§ 38. Крохмаль. Целюлоза

Обидва вуглеводи — крохмаль і целюлозу — відносять до полісахаридів. Це природні полімери, які мають однакову формулу (С₆Н₁₀О₅)_n. Однак значення n у целюлози значно більше, тому молекули целюлози набагато довші за молекули крохмалю. Крохмаль утворюється в рослинах унаслідок фотосинтезу, а целюлоза — у результаті іншого, ще складнішого синтетичного процесу.

Молекули крохмалю мають не лише лінійну, а й розгалужену будову з відносною молекулярною масою від 30 000 до 1 млн. Молекули целюлози мають лише лінійну структуру, а відносна молекулярна маса може становити кілька мільйонів.

Крохмаль — білий хрусткий аморфний порошок, без запаху і смаку. Він містить від 10 до 20 % зв’язаної води. Крохмаль майже не розчиняється в холодній воді, а в гарячій набухає й утворює колоїдний розчин. Після його охолодження утворюється стійкий гель — крохмальний клейстер. Крохмаль — це кінцевий продукт фотосинтезу:

Крохмаль накопичується у плодах, зерні та бульбах деяких рослин як запасна форма вуглеводів: у бульбі картоплі — до 24 %; у зерні кукурудзи — до 72 %, пшениці — до 75 %, рису — до 86 %.

Крохмаль — природний полімер, це суміш молекул двох типів: амілози та амілопектину. Амілоза (20 %) має менші, лінійні молекули і частково розчинна у воді. Молекули амілопектину (80 %) значно більші, розгалужені, вони майже нерозчинні у воді. Якщо розглянути крохмаль під мікроскопом, то можна побачити, що він складається з дрібненьких зерен.

Рис. 38.1. Картопляний крохмаль

Лабораторний дослід 13

Взаємодія крохмалю з водою (розчинність, утворення клейстеру)

1. Дослідження розчинності крохмалю у воді.

Помістіть у пробірку невелику кількість крохмалю і додайте 3-4 мл холодної води, перемішайте. Чи спостерігаєте розчинення крохмалю? Зробіть висновок щодо розчинності крохмалю в холодній воді.

2. Одержання крохмального клейстеру.

Пробірку із сумішшю крохмалю і води, постійно струшуючи, нагрійте до 60-70 °С. Що ви спостерігаєте? На що схожий цей колоїдний розчин? Залиште його для наступного досліду.

Взаємодія з йодом — якісне виявлення крохмалю. Розчин йоду дає з крохмалем характерне синє забарвлення. Під час нагрівання це забарвлення зникає, а після охолодження з’являється знову.

Лабораторний дослід 14

Взаємодія крохмалю з йодом

Для проведення реакції використаємо одержаний у попередньому досліді крохмальний клейстер. Додамо до нього краплю розчину йоду. Що спостерігаєте?

Нагрійте рідину в пробірці до кипіння. Які спостерігаєте зміни? Охолодіть вміст пробірки. Що спостерігаєте?

Рис. 38.2. Забарвлення розчину крохмалю після додавання розчину йоду

Застосування крохмалю

Крохмаль — цінна поживна речовина, що входить до складу природних продуктів. Також його використовують у виробництві продуктів харчування (борошняних виробів, соусів, десертів, ковбас). У домашній кулінарії крохмаль необхідний для приготування киселів, випічки, соусів, десертів. У харчовій промисловості з крохмалю виробляють патоку, яку використовують у кондитерському виробництві для приготування тортів, цукерок, пряників, мармеладу. Кондитерські вироби з патокою менш солодкі, ніж із чистим цукром, і довго залишаються м’якими.

Крохмаль є сировиною для добування глюкози, етилового спирту, ацетону, гліцеролу, лимонної кислоти, вітамінів. Також його використовують для виготовлення паперу й текстилю, у нафтовій промисловості.

Із клейстеру виробляють клей для шпалер.

