Найголовніше у картоплі. Біологічна цінність картоплі Зміст крохмалю у сирому бульбі картоплі становить
Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версія роботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF
Отримання крохмалю зацікавило мене, коли я влітку була у бабусі. Щороку після збирання врожаю картоплі бабуся збирає браковані бульби та в домашніх умовах робить крохмаль.
Мені стало цікаво-що таке крохмаль? Навіщо крохмаль потрібен? Чи можу я сама отримати крохмаль з картоплі в домашніх умовах?
Об'єкт дослідження:картопля, що росте в п.Ура-Губа та вг. Вузлова Тульської області.
Предмет дослідження:крохмаль, отриманий із картоплі.
Мета роботи:- Отримати в домашніх умовах крохмаль.
Для досягнення мети необхідно вирішити завдання:
зібрати та обробити інформацію про крохмаль;
вивчити способи одержання крохмалю в домашніх умовах;
виділити крохмаль із картоплі в домашніх умовах;
проаналізувати отримані результати;
розглянути застосування крохмалю.
Актуальність:У наш час гіподинамії дуже актуальна проблема зайвої ваги, дієтологи «звинувачують» у всіх бідах крохмаль, тому дієту починають з обмеження картоплі. Проте повністю виключити з раціону харчування картопля не можна, тому що. крохмаль, що міститься в ньому, є важливим джерелом енергії для організму.
Гіпотеза дослідження:я припускаю, що кількість крохмалю в тому самому сорті картоплі однакова, не залежить від погоди та умов зростання.
Методи дослідження:
Огляд літератури
Спостереження
Експеримент
Аналіз та узагальнення результатів
Практична значимістьроботи полягає в обробці та систематизації відомостей на тему дослідження та отримання в домашніх умовах крохмалю.
Крохмаль - тлумачення, значення, сенс
У «Великому енциклопедичному словнику» наводиться наукове визначення крохмалю: « КРАХМАЛ - (слово з польської мови, з польської krochmal, німецької Kraftmehl ) запасний вуглевод рослин; складається з двох полісахаридів - амілози та амілопектину, утворених залишками глюкози. Накопичується у вигляді зерен, головним чином у клітинах насіння, цибулин, бульб, а також у листі та стеблах. Крохмаль - основна частина найважливіших продуктів харчування: муки (75-80%), картоплі (25%) та інші. Крохмаль та його похідні застосовуються при виробництві паперу, текстильних виробів, клеїв, у ливарному та інших виробництвах, а також у фармацевтичній промисловості».
Дуже цікавим виявилося тлумачення слова крохмаль у «Тлумачному словнику живої мови» В. І. Даля : « КРАХМАЛ- Суто борошниста частина насіння, особливо хлібних рослин; видобувається мочкою зерен, у вигляді білого порошку, більше з пшениці та картоплі; за клейкістю своєю, йде для надання твердості та гладі білизні, чому і називається також скорботою (журитися). Крохмальити білизну, сумувати, робити жорстким, насичуючи скорбилом, крохмалем, просочувати вареним, а іноді сирим розчином крохмалю: У нас тільки тонка білизна крохмальиться. Бариня сильно крохмальиться, любить пишну, крохмальну сукню. Крохмалення (скорбота), крохмалька - процес крохмалення, крохмальник (крохмальниця) - той, хто робить крохмаль, крохмальниця - Каструля для варіння крохмалю, клейстеру».
«Тлумачний словник російської» під редакцією Д. Н. Ушакова допоміг уточнити біологічний процес появи крохмалю в рослинах: КРАХМАЛ- вуглевод особливого складу, що утворюється у вигляді дрібних зерен у зелених частинах рослин з вуглекислоти повітря під впливом світла (хім., бот.). Продукт з таких зернят різних рослин, вживається в харчовій, хімічній та текстильній промисловості, у пранні білизни».
У «Вільній енциклопедії «Вікіпедія»» дано таке визначення крохмалю: «Несмачний порошок білого кольору, нерозчинний у холодній воді. Під мікроскопом видно, що це зернистий порошок; при стисканні порошку крохмалю в руці він видає характерний скрип, викликаний тертям частинок.
У гарячій воді набухає (розчиняється), утворюючи в'язкий розчин – клейстер; з розчином йоду утворює з'єднання-включення, яке має синє забарвлення».
Отже, я зробила наступні висновки:
Крохмаль у бульбі знаходиться у вигляді дрібних крупинок усередині клітини;
Крохмаль є важливою речовиною для картоплі, і необхідний їй як джерело енергії для зростання та життєзабезпечення.
У перспективі треба з'ясувати, в якому картоплі міститься більше крохмалю: вирощеному в наших природних умовах або в середній смузі Росії. Для цього треба витягти крохмаль із бульб.
Визначила план роботи з одержання та дослідження крохмалю:
1) виділити крохмаль із бульб картоплі;
2) дослідним шляхом за допомогою спиртового розчину йоду довести, що отримана речовина – крохмаль;
3) показати практичні способи застосування крохмалю у побуті та творчості.
В далекому минулому
Виробництво крохмалю було відоме у давнину. За свідченням ряду античних письменників, пшеничний крохмаль отримували на островах Середземного моря, у Стародавній Греції та Римі. Зерна пшениці замочували підсолодженою водою в дерев'яних чанах, піддавали бродінню, після чого розминали ногами, потім масу пропускали через лляну тканину або сито; отриману крохмальну суспензію брали в осад у спеціальних відстійниках, сирий крох-мал намазували на камені і висушували на сонці. Початок виробництва крохмалю з пшениці в інших європейських країнах відноситься до XVI ст., А в XVII ст. майже одночасно з поширенням культури картоплі, завезеної з Америки, стали отримувати картопляний крохмаль. Ширше поширилося виробництво картопляного крохмалю майже в усіх країнах Європи наприкінці XVIII ст. після винаходу ручної терки.
Як я отримувала крохмаль із картоплі
Експериментальна частина проводилася у березні.
Для проведення експерименту я обрала по 2 бульби картоплі сорту «Невський», приблизно однакового розміру, вирощених на дачі у бабусі в м. Вузлова Тульської області та в сусідньому селищі Ура-Губа. (Додаток 1,2)
Щоб дізнатися, в якому з цих сортів картоплі міститься більше крохмалю, я зважила бульби. Вийшло, що 142 грами картоплі кожного виду. Я подрібнила вимиту картоплю одного сорту на дрібній тертці, періодично змочуючи її водою. Таким чином, я отримала картопляну кашу. Отриману масу залила невеликою кількістю води, щоб крохмаль не потемнів, перемішав і профільтрував через марлю. Картопляну гущу ще кілька разів розбовтувала з водою і пропускала через сито. Вода вимивала крупиці крохмалю з картоплі (Додаток 3).
Відфільтровані порції води залишила відстоятись. Не збовтуючи, обережно злила верхню рідину та залишила крохмаль для сушіння.
Приблизно через добу крохмаль висох, і я подрібнила його ложкою, щоб позбутися грудок. При цьому крохмаль хрумтів, як сніг. У мене вийшло дві купки крохмалю з різної картоплі. Одна була більша за іншу. Зважування показало, що з картоплі, вирощеної в середній смузі ми виділили 4,25 г крохмалю, а з картоплі вирощеного в Ура-Губі - 1,95 г.(Додаток 4,5).
Значить, вміст крохмалю в картоплі залежить від його зростання. Властивості крохмалю За допомогою простих дослідів, спираючись на визначення крохмалю, вивчаємо його властивості. Досвід 1. Порівнюємо крохмаль, виготовлений у домашніх умовах, та промисловий продукт. (Додаток 6) Висновок: суттєвих відмінностей немає. Досвід 2. Додаємо кілька крохмалю у воду. (Додаток 6) Вода стає каламутною. Через деякий час на дні ємності утворюється осад. Цю властивість ми спостерігали у процесі виділення крохмалю з картоплі (крохмаль осідав на дно ємності). Висновок: крохмаль не розчиняється у воді Досвід 3. Перевірили реакцію йоду із крохмалем. (Додаток 6)
- У трьох ємностях змішали крохмаль, отриманий з різної картоплі та куплений у магазині.
