Крохмаль – природний біополімер. Якісна реакція на крохмаль та його властивості. Лабораторний дослід: “Перевірка якості деяких продуктів харчування”

Крохмаль – природний біополімер. Якісна реакція на крохмаль та його властивості. Лабораторний дослід: “Перевірка якості деяких продуктів харчування”

Мета: продовжувати формувати знання учнів про вуглеводи, зокрема полісахариди, на прикладі крохмалю, поглибити їх знання стосовно крохмалю, провести якісну реакцію на крохмаль та перевірити якість деяких продуктів харчування.

Методи: бесіда, розповідь, презентація, практична робота.

Зміст уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Оголошення теми та мети уроку

ІІІ. Хід уроку

Перед тим, як почати урок, відгадайте загадку (слайд):

Он, как пудра,-

Нежен, бел,

Но не сахар

И не мел.

Он в кисель,

Из года в год,

Превращает нам

Компот.

Правильно – Крохмаль. Отже тема заняття (слайд) “Крохмаль – природний біополімер. Якісна реакція на крохмаль та його властивості. Лабораторний дослід: “Перевірка якості деяких продуктів харчування””. Метою уроку є (слайд): продовжувати формувати знання учнів про вуглеводи, зокрема полісахариди, на прикладі крохмалю, поглибити їх знання стосовно крохмалю, провести якісну реакцію на крохмаль та перевірити якість деяких продуктів харчування.

Крохмаль, (С₆Н₁₀О₅)_n – рослинний високомолекулярний полісахарид амілози і амілопектину, мономером яких є глюкоза. (слайд) Утворюється в рослинах у процесі фотосинтезу й відкладається у формі “резервного” вуглеводу в корінні, бульбах і насінні. (Пригадайте, що таке фотосинтез). Подібну роль у тваринному світі виконує полісахарид глікоген, що “запасається” переважно в печінці. (Назвіть рослини, які мають великий вміст крохмалю).

Рівняння утворення крохмалю або целюлози можна представити так (слайд):

n C₆H₁₂O₆ (C₆H₁₀O₅)n + n H₂O

Ця реакція називається реакцією поліконденсації, мономер – глюкоза, полімер – целюлоза або крохмаль, побічний продукт – вода.

Крохмалем називається суміш двох полісахаридів, складених із залишків циклічної α-глюкози.

(слайд) Види крохмалю: картопляний, кукурудзяний, ячмінний, пшеничний, рисовий, гороховий, тапіоковий, модифікований.

Найбагатше крохмалем зерно злакових рослин (2 слайди): рису (до 86 %), пшениці (до 75 %), кукурудзи (до 72 %), а також бульби картоплі (до 24 %) та зерно ячменю.

Для організму людини крохмаль поряд з сахарозою служить основним постачальником вуглеводів – одного з найважливіших компонентів їжі. Під дією ферментів крохмаль гідролізується до глюкози, яка окислюється в клітинах до вуглекислого газу і води з виділенням енергії, необхідної для функціонування живого організму.

Відомо, що крохмаль активізує обмін жовчних кислот та сприяє виведенню холестерину з організму.

Крохмаль міститься в рослинах у вигляді гранул (слайд). В зернових культурах і інших вищих рослинах гранули крохмалю утворюють пластиди. Пластиди, з яких складається крохмаль називають амілопластами. В зернових культурах крохмаль представлений простими гранулами – кожен амілопласт складається з однієї гранули. У риса і вівса гранули складені – кожен амілопласт містить багато гранул.

Розрізняють два типи гранул крохмалю: крупні – двояковипуклі (лінзоподібні) гранули, та невеликі – сферичної форми. Крохмаль синтезується в пластидах.

(слайд) Крохмаль містить полісахариду 97-99 %, білкових речовин 0,3-1,5 %, клітковини 0,2-0,7 %, зольних речовин (фосфати, силікатні кислоти) 0,3-0,6 %.

В складі товарного крохмалю можуть бути наявними другорядні компоненти, але вони присутні в настільки малих кількостях, що не зовсім ясно, чи є вони складовими крохмалю, представленими в ньому дуже малих кількостях, чи домішками, недостатньо ретельно видаленими в процесі виділення. Тим не менш, такі другорядні компоненти, незважаючи на їх надзвичайно малу кількість, можуть суттєво впливати на якості крохмалю.

В крохмалі знайдено 0,6 % жирних кислот (пальмітинову, стеаринову і ін.). В крохмалях, які випускаються промисловим способом із зернових культур, міститься мала кількість ліпідів, які, як правило, є полярними. Для їх виділення необхідні полярні розчинники, водний розчин метилового спирту. Зазвичай, вміст ліпідів в крохмалі із зернових культур складає 0,5-1 %, а виготовлених із незернової сировини – майже не містить.

Крім того, в склад крохмалю входять в незначних кількостях Фосфор і Нітроген. В зернових культурах основна маса Фосфору представлена у вигляді фосфоліпідів. Відомо, що картопляний крохмаль етерифікується до глюкозних залишків, тоді як з крохмалями зернових культур цього не відбувається. У всіх видах крохмалів міститься дуже невелика кількість Нітрогену (менше 0,05 %), частина якого входить в склад ліпідів, частина – в склад білків і, можливо, в склад залишків ферментів, які беруть участь в синтезі крохмалю.

(слайд) Крохмаль в основному являє собою полімери α-D-глюкози, які з хімічної точки зору можна розділити як мінімум на два типи: амілозу (в цілому лінійний полімер) і амілопектин (сильно розгалужений полімер). Тобто, молекула крохмалю складається з двох хімічно-незалежних частин (полісахариди): амілози (20-30 %) і амілопектину (70-80 %), співвідношення яких залежить від природи рослин.