Целюлоза, або клітковина, — найпоширеніший вуглевод у рослинному світі, більш поширений, ніж крохмаль. Вона є основною складовою частиною оболонок рослинних клітин, звідси і походить її назва — целюлоза (лат. cellula — клітина).

Вона надає рослинам міцності та еластичності. Целюлоза — тверда волокниста речовина білого кольору, не розчиняється у воді й звичайних органічних розчинниках.

Будова. Целюлоза, як і крохмаль, — полісахарид, природний полімер. До складу її макромолекул входить близько 40 000 залишків глюкози. Молекули целюлози мають лише лінійну, нерозгалужену будову, а тому целюлоза легко утворює волокна.

Рис. 38.3. Мікроскопічна будова деревини

Хімічні властивості.

Целюлоза горить; унаслідок горіння утворюється вуглекислий газ і вода:

Волокна бавовнику — це майже чиста целюлоза (90-95 %). Волокна льону, конопель, очерету значною мірою складаються з целюлози. Деревина містить до 60 % целюлози. Отже, целюлозу отримують із цих рослин. Найбільш чистою целюлозою є вата з очищеної бавовни, фільтрувальний папір, лляна тканина.

Рис. 38.4. Бавовник (а), льон (б), коноплі (в)

Целюлозу застосовують у вигляді природних матеріалів:

• деревини — як джерело енергії, як матеріал для будівництва і виготовлення меблів;
• волокон льону, бавовника, коноплі — виготовляють натуральні тканини.

У результаті хімічної переробки целюлози добувають етанол, нітролаки, вибухові речовини, деякі пластмаси, целофан, лаки, емалі.

Із целюлози виготовляють: папір, картон, ацетатний шовк, віскозу (нитки і тканини).

Рис. 38.5. Папір і нитки

Для тих, хто хоче знати хімію глибше

Молекули крохмалю і целюлози складаються з величезної кількості сполучених між собою залишків глюкози.

У воді під дією каталізатора (розбавлених мінеральних кислот) відбувається повільне ступінчасте перетворення молекул крохмалю аж до утворення молекул глюкози. У міру зменшення розміру молекул зростає їх розчинність у воді. Аналогічний процес відбувається і в шлунково-кишковому тракті багатьох тварин під дією ферментів.

Процес можна прискорити нагріванням. Під час тривалого кип’ятіння крохмалю із сульфатною кислотою одержують густу солодку масу — суміш декстринів і глюкози — крохмальну патоку.

Декстрини — це полімерні сполуки, що мають таку ж повторювану ланку, що й крохмаль: -С₆Н₁₀О₅-, однак кількість цих ланок у молекулі значно менша. Відносна молекулярна маса декстринів суттєво менша, ніж у крохмалю.

Вони добре розчиняються у воді, солодкі на смак і легше засвоюються організмом. Декстрини утворюються під час випікання хліба, смаження картоплі. Декстрини утворюються також під час прасування накрохмаленої білизни, формуючи тонку щільну плівку, яка легко змивається водою після забруднення.

Целюлоза, як і крохмаль, під час нагрівання за наявності сульфатної кислоти перетворюється на глюкозу. Процес відбувається ступінчасто.

Схожі процеси відбуваються в органах травлення жуйних тварин і термітів під впливом ферментів — органічних каталізаторів, які продукує їх мікробіота (зокрема бактерії-симбіонти). Дослідження останніх років показали, що в організмі людини целюлоза також (частково) перетравлюється кишковою мікробіотою.

Целюлоза горить; унаслідок горіння утворюється вуглекислий газ і вода:

За умов нагрівання до 450 °С без доступу кисню целюлоза обвуглюється — розкладається на деревне вугілля і воду (піроліз):

Крім деревного вугілля (див. мал. 38.6) і води, утворюються також метанол, етанова кислота, ацетон, смоли.

