Материал: 5093

61

вращающаяся вправо на – 52,5 . Разница между этими величинами и будет углом вращения смеси глюкозы и фруктозы. Изменение угла вращения под влиянием гидролиза называется инверсией (от лат. inversia – перевертывание), а смесь глюкозы и фруктозы, полученную при этом, называют инвертным сахаром или искусственным медом. Натуральный мед – природный инвертный сахар, который образуется в организме пчелы из сахарозы под влиянием фермента инвертазы.

Сахароза играет огромную роль, являясь важным продуктом питания. Лактоза (от лат. lactum – молоко) – белый кристаллический продукт с т.пл.

для - и - форм 202 С (гидрат). Плохо растворим в холодной воде. Важнейшее питательное вещество, содержащееся в молоке. При гидролизе лактоза распадается на -D-глюкозу и -D- галактозу. В молекуле лактозы присутствует полуацетальный гидроксил (в остатке глюкозы), поэтому лактоза существует в двух таутомерных формах, одна из которых – альдегидная:

Таким образом, лактоза – восстанавливающий дисахарид. Связь между остатками моносахаридов в лактозе -(1,4 )-гликозид-гликозного типа. Лактоза менее сладка, чем сахароза.

Мальтоза (от лат. maltum – солод) в свободном виде не встречается. Для кристаллогидрата -формы т.пл. 108 С. Хорошо растворима в воде. Мальтоза – продукт неполного гидролиза крахмала, происходящего под влиянием ферментов, содержащихся в солоде (проросших зернах ячменя). При гидролизе мальтоза распадается на две молекулы -D-глюкозы. Мальтоза существует в двух таутомерных формах, так как при её образовании один из полуацетальных гидроксилов сохранился. Поэтому мальтоза – восстанавливающий дисахарид. Остатки двух циклических форм -D- глюкозы связаны между собой -(1,4 )- гликозид-гликозной связью:

62

Мальтоза уступает по сладости сахарозе в 0,6 раза.

Целлобиоза – промежуточный продукт гидролиза целлюлозы. Относится к восстанавливающим дисахаридам, так как может существовать в двух таутомерных формах. Основное отличие от мальтозы – наличие -(1,4 ) глюкозид-гликозной связи между остатками глюкозы. Целлобиоза – кристаллическое вещество с т.пл. 225 С (для -формы):

3.7. Высокомолекулярные (несахароподобные) полисахариды Высшие (несахароподобные) полисахариды – природные

высокомолекулярные вещества, представляющие собой продукты конденсации большого числа молекул моносахаридов. Общая формула полисахаридов (С6Н10О5)n.

Несахароподобные полисахариды построены подобно дисахаридам. Входящие в их состав остатки моносахаридов циклической формы соединены друг с другом гликозид-гликозидными связями (кислородными мостиками), в образовании которой принимают участие полуацетальный гидроксил второй молекулы.

Основными представителями несахароподобных полисахаридов, состоящих из остатков глюкозы, являются крахмал и целлюлоза.

63

3.8. Крахмал

Крахмал (лат. amylum) – самый распространённый в природе полисахарид, играющий роль резервного вещества многих растений. Он является главным компонентом картофеля, риса, пшеницы и кукурузы. Основное количество крахмала получают из клубней картофеля.

Крахмал представляет собой смесь полисахаридов двух типов – растворимой в воде амилозы (20 – 30 %) и нерастворимого амилопектина (70

– 80 %). Эти полисахариды построены из остатков -D-глюкозы, связанной между собой -(1,4 )-гликозид-гликозидными связями:

При одинаковом химическом составе амилоза и амилопектин различаются пространственным строением. Молекулы амилозы представляют собой длинные линейные цепи, а молекулы амилопектина имеют разветвленное строение. Эти полисахариды различаются и по величине молекулярной массы: у амилозы она достигает 200 000, а у амилопектина – свыше 1 млн. Амилопектин (в отличие от амилозы) при набухании образует клейстер.

Для крахмала имеется очень чувствительная реакция: раствор йода вызывает синее окрашивание. Эту реакцию даёт амилоза.

Крахмал является невосстанавливающим углеводом. При гидролизе крахмала (при нагревании в присутствии минеральных кислот или при действии фермента амилазы) образуется различные промежуточные продукты:

Растворимый крахмал – частично гидролизованный полисахарид. Его молекулярная масса несколько меньше, чем обычного крахмала. Растворимый крахмал растворяется в горячей воде, с йодом даёт синее окрашивание.