- Додали йод у кожну ємність, спостерігали зміну кольору рідин – посиніння розчинів.
- Порівняли колір у ємностях – він виявився однаковим.
Використання крохмалю
Крохмалопродукти, отримані з кукурудзи та картоплі, мають важливе господарське значення і використовуються для харчових та технічних цілей.
При температурі 60 градусів крохмаль набухає (розчиняється), утворюючи в'язкий розчин – клейстер. Цю властивість використовують у приготуванні киселю.
Сучасні кондитери використовують крохмаль, як загусник, у мармеладі, молочних продуктах.
Клеючі властивості крохмалю дозволяють включати його в будівельні суміші при малярно-оздоблювальних роботах.
Особливо широко крохмаль використовуються в текстильній промисловості для надання тканин щільності та для загусання друкарських фарб.
Крохмаль використовується в шкіряній, поліграфічній промисловості.
Картопляний крохмаль служить основою для різних мазей, таблеток, порошків, присипок, компресів, використовується як обволікаючий, пом'якшувальний і протизапальний засіб при захворюваннях шлунково-кишкового тракту. Він оберігає слизову оболонку кишечника від роздратування прийому ліків. Ванни з крохмалю знімають свербіж діатези у дітей.
Широко застосовується крохмаль у косметології (фходить до складу масок, кремів, пудри тощо)
Виготовлення іграшок.
Я вирішила самостійно виготовити «іграшки-мначки».
Зробити їх не важко.
1. Підготували повітряну кульку, картопляний крохмаль, маркер та пряжу.
2. Насипали крохмаль у кульку за допомогою картонної трубки від харчової фольги та зав'язали вузол.
3. Намалювали обличчя.
(Додаток 7)
Висновок
Головне джерело енергії для людського організму - вуглеводи. У раціоні людини ними припадає понад 70%. Основний представник вуглеводів у харчуванні людини - крохмаль.
У ході проведеної роботи ми з'ясували, що в північній картоплі міститься менше крохмалю.
Гіпотеза роботи не підтвердилась.
У північних районах збирання картоплі приурочується часто не на час природного відмирання бадилля, коли вміст у бульбах крохмалю максимальне і врожайність найбільша, а до першого заморожування, що вбиває бадилля, що і обумовлює знижену крохмалистість бульб. Більш довгий день у північних районах затримує не лише бульбоутворення, а й синтез крохмалю. Певний вплив на крохмалонакопичення мають і температурні умови. Прохолодна та похмура погода (погода у північних широтах) стримує крохмалеве накопичення, помірно тепла та сонячна – збільшує.
Результати дослідницької роботи:
я навчилася працювати не лише з книгами, а й з Інтернет-ресурсами, отримуючи інформацію;
навчилася виділяти крохмаль із картоплі;
освоїла технологію проведення дослідів із крохмалем;
вивчила властивості крохмалю
Для отримання відповідей на запитання не обов'язково чекати, коли ми почнемо вивчати хімію. Можна просто зробити лабораторію на кухні!
Література
Велика дитяча енциклопедія Хімія/Упоряд. К. Люцис. М: Російське енциклопедичне товариство. 2000.
Мала дитяча енциклопедія. Хімія./Упоряд. К. Люцис. М: Російське енциклопедичне товариство, 2001.
Ольгін О. Кумедна хімія для дітей. М.: "Дитяча література", 1997.
Плешаков А. Світ довкола нас. Підручник для 4 класу поч. школи. - М: «Просвіта», 2009.
Інтернет ресурси:
http://www.pandia.ru/400449/
http://artyx.ru/news/item/f00/s06/n0000690/index.shtml
ДОДАТКИ
ДОДАТОК 1. Бульби картоплі вирощені на дачі в Тульській обл.
ДОДАТОК 2:Клубні картоплі вирощеної в п.Ура-Губа
ДОДАТОК 3:Етапи виробництва крохмалю в домашніх умовах
ДОДАТОК 4: Крохмаль із картоплі, вирощеної в Ура Губі
ДОДАТОК 5: Крохмаль із картоплі, вирощеної на дачі у Тульській області
ДОДАТОК 6:Порівняння властивостей крохмалю
ДОДАТОК 7:Виготовлення іграшки-мначки
Картопляздавна називають « другим хлібом». І невипадково. У неврожайні роки він був у селах основним продуктом харчування. Зварить господиня юшку, запече в чавунці рум'яну картоплю - от і готовий смачний обід.
У Росії її картопля виникла XVII столітті. Петро I послав із Голландії мішок бульб і наказав посадити їх. З недовірою поставилися селяни до такого наказу, назвали картоплю «чортовим яблуком», знищували посіви. Навіть «картопляні бунти» почали з'являтися. Але настали роки неврожаїв хлібів. Ось коли він заміняв людям хліб, врятував від голоду. Популярна картопля і зараз, адже це не лише ситний, а й поживний продукт. Численні сорти картоплі розрізняються за формою, кольором, смаком і часом дозрівання бульб, а також залежно від вмісту в них поживних речовин. Склад поживних речовин у картоплі визначається його сортом, складом ґрунту, якістю добрив, кліматичними умовами, а також умовами та тривалістю зберігання. Картопля, що виросла на піщаних ґрунтах, більш борошнистий.
Внесення мінеральних добрив забезпечує великий урожай, але виросла на такому грунті картопля при варінні буває рідкою. Картопля дешева, але цінна в харчовому відношенні продукт.
Залежно від сорту картопля містить 15-25 % крохмалю, 0-1,6 % целюлози, 1,4-2 % білків, 0,5-2 % мінеральних солей та 8-14 мг % вітаміну С (100 г картоплі дають 94 калорії). Білкові речовини картоплі містять багато незамінних амінокислот, тому вона є цінним доповненням до бобових та злакових. Картопля містить також вітамін С, а оскільки ми вживаємо багато картоплі, її слід вважати одним з основних постачальників цього вітаміну, особливо взимку і навесні, коли запаси інших овочів вже вичерпані. Найбільше вітаміну С у картоплі міститься восени, після збирання врожаю, у період зберігання кількість його поступово знижується, і залежно від умов зберігання (температури та вологості повітря в приміщенні) втрати вітаміну до весни можуть бути дуже великими.
У пророслому і зів'ялому картоплі вітаміну С мало. Для того щоб зменшити втрати поживних речовин у картоплі, його слід зберігатив приміщеннях, що добре провітрюються при температурі від + 2 до +6° і вологості повітря 80-85 %. Для зберігання картоплю зсипають у льохи на дерев'яні грати, у купи шириною 1-2 м і висотою 1 -1,5 м, у середині куп для забезпечення доступу повітря через кожні 2 м встановлюють зв'язки хмизу або дощаті вентиляційні пристрої. 3 При зберіганні в приміщенні, де температура нижче +2°, картопля набуває солодкого смаку, оскільки в таких умовах у ньому відбуваються ферментативні процеси - крохмаль перетворюється на цукор, процеси ж дихання здійснюються дуже повільно, внаслідок чого в картоплі накопичуються надлишки цукру. Якщо таку картоплю 2-3 дні потримати у теплому приміщенні, то солодкий присмак зникає. Морозиво ж картоплясвого солодкого смаку після розморожування не втрачає.
Поживні речовини в бульбі картоплірозподілено нерівномірно.