Мал. 38.6. Деревне вугілля

Мал. 38.7. Виготовлення деревного вугілля

Винахідниками виготовлення паперу вважають китайських ремісників. Китайці спочатку писали на вузьких бамбукових планках, випалюючи на них знаки, що було вкрай незручно. Потім стали писати на лакованому шовку — це коштувало дуже дорого. Китайські літописи повідомляють, що папір був винайдений у 105 році н. е. Цай Лунем. Спостерігаючи за осами (тепер їх називають паперовими), він узяв за основу їхній спосіб будування гнізд. Провівши сотні дослідів, він нарешті винайшов оптимальний рецепт: подрібнив деревину шовковиці, коноплі, ганчір’я, старі риболовні сітки і деревну золу; змішав з водою і виклав цю масу на форму (дерев’яна рама і сито з бамбука). Після висушування на сонці він отримав міцні аркуші паперу. Пізніше для підвищення міцності в цю масу почали додавати клей і крохмаль, а для зміни кольору — природні барвники.

У 1957 році в Китаї знайдено гробницю, у якій були клаптики аркушів паперу. Його дослідили й довели, що він був виготовлений у II столітті до нашої ери.

У країнах Південної Азії з посліду великих травоїдних тварин досі кустарним способом виготовляють елітні сорти паперу.

• 1. Крохмаль — природний полімер. Молекулярна формула — (С₆Н₁₀О₅)_n. Макромолекули не однакові за розміром, мають лінійну і розгалужену структуру.
• 2. Крохмаль — кінцевий продукт фотосинтезу: nС₆Н₁₂О₆ → (С₆Н₁₀О₅)_n + nН₂О.
• 3. Найбагатшими на крохмаль є картопля, зерна рису, кукурудзи, пшениці.
• 4. Целюлоза, як і крохмаль, є природним полімером-полісахаридом. Молекулярна формула — (С₆Н₁₀О₅)_n, однак відрізняється від крохмалю значно більшим значенням n. Відповідно, більше й значення відносної молекулярної маси: воно сягає кілька мільйонів. Молекули целюлози мають лінійну структуру.
• 5. Обидва полісахариди розкладаються за певних умов водою з утворенням глюкози. Процес відбувається ступінчасто. Його називають гідролізом.
• 6. Для якісного виявлення крохмалю використовують розчин йоду.
• 7. Крохмаль використовують у харчовій промисловості. Із глюкози, яку одержують з крохмалю, добувають етанол, гліцерол, вітаміни тощо.
• 8. Целюлозу у вигляді деревини використовують як паливо, будівельний матеріал, у виробництві меблів. Із целюлози виготовляють різні види тканин: бавовняні, штучні (ацетатний шовк, віскоза), а також нитки, клеї, лаки, емалі, вибухові речовини тощо.

Контрольні запитання

• 1. Наведіть приклади рослин, багатих на крохмаль.
• 2. Які фізичні властивості крохмалю?
• 3. Що спільного в будові, складі крохмалю і целюлози? Що відмінного?
• 4. З чого добувають целюлозу?
• 5. Які види тканин виготовляють із целюлози?
• 6. Як із крохмалю і целюлози добувають глюкозу?
• 7. Що таке крохмальний клейстер? Як його приготувати?
• 8. Порівняйте молекули амілози й амілопектину за структурою молекул і властивостями.
• 9. Які продукти утворюються під час згоряння целюлози?
• 10. Як виявляють крохмаль у лабораторії?
• 11. Опишіть напрямки застосування крохмалю і целюлози.
• 12. Складіть рівняння горіння целюлози.

Вправи та задачі

1. Запропонуйте експерименти, виконавши які ви хімічним шляхом зможете довести, що у двох склянках містяться порошки крейди і крохмалю.

2. У процесі фотосинтезу, що описаний рівнянням реакції:

виділилось 2240 м 3 кисню. Обчисліть масу крохмалю, який утворився.

3. Яку масу картоплі з масовою часткою крохмалю 18 % потрібно переробити для одержання 450 кг глюкози? Рівняння реакції:

4. Який об’єм карбон(ІV) оксиду взяв участь у фотосинтезі, якщо утворилося 243 кг крохмалю?

