หน่วยโครงสร้างของแป้ง โพลีแซ็กคาไรด์: เซลลูโลสและแป้ง

แป้งเดกซ์ทรินมอลโตสกลูโคส

การทดลองทางวิดีโอ “การย่อยด้วยกรดของเซลลูโลส”

ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน

เซลลูโลสเป็นโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ มีกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่มต่อหน่วยเซลล์ของโพลีเมอร์ ในเรื่องนี้เซลลูโลสมีลักษณะเป็นปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน (การก่อตัวของเอสเทอร์) ปฏิกิริยากับกรดไนตริกและอะซิติกแอนไฮไดรด์มีความสำคัญในทางปฏิบัติมากที่สุด เซลลูโลสไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน"

1. ไนเตรชัน:

(ค 6 H 7 O 2 (OH ) 3) n + 3 nHNO 3 ชม 2 ดังนั้น4(สรุป)→(ค 6 H 7 O 2 (ONO 2 ) 3) n + 3 nH 2 O

ไพโรซิลิน

การทดลองทางวิดีโอ “การเตรียมและสมบัติของไนโตรเซลลูโลส”

เส้นใยเอสเทอริไฟด์เต็มที่เรียกว่าดินปืน ซึ่งหลังจากผ่านกระบวนการที่เหมาะสมแล้ว ก็จะกลายเป็นดินปืนไร้ควัน ขึ้นอยู่กับสภาวะไนเตรตสามารถรับเซลลูโลสไดไนเตรตซึ่งในเทคโนโลยีเรียกว่าคอลลอกซีลิน นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตดินปืนและจรวดขับเคลื่อนที่เป็นของแข็ง นอกจากนี้เซลลูลอยด์ยังทำมาจากคอลรอกซีลิน

2. การโต้ตอบกับ กรดอะซิติก:

(ค 6 H 7 O 2 (OH) 3) n + 3nCH 3 COOH H2SO4( คอนติเนนตัล .)→ (ค 6 H 7 O 2 (OCOCH 3) 3) n + 3nH 2 O

เมื่อเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับอะซิติกแอนไฮไดรด์เมื่อมีกรดอะซิติกและซัลฟิวริกจะเกิดไตรอะซิติลเซลลูโลส

ไตรอะเซทิลเซลลูโลส (หรือเซลลูโลสอะซิเตต) เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าในการผลิตฟิล์มหน่วงการติดไฟและไหมอะซิเตท- ในการทำเช่นนี้ เซลลูโลสอะซิเตตจะถูกละลายในส่วนผสมของไดคลอโรมีเทนและเอทานอล และสารละลายนี้จะถูกบังคับผ่านการตายลงในกระแสอากาศอุ่น

และตัวตายเองก็มีแผนผังดังนี้:

1 - โซลูชันการปั่น
2 - ตาย
3 - เส้นใย

ตัวทำละลายจะระเหยและกระแสของสารละลายกลายเป็นไหมอะซิเตทที่ละเอียดที่สุด

เมื่อพูดถึงการใช้เซลลูโลส คงอดไม่ได้ที่จะบอกว่ามีการใช้เซลลูโลสจำนวนมากเพื่อผลิตกระดาษต่างๆ กระดาษ- เป็นชั้นเส้นใยไฟเบอร์บางๆ ติดกาวและกดบนเครื่องทำกระดาษแบบพิเศษ

แป้งผงสีขาวไม่มีรสจืด ไม่ละลายในน้ำเย็น ภายใต้กล้องจุลทรรศน์จะเห็นได้ว่าเป็นผงละเอียด เมื่อบีบแป้งแป้งในมือ จะทำให้เกิดเสียง “เอี๊ยด” ที่เกิดจากการเสียดสีของอนุภาค

มันพองตัว (ละลาย) ในน้ำร้อนทำให้เกิดสารละลายคอลลอยด์ - เป็นส่วนผสม; ด้วยสารละลายไอโอดีนทำให้เกิดสารประกอบรวมที่มีสีฟ้า ในน้ำด้วยการเติมกรด (H2SO4 เจือจาง ฯลฯ ) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยามันจะค่อยๆไฮโดรไลซ์โดยมีน้ำหนักโมเลกุลลดลงด้วยการก่อตัวของสิ่งที่เรียกว่า “แป้งที่ละลายน้ำได้” เดกซ์ทริน จนถึงกลูโคส โมเลกุลของแป้งมีขนาดต่างกัน แป้งเป็นส่วนผสม...
โมเลกุลขนาดใหญ่เชิงเส้นและแบบแยกแขนงภายใต้การกระทำของเอนไซม์หรือการให้ความร้อนด้วยกรดจะผ่านการไฮโดรไลซิส สมการ: (C6H10O5)n + nH2O-H2SO4→ nC6H12O6