Шар, розташований під шкіркою, найбільш багатий на білки, мінеральні солі і вітамін С. У кулінарії картопля використовується дуже широко: з неї готують самостійні страви і гарніри до м'яса, бобових, а також до овочів. Втрати поживних речовин у процесі* кулінарної обробки картоплі відбуваються при її чищенні, неправильному миття, варінні та зберіганні готових страв. Як було сказано, безпосередньо під шкіркою картоплі містяться мінеральні солі, частина білків і вітамін С, тому щоб зменшити втрати поживних речовин при чищенні картоплі, шкірку з неї треба знімати по можливості більш тонким шаром. Багато з названих речовин, що містяться в картоплі, легко розчиняються у воді, тому очищену картоплю не слід різати та довго вимивати у воді. Після чищення картопля найкраще варити відразу, але якщо через якісь обставини це неможливо, то її слід скласти в каструлю і покрити вологою тканиною. Якщо картопля до варіння все ж таки залишають у воді, то її в жодному разі не можна різати. Найменше поживних речовин картопля втрачає в тому випадку, коли її варять або печуть у шкірці.
Картоплю варять у щільно закритій каструлі у невеликій кількості води або на пару. Воду, в якій варилася очищена картопля, використовують для соусу або супу, оскільки вона містить досить багато мінеральних солей і вітаміну С. Не слід побоюватися, що вода з-під картоплі може містити соланін. Соланін знаходиться в шкірці і розташованому під нею шарі і видаляється при чищенні картоплі. Відварену картоплю слід відразу ж подавати на стіл, тому що при зберіганні в теплі руйнується вітамін С. Так, наприклад, після Двогодинного зберігання відвареної картоплі в духовці або на плиті в ній залишається тільки 25% початкової (відразу після варіння) кількості вітаміну С. В обсмажену картоплю, яка зварена напередодні, вітаміну С немає зовсім. Про цю важливу обставину при готуванні їжі забувати не можна, тому що картопля, особливо взимку, як уже було сказано вище, є одним із головних постачальників вітаміну С в організм.
Страви з картоплі не слід піддавати повторному нагріванню, оскільки це зменшує вміст вітамінів. Сиру картоплю в їжу не вживають, оскільки організм погано засвоює не прогрітий крохмаль. З картоплі, вірніше з картопляного крохмалю, виробляють цілу низку продуктів харчування. Це - картопляне борошно, декстрин, крохмальний цукор, сиропи, саго, спирт. Картопляне борошно слід зберігати в сухому місці, оскільки воно дуже легко вбирає вологу. У холодній воді вона не розчиняється, а в гарячій (65°) набухає і перетворюється на клейстер, тому картопляне борошно використовують для приготування киселів та солодких супів.
Крохмаль – головний резервний полісахарид рослин, що запасається в багатьох насінні, бульбах, кореневищах і використовується тільки тоді, коли ці органи проростають. У бульбах картоплі її міститься близько 20%, кукурудзі – 55-60%, жита – близько 70%.
Крохмаль є одним з найважливіших продуктів фотосинтезу, що утворюється в зеленому листі рослин у вигляді так званих первинних зерен. Потім він розщеплюється на моносахариди або їх фосфорнокислі ефіри і переноситься в інші частини рослин, наприклад бульби картоплі або зерна злаків. Тут знову відбувається відкладення крохмалю у вигляді зерен, форма та розмір яких характерні для цього виду рослин.
Крохмаль подібно до білків має гідрофільні властивості, проте в холодній воді крохмальні зерна лише набухають, але не розчиняються. Якщо завис крохмальних зерен у воді поступово нагрівати, то вони будуть набухати все сильніше і за певної температури крохмаль утворює в'язкий колоїдний розчин, званий крохмальний клейстер.
Температура клейстеризації крохмалю для різних рослин неоднакова і знаходиться в межах 55-75°С.
Характерною властивістю крохмалю є його здатність фарбуватись йодом у темно-синій колір.
Крохмаль не є хімічно-індивідуальною речовиною. На 96-98% він складається із полісахаридів. У ньому знайдено у невеликій кількості білки, високомолекулярні жирні кислоти, мінеральні кислоти (фосфорна та кремнієва), які адсорбовані на крохмальних зернах.
Полісахаридна фракція крохмалю складається з двох компонентів: амілози та амілопектину.
Амілозалегко розчинна у теплій воді і дає нестійкі розчини з порівняно низькою в'язкістю. Тривале зберігання розчину амілози на холоді призводить до випадання в осад. Цей процес називається ретроградації амілози. Цим, частково, можна пояснити процес черствіння хліба під час його зберігання.
Молекула амілози має лінійну структуру, являє собою довгий ланцюжок із залишків a-D-глюкопіранози, з'єднаних a(1®4)-глікозидними зв'язками:
Кількість залишків глюкози у кожному ланцюгу коливається від 100 до кількох тисяч. За даними рентгеноструктурного аналізу, просторова конформація ланцюгової макромолекули амілози має форму спіралі.
Така форма обумовлена тим, що залишки a-Д-глюкози у складі амілози мають конформацію човна, який сприяє спіралізації поліглікозидного ланцюга. На кожен виток спіралі припадає 6 залишків глюкопіранози. У внутрішній канал спіралі можуть входити відповідні за розміром молекули, наприклад, молекули йоду утворюють комплекси, які називаються сполуками включення, комплекс амілози з йодом має синій колір. Це використовується в аналітичних цілях для відкриття як крохмалю, так і йоду.
Амілопектінна відміну амілози має сильно розгалужену структуру. У його молекулу входить до 50 000 a-D-глюкопіранозних залишків. Поряд з a(1®4) зв'язками в амілопектині є також a-(1®6) глікозидні зв'язки, що є крапками розгалуження. Між точками розгалуження розташовується 20-25 глюкопіранозних залишків. Глікозидні a–(1®6) зв'язки становлять близько 5% від загальної кількості зв'язків, що містяться у молекулі амілопектину.
Методом рентгеноструктурного аналізу показано, що структура амілопектину нагадує гроно винограду.
Амілопектин з йодом дає червоно-фіолетове забарвлення.
Як в амілозі, так і в амілопектині, є тільки один кінець, що відновлює, при тому його частка невелика, тому крохмаль відносять до нередукуючих полісахаридів.
У крохмалі більшості рослин частку амілопектину припадає 70-90%, інші 10-30% становить амілоза. Однак вміст цих компонентів може змінюватися в залежності від сорту рослини типу тканини, з якої він витягнутий. Співвідношення амілозу/амілопектин змінюється також під час дозрівання зерна. Крохмаль деяких культур може бути представлений лише одним видом полісахариду, так, у яблук це амілоза, у воскоподібної кукурудзи лише амілопектин.
Полісахариди (складні вуглеводи).
Полісахариди являють собою високомолекулярні полімери моносахаридів та їх похідних. Число моносахаридних залишків у них до сотень та кількох тисяч. моносахаридів. кількох тисяч. Полісахариди поділяють на:
- Запасні - крохмаль, тваринний та рослинний глікоген;
- Структурні - целюлози, геміцелюлози, пектинові речовини, слизу та ін.
Крохмаль(С6Н10О5)n є найважливішим представником полісахаридів у рослинах. Цей запасний полісахарид використовується рослинами як енергетичний матеріал. Аналогічним запасним вуглеводом тварин є глікоген.
Крохмаль у великих кількостях міститься в ендоспермі злаків – 65…85 % його маси, у картоплі – до 20 %. У тканинах різних органів - бульбах, цибулинах більші крохмальні зерна відкладаються в запас в амілопластах як вторинний (запасний) крохмаль.
У клітинах ендосперму крохмаль знаходиться у вигляді крохмальних зерен, форма та розмір яких характерні для цього виду рослини. Форма крохмальних зерен дає можливість легко розпізнати крохмалі різних рослин під мікроскопом, що використовується для виявлення домішки одного крохмалю в іншому, наприклад при додаванні кукурудзяного, вівсяного або картопляного борошна до пшеничного.