Ланцюг амілози містить 200-1000 залишків α-глюкози (середня молекулярна маса — 160 000) і має нерозгалужену будову. Ланки α-глюкози “закручують” макромолекулу в спіраль, кожен виток якої складається з шести ланок α-глюкози. Завдяки цьому амілоза розчиняється у воді.

(слайд) Амілопектин складається з розгалужених макромолекул, молекулярна маса яких досягає 1-6 млн.

У гарячій воді крохмаль набрякає. При цьому амілоза переходить у розчин, а амілопектин утворює колоїдний розчин (клейстер). Амілоза розчиняється у гарячій воді, не утворює клейстеру; з йодом дає синій колір. Амілопектин не розчиняється у воді, а набухає та утворює клейстер. (слайд) При забарвлюванні амілопектину йодом він приймає від червоного до фіолетового колір. Молекули цих двох полісахаридів складаються з залишків глюкози, які з'єднані в довгі ланцюжки. Чим довші ланцюжки амілози, тим гірше вона розчиняється. В молекулі амілози таких залишків у середньому більше 1000, у молекулі амілопектину – набагато більше.

В залежності від співвідношення крохмалю і води одержують клейстери у вигляді гелю або золю.

Декстринізація відбувається під час сухого нагрівання крохмалю при температурі вище 120^о С.

У кулінарії декстринізація здійснюється на поверхні виробів при випіканні хліба (поява скоринки), під час смаження картоплі або при дії гарячої праски на накрохмалену тканину, внаслідок чого вона виблискує. При цьому, основне завдання процесу хлібовипікання полягає у перетворенні нерозчинного крохмалю у розчинні декстрини, які краще засвоюються людиною у процесі травлення.

Під дією ферментів або нагрівання з кислотами крохмаль піддається гідролізу (слайд).

Ферментативний гідроліз відбувається під час варіння картоплі, замішування і випікання тіста. При цьому цукри переходять у відвар. Кислотний гідроліз крохмалю відбувається під час варіння соусів, киселів з ягід.

При гідролізі крохмалю послідовно утворюються дисахариди і декстрини, що в подальшому перетворюються в моносахариди, із яких переважає глюкоза.

Як розчинники крохмалю використовують холодну соляну, надхлорну, трихлороцтову, сульфосаліцилову кислоти, розчини CaCl₂, ZnCl₂, MgCl₂, луги, гліцерин, формамід і ін.

При повному гідролізі у промисловості одержують глюкозу, а проміжними продуктами можуть бути олігосахариди, мальтоза.

Під дією амілаз у травному каналі людини і тварин крохмаль піддається гідролізу та розщеплюється з утворенням глюкози та мальтози, що розщеплюється мальтазою до глюкози, яка засвоюється організмом.

Незначно декстринізований крохмаль, який дає з йодом синє забарвлення, краще розчиняється у воді, порівняно зі звичайним крохмалем, називають розчинним крохмалем.

(слайд) При неповному гідролізі крохмалю одержують крохмальну патоку (вміст глюкози становить 60 %) або крохмальний цукор (вміст глюкози 70 %) для харчових потреб.

Модифікований крохмаль – це продукт з заданими властивостями. У техніці перетворення крохмалю на глюкозу (процес оцукрювання) відбувається шляхом кип'ятіння його упродовж декількох годин із розчином сульфатної кислоти. Щоб із утвореного розчину вилучити сульфатну кислоту до нього додають крейду, утворюючи з сірчаної кислоти нерозчинний сульфат кальцію. Останній відфільтровують і речовину упарюють. Утворюється густа солодка маса – крохмальна патока, яка крім глюкози має значну кількість інших продуктів гідролізу крохмалю.

Патока використовується для приготування кондитерських виробів і для різноманітних технічних цілей.

(слайд) Способи отримання крохмалю із картоплі та кукурудзи ви можете побачити на слайді.

Основний об'єм крохмалепродуктів готують з кукурудзи, на частку якої припадає 45 млн. т, решту сировинної бази складає тапіока (5 млн. т), пшениця (4 млн. т) і картопля (2,5 млн. т).

З картопляного крохмалю можна отримати окремо амілозу і амілопектин (ромалін). Для  цього на  крохмаль діють  розчинами солей MgSO₄, (NH₄)₂SO₄, Na₂SO₄, які містять н-бутиловий спирт, при 120°С. Після цього амілозу осаджують при 70°С, а амілопектин – при 20 С.

(слайд) Крохмаль має досить широкий спектр застосування. Крім цього один із його продуктів – амілопектин – придатний для виробництва плівок і пакувального матеріалу, які можна після використання повністю компостувати.

IV. Первинне застосування одержаних знань

Лабораторний дослід. Взаємодія крохмалю з водою

Дрібку крохмалю розчиняємо в холодній воді. Що спостерігаємо?

Повільно, дотримуючись правил техніки безпеки й правил нагрівання, нагріваємо вміст пробірки.

Що спостерігаємо? Чи можна вважати цей розчин істинним? Як називаються такі розчини?

В одержаний клейстер додайте дві-три краплі розведеного розчину йоду. Що спостерігаємо? Поява фіолетово-синього забарвлення вказує на наявність крохмалю в розчині (якісна реакція).

Сьогодні ви мали принести деякі продукти харчування, якість яких ми і маємо перевірити зараз.

Практичний дослід…

V. Висновок. Давайте зробимо підсумок сьогоднішньому уроку.

VI. Д/з.