5. Масова частка крохмалю в кукурудзяному зерні становить 70 %. Яку масу глюкози можна одержати з 4 кг кукурудзяного зерна? Рівняння реакції:

6. Обчисліть кількість молекул сахарози в 68,4 г сахарози.

7. Обчисліть масу суміші, що містить 0,25 моль глюкози, 0,1 моль сахарози і по 0,2 моль крохмалю та целюлози.

8. Середнє дерево за добу в результаті фотосинтезу перетворює 0,025 м 3 карбон(IV) оксиду на вуглеводи. Який об’єм кисню виділяється за 30 днів (н. у.)?

9. Який об’єм кисню (н. у.) виділився під час фотосинтезу, якщо утворилося 8 моль крохмалю?

10. Обчисліть кількість атомів Гідрогену у 0,2 моль сахарози.

11. Яка кількість речовини сахарози необхідна для приготування 171 г розчину з масовою часткою вуглеводу 20 %?

12. Обчисліть масу глюкози, яку можна отримати під час гідролізу 81 кг крохмалю.

13. Масова частка крохмалю в картоплі становить 19 %. Яку масу крохмалю можна одержати з 200 кг картоплі?

14. Обчисліть кількість речовини Карбону в суміші, що містить 0,6 моль глюкози та 1,4 моль сахарози.

Що таке крохмаль? Властивості та застосування

Більшість наших сучасників сприймає крохмаль виключно як стабілізатор, що застосовується в кулінарних цілях. Багато жінок оцінили властивості речовини з точки зору косметології, і майже всі, хоча б одного разу, чули про нібито непоправну шкоду, завдану даним полісахаридом людському організму. Але чи так це насправді і що таке крохмаль, яким ми його не знаємо?

Характеристика речовини

Що таке крохмаль з точки зору хімічної формули? Один з найпростіших полісахаридів, представлений у вигляді дрібного однорідного порошку, без вираженого смаку і запаху. Найбільш елементарна форма речовини – це лінійний полімер амілози, розгалуження якого представлено амілопектином (складним вуглеводом).

Взаємодія крохмалю з рідкими розчинниками неоднозначна, навіть щодо самого базового каталізатора – води. Для того щоб крохмаль перетворився в результаті гідролізу в клейстер, воду для суміші потрібно розігріти, причому різним типам крохмальних зерен буде відповідати своя гранично-низька температура клейстеризації:

Кінцевим результатом гідролізу крохмальної речовини є знайомі всім необхідні для нормальної життєдіяльності будь-якого організму цукру. Розщеплення полісахариду до стану кінцевого продукту відбувається за однаковим алгоритмом, як у штучному середовищі, так і в природному – при контакті з водою і ферментами молекулярна складова крохмалю розпадається на мальтозу і глюкозу.

Застосування крохмалю

Крохмальний внесок у непродовольчу промисловість майже вдвічі перевищує всі варіанти його використання як харчового стабілізатора. Формула крохмалю лежить в основі клеєваріння, всіх етапів виробництва і кінцевої обробки паперу (починаючи від мелованої і закінчуючи гофрою), а також в фарбуванні і структуруванні різних тканин. Крохмаль додають у пластичні маси для дитячої творчості, фарби для малювання. Його використовують для декоруючих сумішей у дизайні інтер ‘єрів.

У приготуванні харчових продуктів задіяна основна властивість крохмалю як загусника і ущільнювача різних кондитерських і кулінарних мас. Без цієї речовини ковбасні і навіть багато сирних виробів не мали б свого звичного виду, а різні соуси, майонези, киселі і кондитерські креми не заповнювали б магазинні полиці в такій обілії.

Про присутність у харчовому продукті модифікованого крохмалю, що відповідає за підвищену однорідність і щільність готової речовини, вам підкажуть маркування Е1400, Е1420, Е1422.