Крохмаль не є хімічно-індивідуальною речовиною. Він складається з двох полісахаридів: амілози та амілопектину.
Будова амілози.У молекулі амілози залишки глюкози пов'язані глікозидними α(1→4). зв'язками, утворюючи лінійний ланцюжок. Лінійні ланцюги амілози, що містять від 100 до декількох тисяч залишків глюкози, здатні спірально згортатися і таким чином набувати більш компактної форми. У воді амілоза розчиняється добре, утворюючи справжні розчини, які є нестійкими і здатними до мимовільного випадання в осад.
Будова амілопектинуАмілопектин є розгалуженим компонентом крохмалю. Він містить до 50 000 залишків глюкози, з'єднаних між собою головним чином α(1→4) глікозидними зв'язками (лінійні ділянки молекули амілопектину). У кожній точці розгалуження молекули глюкози (D-глюкопіранози) утворюють α(1→6) глікозидний зв'язок, який становить близько 5 % загальної кількості глікозидних зв'язків молекули амілопектину. Структура амілопектину тривимірна, його гілки розташовані в усіх напрямках і надають молекулі сферичну форму. Амілопектин у воді не розчиняється, утворюючи суспензію, але при нагріванні утворює в'язкий розчин – клейстер.
Як правило, вміст амілози в крохмалі становить від 10 до 30%, а амілопектину – від 70 до 90%. Деякі сорти ячменю, кукурудзи та рису називаються воскоподібними. У зернах цих культур крохмаль складається лише з амілопектину. У яблуках крохмаль представлений лише амілозою.
Співвідношення амілози та амілопектину в крохмалі
Ферментативний гідроліз крохмалю.Гідроліз крохмалю каталізується ферментами – амілазами. Амілази належать до класу гідролаз.
α-Амілазаміститься в слині та підшлунковій залозі тварин, у цвілевих грибах, у пророслому зерні пшениці, жита, ячменю (солод). -Амілаза є термостабільним ферментом, її оптимум знаходиться при температурі 700С. Оптимальне значення pH 5.6-6.0 при pH 3.3-4.0 вона швидко руйнується.
β -амілаза знаходиться в зерні пшениці, жита, ячменю, соєвих бобах, в бататі. Однак активність ферменту в дозрілих насіннях і плодах низька, активність β -амілазизростає при проростанні насіння. β-амілаза розщеплює амілозу повністю, на 100% перетворюючи її на мальтозу. β-амілаза розщеплює амілопектин розщеплює на мальтозу та декстрини, що дають червоно-коричневе фарбування з йодом. Дія ферменту припиняється, коли сягає розгалужень. Глікозидний зв'язок α(1→6) у точках розгалуження молекули амілопектину гідролізується R - ферментом . Декстрини, що утворилися при цьому, гідролізуються α-амілазою з утворенням декстринів меншої молекулярної маси і не дають фарбування з йодом.
Т.о. при дії утворюються в основному мальтоза та трохи високомолекулярних декстринів. При дії утворюються головним чином декстрини меншої молекулярної маси та незначна кількість мальтози. При одночасному дії α-амілази та β-амілази крохмаль гідролізується на 95%. Мальтоза під дією -глюкоамілази гідролізується до D-глюкози.
Препарати амілаз широко застосовують у хлібопеченні як покращувачі. Додавання амілаз призводить до утворення м'якшого хлібного м'якуша і зменшує швидкість черствіння хліба при зберіганні.
Інулінскладається з β-D-фруктози (97%) і α-D-глюкози (близько 3%). Це нерозгалужений полісахарид, що складається з 37-44 залишків моносахаридів. У великій кількості інулін міститься в бульбах жоржини (12%) та топінамбуру, у коренях цикорію (до 10%), кульбаби, кореневищах артишоку.
До запасних поживних речовин відносяться вуглеводи, білки та жири.
Вуглеводи(Глюкоза, сахароза, інулін, крохмаль) (рис.
181, 182). Глюкоза С6Н12О6 – продукт фотосинтезу Крохмаль – продукт полімеризації глюкози. Молекули крохмалю (С6Н12О6)n ми гістохімічно виявляємо в хлоропластах зеленої асимілюючої рослини. Це первинний крохмаль.
У бульбах та інших вегетативних органах ми виявляємо вже крохмаль як сформованих включень — крохмальних зерен (вторинний крохмаль). Перетворення розчинних вуглеводів на крохмаль відбувається не відразу. При русі ситоподібними трубками в підземні бульби він встигає кілька разів по шляху перетворюватися на крохмаль і назад. Крохмаль утворюється у всіх рослин, що мають пластиди. Лише бурі водорості крохмалю не утворюють.
Безхлорофільні організми бактерії, гриби замість крохмалю утворюють глікоген — полісахарид із такою самою формулою, але в клітині він перебуває у стані рідкого колоїду. З крохмалю у цитоплазмі клітини утворюються крохмальні зерна.
З крохмалю у цитоплазмі утворюються крохмальні зерна.
Крохмальні зернарозрізняють за формою: прості, складні та напівскладні (рис.
Найчастіше зустрічаються прості зерна, що виникають і формуються по одному в стромі пластиди - в лейкопластах, званих у зв'язку з накопиченням крохмалю амілопластами.
Форма крохмального зерна залежить від типу шаруватості. Остання може бути концентричною та ексцентричною. Найважче розрізняти складні зерна (наприклад, зерна вівса), оскільки межі між складовими їх простими зернами який завжди чітко виражені. Наявність верств викликається ритмічними змінами умов наростання крохмального зерна. Вона є чергування шарів, більш менш багатих водою. Темні шари крохмального зерна багатші за воду. Шаруватість обумовлюється також чергуванням дня та ночі.
Можливі випадки позапластидного утворення крохмалю, коли крохмаль у вигляді дрібних зерен виникає у цитоплазмі.
Відкладаються найчастіше в підземних органах та насінні. Величина крохмальних зерен сильно варіює. У картоплі 5-145 мк найчастіше 70-100 мк.
Найбільш дрібні у злаків – у кукурудзи 10-18 мк, у рису 4,5-6 мк). Їх форма та розміри – хороша діагностична ознака.
Крохмальне зерно неоднорідне.
Воно складається з амілози (М=3200-160000; 200-98 глюкозних молекул, має мікрокристалічна структура - це прозорий білий порошок, добре розчинний у воді) і амілопектину, який у гарячій воді набухає і утворює клейстер.
Ці складові крохмального зерна можна добре бачити під впливом розчину Люголя на крохмальні зерна. У розчині лугу ядро крохмального зерна (амілоза) забарвиться інтенсивно синій колір, а амілопектинова частина, звільнена від ядра - червоно-фіолетовий колір. Амілопектину в крохмальному зерні 75-85%, амілози 15-25%. У крохмальних зернах виявляються і мінеральні речовини: калій, натрій, кальцій, кремній, сірка та фосфор. Фосфору особливо багато в амілопектіні.
Крохмаль не розчиняється у воді, спирті та інших органічних розчинниках.
У гарячій воді набухає та утворює клейстер, а при тривалому кип'ятінні з розведеними кислотами гідролізується з утворенням глюкози. Гідроліз крохмалю вперше здійснив російський вчений Кірхгоф К.С. в 1811 р. Штучний синтез амілози вперше здійснено 1939г, амілопектину 1945г.
Білки- Біополімери, мономерами яких є амінокислоти. Вони поділяються на конституційні білки, протеїди, складні білки - білки цитоплазми, ядра, та запасні білки - протеїни або прості білки.
Запасні білки можуть бути аморфними та кристалічними.
Останні називаються кристалоїдами через можливість набухати у воді. Запасні білки в клітинах представлені у вигляді простих та складних алейроновихзерен (мал.