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ:

แป้งไม่เหมือนกับกลูโคสตรงที่ไม่ทำให้เกิดปฏิกิริยากระจกสีเงิน

เช่นเดียวกับซูโครส มันไม่ได้ลดคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์

ปฏิกิริยากับไอโอดีน (การย้อมสี สีฟ้า) - ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ

คุณสมบัติทางกายภาพ เซลลูโลส.เซลลูโลสบริสุทธิ์-สีขาว แข็งไม่ละลายในน้ำและในตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป ละลายได้สูงในสารละลายแอมโมเนียเข้มข้นของคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ (รีเอเจนต์ชไวเซอร์) จากสารละลายกรดนี้ เซลลูโลสจะตกตะกอนในรูปของเส้นใย (เซลลูโลสไฮเดรต) ไฟเบอร์มีความแข็งแรงเชิงกลค่อนข้างสูง

คุณสมบัติทางเคมี การประยุกต์เซลลูโลส

ความแตกต่างเล็กน้อยในโครงสร้างของโมเลกุลทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติของโพลีเมอร์: แป้งเป็นผลิตภัณฑ์อาหาร เซลลูโลสไม่เหมาะสมสำหรับจุดประสงค์นี้

1) เซลลูโลสไม่เกิดปฏิกิริยา “กระจกเงิน” (ไม่มีหมู่อัลดีไฮด์)

2) เนื่องจากหมู่ไฮดรอกซิล เซลลูโลสสามารถก่อตัวเป็นอีเทอร์และเอสเทอร์ได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของการเกิดเอสเทอร์กับกรดอะซิติกจะมีรูปแบบดังนี้:

[C6H7O2(OSOCH3)3]n+3nH2O®[C6H7O2(OH)3]n+3nCH3COOH

3) เมื่อเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเข้มข้นโดยมีกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารกำจัดน้ำจะเกิดเอสเทอร์ - เซลลูโลสไตรไนเตรต:

4) เช่นเดียวกับแป้ง เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดเจือจาง เซลลูโลสจะผ่านการไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างกลูโคส: nСбН12O6®(С6Н1006)n+nН2O

การไฮโดรไลซิสของเซลลูโลส หรือที่เรียกอีกอย่างว่า การทำให้เป็นน้ำตาล, - มาก ทรัพย์สินที่สำคัญเซลลูโลสทำให้สามารถรับเซลลูโลสจากขี้เลื่อยและขี้กบและโดยการหมักเอทิลแอลกอฮอล์ เอทิลแอลกอฮอล์ที่ได้จากไม้เรียกว่าไฮโดรไลติก

ไกลโคเจน(C6H10O5)n เป็นโพลีแซ็กคาไรด์สำรองที่พบในสิ่งมีชีวิตในสัตว์ เช่นเดียวกับในเซลล์ของเชื้อรา ยีสต์ และพืชบางชนิด (ข้าวโพด) ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์ ไกลโคเจนจะอยู่เฉพาะที่ตับ (20%) และกล้ามเนื้อ (4%)

โครงสร้างและคุณสมบัติของไกลโคเจน โมเลกุลของไกลโคเจนมีโครงสร้างแตกแขนงและประกอบด้วยสารตกค้างอัลฟ่า-ดี-กลูโคสที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ 1,4- และ 1,6-ไกลโคซิดิก 1) ไกลโคเจนละลายในน้ำร้อนและตกตะกอนจากสารละลายด้วยเอทิลแอลกอฮอล์ 2) ไกลโคเจนมีความคงตัวในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง และในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดเมื่อถูกความร้อน ไกลโคเจนจะไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างเดกซ์ทรินแรกและต่อมาเป็นกลูโคส 3) เมื่อใช้ไอโอดีน ไกลโคเจนจะให้สีแดงม่วงหรือน้ำตาลแดง ซึ่งบ่งบอกถึงความคล้ายคลึงกับอะมิโลเพคติน มีฤทธิ์ทางแสง

