Stivelse kalles et polysakkarid. Dette betyr at den består av monosakkarider koblet i lange kjeder. Faktisk er det en blanding av to forskjellige polymere stoffer: stivelse består av amylose og amylopektin. Monomeren i begge kjedene er et glukosemolekyl, men de er vesentlig forskjellige i struktur og egenskaper.
Tot alt lag
Som allerede nevnt er både amylose og amylopektin polymerer av alfa-glukose. Forskjellen ligger i det faktum at amylosemolekylet har en lineær struktur, og amylopektin er forgrenet. Den første er en løselig fraksjon av stivelse, amylopektin er det ikke, og generelt er stivelse i vann en kolloidal løsning (sol), der den oppløste delen av stoffet er i likevekt med den uoppløste.
Her, for sammenligning, er de generelle strukturformlene for amylose og amylopektin gitt.
Amylose er løselig på grunn av dannelsen av miceller - dette er flere molekyler satt sammen på en slik måte at deres hydrofobe ender er skjult inne, og deres hydrofile ender er skjult utenfor for kontakt med vann. De er i likevekt med molekyler som ikke er satt sammen til slike aggregater.
Amylopektin er også i stand til å danne micellære løsninger, men i mye mindre grad, og derfor praktisk t alt uløselig i kaldt vann.
Amylose og amylopektin i stivelse er i et forhold på omtrent 20 % av førstnevnte til 80 % av sistnevnte. Denne indikatoren avhenger av hvordan den ble oppnådd (i forskjellige stivelsesholdige planter er prosentene også forskjellige).
Som allerede nevnt er det kun amylose som kan løses opp i kaldt vann, og selv da bare delvis, men i varmt vann dannes en pasta av stivelse - en mer eller mindre homogen klebrig masse av hovne individuelle stivelseskorn.
Amylose
Amylose består av glukosemolekyler knyttet til hverandre med 1,4-hydroksylbindinger. Det er en lang, uforgrenet polymer med et gjennomsnitt på 200 individuelle glukosemolekyler.
I stivelse er amylosekjeden kveilet: diameteren på "vinduene" i den er omtrent 0,5 nanometer. Takket være dem er amylose i stand til å danne komplekser, forbindelser-inneslutninger av typen "gjest-vert". Den velkjente reaksjonen av stivelse med jod tilhører dem: amylosemolekylet er "verten", jodmolekylet er "gjesten", plassert inne i helixen. Komplekset har en intens blå farge og brukes til å påvise både jod og stivelse.
I forskjellige planter kan prosentandelen av amylose i stivelse variere. I hvete og mais er det standard 19-24 vekt%. Risstivelse inneholder 17 % av det, og kun amylose er tilstede i eplestivelse - 100 % massefraksjon.
I pastaen utgjør amylose den løselige delen, og denne brukes ianalytisk kjemi for separering av stivelse i fraksjoner. En annen måte, stivelsesfraksjonering er utfelling av amylose i form av komplekser med butanol eller tymol i kokende løsninger med vann eller dimetylsulfoksid. Kromatografi kan bruke egenskapen til amylose til å adsorbere til cellulose (i nærvær av urea og etanol).
Amylopectin
Stivelse har en forgrenet struktur. Dette oppnås på grunn av det faktum at i tillegg til 1- og 4-hydroksylbindinger, danner glukosemolekyler i den også bindinger ved den sjette alkoholgruppen. Hver slik "tredje" binding i molekylet er en ny gren i kjeden. Den generelle strukturen til amylopektin ligner en haug i utseende, makromolekylet som helhet eksisterer i form av en sfærisk struktur. Antall monomerer i den er omtrent lik 6000, og molekylvekten til ett molekyl amylopektin er mye større enn for amylose.
Amylopektin danner også en inklusjonsforbindelse (klatrat) med jod. Bare i dette tilfellet er komplekset farget i rød-fiolett (nærmere rød) farge.
Kjemiske egenskaper
De kjemiske egenskapene til amylose og amylopektin, bortsett fra interaksjonene med jod som allerede er diskutert, er nøyaktig de samme. De kan betinget deles inn i to deler: reaksjoner som er karakteristiske for glukose, det vil si som skjer med hver monomer separat, og reaksjoner som påvirker bindingene mellom monomerer, for eksempel hydrolyse. Derfor vil vi videre snakke om de kjemiske egenskapene til stivelse som en blanding av amylose og amylopektin.
Stivelserefererer til ikke-reduserende sukkerarter: alle glykosidiske hydroksylgrupper (hydroksylgruppe ved 1. karbonatom) deltar i intermolekylære bindinger og kan derfor ikke være tilstede i oksidasjonsreaksjoner (for eksempel Tollens test - en kvalitativ reaksjon for en aldehydgruppe, eller interaksjon med Fellings reagens - nyutfelt hydroksidkobber). Konserverte glykosidhydroksylsyrer er selvfølgelig tilgjengelig (i den ene enden av polymerkjeden), men i små mengder og påvirker ikke egenskapene til stoffet.
Men, akkurat som individuelle glukosemolekyler, er stivelse i stand til å danne estere ved hjelp av hydroksylgrupper som ikke er involvert i bindingene mellom monomerer: de kan "henges" med en metylgruppe, en eddiksyrerest, og så videre.
Stivelse kan også oksideres med jod (HIO4) syre til dialdehyd.
Hydrolyse av stivelse er av to typer: enzymatisk og sur. Hydrolyse ved hjelp av enzymer tilhører delen av biokjemi. Enzymet amylase bryter ned stivelse til kortere polymerkjeder av glukose - dekstriner. Syrehydrolyse av stivelse er fullstendig i nærvær av for eksempel svovelsyre: stivelse brytes umiddelbart ned til monomeren - glukose.
I dyrelivet
I biologi er stivelse først og fremst et komplekst karbohydrat og brukes derfor av planter som en måte å lagre næringsstoffer på. Det dannes under fotosyntese (først i form av individuelle glukosemolekyler) og avsettes i planteceller i form av korn - i frø, knoller, jordstengler osv. (som senere skal brukes som"matvarehus" med nye embryoer). Noen ganger finnes stivelse i stilkene (for eksempel har sagopalmen en melaktig stivelseskjerne) eller blader.
I menneskekroppen
Stivelse i matens sammensetning kommer først inn i munnhulen. Der bryter et enzym i spytt (amylase) ned polymerkjedene av amylose og amylopektin, og gjør molekylene til kortere - oligosakkarider, for så å bryte dem ned, og til slutt blir m altose igjen - et disakkarid som består av to glukosemolekyler.
M altose brytes ned av m altase til glukose, et monosakkarid. Og allerede glukose brukes av kroppen som energikilde.