182 - 184) і утворюються на місці дрібних вакуолей у цитоплазмі, при їх висиханні. Збагачуючись розчиненими речовинами та втрачаючи воду, вміст вакуолі твердне, перетворюючись на алейронове зерно. Якщо зерно немає вираженої структури, його називають простим алейроновим зерном.
Алейронові зерна, що містять серед аморфного білка кристалоїди та глобоїди (алейронові зерна в насінні рицини) називаються складними.
Кристалоїди на відміну істинних кристалів здатні набухати у питній воді. Глобоїди - безбарвні блискучі округлі тільця аморфні, складаються і кальцієвої та магнієвої солі інозітгексафосфорної кислоти.
Ця подвійна сіль зветься фітину. Найчастіше алейронові зерна локалізуються в насінні злакових, бобових рослин, що використовуються в їжу і як кормові.
Жири (ліпіди)- це складні ефіри гліцерину та вищих жирних одноосновних граничних та ненасичених кислот.
Граничні насичені жирні кислоти, стеаринова, пальмітинова з гліцерином дають тверді жири, а ненасичені ненасичені (олеїнова, ліноленова, лінолева) - рідкі жири.
Найчастіше вони запасаються в насінні. Входять до складу тієї складної суміші, яку є цитоплазма. Є вони й у пластидах. Розподіляються у цитоплазмі у формі дрібних крапель різноманітної величини. З цитоплазмою утворюють тонку емульсію (рис. 185). Крім насіння, жири іноді запасаються і в підземних органах, наприклад - у кореневищах (чорна папороть, чуфа та ін.).
Жири дуже калорійні, 1 г жиру при спалюванні дає 9,3 ккал, а 1 г крохмалю – 2 ккал.
Таким чином, при меншому обсязі та вазі досягається велика енергозабезпеченість клітин насіння, що запасає жири. Рослинні жири – цінний лікувальний продукт. Терапевтичний ефект обумовлений наявністю ненасичених олеїнової, лінолевої та ліноленової кислот. Вони попереджають розвиток атеросклерозу – провісника таких серцево-судинних патологій, як стенокардія, ішемія, інфаркт та інсульт.
Кращими для медичних цілей є олії, отримані холодним пресуванням з найбільшим вмістом ненасичених кислот — оливкова, кукурудзяна та соняшникова, що містять вищезгаданих кислот 80, 50 і 40% відповідно.
Попередня12345678910111213141516Наступна
ПОДИВИТИСЯ ЩЕ:
Речовини живого вмісту рослинної клітини – протопласту та продукти його життєдіяльності дуже різноманітні. Умовно їх об'єднують у дві групи:
1) конституційні, що входять до складу живої матерії та беруть участь в обміні речовин (білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи та ін.);
2) ергастичні включення (грец.
ергон- робота) — компоненти протопласту, що відіграють допоміжну роль у його житті і є або джерелами матерії та енергії при зростанні і роботі живої клітини, або відкидними продуктами її метаболізму.
Одні — запасні речовини, тобто. тимчасово виключені із процесу обміну речовин (білки, ліпіди, вуглеводи: крохмаль, інулін цукор та ін.). Інші речовини – кінцеві продукти, наприклад, солі кальцію.
Серед великої різноманітності запасних поживних речовин рослинної клітини найчастіше зустрічаються вуглеводи, жири та білки.
Крохмаль. Крохмаль відкладається в пластидах у вигляді зерен різної форми еліптичної, кулястої, багатогранної, паличкоподібної.
Різні види рослин відрізняються формою та величиною крохмальних зерен. Шаруватість зерен крохмалю - чергування темних і світлих шарів - обумовлюється різним вмістом води у цих шарах, отже, і різним заломленням світла у різних шарах зерна.
Розрізняють:
- прості,
- напівскладні,
- складні зерна крохмалю.
Прості зерна крохмалю поодинокі, різної форми-яйцевидні, еліпсоподібні, лінзовидні, багатогранні та ін.
Вони мають один навчальний центр. Складні мають кілька освітніх центрів і навколо кожного розміщуються шари. Напівскладні зерна мають у центрі ізольовані шари навколо центру, які оточені ближче до периферії ще загальними верствами.
Крохмальні зерна мають різну форму і утворюють шаруватість навколо однієї точки, яка називається освітнім центром. Виникнення шаруватості приписують чергуванню двох вуглеводів амілази (лінійні молекули) та амілопектину (розгалужені молекули). Розташування шарів може бути концентричним (наприклад, у злаків та бобових та ексцентричним (наприклад, у картоплі).
В останньому випадку точка, навколо якої відкладаються шари, знаходиться не в центрі зерна, а зсунута вбік.
Крохмальні зерна у холодній воді не розчиняються. У гарячій воді вони необмежено набрякають, розпливаються в масу клейку і утворюють клейстер. Гідролізується крохмаль у неміцних розчинах кислот, від дії яких переходить у цукор.
У живих рослинних клітинах крохмаль під впливом ферментів (каталізаторів) амілази та мальтази гідролізується у виноградний цукор або глюкозу.
Розрізняють асимілюючий, транзиторний та запасний крохмаль. Ассимілюючий, або первинний, крохмаль утворюється в процесі фотосинтезу у вигляді щіпки зерен переважно в клітинах листя. Тут під впливом ферментів він перетворюється на цукри, які у розчиненому вигляді надходять на органи рослини, де знову перетворюються на крохмаль — вторинний, чи запасний.
В окремих рослин запасний крохмаль відкладається в лейкопласти різних органів - у бульбах, коренях, насінні, кореневищах, плодах.
Транзиторний, або передавальний, крохмаль знаходиться на шляхах пересування від фотосинтезуючих органів (листя) до органів - судин. Під дією розчину йоду крохмаль забарвлюється у синій колір. Це характерна реакція на крохмаль.
Як запасний вуглевод, крохмаль використовується рослинами в процесі обміну речовин.
У бульбах жоржини, земляної груші, коренях кульбаби та інших рослин сімейства складноцвітих клітинний сік містить близький до крохмалю вуглевод інулін, який відрізняється від крохмалю розчинністю у воді.
При дії спирту інулін кристалізується, утворює звані сферокристали.
Білки- Це основні органічні речовини, що визначають будову та властивості живої матерії. Слід розрізняти конституційні білки, які становлять основу всього протопласту, та запасні білки, які відкладаються у насіння у так званих алейронових, або протеїнових зернах.
Більше алейронових зерен міститься в насінні бобових рослин (горох, квасоля, соя, арахіс та ін. Це прості білки — протеїни. Вони відкладаються у вакуолях або лейкопластах (алейронопласти). Запасними білками дуже багате насіння бобових і злакових рослин. Велика кількість білків знаходиться в насіння бобових і злакових рослин. клітинах, розташованих під насіннєвою шкіркою, у так званому алейроновому шарі.
Ліпідивключають велику групу сполук біологічного походження.
Ліпіди є структурними компонентами клітини (входять до складу мембран, утворюють ліпідні краплі в цитоплазмі) або ергастичними речовинами.
Запасні олії зазвичай відкладаються в лейкопластах, які називають олеопластами.
Ефірні масла. Ефірні олії зустрічаються в клітинах у вигляді крапель і є складною сумішшю органічних сполук.
Вони леткі та мають дуже сильний запах. Велика кількість ефірних олій міститься в клітинах ефіроолійних рослин (м'ята, герань, троянда, кмин, евкаліпт, апельсин, лимон).
Соціальні кнопки для Joomla
Крохмаль у організмі: користь, продукти. Безкрохмальна дієта
Часто думка дієтологів щодо крохмалю розходиться. Хтось вважає, що це невід'ємна частина правильного і корисного раціону, а хтось просто впевнений, що саме крохмаль бере участь у процесах набору ваги. При цьому люди вживають дуже багато продуктів, в яких міститься крохмаль, навіть не замислюючись про це.