Вплив крохмалю на організм

Первинне перетворення крохмалю відбувається відразу після контакту речовини з ферментами, що знаходяться в слинній рідині людини. Тобто ще до потрапляння в тонкий кишечник структура речовини змінюється на найпростішу сполуку – мальтозу. На даному етапі перетворення речовина перебуває недовго, вже перебуваючи в тонкому кишечнику, розщеплюється до ще більш простої складової – глюкози. Тільки в цьому стані крохмаль починає активно поглинатися організмом, в невикористаному вигляді осаджуючись у м ‘язах і клітинах печінки. Тут речовина, законсервована в глікоген, зберігається досить тривалий час, виступаючи в ролі запасного джерела живлення, коли в організму настає енергетична криза.

В результаті засвоєння крохмалю організмом людини відбуваються процеси, значення яких важко переоцінити. Достатньо сказати, що більшість функцій травлення та обміну речовин без участі цього елемента було б неможливим. Адже що таке крохмаль, якщо абстрагувати це поняття від усього, що доходить до нас з різних джерел? Це – чисте вуглеводисте з ‘єднання, що практично не утворює побічних продуктів і бере участь у всіх без винятку процесах життєдіяльності: у функціях мозкової активності, в роботі серцево-судинної, сечовидної, травної та репродуктивної систем.

Що таке резистентний крохмаль

Що таке крохмаль резистентний? Це та частина речовини із загальної кількості крохмалю, яка, проходячи через стравохід, не трансформується в найпростіші елементи, тобто не перетравлюється, а діє як розчинна клітковина, що ферментується у вигляді розбухлих волокон у товстому кишківнику. Основну частину користі крохмалів приписують саме резистентному вигляду, що робить на організм такий позитивний вплив:

• регулювання цукру в крові;
• продовження почуття ситості;
• зниження впливу ЛПНП (поганий холестерин).

Непереварені крохмали діляться за 4 типами і присутні в більшості продуктів в якості непостійного змінюваного фактора. Так, у міру дозрівання або термічної обробки деякі фрукти і овочі втрачають або, навпаки, набувають резистентних властивостей.

Крохмаль і діабет

Останні дані з дослідження крохмалю в області його впливу на стан діабетичних хворих або людей, схильних до діабету, підтвердили, що захворювання другого типу загрожує якраз тим людям, в раціоні яких крохмалю недостатньо. На тлі безвуглеводних дієт, що виключають вживання борошняних та інших крохмалистих страв, сприйнятливість організму до гормону інсуліну різко знижується.

Водночас люди, які вживають під час експерименту по 20 г крохмалю на добу, вже через місяць демонстрували в крові високу (на 40% вищу відносно минулого рівня) індексацію інсуліну.

Крохмаль у косметології

Застосування крохмалю для особи як ліфтинг-омолодження обумовлено дією пантотенової кислоти, що входить майже в усі сучасні засоби для розгладжування зморшок. Інакше цей елемент називається вітаміном В5. Звичайно, ботокс з крохмалю отримати навряд чи вдасться, та й тривалість ефекту краси не така тривала, як в оригінальній процедурі, але при регулярному застосуванні крохмальна підтяжка здатна повернути кілька років візуальної молодості.

Крім часто використовуваної властивості крохмалю від зморшок, порошок нерідко додають у протиугріві маски і пілінги. Тут набуває чинності ще один важливий вітамін з групи В – тіамін. Маска з крохмалю з тіаміном знімає запалення, а завдяки найдрібнішим частинкам, що проникають у глибокі шари епідермісу, пори ґрунтовно вичищаються і стають менш помітними.

Шкода крохмалю

Звичайно, цей продукт не може володіти одними достоїнствами, і недарма дієтологи прагнуть викреслити з раціону пацієнтів з надмірною масою тіла більшу частину сучасних ласощів, що містять в тому числі і настільки корисний крохмаль. Вся справа в технології виробництва напівфабрикатного продукту – тобто борошна і круп моментального приготування, з яких потім отримують готову страву у вигляді тістечка тістечка або розсипчастої і красивої, але абсолютно марної в енергетичному плані каші.

