Физические свойства. Дисахариды – твердые или некристаллизующиеся сиропы, хорошо растворимы в воде

Дисахариды – твердые или некристаллизующиеся сиропы, хорошо растворимы в воде. Все сладкие на вкус, наибольшей сладостью обладает сахароза.

Мальтоза – кристаллизуется из водных и водно-спиртовых растворов. Водные растворы мутаротируют, менее сладка (≈ в 0,6 раз, чем сахароза).

Целлобиоза также мутаротирует в растворах.

Лактоза – не гигроскопична, поэтому в отличие от других сахаров не отсыревает и плохо растворяется в воде. Применяется как фармацевтический препарат. В водных растворах мутаротирует. В 4-5 раз менее сладка, чем сахароза.

Сахароза – широко расространена в природе, наиболее известна как сахар. Содержится не только в свекле и тростнике, но и плодах (грушах, абрикосах, ананасах, персиках и др.), в листьях и семенах, а также кукурузе, и некоторых соках. Растворы не мутаротируют. При гидролизе превращается в смесь равных количеств глюкозы и фруктозы. Фруктоза характеризуется более сильным левым вращением, чем глюкоза – правым, поэтому гидролизованные растворы сахарозы имеют левое вращение. В связи с изменением в процессе гидролиза правого вращения на левое, гидролиз сахарозы получил название инверсия (обращение). Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы, получающихся в результате инверсии тростникового сахара называется инвертным сахаром. Природный инвертный сахар – это мед.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Восстанавливающие дисахариды в водных растворах мутаротируют

Поэтому имеют способность окисляться слабыми окислителями, восстанавливаться, вступать в реакции нуклеофильного присоединения, алкилирования и ацилирования, а также гидролиза:

Невосстанавливающие дисахариды – не мутаротируют, не окисляются, не восстанавливаются, не вступают в реакции нуклеофильного присоединения, т.к. не имеют свободного полуацетального гидроксила. Характерные реакции – алкилирование, ацилирование и гидролиз.

Высокомолекулярные (несахароподобные) полисахариды – состоят из сотен и даже тысяч остатков моносахаридов, представляют собой длинные цепи из остатков моносахаридов в циклических формах, связанных друг с другом через кислородный мостик, образующийся из полуацетального гидроксила предыдущего со спиртовым гидроксилом последующего:

Полигликозидная цепь может быть разветвленной или нет, состоящей из одинаковых моносахаридов (гомополисахариды) и различных (гетерополисахариды).

Важнейшими представителями полисахаридов, состоящими из глюкозы, являются крахмал, гликоген и клетчатка (целлюлоза).

Крахмал

Крахмал образуется при фотосинтезе в зеленых листьях растений, затем расщепляется на олиго- и моносахариды, которые перемещаясь в подземные клубни или зерна злаков, снова превращаются в крахмальные зерна. Крахмал – не однородное вещество, представляет собой смесь двух фракций: амилозу (15-25 %) и амилопектин (75-85 %).

Амилоза – неразветвленная или малоразветвленная цепь полисахаридов со степенью полимеризации 1000-6000, которая состоит из остатков глюкопиранозы, связанных между собой α-1,4-гликозидной связью:

Цепь имеет один свободный полуацетальный гидроксил, поэтому восстанавливающая способность амилозы очень мала. С йодом дает синее окрашивание, т.к. образуется комплекс – соединение включения:

Синее окрашивание исчезает при кипячении и вновь появляется при охлаждении. На йод-крахмальной реакции основано применение крахмала в аналитической химии в качестве индикатора.

Свойства, применение.

Крахмал – белый аморфный порошок; содержит 10-20 % воды, которую можно удалить медленным нагреванием. Высушенный крахмал очень гигроскопичен. Дает коллоидные растворы, для чего суспензию крахмала постепенно, при хорошем нагревании приливают в кипящую воду. Быстрое нагревание крахмала приводит к расщеплению полисахаридной цепи на более короткие фрагменты – декстрины. При хлебопечении крахмал муки частично превращается в декстрины, которые более растворимы в воде, поэтому легче усваиваются.

Наибольшее содержание крахмала находится в следующих зерновых культурах: зерна риса – 62-82 %, кукуруза – 65-75 %, пшеница – 57-75 %, картофель – 12-24 %.

Крахмал применяется, в основном, в пищевой промышленности как главный источник углеводов в питании. Очищенный крахмал – в производстве кондитерских и кулинарных изделий, колбас. Подвергая крахмал кислотному гидролизу, можно получить глюкозу в чистом виде или в виде патоки – окрашенного некристаллизующегося сиропа. Кроме того, крахмал применяется в текстильной, бумажной, полиграфической, косметической промышленности, медицине и фармакологии.

При специальной обработке получают так называемые модифицированные крахмалы, содержащие улучшающие их внешний вид добавки, которые также широко применяются в различных отраслях промышленности.

Гликоген

Гликоген – животный крахмал, полисахарид, содержащийся в организме животных (40 % в мышечной ткани, 10-20 % – в печени). Все биологические процессы связаны с гликолизом – расщеплением гликогена и образованием молочной кислоты.

Гликоген – белый аморфный порошок, хорошо растворяется в холодной воде с образованием опалесцирующих растворов. При кислотном или ферментативном гидролизе образует декстрины, мальтозу, а при полном гидролизе – глюкозу.

Гликоген построен аналогично амилопектину (α-1,4 и α-1,6-гликозидные связи), но более разветвлен (через 8-16 глюкозных остатков), степень полимеризации n=2500-25000. С йодом дает окрашивание от винно-красного до красно-бурого в зависимости от происхождения гликогена. Окрашивание исчезает при кипячении и вновь появляется при охлаждении.

Целлюлоза

Целлюлоза – высокомолекулярный полисахарид, главная составная часть растительной клетки (клетчатка). В различных видах древесины ее содержание составляет от 50 до 70 %. Состоит из остатков глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидной связью.

Степень полимеризации n=10000-14000. Молекулы клетчатки расположены параллельно друг другу, взаимодействуют между собой за счет водородных связей и образует волокна. Поэтому в отличие от крахмала, клетчатка не набухает в воде и не растворяется в ней.

Целлюлоза не обладает восстанавливающими свойствами, не растворяется в воде и органических растворителях.

При обработке уксусным ангидридом в присутствии серной кислоты дает триацетат клетчатки, который используется при производстве ацетатного волокна и негорючей кинопленки. При обработке концентрированным раствором щелочи дает алкоголят – алкалицеллюлозу, которая является исходным веществом при производстве вискозы и целлофана.

Все остальные производные целлюлозы также используются в химической промышленности.

Дата добавления: 2014-04-15; просмотров: 845; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!