Декстрины – менее сложные, чем крахмал, полисахариды. Они являются продуктами неполного гидролиза крахмала. В отличие от крахмала декстрины –

64

восстанавливающие сахара. Они хорошо растворяются в холодной воде и с йодом дают окрашивание от фиолетового до жёлтого цвета. Промышленный способ получения декстринов – нагревание крахмала до 180 – 200 С. Например, процесс хлебопечения состоит в превращении нерастворимого крахмала в растворимые и гораздо легче усваиваемые организмом декстрины. Блестящая поверхность накрахмаленного белья после глажения горячим утюгом также объясняется образованием декстринов.

Крахмал – ценный пищевой продукт. Применяется он и в химической промышленности. Например, кислотный гидролиз крахмала (при кипячении) служит промышленным методом получения глюкозы. Крахмал является сырьём для производства этилового и н-бутилового спиртов, ацетона, молочной и лимонной кислот, глицерина и других продуктов. Он используется для склеивания бумаги и картона, производства декстринов и клеев. Ацилированный крахмал применяют для приготовления покрытий и загустителей. Алкильные производные крахмала используют в качестве пластификаторов и клеев.

3.9. Целлюлоза (клетчатка)

Целлюлоза, или клетчатка (от лат. cellula – клетчатка), – главная составная часть оболочек растительных клеток, выполняющая функции конструкционного материала. Целлюлоза в чистом виде обычно не встречается, но волокна хлопчатника (очищенная вата) и фильтровальная бумага могут служить образцом почти чистой целлюлозы (до 96 %).

Для выделения целлюлозы в чистом виде существует несколько способов. Один из них – сульфитный. Он заключается в предварительном измельчении и последующей «варке» древесины при 135 – 145 С под давлением с гидросульфитом кальция Са(HSO3)2. Все вещества, сопутствующие целлюлозе, переходят при этом в раствор, называемый сульфитным щелоком. Из этого раствора чистую целлюлозу отфильтровывают, а затем отбеливают хлорной известью или пероксидом водорода.

Целлюлоза представляет собой полисахарид, который состоит из остатков - D-глюкозы. В отличие от крахмала эти остатки связаны между собой -(1,4 )- гликозид-гликозидными связями. Казалось бы, такое незначительное отличие в строении макромолекулярных цепей целлюлозы и крахмала не должно сильно сказываться на их физических и химических свойствах. Однако это не так. Макромолекулярные цепи целлюлозы в отличие от крахмала имеют только линейное строение:

65

Эти цепи вытянуты и уложены пучками, в которых они удерживаются друг около друга за счёт множественных межмолекулярных водородных связей (между гидроксильными группами). Пучки, сплетаясь, образуют структуры, которые группируются в микроволокна, видимые глазом. В древесине такие структуры окружены лигнином, что увеличивает их прочность. Линейная структура целлюлозы приводит к образованию таких волокнистых материалов, как хлопок, лён, пенька и др.

Молекулярная масса целлюлозы превышает 1 млн.

В отличие от -связи в крахмале -связь не разрушается пищеварительными ферментами человека. Однако некоторые жвачные животные могут использовать целлюлозу в качестве компонента пищи.

Целлюлоза очень устойчива к механическим и химическим воздействиям. Она нерастворима в воде, спирте, эфире, ацетоне и других растворителях. Однако хорошо растворяется в концентрированном растворе хлорида цинка и в реактиве Швейцера (раствор гидроксида меди в концентрированном растворе аммиака).

Целлюлоза не обладает восстанавливающими свойствами и труднее, чем крахмал, подвергается гидролизу. Но при длительном нагревании целлюлозы с минеральными кислотами, например серной, можно получить промежуточные продукты гидролиза, вплоть до D-глюкозы:

Химические свойства целлюлозы определяются в основном присутствием в ней большого количества гидроксильных групп. В каждом остатке глюкозы содержится три гидроксила. В связи с этим для удобства формулу целлюлозы часто записывают так: [С6Н7О2(ОН)3]n.

Несмотря на химическую интерность, целлюлоза под воздействием некоторых химически активных реагентов образует многие производные.