Физико - химическиесвойства крахмала, глюкозы, фруктозы и других его производных. Модифицированные продукты и их физико - химические свойства. Гидролиз. - презентация

1 Физико - химическиесвойства крахмала, глюкозы, фруктозы и других его производных. Модифицированные продукты и их физико - химические свойства. Гидролиз крахмала ( кислотный и ферментативный ). Физико - химические свойства крахмала, глюкозы, фруктозы и других его производных. Модифицированные продукты и их физико - химические свойства. Гидролиз крахмала ( кислотный и ферментативный ). Фотоколориметры, их устройство и применение.

2 Распространен в растениях : Картофель – 20% Кукуруза – 60 – 65% Рис –80% Размеры зерен крахмала : от 2 до 150 мкм Плотность Картофельный – 1,64 г / см 3 Кукурузный – 1,65 г / см 3 воздушно - сухого крахмала 1,51,53 г / см 3 Влажность Картофельный - 20% Кукурузный -13%

3 Крахмал в холодной воде нерастворим, а в горячей при определённых температурах ( для картофельного крахмала 5565 ° С, кукурузного 6575 ° С ) зерна его набухают и увеличиваются в объёме в раз. происходит так называемая клейстеризация крахмала. Раствор йода с крахмалом даёт сильное синее окрашивание Раствор крахмала вращает плоскость поляризации вправо. Удельное вращение клейстеризованного картофельного крахмала равно +204,3°, кукурузного +201,5°.

4

5 Форма кристаллов тонкие пластинки удлиненные призмы температура кристаллизации 0,5 – 50 ° С 5090° С температура плавления 8690° С ° С При кристаллизации 1 г - моль глюкозы выделяется 19,76 кДж 9,89 кДж тепла Гидратная Ангидридная

6 Зона максимальной устойчивости глюкозы - рН 2,0 - 4,2. При рН 3,5 распад глюкозы минимальный. В среде с рН >4,2 происходит увеличение содержания глюкозы в карбонильной форме, что способствует ускорению реакции разложения ( с увеличением рН на единицу константа скорости реакции разложения увеличивается в 5,83 раза ). В среде с рН

7 ФРУКТОЗА Безводные кристаллы в виде игл, температура плавления С. Молекуряный вес 180,16; удельный вес 1,60 г / см 3; калорийная ценность примерно та же, что и других сахаров, 4 ккал на 1 г. Фруктозе свойственна некоторая гигроскопичность. Концентрированные составы фруктозы сохраняют влагу. Фруктоза легко растворима в воде и спирте. При 20 С насыщенный раствор фруктозы имеет концентрацию в 78,9%, насыщенный раствор сахарозы - 67,1%, а насыщенный раствор глюкозы - только 47,2 %. Вязкость растворов фруктозы ниже вязкости растворов сахарозы и глюкозы. С химической точки зрения фруктоза ведет себя как нормальный редуцирующий сахара. Типичная реакция с аминогруппами, известная под название реакции Майяра, протекает сравнительно активно. Фруктоза, подобно глюкозе, преобразуется при нагревании с кислотами в оксиметилфурфурол и далее в левулиновую кислоту. Как в кристаллической форме, так и в определенных производных, фруктоза встречается в форме фруктопераноза. Известны также некоторые соединения, в которых фруктоза находится в кетоформе с прямой цепью. Химия фруктозы исследована, по сравнению с глюкозой и другими альдогексозами, весьма мало.

8 МАЛЬТОЗА С 12 Н 22 О 11 * Н 2 О образуется в результате неполного гидролиза крахмала под действием амилаз солода. Мальтоза состоит из двух остатков D- глюкозы, соединённых за счёт полуацетального гидроксила первой молекулы и спиртового гидроксила при С 4 второй молекулы. Во втором остатке В - глюкозы сохраняется свободный гликозидный гидроксил, поэтому в растворах этот остаток может таутомерно переходить в оксикарбонильную форму. Мальтоза обладает редуцирующими свойствами и способностью к мутаротации, после завершения которой её удельное вращение равно +130,4°. Мальтоза кристаллизуется с одной молекулой воды, легко сбраживается дрожжами, при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы.

9 Крахмал гидролизуется в виде крахмальной суспензии при температуре ° С с применением в качестве катализатора соляную или серную кислоту. Крахмал растворимый крахмал декстрины мальтоза глюкоза Теоретический выход глюкозы (180/162)*100=111,1% Энергия активации кислотного гидролиза крахмала равна 127,7 кДж моль - 1. Скорость кислотного гидролиза крахмала в основном зависит от концентрации кислоты и температуры.