ไกลโคเจนในร่างกาย การสลายไกลโคเจนของเอนไซม์เกิดขึ้นได้สองวิธี: ไฮโดรไลซิสและฟอสโฟโรไลซิส การสลายไกลโคเจนแบบไฮโดรไลติกดำเนินการโดยอัลฟา-อะไมเลส ส่งผลให้เกิดมอลโตส เมื่อไกลโคเจนถูกฟอสโฟรีเลชั่นโดยการมีส่วนร่วมของฟอสโฟรีเลส (ในตับ) จะเกิดกลูโคส -1-ฟอสเฟต

(C 6 H 10 O 5) n + H 3 PO 4 –> (C 6 H 10 O 5) n–1 + กลูโคส-1-ฟอสเฟต

โครงสร้างอินทรีย์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งมีโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างจำนวนมากเรียกว่าโพลีแซ็กคาไรด์

โครงสร้างของโพลีแซ็กคาไรด์ทั้งหมดจะเหมือนกันตรงที่โมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างเชื่อมต่อกันด้วยไฮดรอกซิลไฮดรอกซีของโมเลกุลที่กำหนดกับไฮดรอกซิลแอลกอฮอล์ของโมเลกุลอื่น โมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างสามารถเหมือนกันหรือต่างกันได้ โพลีแซ็กคาไรด์ที่สำคัญที่สุดคือแป้งและเซลลูโลส น้ำหนักโมเลกุลของสารเหล่านี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่ พวกมันมีโครงสร้างที่ทำจากกลูโคส แต่โมเลกุลของมันเชื่อมต่อกันต่างกัน กำหนดให้โพลีแซ็กคาไรด์ทั้งสองนี้เหมือนกัน สูตรเคมี(C6H10O5)น.

แป้ง

แป้งเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนที่เป็นผงสีขาวละเอียดกรุบกรอบและไม่มีรสชาติ มันไม่ละลายในน้ำเย็น แต่ละลายในน้ำด้วย อุณหภูมิสูงฟูและรูปแบบการวาง

โพลีแซ็กคาไรด์นี้พบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ กลายเป็นวัสดุสำรองและเป็นอาหารสำหรับพืช พบในพวกเขาเป็นเมล็ดแป้ง ปริมาณมากที่สุดธัญพืชมีแป้ง พืชธัญพืช: ในข้าวมีแปดสิบหกเปอร์เซ็นต์ในข้าวสาลี - เจ็ดสิบห้าเปอร์เซ็นต์ในเมล็ดข้าวโพด - เจ็ดสิบสองเปอร์เซ็นต์ มันฝรั่งมีแป้งมากที่สุด ที่นี่เมล็ดแป้งพบได้ในน้ำเซลล์และในเมล็ดธัญพืชจะติดกาวเข้าด้วยกัน โปรตีนจากผัก(ตัง). พอลิเมอร์นี้เป็นผลมาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

แป้งได้มาจากเซลล์พืชที่ถูกทำลายโดยการล้างด้วยของเหลว ในทางอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่จะสกัดจากมันฝรั่ง (แป้งมันฝรั่ง) และซังข้าวโพด

แป้งสกัดจากผักด้วยวิธีต่อไปนี้:

1. การเตรียมวัตถุดิบโรงงาน (ล้างและทำความสะอาด)
2. สับผักรับแป้งเหลวล้าง
3. ตกตะกอนมวลผลลัพธ์แล้วล้างอีกครั้ง (ขจัดสิ่งสกปรก)
4. ผงสีเทาที่เกิดขึ้นจะถูกทำให้แห้ง เย็น และร่อน

ภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์หรือในระหว่างการให้ความร้อนร่วมกับกรด (ตัวเร่งปฏิกิริยาคือไฮโดรเจนไอออน) แป้งจะถูกไฮโดรไลซ์ ในระหว่างนี้ ปฏิกิริยาเคมีขั้นแรกให้แป้งปรากฏซึ่งละลายน้ำได้จากนั้นจึงเกิดเดกซ์ทริน (สารธรรมดา) ในที่สุดกลูโคสก็เกิดขึ้น

