Tinh bột được gọi là polysaccharide. Điều này có nghĩa là nó bao gồm các monosaccharide liên kết thành chuỗi dài. Thực chất, nó là hỗn hợp của hai chất cao phân tử khác nhau: tinh bột gồm amyloza và amylopectin. Đơn phân trong cả hai chuỗi đều là phân tử glucose, tuy nhiên, chúng khác nhau đáng kể về cấu trúc và tính chất.
Tổng đội hình
Như đã đề cập, cả amylose và amylopectin đều là polyme của alpha-glucose. Sự khác biệt nằm ở chỗ phân tử amyloza có cấu trúc mạch thẳng, và amylopectin phân nhánh. Đầu tiên là phần hòa tan của tinh bột, amylopectin thì không, và nói chung, tinh bột trong nước là dung dịch keo (sol), trong đó phần hòa tan của chất này cân bằng với phần không hòa tan.
Ở đây, để so sánh, công thức cấu trúc chung của amylose và amylopectin được đưa ra.
Amylose có thể hòa tan do sự hình thành của các mixen - đây là một số phân tử được tập hợp lại với nhau theo cách mà các đầu kỵ nước của chúng ẩn bên trong, và các đầu ưa nước của chúng ẩn bên ngoài để tiếp xúc với nước. Chúng ở trạng thái cân bằng với các phân tử không được tập hợp thành các tập hợp như vậy.
Amylopectin cũng có khả năng tạo dung dịch micellar, nhưng ở mức độ thấp hơn nhiều và do đó thực tế không tan trong nước lạnh.
Amylose và amylopectin trong tinh bột có tỷ lệ khoảng 20% so với trước đây và 80% sau. Chỉ số này phụ thuộc vào cách thu được nó (ở các cây chứa tinh bột khác nhau, tỷ lệ phần trăm cũng khác nhau).
Như đã đề cập, chỉ amyloza mới có thể hòa tan trong nước lạnh và thậm chí sau đó chỉ một phần, nhưng trong nước nóng, một hỗn hợp sệt được tạo thành từ tinh bột - một khối dính ít nhiều đồng nhất của các hạt tinh bột trương nở.
Amylose
Amylose bao gồm các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1, 4-hydroxyl. Nó là một polyme dài, không phân nhánh với trung bình 200 phân tử glucose riêng lẻ.
Trong tinh bột, chuỗi amylose được cuộn lại: đường kính của các "cửa sổ" trong đó xấp xỉ 0,5 nanomet. Nhờ chúng, amylose có thể tạo thành phức hợp, hợp chất bao gồm kiểu "vật chủ". Phản ứng nổi tiếng của tinh bột với iot thuộc về họ: phân tử amyloza là "vật chủ", phân tử iot là "khách", được đặt bên trong chuỗi xoắn. Phức chất có màu xanh lam đậm và được sử dụng để phát hiện cả iốt và tinh bột.
Ở các loại thực vật khác nhau, tỷ lệ amylose trong tinh bột có thể khác nhau. Trong lúa mì và ngô, nó là tiêu chuẩn 19-24% trọng lượng. Tinh bột gạo chứa 17% và chỉ có amyloza trong tinh bột táo - 100% khối lượng.
Trong bột nhão, amyloza tạo thành phần hòa tan, và chất này được sử dụng tronghóa học phân tích để tách tinh bột thành các phần nhỏ. Một cách khác, phân đoạn tinh bột là sự kết tủa của amyloza ở dạng phức với butanol hoặc thymol trong dung dịch đun sôi với nước hoặc đimetyl sulfoxit. Sắc ký có thể sử dụng đặc tính của amyloza để hấp phụ xenlulo (khi có urê và etanol).