10 Гидролиз проводят при температуре около 55 ° С, в качестве катализатора используются ферменты ( α -, β - и глюко - амилазы ), комплексные ферментные препараты ( амилосубтилин 10 х, глюкоэндомикопсин Г 15 х ) Величина константы скорости реакции зависит от концентрации амилаз, рН и температуры. Амилолитические ферменты являются сильными катализаторами. Энергия активации ферментативного гидролиза крахмала составляет 5567 кДж / моль

11 Крахмалы, свойства которых изменены в результате специальной обработки

12 расщепление ( деполимеризация ) полисахаридных компонентов крахмала с сохранением или без сохранения зернистой структуры ; увеличение количества существующих или появление новых новых функциональных групп, перестройка ( рекомбинация ) структуры полисахаридных цепей в результате трансглюкозидирования ; такая перестройка сопровождается расщеплением полисахаридов крахмала ; потеря зернами крахмала первоначальной структуры и приобретение после дегидратации новой структуры ; взаимодействие гидроксильных групп крахмала с различными химическими веществами с образованием эфирных связей и присоединением их остатков ; одновременная полимеризация сахаридов из крахмала и других мономеров ( сополимеризация ) с образованием новых соединений, цепи которых состоят из разнородных звеньев, так называемых сополимеров ; в тех случаях, когда полимеризуются не мономеры, а их крупные однородные участки цепей ( блоки ), получают продукт синтеза – блок - сополимеры.

13 Приготовляют путем термического и механического действия, обработки полисахарида кислотой, окислителями, амилазами, некоторыми солями, электронами, ультразвуком и другими действиями, вызывающими деструкцию полисахаридных цепей. Клейстеры расщепленных крахмалов имеют, как правило, пониженную вязкость, более высокую прозрачность и повышенную стабильность при хранении. При достаточно высокой концентрации горячие клейстеры расщепленных крахмалов имеют низкую вязкость, поэтому эти крахмалы часто называют « жидкокипящими ». высокая концентрация клейстеров в сочетании с низкой вязкостью, реакционная способность, стабильность свойств, характерные для расщепленных крахмалов, повышают эффективность технологических процессов в отраслях, потребляющих крахмалы.

14 Глюкозные остатки, из которых построены полисахаридные цепи крахмала, содержат ряд реакционноспособных групп – концевые редуцирующие группы, спиртовые группы у второго, третьего и шестого углеродных атомов. способность этих групп вступать в реакции замещения с различными органическими и неорганическими соединениями используют в промышленности для производства ряда модифицированных крахмалов, относящихся к группе замещенных крахмалов, включающей простые и сложные эфиры и сшитые крахмалы. Последние получают в результате введения между двумя рядом расположенными полисахаридными цепями поперечной связи или мостика и называют поперечносвязанными. введение в молекулы полисахаридов крахмала даже незначительного количества радикалов позволяет значительно изменить свойства крахмала – повысить вязкость и стабильность их клейстеров, устранить их тягучесть и липкость, повысить стабилизирующее действие, удерживаемость на волокнах целлюлозы, хлопка и на искусственных волокнах, усилить плёнкообразующую способность и т. п.

15 Фотометрия - совокупность методов молекулярно - абсорбционного спектрального анализа, основанных на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Бугера - Ламберта – Бера : « Интенсивность поглощения света растворами вещества пропорциональна их концентрации С и толщине поглощающего слоя L.» В основе фотометрических методов анализа лежит измерение интенсивности окраски, которое базируется на определении интенсивности поглощения светового потока анализируемым веществом. Для этого обычно сравнивают два световых потока : один, проходящий через исследуемый раствор, а другой – через определенный стандартный раствор или растворитель.

16 Большинство фотометров имеет набор из светофильтров и представляет собой двухлучевые приборы, в которых пучок света от источника излучения ( лампа накаливания, редко ртутная лампа ) проходит через светофильтр и делитель светового потока ( обычно призму ), который делит пучок на два, направляемые через кюветы с исследуемым р - ром и с р - ром сравнения. После кювет параллельные световые пучки проходят через калиброванные ослабители ( диафрагмы ), предназначенные для уравнивания интенсивностей световых потоков, и попадают на два приемника излучения ( фотоэлементы ), подключенные по дифференциальной схеме к нуль - идикатору ( гальванометр, индикаторная лампа ). В сахарной промышленности, наряду с фотоколориметрами марок ФЭК, в последнее время получили однолучевые фотоколориметры КФ -2, КФ -3 и специализированный фотоколориметр А 1- ЕЦ 2- С для измерения цветности сахара.