แป้งไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" (ส่งผลให้เกิดลักษณะของเงินที่สะสมอยู่บนพื้นผิว) แต่ผลิตภัณฑ์ที่ก่อตัวขึ้นจากการไฮโดรไลซิสจะทำให้เกิดปฏิกิริยานี้

แป้งทำปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีน เมื่อถึงกะปิเย็นซึ่งได้มาจากการต้มแป้ง น้ำร้อนเติมสารละลายไอโอดีน ส่วนผสมจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน เมื่อส่วนผสมถูกทำให้ร้อน สีนี้จะหายไป และเมื่อส่วนผสมเย็นลงอีกครั้ง สีก็จะกลับมา คุณลักษณะของแป้งนี้ใช้เมื่อจำเป็นเพื่อพิจารณาว่ามีแป้งอยู่ในผลิตภัณฑ์อาหารหรือไม่ ตัวอย่างเช่น หยดไอโอดีนเล็กน้อยลงบนหัวมันฝรั่งหรือขนมปังโฮลวีตชิ้นหนึ่งจะเปลี่ยนผลิตภัณฑ์เป็นสีน้ำเงิน

ในอาหารของมนุษย์ แป้งกลายเป็นคาร์โบไฮเดรตหลักและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงาน ปริมาณแป้งในร่างกายมนุษย์ไม่เพียงพอทำให้เกิดความอ่อนแอ ความเหนื่อยล้าอย่างรวดเร็ว เพื่อลดความต้านทานต่อการติดเชื้อ ถึงความเปราะบาง แผ่นเล็บ- และยังรวมถึงความจริงที่ว่าเส้นผมแตกด้วย ผลิตภัณฑ์อาหารด้วย เนื้อหาสูงของสารนี้สามารถเติมเข้าไปได้ ร่างกายมนุษย์- มีแป้งจำนวนมากในขนมปังโฮลวีต ธัญพืชต่างๆ มันฝรั่ง และผัก นำไปแปรรูปเป็นกลูโคส เดกซ์ทริน กากน้ำตาล และใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ขนม นอกจากนี้ ประเภทต่างๆแป้งมีความหนาแน่นต่างกันในปริมาณน้ำเท่ากัน จะได้ความหนาแน่นสูงสุดเมื่อใช้แป้งข้าว แป้งมันฝรั่งและแป้งข้าวโพดมีความคงตัวที่ละเอียดอ่อนที่สุด

ใน ผลิตภัณฑ์อาหารแป้งทำให้รสชาติของผลิตภัณฑ์ลดลง รู้สึกได้ถึงรสชาติที่จืดชืด ชื้น ไม่น่าสนใจ ดังนั้นการเติมแป้งจึงทำให้ปริมาณส่วนผสมอื่นๆ เพิ่มขึ้นเพื่อให้อาหารมีรสชาติปกติ ตัวอย่างเช่นในเยลลี่หนาคุณต้องใส่น้ำตาลและมะนาวมากขึ้น

แป้งยังใช้เป็นกาว นอกจากนี้ยังจำเป็นในการตกแต่งผ้าสิ่งทอและเสื้อผ้าที่เป็นแป้งอีกด้วย ใช้ทำขี้ผึ้งและผงในอุตสาหกรรมการแพทย์

เซลลูโลส

เซลลูโลสก็เป็นคาร์โบไฮเดรตเช่นกัน แพร่หลายมากกว่าแป้งและเป็นส่วนสำคัญของผนังเซลล์ของพืช เซลลูโลสเรียกอีกอย่างว่าไฟเบอร์ ไม้ดิบมีเซลลูโลสหกสิบเปอร์เซ็นต์ และกระดาษที่ผ่านการกรองมีเซลลูโลสประมาณเก้าสิบเปอร์เซ็นต์

เซลลูโลสเป็นของแข็งสีขาวไม่มีกลิ่นและไม่ละลายใน สารละลายที่เป็นน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ ละลายได้ดีใน สารละลายเข้มข้นแอมโมเนียกับคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ (เรียกว่ารีเอเจนต์ของชไวเซอร์) จากสารละลายที่เป็นกรดนี้ จะได้เส้นใยเซลลูโลสที่เรียกว่าไฮเดรตเซลลูโลส เส้นใยสาร (เซลลูโลส) มีความแข็งแรงเชิงกลและความยืดหยุ่นสูง

