стінках клітин, надаючи їм міцності Значення

для люди- ни

Є основним енергетичним компонентом їжі. Гідролі- зом та подальшою обробкою крохмалю добувають патоку, глюкозу, етанол. Додають у різні харчові продукти як загущувач (ковбаси, майоне- зи, кетчупи, соки, кондитер- ські вироби тощо)

Деревина використовується як будівельний матеріал.

Чиста целюлоза — вата. Це- люлозу використовують для виготовлення паперу, нату- ральних (бавовна) та штуч- них (віскозний та ацетатний шовк, штучне хутро) воло- кон, вибухівки, пластмас

Гідроліз крохмалю та целюлози

Під час тривалого нагрівання з розчином кислоти або під дією ферментів крохмаль гідролізується, і зв’язки між залишками моле- кул глюкози розриваються. Гідроліз крохмалю відбувається постадій- но. Спочатку молекули крохмалю розриваються на менші молекули олігосахаридів — декстрини — із числом залишків молекул глюкози від 10 до 30. Олігосахариди гідролізуються до дисахариду мальтози, яка вже гідролізується до глюкози:

(C₆H₁₀O₅)_n → (C₆H₁₀O₅)_x → C₁₂H₂₂O₁₁ → C₆H₁₂O₆ крохмаль декстрини мальтоза глюкоза

Сумарно рівняння реакції повного гідролізу крохмалю можна записати так:

[C₆H₁₀O₅]_n + (n – 1)H₂O → nC₆H₁₂O₆

Ця реакція відбувається під час перетравлення харчових продук- тів, що містять крохмаль. Процес починається в ротовій порожнині і закінчується в кишківнику, де відбувається всмоктування утвореної Закінчення таблиці

ТЕМА 3. ОКСИГЕНОВМІСНІ ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ

Гідроліз крохмалю використовують у промисловості для виготов- лення патоки та добування харчового етилового спирту. Під час виго- товлення патоки гідроліз не доводять до кінця: основним компонентом патоки є глюкоза, але залишаються домішки декстринів та мальтози.

Целюлоза взаємодіє з водою, піддаючись гідролізу за значно жор- сткіших умов порівняно з крохмалем — за тривалого кип’ятіння з кислотою. Певна річ, продуктом гідролізу також є глюкоза, але проміжні продукти гідролізу целюлози не мають особливого значен- ня, тому їх не вказують:

[C₆H₁₀O₅]_n + (n – 1)H₂O → nC₆H₁₂O₆

Гідроліз целюлози використовують для добування глюкози, яку потім піддають спиртовому бродінню. У такий спосіб добувають спирт для технічних цілей, зокрема як домішку до бензину.

Ключова ідея

Складні вуглеводи — це природні оліго- або полімери, мономерами яких є залишки молекул моносахаридів. Найпоширеніші з них: крохмаль і целю- лоза є полімерами, утвореними глюкозою; сахароза є дисахаридом, утво- реним глюкозою та фруктозою.

Контрольні запитання

406. За якою ознакою сахарозу, крохмаль та целюлозу відносять до ди- чи полісахаридів?

407. Назвіть та схарактеризуйте проміжні продукти гідролізу крохмалю.

408. Схарактеризуйте фізичні властивості, біологічне значення, пошире- ність у природі та застосування сахарози, крохмалю і целюлози.

Завдання для засвоєння матеріалу

409. Яка хімічна властивість є спільною для сахарози, крохмалю і целюлози?

410. Складіть рівняння реакцій для здійснення перетворень за схемами:

а) целюлоза → CO₂→ глюкоза → етанол → бромоетан;

б) CO₂→ глюкоза → крохмаль → глюкоза → C₂H₅OH;

в) целюлоза → глюкоза → CO₂ → глюкоза → крохмаль.

г) крохмаль → глюкоза → етанол → CO₂.

411. Варену картоплю іноді використовують як клей. Поясніть, на чому ґрунтується таке її застосування.

412. Запропонуйте схему добування оцтової кислоти з деревини. Складіть відповідні рівняння реакцій.

413. Речовина А білого кольору без смаку, набухає у воді й розчиняється в ній під час нагрівання, забарвлюється за наявності йоду в темно-си- ній колір. Під час гідролізу речовини А утворюється речовина Б, яка під дією ферментів перетворюється на безбарвну рідину В, що змішу- ється з водою в будь-яких співвідношеннях. Про які речовини йдеться?

Комплексні завдання

414. Обчисліть масу глюкози, яку можна добути гідролізом картопляного крохмалю, виділеного з картоплі масою 100 кг. У розрахунках візьміть до уваги, що в бульбах картоплі міститься 15 % крохмалю, а одна молекула крохмалю в середньому складається з 12 000 залишків молекул глюкози.

Завдання з розвитку критичного мислення

415. Як ви вважаєте, з якої картоплі можна виділити більше крохмалю:

з щойно зібраної чи з тієї, що всю зиму перебувала в овочесховищі?

416. Чи можна сахарозу назвати гомологом глюкози? Чому?

Міні-проекти

417. Складіть план дослідження, результатом якого має бути порівняння солодкості різних вуглеводів та підсолоджувачів. Проведіть дослі- дження та надайте порівняльну характеристику доступних вам вугле- водів та підсолоджувачів.

418. Дослідіть процес утворення крохмалю в зеле- них листках рослин. Для цього підійдуть рос- лини із широкими, не надто товстими й твер- дими листками. Листок зривати не треба, дослід проводьте безпосередньо на рослині.

Звечора частину листка обережно закрийте з двох боків, загорнувши в алюмінієву фольгу, як показано на малюнку. Наступного дня, піс-

ля того як листок був протягом декількох годин на світлі, зріжте його, зніміть фольгу й занурте на 2–3 години в гарячий спирт (або горілку), поки зелене забарвлення листа не зникне повністю. Вийміть лист зі спирту, протріть його йодною настоянкою. Поясніть спостереження.

419. Виготовлення крохмалю. Приготувати крохмаль можна самостійно вдома. Для цього очищену картоплину натріть на дрібній тертці, от- риману масу розмішайте у воді. Потім профільтруйте її через марлю й  відіжміть. Залишок маси в марлі знову перемішайте з водою і ще раз профільтруйте. Дайте рідині відстоятися. Крохмаль осяде на дно посудини. Злийте рідину, а осілий крохмаль знову розмішайте. Повто- ріть ці дії кілька разів, поки крохмаль не стане зовсім чистим і білим.

Профільтруйте й просушіть добутий крохмаль.