Характеристики крохмалю
Дана речовина є білим порошком з характерним скрипом при розтиранні.
Це зумовлено кристалічною формою частинок крохмалю.
Існує кілька різновидів даного продукту, що застосовуються у кулінарії, а також у виробничій сфері. Це:
- картопляний крохмаль – виготовляється з картоплі, часто застосовується для варіння киселів, при тепловій обробці утворює прозорий клейстер;
- пшеничний крохмаль – порівняно з картопляним, більш каламутний при варінні та менш в'язкий;
- кукурудзяний крохмаль – виробляється із зерен кукурудзи, при тепловій обробці перетворюється на каламутний білий клейстер з характерним запахом та присмаком.
Крім зазначених існують інші види даного продукту, проте, у продажу їх можна знайти тільки в спеціалізованих магазинах для кулінарів.
Значення крохмалю для організму
Важливо, що крохмаль – це полісахарид або складний вуглевод, який є невід'ємним компонентом профілактики ожиріння.
Незважаючи на дуже малу популярність, на даний продукт варто звернути свою увагу, оскільки він відіграє неабияку роль у правильному функціонуванні систем людського організму.
Крохмаль є джерелом фізичної енергії – розщеплюючись у кишечнику, він перетворюється на глюкозу, яка швидко поширюється організмом разом із кров'яним потоком. Через кристалічну форму крохмаль складно перетравлюється харчовими ферментами, що збільшує енергетичні витрати при переробці їжі, що надходить.
Важливою функцією даного продукту є його участь у нормалізації рівня глюкози в крові, що особливо важливо для хворих на діабет, а також після гіперглікемічного нападу.
Велике значення крохмаль має у питанні збереження та зміцнення імунітету ШКТ, його енергії, важливої для правильної роботи.
Засвоєння багатьох продуктів практично неможливе без участі крохмалю.
Негативні значення даного продукту також є. Так, при розщепленні рафінованого крохмалю, що надходить в організм, може різко підскочити рівень інсуліну, що в свою чергу може призвести, як до короткочасних, так і до довгострокових збоїв у роботі організму.
Зокрема, можна відзначити погіршення зору, гормональні збої, розвиток патологій ока та атеросклерозу.
Продукти, які містять крохмаль
Варто зазначити, що деяка кількість крохмалю знаходиться практично у всіх продуктах, які тільки може вживати людина за трапезою або під час перекушування, але, звичайно, є ряд основних, в яких дана речовина найбільше.
Зернові культури займають перше місце за вмістом крохмалю.
Головними з них є рис, пшениця та кукурудза. На другому місці найголовніший коренеплід – картопля, а слідом за нею невелика тропічна рослина – маніок. Однак це далеко не всі продукти, які можуть похвалитися високим вмістом крохмалю:
- жито;
- ячмінь;
- гречка;
- овес;
- пшоно;
- жолуді;
- каштани;
- банани;
- сорго - багаторічна трав'яниста рослина сімейства злакових;
- батат - солодка картопля;
- плоди хлібного дерева;
- ямс (клубні);
- сочевиця;
- садові боби;
- квасоля;
- горох.
У продуктах харчування, приготованих з різних зернових культур, бобових, а також зі свіжих овочів та фруктів вміст крохмалю може досягати значної позначки.
Насамперед, сюди можна віднести хлібобулочні вироби, млинці, крупи, макаронні вироби та киселі.
Крохмаль у своєму складі має безліч страв, які ми щодня вживаємо під час сніданку, обіду та вечері.
Його можна додавати додатково, наприклад, в підливи і навіть супи, якщо потрібно досягти густішої консистенції.
Важливо, що основне вживання крохмалю повинно здійснюватися спільно з овочами та фруктами, а також у вигляді цільнозернових хлібобулочних виробів. В даному вигляді цей продукт надаватиме максимально позитивний ефект на організм і компенсуватиме вплив на нього «шкідливих» вуглеводів.
У той же час використання рафінованого крохмалю додатково може призвести до різких стрибків інсуліну в крові, збою в роботі підшлункової залози та кишечника, що може погіршити не лише загальний внутрішній стан, а й зовнішній вигляд людини – стан шкіри, волосся та нігтів.
Також надмірне вживання у приготуванні страв рафінованого крохмалю може сприяти накопиченню зайвої ваги.
Особливості безкрохмальної дієти
Безкрохмальна дієта є досить популярною, оскільки її застосування як зниження ризику онкологічних захворювань та розвитку ожиріння відоме ще з XIX століття. Основою даного методу схуднення є відмова практично від усіх основних продуктів, які сприяють набору ваги та включають до свого складу крохмаль.
Насамперед, відразу ж варто виключити зі свого раціону всі хлібобулочні вироби, крупи, макарони, бобові, солодке, м'ясо та всі дуже жирні продукти.
Дієти, складені на відмові від крохмальних продуктів, мають на увазі схуднення на 5-6 кг протягом 12 днів.
Найважливіші табу підтримки цієї системи, это:
- відмова від усіх підсолоджувачів, тим більше, від цукру та меду;
- відмова від будь-яких солодощів;
- відмова від усіх крохмальних овочів (картопля, інші коренеплоди);
- відмова від манго, авокадо, маракуї, бананів.
До складу харчування на безкрохмальній дієті передбачає активне включення свіжих овочів та фруктів з низьким вмістом цукрів та енергетичною цінністю.
Можливе вживання мінеральної води, зеленого чаю, несолодких морсів.
Зразкове меню для тих, хто худне, виглядає наступним чином
- Сніданок: кілька листків салату, один невеликий помідор, склянка свіжого соку або мінеральної води.
- Перекушування: один апельсин.
- Обід: салат зі свіжої капусти та моркви без олії та солі, чашка зеленого чаю.
- Перекус: кілька горішків, соломка із моркви.
- Вечеря: салат з помідорів та огірків без олії та солі, чашка чаю або склянка соку.
- Перекушування перед сном: склянка підігрітого молока або мінеральної води, кілька горішків.
Залежно від переваг, меню можна складати з різних овочів та фруктів, за винятком тих, які були вказані раніше.
У поєднанні з фізичними навантаженнями, у тому числі силовими вправами, безкрохмальна дієта дає відмінні результати - вага швидко йде, м'язи набувають форми, відбувається так звана сушка тіла.
Крохмаль - поживна речовина, що складається з вуглецю, водню та кисню. Він відноситься до вуглеводів складного складу (С6Н10О5)n.
Приготуємо в пробірці з водою слабкий розчин крохмального клейстеру, для чого на кінчику складаного ножа внесемо в неї картопляне борошно.
При нагріванні крохмаль розбухає і перетворюється на клейстер. Достатньо тепер додати одну, дві, три краплі розчину йоду, щоб переконатися, що крохмаль від йоду синіє, а при подальшому додаванні йоду чорніє.
У рослинах зустрічається крохмаль первинний та вторинний. Перший утворюється лише у зелених частинах рослини. Він створюється з неорганічних речовин - вуглекислого газу та води - йод дією променів світла в хлоропластах.
Ми вже згадували, що це явище називається фотосинтезом.
На світлі в кожній зеленій клітці, в хлоропластах, видно в мікроскоп дрібні білуваті зернятка первинного крохмалю. Під дією ферменту діастазу крохмаль - тверда речовина - легко перетворюється на цукор (глюкозу), який у рослинах завжди знаходиться в рідкому стані і тому здатний переходити з клітини в клітину і пересуватися по всій рослині.
Так, наприклад, на світлі в листі картоплі накопичується первинний крохмаль, який переходить у глюкозу, а остання переноситься в підземні органи, в бульбах яких накопичується вже вторинний крохмаль у вигляді добре помітних крохмальних зерен.
Цей вторинний крохмаль часто називають запасним крохмалем.