โมเลกุลเซลลูโลสถูกสร้างขึ้นแบบไม่แยกส่วน (ไม่เชิงเส้น) ดังนั้นจึงเป็นเส้นใยของสารนี้ที่ถูกสร้างขึ้น และโมเลกุลของแป้งถูกสร้างขึ้นทั้งแบบกิ่งก้านและแบบเส้นตรง นี่คือความแตกต่างระหว่างแป้งและเซลลูโลส

สารเหล่านี้ยังมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน กล่าวคือ โมเลกุลของแป้งประกอบด้วยสารตกค้างของอัลฟ่า-กลูโคส และโมเลกุลของเส้นใยประกอบด้วยสารตกค้างของเบต้ากลูโคส

ความแตกต่างเล็กน้อยในโครงสร้างของสารเหล่านี้ทำให้เกิดคุณสมบัติที่แตกต่างกันมาก แป้งเป็นผลิตภัณฑ์อาหาร แต่ไม่ได้ใช้เซลลูโลสในอาหาร

เมื่อทำปฏิกิริยากับไอโอดีนและกรดซัลฟิวริก เซลลูโลสจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน และเมื่อทำปฏิกิริยากับไอโอดีนเท่านั้นก็จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล

เซลลูโลสไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" กลูโคสแต่ละชนิดที่ตกค้างอยู่ในนั้นประกอบด้วยกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่มเนื่องจากสามารถเกิดเอสเทอร์ได้ ที่อุณหภูมิมาตรฐาน เซลลูโลสจะทำปฏิกิริยากับกรดเข้มข้นเท่านั้น เช่นเดียวกับแป้ง มันอาจถูกไฮโดรไลซิสโดยมีลักษณะเป็นกลูโคสเมื่อถูกให้ความร้อนด้วยกรดที่ไม่เข้มข้น

การไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสเรียกอีกอย่างว่าการทำให้เป็นน้ำตาล นี่เป็นคุณสมบัติสำคัญที่ช่วยให้ได้เซลลูโลสจากขี้เลื่อยไม้และขี้เลื่อย เมื่อหมักจะผลิตเอทิลซึ่งเรียกว่าไฮโดรไลติกแอลกอฮอล์ ที่สถานประกอบการไฮโดรไลซิส เอทิลประมาณสองร้อยลิตรออกมาจากวัตถุดิบไม้หนึ่งตัน ซึ่งทำให้สามารถทดแทนมันฝรั่งหนึ่งตันครึ่งหรือพืชธัญพืชที่มีศูนย์จุดเจ็ดตันได้

กลูโคสในสถานะดิบซึ่งได้มาจากวัตถุดิบไม้ถูกใช้เป็นอาหารสำหรับปศุสัตว์ และฝ้าย ลินิน และปอ (ทั้งหมดนี้เป็นเซลลูโลสด้วย) ใช้ในการผลิตผ้าฝ้ายและผ้าลินิน

เซลลูโลสจำนวนมากใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์กระดาษ กระดาษเป็นเส้นใยเซลลูโลสชั้นบางๆ ที่ถูกอัดและปรับขนาดเพื่อป้องกันไม่ให้หมึกและสีตกเลือด ในระยะแรกกระดาษทำจากก้านข้าว ใยฝ้าย และผ้าเก่า จากนั้นวัตถุดิบนี้ก็ขาดแคลน พวกเขาเริ่มใช้วัตถุดิบจากไม้ ในอุตสาหกรรม เซลลูโลสสามารถหาได้จากการปรุงเศษไม้ ต้องใช้กระดาษจำนวนมากในการผลิตหนังสือพิมพ์ แต่มีคุณภาพ ( สีขาว, ความแข็งแรง, ความทนทานต่อการสึกหรอ) ไม่สำคัญ กระดาษราคาถูกทำจากวัตถุดิบไม้สนและกระดาษคุณภาพสูงราคาแพงทำจากเศษกระดาษฝ้ายและลินิน จากเซลลูโลสโดย การบำบัดด้วยสารเคมีพวกเขาผลิตเส้นใยผ้าเทียม (วิสโคส ไหม ขนสัตว์) พลาสติก สารเคลือบเงา ฟิล์มสำหรับฟิล์มและภาพถ่าย และดินปืนไร้ควัน