У результаті багаторазового термічного впливу, неправильного дроблення і відсіювання цінних частинок на користь зовнішньої привабливості на прилавки магазинів потрапляють смаколики, позбавлені цілісної крохмальної формули. Вони володіють яскраво вираженою пишністю, красивим зовнішнім виглядом і тільки однією нескаженою властивістю всіх крохмалів – надзвичайною калорійністю. У цьому і полягає основна шкода речовини виправленого виду – у впливі на організм ударною дозою важких калорій без компенсуючого збагачення клітин енергією.

Як приготувати картопляний крохмаль

Як зробити крохмаль самому в домашніх умовах? Для отримання всього 170 г крохмалю (середня пачка), знадобиться обробити цілих 4 кг картоплі. Це потребуватиме деяких зусиль, але зате отримана суха речовина буде гарантовано цільною і без додаткових домішок.

• потрібно вимити всю картоплю під проточною водою, очистити її і подрібнити на дрібній терці або за допомогою блендера;
• отриману кашицю перекидають на сито або дуршлаг, вистелений подвійною марлею і добре віджимають;
• суху картопляну масу можна використовувати для приготування других страв, а злитий сік прибрати у відкритій ємності в бік на кілька годин;
• весь крохмаль в рідині за 3-4 години осяде на дно, а зверху утворюється напівпрозора водичка, яку потрібно обережно злити, не піднімаючи осаду;
• осад заливається очищеною холодною водою, добре збовтується виделкою і знову ємність прибирається на 3-4 години;
• маніпуляції з промиванням крохмалю слід повторити не менше трьох разів;
• коли речовина на дні стане абсолютно білою, а водичка над нею прозорої, воду зливають востаннє, а осад викладають ложкою на вистелений пергаментом противень, який потім на 2-3 дні виставляється в добре провітрюване, сухе приміщення (можна поблизу радіатора опалення, але не зверху на нього);
• кожні наступні 8 годин крохмаль перемішується, і так до того моменту, коли порошок абсолютно не висохне.

Висихаючи, порошок буде утворювати жорсткі грудки, які потрібно розбивати відразу. Якщо деякі великі крупинки висохнуть і перетворяться на щільні кристали, весь отриманий крохмаль потрібно буде провернути в кавомолці.

Домашній малюнок крохмаль

Рис – це рекордсмен серед круп за змістом крохмалю. В 1 кг найпростішого рису-січки ховається 780 г сухої речовини, але, так як в домашніх умовах витягти його весь не вдасться, допускається похибка до 600 г виходу крохмалю, що теж дуже значно.

Алгоритм добування крохмалю з рису такий:

• беруть 1 кг звичайного рису, промивають його і заливають холодною водою до покриття на два пальці;
• в ту ж ємність вводять 3 повні столові ложки соди, перемішують все і прибирають на 12-14 годин;
• після вимочування рис знову промивають і підсушують, розклавши в один шар на дошці;
• тепер всю кількість рису дроблять на 7-9 частин і кожну окремо подрібнюють у блендері;
• всю рисову кашицю викладають в миску з холодною водою, збовтують суміш і залишають на 8 годин, при періодичному перемішуванні;
• після відстоювання суміш знову добре збовтують і проціжують, причому водичка дбайливо збирається, а гуща з сита викидається;
• через 4 години, коли злита рідина поділиться на осад і водичку, рідину потрібно обережно злити, а осад викласти на пергамент для просушки.

Готовий домашній порошок можна використовувати в тих же рецептах з крохмалом, до яких ви звикли, купуючи сухий продукт в магазині, тільки в якості речовини власного приготування впевненості буде більше.