Він відкладається в лейкопластах і майже повністю заповнює клітину. У картопляному борошні крохмальні зерна виділені з клітин. Тому, коли ми додаємо їх до краплі води, накриваємо покривним скельцем і розглядаємо в мікроскоп при збільшенні в 60-80 разів, то бачимо незліченну кількість зерен у вільному стані, у вигляді найдрібніших зернят, які можна розглянути при збільшенні в 400-500 разів .
Ми бачимо, що вони різноманітної величини, найчастіше овальної форми і мають шаруватість у вигляді смужок, що чергуються, світліших і темніших. Центр утворення крохмального зерна знаходиться не в середині, тому і шари в один бік розвинені більше, а в інший менше. Крохмальні зерна інших рослин мають іншу форму.
Окрім запасного крохмалю, у клітинах зустрічаються ще скупчення запасних білків у вигляді так званих алейронових зерен.
Наприклад, у насінні гороху між більшими крохмальними зернами видно найдрібніші алейронові зерна. У зернівках злаків також є запасні білки у вигляді дрібних кулястих утворень, що заповнюють клітини алейронового шару. Ці клітини, що знаходяться під шкіркою насіння, добре видно в мікроскоп на тонкому зрізі, проведеному через зернівку злаку.
Від розчину йоду алейронові зерна забарвлюються у жовтий колір.
«Основи ботаніки»,
В.М. Ісаїн
Поділ клітин (тривалість поділу ядра)
Форми та число хромосом в одного і того ж виду рослин вважалися.
Розподіл клітин
Клітини рослин здатні розмножуватися поділом. Попередньо ділиться ядро, та був і вся клітина.
Зустрічається простий і складний поділ ядра. Просте розподіл у тому, що клітинне ядро починає перетягуватися дві половинки і з одного ядра утворюється два ядра. Нові ядра можуть знову ділитися, і тоді виходить багатоядерна клітка. Після простим розподілом ядер зазвичай…
Рослинні олії
Рослинні олії у великій кількості скупчуються в насінні олійних рослин - соняшнику, льону, коноплі, арахісу, рицини.
Багате маслом насіння горіха, кедра, тунгу. Олія знаходиться у клітинній протоплазмі у вигляді дрібних крапель. При роздавлюванні клітин на пропускному папері у ньому залишаються жирні плями. Рослинні олії використовуються в їжу та в промисловості. У клітинах багатьох рослин можна…
Клітинний сік (Дія солей)
Якщо помістити рослинні клітини в краплю водного розчину будь-якої нешкідливої їм солі, наприклад, у шести відсотковий розчин селітри, концентрація якого більше сумарної концентрації солей клітинного соку, то, розглядаючи препарат під мікроскопом, можна спостерігати цікаве явище.
Протоплазма у клітинах почне поступово відставати від клітинної оболонки. Зрештою, вона збереться в невелику грудочку в середині клітини. Всі…
Клітинний сік (Фітонциди)
Клітинний сік містить ще багато інших речовин. Вкажемо на фітонциди, тобто на леткі речовини, що оберігають рослини від багатьох захворювань. Речовини ці поширені в рослинах і, будучи нешкідливими для одних бактерій, часто мають згубну дію щодо інших.
Хрін, цибуля, часник, гірчиця, черемха, томат, червоний перець та інші рослини містять фітонциди, що їх захищають.
3. Поняття про полісахариди. Крохмаль та джерела його одержання, структура крохмалю, застосування.
Полісахариди (поліози) являють собою високомолекулярні вуглеводи, до складу яких входять найрізноманітніші моносахариди (і олігосахариди) у різних поєднаннях і кількостях.
Використовувані у фармацевтичній практиці полісахариди відносяться до двох груп: 1)крохмаль, 2)камеді та слизу.
Крохмаль - найважливіший запасний вуглевод рослин, головним чином вищих. Крохмаль – перший видимий продукт фотосинтезу.
Крохмаль відкладається у вигляді зерен у паренхімних клітинах різних частин рослин, але у великих кількостях як запасні речовини – у насінні, плодах, коренях та кореневищах, зрідка в серцевині дерев (наприклад, саго).
Крохмаль не є хімічно-індивідуальною речовиною. На 96,1 – 97,6% він складається з полісахаридів, що супроводжуються мінеральними речовинами (0,2 – 0,7%), твердими жирними кислотами (до 0,6%) та іншими речовинами.
Полісахариди крохмалю представлені двома речовинами – амілазою та апилопектином.
Амілопектин зосереджений у зовнішніх шарах крохмальних зерен, він розчинний лише в гарячій воді, утворюючи дуже в'язкі розчини, розчином йоду забарвлюється червоно-фіолетовий колір.
Амілоза, що заповнює середину крохмального зерна, розчинна у теплій воді, розчином йоду забарвлюється у синій колір.
Амілоза менш полімеризована, ніж амілопектин. У амілозі кількість залишків перебуває у межах 200 – 1500.
Крохмалоносні рослини умовно поділяються на дві групи: рослини сімейства злакових та рослини інших сімейств.
Злаковими крохмалоносами є пшениця, жито, ячмінь, кукурудза, просо, рис.
Як промисловий продукт крохмаль виробляється з пшениці, кукурудзи та рису.
З вітчизняних рослин інших сімейств (не злаків) промисловою крохмалоносною рослиною є картопля, у бульбах якої міститься в середньому 23% крохмалю (у відсотках сирої маси).
Найбільш просто виходить картопляний крохмаль.
Бульби картоплі, що надійшли на завод, сортують і ретельно миють. Для вилучення крохмальних зерен, що у клітинах паренхіми бульби, необхідно руйнувати клітини. З цією метою бульби подрібнюють у спеціальних машинах – картопляних тертках. Далі слідує вимивання крохмалю з кашки на ситах (ситування). Отримане крохмальне молоко піддають потім рафінування. Кінцевою стадією є виділення крохмалю з рафінованої кашки, яке проводять осадженням або у відстійниках, або за допомогою осадових центрифуг.
Крохмальні зерна нагадують лінзи сферичної, овальної або неправильної форми розміром від 2 до 170мкм з характерною шаруватістю.
Здається шарувата будова залежить від різної щільності і неоднакового вмісту вологи в окремих зонах зерна, що позначається на заломленні світла.
Крохмаль широко застосовується у присипках і як компонент у деяких прописах мазей. Як обволікаючий засіб застосовується внутрішньо в клізмах у формі відвару (клейстера).
У хірургії крохмаль використовується для нерухомих пов'язок у вигляді крохмальних бинтів.
Крохмаль – дуже важлива речовина в таблетковому виробництві (зв'язуюча речовина, опудрюючий засіб, наповнювач).
Декстрин має емульгувальну властивість і знаходить застосування при приготуванні масляних емульсій і як склеювальна речовина в деяких мас.
Крохмаль є основним промисловим джерелом глюкози.
Крохмаль – складний вуглевод. Рослини запасають його про запас. Крохмальні зерна відкладаються зазвичай у тих органах, які дають життя наступному поколінню. У злаків це насіння, у картоплі - бульби, у саговників (тропічні рослини, що зовні нагадують пальму) - стовбури, у більшості багаторічних трав - кореневища та бульби. Найбільший вміст крохмалю – восени.
Для людини крохмаль – найважливіший із вуглеводів. У нашому організмі під дією ферментів він розпадається на легко засвоювані цукри - джерело енергії.
Крохмалоносні рослини вирощуються у всіх країнах. У нас це хлібні, круп'яні культури та картопля. Так, у зернах пшениці міститься близько 60 відсотків крохмалю, у картоплі – 25. У тропічних та субтропічних країнах цей вуглевод видобувається з бульб маніоки, таро, батату, маранту та інших культур.