ดังนั้น, ลักษณะเปรียบเทียบแป้งและเซลลูโลสพบว่าแป้งและเซลลูโลสเป็นสารโพลีเมอร์ที่คล้ายคลึงกัน (คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน) โพลีเมอร์ทั้งสองนี้มีสีขาว พวกเขาไม่ละลายในน้ำ พวกมันถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลกลูโคส ถูกกำหนดโดยสูตรทางเคมีสูตรเดียว มีความสามารถในการไฮโดรไลซิสและไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" โครงสร้างต่างกัน (สำหรับเซลลูโลสจะเป็นเส้นตรงและสำหรับแป้งจะเป็นทั้งเส้นตรงและแบบกิ่ง) โครงสร้างของพวกมันก็แตกต่างกันเช่นกัน แม้ว่ากลูโคสจะมีอยู่ในองค์ประกอบก็ตาม (แป้งถูกสร้างขึ้นจากสารตกค้างของอัลฟ่า-กลูโคส และเซลลูโลสทำจากสารตกค้างของเบต้ากลูโคส) พวกเขายังแตกต่างกันในพื้นที่การใช้งาน (แป้งถูกใช้เป็นผลิตภัณฑ์อาหาร แต่เซลลูโลสไม่ได้ใช้; เซลลูโลสใช้สำหรับการผลิตกระดาษและผลิตภัณฑ์สิ่งทอสำหรับการผลิตสิ่งของต่างๆ แต่ไม่ได้ใช้แป้ง) กลูโคสแตกต่างจากแป้งตรงที่สามารถนำมาใช้สร้างเส้นใยได้ นอกจากนี้ยังใช้เวลาในการย่อยสลายนานกว่าแป้งอีกด้วย

โพลีแซ็กคาไรด์: แป้ง, เซลลูโลส

โพลีแซ็กคาไรด์เป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งมีโมโนแซ็กคาไรด์ตกค้างนับร้อยนับพัน สิ่งที่เหมือนกันในโครงสร้างของโพลีแซ็กคาไรด์ก็คือ โมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างนั้นเชื่อมโยงกันโดยไฮดรอกซิลแบบเฮมิอะซีทัลของโมเลกุลหนึ่งกับไฮดรอกซิลแอลกอฮอล์ของอีกโมเลกุลหนึ่ง เป็นต้น สารตกค้างโมโนแซ็กคาไรด์แต่ละชนิดเชื่อมโยงกับสารตกค้างข้างเคียงด้วยพันธะไกลโคซิดิก โมโนแซ็กคาไรด์ที่ตกค้างที่ประกอบเป็นโมเลกุลสามารถเหมือนหรือต่างกันได้ มูลค่าสูงสุดโพลีแซ็กคาไรด์ที่สูงกว่า ได้แก่ แป้ง ไกลโคเจน (แป้งจากสัตว์) ไฟเบอร์ (หรือเซลลูโลส) พอลิแซ็กคาไรด์ทั้งสามชนิดนี้ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันในรูปแบบต่างๆ องค์ประกอบของสารประกอบทั้งสามสามารถแสดงได้ด้วยสูตรทั่วไป: (C6H10O5)n

แป้ง

แป้งเป็นของโพลีแซ็กคาไรด์ มวลโมเลกุลของสารนี้ยังไม่ทราบแน่ชัด แต่เป็นที่ทราบกันว่ามีขนาดใหญ่มาก (ประมาณ 100,000) และอาจแตกต่างกันไปตามตัวอย่างที่แตกต่างกัน ดังนั้น สูตรของแป้งก็เหมือนกับโพลีแซ็กคาไรด์อื่นๆ จึงแสดงเป็น (C6H10O5)n สำหรับโพลีแซ็กคาไรด์แต่ละชนิด n มีค่าต่างกัน

คุณสมบัติทางกายภาพ

แป้งเป็นผงไม่มีรส ไม่ละลายในน้ำเย็น มันจะพองตัวในน้ำร้อนจนเกิดเป็นส่วนผสม แป้งมีกระจายอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ เขามีไว้สำหรับ พืชต่างๆสำรองสารอาหารและบรรจุอยู่ในรูปของเมล็ดแป้ง ธัญพืชที่มีแป้งมากที่สุด ได้แก่ ธัญพืช: ข้าว (มากถึง 86%) ข้าวสาลี (มากถึง 75%) ข้าวโพด (มากถึง 72%) และหัวมันฝรั่ง (มากถึง 24%) ในหัวมันฝรั่ง มีเมล็ดแป้งลอยเข้ามา น้ำนมเซลล์และในซีเรียลพวกมันจะติดกาวอย่างแน่นหนาพร้อมกับสารโปรตีนที่เรียกว่ากลูเตน แป้งเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสง

ใบเสร็จ

แป้งถูกสกัดจากพืชโดยการทำลายเซลล์และล้างด้วยน้ำ ในระดับอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่ได้มาจากหัวมันฝรั่ง (ในรูปของแป้งมันฝรั่ง) และจากข้าวโพด

คุณสมบัติทางเคมี

1) ภายใต้การกระทำของเอนไซม์หรือเมื่อถูกความร้อนด้วยกรด (ไอออนไฮโดรเจนทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา) แป้งก็เหมือนกับทั้งหมด คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน, ผ่านการไฮโดรไลซิส ในกรณีนี้แป้งที่ละลายน้ำได้จะเกิดขึ้นก่อนจากนั้นจึงเกิดสารที่ซับซ้อนน้อยกว่า - เดกซ์ทริน ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของไฮโดรไลซิสคือกลูโคส สมการปฏิกิริยาโดยรวมสามารถแสดงได้ดังนี้:

มีการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่อย่างค่อยเป็นค่อยไป การไฮโดรไลซิสของแป้งเป็นคุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญ 2) แป้งไม่ให้ปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" แต่ผลิตภัณฑ์จากการไฮโดรไลซิสทำ โมเลกุลขนาดใหญ่ของแป้งประกอบด้วยβ-กลูโคส กระบวนการเกิดแป้งสามารถแสดงออกได้ด้วยโมเลกุลไซคลิกหลายโมเลกุลดังนี้ (ปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชัน):

3) ปฏิกิริยาลักษณะเฉพาะคือปฏิกิริยาของแป้งกับสารละลายไอโอดีน หากเติมสารละลายไอโอดีนลงในแป้งที่เย็นแล้ว สีน้ำเงินจะปรากฏขึ้น เมื่อถูกความร้อน มันจะหายไป และเมื่อเย็นลง มันจะปรากฏขึ้นอีกครั้ง คุณสมบัตินี้ใช้ในการระบุแป้ง ผลิตภัณฑ์อาหาร- ตัวอย่างเช่น หากหยดไอโอดีนลงบนมันฝรั่งที่หั่นแล้วหรือขนมปังขาวชิ้นหนึ่ง สีน้ำเงินจะปรากฏขึ้น

แอปพลิเคชัน

แป้งเป็นคาร์โบไฮเดรตหลักในอาหารของมนุษย์ พบได้ในขนมปัง ซีเรียล มันฝรั่ง และผักในปริมาณมาก แป้งในปริมาณมากจะถูกแปรรูปเป็นเดกซ์ทริน กากน้ำตาล และกลูโคส ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมขนมหวาน แป้งใช้เป็นกาวใช้สำหรับตกแต่งผ้าและลินินแป้ง ในทางการแพทย์ ขี้ผึ้ง ผง ฯลฯ จัดทำขึ้นจากแป้ง

เซลลูโลสหรือเส้นใย

เซลลูโลสเป็นคาร์โบไฮเดรตที่พบได้ทั่วไปมากกว่าแป้ง ประกอบด้วยผนังเซลล์พืชเป็นส่วนใหญ่ ไม้มีมากถึง 60% สำลีและกระดาษกรองมีเซลลูโลสสูงถึง 90%

คุณสมบัติทางกายภาพ

ทำความสะอาด เซลลูโลส-- ของแข็งสีขาว ไม่ละลายในน้ำและในตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป ละลายได้สูงในสารละลายแอมโมเนียเข้มข้นของคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ (รีเอเจนต์ของชไวเซอร์) จากสารละลายกรดนี้ เซลลูโลสจะตกตะกอนในรูปของเส้นใย (เซลลูโลสไฮเดรต) ไฟเบอร์มีความแข็งแรงเชิงกลค่อนข้างสูง