КРОХМАЛЬ

КРОХМАЛЬ (лат. Amylum) — суміш природних полісахаридів загальної формули (С₆Н₁₀О₅)_n у вигляді зерен різної форми, розмірів та властивостей (сипкість, здатність до набрякання), які залежать від виду рослин, з яких вони отримані (бульб картоплі, зерен пшениці, кукурудзи, рису). К. складається з полісахаридів амілози та амілопектину, які побудовані із залишків Д-глюкопіранози, поєднаних α-1,4,-глюкозидними зв’язками, а в місцях розгалуження глюкозидні залишки поєднані з головним ланцюгом α-1,6-зв’язками. Макромолекули амілози (водорозчинний полісахарид) мають лінійну будову або слаборозгалужені ланцюги (рис. 1а), що складаються з 200–1000 залишків Д-глюкози, а макромолекули амілопектину дуже розгалужені (рис. 1б) і мають 600–6000 залишків Д-глюкози.

Рис. 1. Схема будови макромолекул амілози (а) та амілопектину (б)

Ділянки ланцюгів амілози та амілопектину наведені на рис. 2 і 3.

Рис. 2. Ділянка ланцюга макромолекули амілази

Рис. 3. Ділянка ланцюга макромолекули амілопектину з точкою розгалуження

Полісахариди амілози та амілопектину можна розділити, використовуючи їх властивості. Так, амілоза краще розчиняється в гарячій воді, розбавлених лугах, здатна утворювати комплекси з н-бутанолом, циклогексанолом, ізоаміловим спиртом та осаджуватись із дисперсій К. дихлоретаном, тетрахлоркарбоном та іншими розчинниками. Амілоза й амілопектин полідисперсні за молекулярною масою. Співвідношення їх у різних рослин різне. У середньому К. містить 25% амілози та 75% амілопектину. Але завдяки селекції на сьогодні отримують промислові сорти кукурудзи із вмістом 55–75% амілози, а К. воскоподібної кукурудзи містить більше 95% амілопектину.

К. і отримані з нього амілаза й амілопектин — білі речовини, нерозчинні в холодній воді, спирті, етері. Після руйнування зовнішньої оболонки зерен К. (методом диспергування) вони набрякають у холодній воді з утворенням гідрогелю. У теплій воді зерна К. руйнуються з утворенням клейстеру, що проходить у три стадії. Спочатку зерна К. набрякають (стадія оборотна), при подальшому підвищенні температури об’єм зерен збільшується в декілька сотень разів з одночасним підвищенням в’язкості розчину (стадія необоротна); нарешті, розчинні полісахариди К витягаються водою, зерна втрачають форму, перетворюються на мішечки, суспендовані в розчині. Із крохмального клейстеру (розчину) при тривалому зберіганні амілоза випадає в осад (ретроградація). Розчини К. оптично активні [α]_д від 180 до 210˚. К. забарвлюється йодом у синій колір, амілоза — в інтенсивно синій, а амілопектин — у червоно-фіолетовий. При нагріванні до 70 ˚С і вище колір зникає, а при охолодженні знову з’являється.

К. широко використовується в різних галузях промисловості: харчовій, бродильній (для отримання спиртів, гліцерину, деяких кислот та інших продуктів), текстильній, паперовій, у виробництві декстринів, клеїв, у мікробіології й фармації (для виробництва антибіотиків, вітамінів та інших продуктів). При виготовленні ліків, особливо гранул, таблеток найчастіше використовують картопляний К. як розпушувальний компонент. У складі таблеток К. утворює систему капілярів, через які легко проникає вода. Він добре набрякає, поглинаючи до 29% води, в той час як кукурудзяний та рисовий К. набрякають до 5–6%. Найкращу розпушувальну дію має картопляний К., висушений при температурі 45 ˚С та доданий до готових гранул. Крім розпушувальних властивостей, у виробництві таблеток К. використовується як склеювальний компонент (5–20% розчин), а висушений — як ковзний компонент або як допоміжна речовина в процесі дражирування. К. має гідрофілізуючі властивості й утримує вологу в гранулах. Завдяки сипкості й здатності прилипати до шкіри, поглинати вологу і шкірний жир, використовується в присипках і пудрах. Крім того, К. може використовуватись як складовий компонент багатьох мазей і паст.