На території нашої країни трапляється багато нетрадиційних рослин-крохмалоносів. В основному це водні багаторічні трави, але є мешканці лісів, степів та гір. Російські люди, прекрасно знаючи рідну флору, часто покращували свій раціон безцінними дарами природи. Сирі, печені, смажені чи варені кореневища та бульби крохмалоносних рослин задовго до появи картоплі були звичайною їжею наших предків.
Деякі рослини вживалися цілком, з інших добувався крохмаль. Технологія видобутку нескладна. Кожна господиня, мабуть, знає, що якщо натерти картоплю на дрібній тертці та розбовтати масу у воді, крохмаль осяде, решта компонентів залишиться у розчині. Воду краще поміняти кілька разів. Отриманий крохмаль можна вживати на киселі та як ліки (слиз) при отруєннях.
Якщо для створення крохмалю, як і будь-якої органічної речовини, з простих елементів – води та повітря – необхідна енергія сонячного променя, то цілком природно припустити, що ті органи рослини, які найбільше піддаються освітленню, і є місцем утворення крохмалю. До цих органів належить листя, яке ніби призначене для уловлювання світла і розсіяної в повітрі вуглекислоти - основного матеріалу для побудови крохмалю.
Коренеплід. Фото: Ton Rulkens
Крохмаль складається з вуглецю, що видобувається з вуглекислоти повітря та елементів води, що припливає до листя по судинах із ґрунту. Інших елементів у складі крохмалю немає – при згорянні він не дає золи. Листя є місцем утворення крохмалю - тією фабрикою, де виробляється синтез (освіта) крохмалю з води та повітря за рахунок сонячної енергії.
У зелених частинах листя відбувається перетворення сонячної анергії на органічну речовину, тобто з елементів; що входять у воду (водню та кисню), і вуглекислоти (вуглецю), що знаходиться в повітрі, за допомогою сонячної енергії створюється крохмаль.
У клітинах рослин крохмаль знаходиться у вигляді щільних утворень, що отримали назву крохмальних зерен. На вигляд зерен при мікроскопуванні встановлюють походження крохмалю і його однорідність. Зерна картопляного крохмалю від 15 до 100 мкм і більше мають овальну форму і на поверхні борозенки, що концентрично розміщені навколо вічка - крапки або рисочки. Дрібніші зерна мають округлу форму. Крохмаль, що складається з великих зерен, відрізняється вищою якістю. Крохмаль за хімічним складом та будовою відноситься до вуглеводів. Він є природним високополімером, що складається з сс-Д-ангідроглюкозних залишків.
Крохмальні зерна складаються з двох природних фракцій - амілози та амілопектину. Властивості цих полімерів різняться. Амілоза утворює в гарячій воді гідратовані міцели, але згодом ретроградує (осідає) у вигляді важкорозчинного гелю. Амілопектин набухає вводі і дає в'язкі стійкі колоїдні розчини: він перешкоджає ретроградації амілози в розчинах крохмалю. Завдяки здатності амілози утворювати впорядковані кристалічні структури з фракції амілозної крохмалю отримують еластичні плівки. Завдяки гідрофільним властивостям амілози та амілопектину крохмальні зерна при тонкопористій структурі дуже гігроскопічні, особливо висока гігроскопічність картопляного крохмалю.
Крохмальні зерна
Це найбільш поширені та важливі включення рослинних клітин. У хімічному відношенні крохмаль являє собою полісахарид, подібний до целюлози, побудований з сотень глюкозних залишків.
Як і в целюлозі, молекули крохмалю мають вигляд ланцюжків, але розташовуються в крохмальному зерні не паралельно один одному, а по радіусах. Запасний крохмаль рослин, що зустрічається виключно у вигляді крохмальних зерен - основний тип запасних поживних речовин рослинної клітини. Він є і найважливішим з'єднанням, що використовується в їжу рослиноїдними тваринами. Крохмаль зерновок хлібних злаків (рис, пшениця, жито, кукурудза), бульб картоплі, плодів банана – найважливіше джерело харчування людей. Пшеничне борошно, наприклад, майже на 3/4 складається із зерен крохмалю, у бульбах картоплі крохмаль становить 20-30%. Крохмальні зерна утворюються лише у пластидах живих клітин, у тому строме. У хлоропластах світла відкладаються зерна (одне чи кілька) асиміляційного (первинного) крохмалю, що утворюються при надлишку продуктів фотосинтезу - цукрів.
Освіта осмотично неактивного крохмалю запобігає шкідливому підвищенню осмотичного тиску в фотосинтезуючих клітинах Вночі, коли немає фотосинтезу, асиміляційний крохмаль за допомогою ферментів гідролізується до цукрів і транспортується в інші частини рослини. Значно більшого обсягу досягають зерна запасного (вторинного) крохмалю, що відкладаються в амілопластах частин рослин, позбавлених світла, із цукрів, що притікають сюди, фотосинтезуючих клітин. При мобілізації запасного крохмалю він також перетворюється на цукри. Крохмаль є основною запасною речовиною рослин.
Фото: David Eickhoff
Утворення крохмальних зерен починається в певних точках строми пластиди, які називаються освітніми центрами. Зростання зерна відбувається послідовно навколо освітнього центру шляхом накладання нових шарів крохмалю на старі. Сумежні шари в одному зерні можуть мати різний показник заломлення і тому виявляються під мікроскопом (шаруваті крохмальні зерна). Зі зростанням крохмального зерна (або зерен, якщо їх кілька) обсяг амілопласту збільшується, а строми зменшується. При рясному крохмалевому накопиченні шар строми, що одягає крохмальне зерно, може стати настільки тонким, що перестає відрізнятися у світловому мікроскопі. Коли ми говоримо про крохмальні зерна живих клітин, то завжди маємо на увазі оточені двомембранною оболонкою пластиди, хоча вони і можуть бути переповнені крохмалем настільки, що строма стає майже невиразною.
Крохмальні зерна мають властивості кристалів, зумовлені впорядкованим розташуванням молекул крохмалю. У поляризованому світлі вони дають подвійне променезаломлення, у результаті якого утворюється чорний хрест із перетином променів у центрі крохмального зерна. З іншого боку, крохмальні зерна мають властивості колоїдів. Наприклад, усім відома властивість картопляного крохмалю набухати в гарячій воді, яка використовується при приготуванні клейстеру.
Форма, розмір, число в амілопласті та будова (становище освітнього центру, шаруватість, наявність або відсутність тріщин) крохмальних зерен часто специфічні для виду рослини і іноді навіть для окремих сортів одного виду. Так як крохмальні зерна складають основну масу борошна, досліджуючи їх, можна встановити, з якого виду рослини отримана борошно і чи є в ній домішки борошна з інших рослин.
Зазвичай крохмальні зерна мають сферичну, яйцеподібну або лінзовидну форму (залежно від виду рослин), однак у картоплі вона неправильна. Якщо в амілопласті закладається багато освітніх центрів (у шпинату - до декількох тисяч), то при рясному крохмалі накопичення зерна крохмалю стикаються один з одним, приймаючи гексагональну форму.
Сукупність крохмальних зерен такого амілопласту називають складним крохмальним зерном (рис, овес, гречка). Найбільші зерна (до 100 мкм) характерні для клітин бульб картоплі; у зернівці пшениці та жита вони двох розмірів-дрібні (2-9 мкм) і більші (30-45 мкм). Для клітин зернівки кукурудзи характерні дрібні крохмальні зерна (5-30 мкм).
Відкладення крохмалю широко поширені у всіх органах рослини, але особливо багате на нього буває насіння, підземні пагони (полуниці, цибулини, кореневища), паренхіма провідних тканин коренів і стебел деревних рослин. У насінні крохмаль накопичується порівняно у небагатьох рослин (злаки, бобові, гречані та деякі інші сімейства). З підземних органів, особливо багатих на крохмаль, можна назвати бульби картоплі.