องค์ประกอบและโครงสร้าง

องค์ประกอบของเซลลูโลสและแป้งแสดงโดยสูตร (C6H10O5)n ค่า n ในเซลลูโลสบางประเภทมีค่าถึง 10-12,000 และน้ำหนักโมเลกุลถึงหลายล้าน โมเลกุลของมันมีโครงสร้างเชิงเส้น (ไม่แยกส่วน) ซึ่งเป็นผลมาจากเซลลูโลสที่ก่อตัวเป็นเส้นใยได้ง่าย โมเลกุลของแป้งมีทั้งโครงสร้างเชิงเส้นและแบบแยกแขนง นี่คือความแตกต่างหลักระหว่างแป้งและเซลลูโลส นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างในโครงสร้างของสารเบต้ากลูโคสเหล่านี้: โมเลกุลขนาดใหญ่ของแป้งประกอบด้วยสารตกค้างของโมเลกุลเบต้ากลูโคส กระบวนการก่อตัวของชิ้นส่วนของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสจากซากของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสสามารถอธิบายได้ด้วยแผนภาพ:

คุณสมบัติทางเคมี การประยุกต์เซลลูโลส

ความแตกต่างเล็กน้อยในโครงสร้างของโมเลกุลทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในคุณสมบัติของโพลีเมอร์: แป้งเป็นผลิตภัณฑ์อาหาร เซลลูโลสไม่เหมาะสมสำหรับจุดประสงค์นี้ 1) เซลลูโลสไม่ให้ปฏิกิริยา "กระจกสีเงิน" (ไม่มีกลุ่มอัลดีไฮด์) สิ่งนี้ช่วยให้เราพิจารณาแต่ละหน่วย C6H10O5 เป็นกลูโคสที่ตกค้างซึ่งมีกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่ม หลังในสูตรเซลลูโลสมักจะมีความโดดเด่น:

เนื่องจากหมู่ไฮดรอกซิล เซลลูโลสสามารถก่อตัวเป็นอีเทอร์และเอสเทอร์ได้ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของการเกิดเอสเทอร์กับกรดอะซิติกจะมีรูปแบบดังนี้:

[C6H7O2(OSOCH3)3]n+3nH2O[C6H7O2(OH)3]n+3nCH3COOH

เมื่อเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกเข้มข้นโดยมีกรดซัลฟิวริกเข้มข้นเป็นสารกำจัดน้ำจะเกิดเอสเทอร์ - เซลลูโลสไตรไนเตรต:

นี่คือสารระเบิดที่ใช้ทำดินปืน ดังนั้น ที่อุณหภูมิปกติ เซลลูโลสจะทำปฏิกิริยากับกรดเข้มข้นเท่านั้น 2) เช่นเดียวกับแป้ง เมื่อถูกให้ความร้อนด้วยกรดเจือจาง เซลลูโลสจะผ่านการไฮโดรไลซิสเพื่อสร้างกลูโคส: nCbH12O6(C6H1006)n+nH2OHการไฮโดรไลซิสของเซลลูโลส หรือที่เรียกว่า แซ็กคาริฟิเคชั่น เป็นคุณสมบัติที่สำคัญมาก ของเซลลูโลสทำให้ได้เซลลูโลสจากขี้เลื่อยและขี้กบ และโดยการหมักเอทิลแอลกอฮอล์ เอทิลแอลกอฮอล์ที่ได้จากไม้เรียกว่าไฮโดรไลซิส ที่โรงงานไฮโดรไลซิส จะได้เอทิลแอลกอฮอล์มากถึง 200 ลิตรจากไม้ 1 ตัน ซึ่งสามารถทดแทนมันฝรั่ง 1.5 ตันหรือเมล็ดพืช 0.7 ตัน น้ำตาลกลูโคสดิบที่ได้จากไม้สามารถใช้เป็นอาหารสัตว์ได้ นี่เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของการใช้เซลลูโลส เซลลูโลสในรูปแบบของผ้าฝ้ายผ้าลินินหรือป่านใช้ทำผ้า - ผ้าฝ้ายและผ้าลินิน ปริมาณมากมันถูกใช้ไปกับการผลิตกระดาษ กระดาษเกรดราคาถูกทำจากไม้สน พันธุ์ที่ดีที่สุด- จากเศษผ้าลินินและผ้าฝ้าย ด้วยการนำเซลลูโลสไปผ่านกระบวนการทางเคมี จึงได้ผ้าไหมเทียม พลาสติก ฟิล์ม ผงไร้ควัน และสารเคลือบเงาหลายประเภท