Існують модифіковані К. Згідно з визначенням Експертної комісії з харчових добавок ВООЗ — це «харчові К., в яких одна або більше первинних характеристик змінені шляхом відповідної обробки одним із фізичних, хімічних, біохімічних або комбінованих процесів». Нативні К. здатні до утворення клейстерів, які мають недоліки: чутливість до дії температур, схильність до синерезису, недостатньо стабільні при зберіганні. Тому їх піддають цільовим змінам. Модифікація К. дає можливість: знижувати або підвищувати температуру їх клейстеризації; знижувати або підвищувати в’язкість клейстеру; підвищувати розчинність у холодній воді; прояву емульгуючих властивостей; знижувати схильність до ретроградації; підвищувати стійкість до синерезису, впливу кислот, високих температур та циклів розморожування — заморожування. Деякі модифіковані К. отримують шляхом значних змін їх природних властивостей (набухаючі, термічно розщеплені, рідинно киплячі та ін.). Модифікований (видозмінений) К . одержують шляхом м’якого кислотного або ферментного гідролізу із звичайного крохмалю. При швидкому нагріванні відбувається розщеплення гігантської молекули на низькомолекулярні полісахариди, які називаються декстринами:

крохмаль, декстрин, мальтоза, глюкоза.

Декстрини у воді розчиняються краще, ніж крохмаль, а в концентрації до 50% утворюють в’язкі розчини консистенції мазевих основ. Особливістю розчинів декстринів є те, що вони мають постійну в’язкість. Широкого застосування набув декстрин (Мол. м. 60 000±10 000) у формі 6% розчину як кровозамінник. Декстрини різної молекулярної маси входять до складу мазевих основ. К., модифіковані кислотами, характеризуються значно меншою в’язкістю клейстеризованих розчинів у нагрітому стані, але після охолодження утворюють міцні драглі. Модифіковані К. мало відрізняються за складом від природного К., але позбавлені запаху, мають інший колір, властивість до розсипчастості тощо. Модифіковані К. не мають жодного стосунку до генної інженерії. К. розчинний отримують при тривалому контакті з водою або слабкою кислотою (відбувається розщеплення зв’язків у місцях розгалужень ланцюгів амілопектину і утворення розчинного продукту у воді); використовується як індикатор у хімічному аналізі, рідше — як клей (10% розчин). К. ненабрякаючий має етерифіковані гідроксильні групи внаслідок дії тетраметилацетиленодисечовини. Це білий, без запаху порошок, який не набрякає і не розчиняється у воді, застосовується з метою запобігання склеюванню гумових виробів, напр., рукавиць хірургічних; входить до складу багатьох лікувальних і косметичних пудр, а також як ковзна речовина при виробництві таблеток і гранул. К. кукурудзяний або амілопектиновий — очищений та гідролітично оброблений — використовується для виготовлення кровозамінного препарату Волекам, а також у паперовій промисловості. К. набрякаючий — використовується в харчовій промисловості, при бурінні свердловин та виробництві клею. Окиснені К. отримують обробкою перекисом водню, калію перманганатом та ін. Таким К. властива підвищена прозорість розчину, висока стабільність, знижена в’язкість. Використовується у виробництві тканин. К. ацетатний — використовується як загусник та структуроутворювач. К. катіонний — використовують при очищенні стічних вод та в паперовій промисловості. К. фосфатний — використовується в харчовій промисловості. Карбоксиметилкрохмаль — зі ступенем заміщення 0,1 і вище, в холодній воді утворює стійкі клейстери; використовується як загусник, стабілізатор, структуроутворювач нехарчових та харчових продуктів.

Жогло Ф., Возняк В., Попович В. та ін. Допоміжні речовини та їх застосування в технології лікарських форм. — Львів, 1996; Энциклопедия полимеров: В 3 т. Т. 1 / Ред. кол. В.А. Каргин. — М., 1972.

Інші статті автора