Amylopectin
Tinh bột có cấu trúc phân nhánh. Điều này đạt được là do, ngoài các liên kết 1 và 4-hydroxyl, các phân tử glucoza trong nó cũng hình thành các liên kết ở nhóm rượu thứ 6. Mỗi liên kết "thứ ba" như vậy trong phân tử là một nhánh mới trong chuỗi. Cấu trúc chung của amylopectin trông giống như một chùm, tổng thể đại phân tử tồn tại ở dạng cấu trúc hình cầu. Số monome trong đó xấp xỉ bằng 6000, và khối lượng phân tử của một phân tử amylopectin lớn hơn nhiều so với khối lượng của amyloza.
Amylopectin cũng tạo thành hợp chất bao gồm (clathrat) với iốt. Chỉ trong trường hợp này, phức chất có màu đỏ tím (gần với màu đỏ hơn).
Tính chất hóa học
Các tính chất hóa học của amylose và amylopectin, ngoại trừ các tương tác với iốt đã được thảo luận, hoàn toàn giống nhau. Chúng có thể được chia thành hai phần theo điều kiện: phản ứng đặc trưng của glucose, nghĩa là, xảy ra với từng monome riêng biệt, và phản ứng ảnh hưởng đến liên kết giữa các monome, chẳng hạn như phản ứng thủy phân. Do đó, chúng ta sẽ nói thêm về các tính chất hóa học của tinh bột như một hỗn hợp của amylose và amylopectin.
Tinh bộtđề cập đến các loại đường không có tính khử: tất cả các hydroxyl glycosidic (nhóm hydroxyl ở nguyên tử cacbon thứ nhất) tham gia vào liên kết giữa các phân tử và do đó không thể có mặt trong các phản ứng oxy hóa (ví dụ, thử nghiệm Tollens - một phản ứng định tính cho một nhóm aldehyde hoặc tương tác với Felling's thuốc thử - đồng hydroxit mới kết tủa). Tất nhiên, có sẵn các hydroxyl glycosidic được bảo quản (ở một đầu của chuỗi polyme), nhưng với số lượng nhỏ và không ảnh hưởng đến các đặc tính của chất.
Tuy nhiên, cũng giống như các phân tử glucose riêng lẻ, tinh bột có thể tạo ra các este với sự trợ giúp của các nhóm hydroxyl không tham gia vào liên kết giữa các monome: chúng có thể được "treo" với một nhóm metyl, dư lượng axit axetic., v.v.
Ngoài ra, tinh bột có thể bị oxy hóa bằng axit iot (HIO4) để tạo thành dialdehyde.
Sự thủy phân của tinh bột có hai dạng: bằng enzym và bằng axit. Quá trình thủy phân với sự trợ giúp của các enzym thuộc về phần hóa sinh. Enzyme amylase phân giải tinh bột thành các chuỗi polyme ngắn hơn của glucose - dextrin. Quá trình thủy phân tinh bột bằng axit hoàn toàn khi có mặt, ví dụ, axit sunfuric: tinh bột bị phân hủy ngay lập tức thành đơn phân - glucozơ.
Trong động vật hoang dã
Trong sinh học, tinh bột chủ yếu là một loại carbohydrate phức hợp và do đó được thực vật sử dụng như một cách để lưu trữ chất dinh dưỡng. Nó được hình thành trong quá trình quang hợp (lúc đầu ở dạng các phân tử glucose riêng lẻ) và lắng đọng trong tế bào thực vật ở dạng hạt - trong hạt, củ, thân rễ, v.v. (sẽ được sử dụng sau này như"kho lương thực" với phôi mới). Đôi khi tinh bột được tìm thấy trong thân cây (ví dụ như cây cọ cao lương có lõi chứa tinh bột) hoặc lá.
Trong cơ thể con người
Tinh bột trong thành phần thức ăn đi vào khoang miệng trước. Ở đó, một loại enzyme có trong nước bọt (amylase) phá vỡ các chuỗi polyme của amylose và amylopectin, biến các phân tử thành những chuỗi ngắn hơn - oligosaccharide, sau đó phá vỡ chúng, và cuối cùng là m altose - một disaccharide bao gồm hai phân tử glucose.
M altose được phân hủy bởi m altase thành glucose, một monosaccharide. Và glucose đã được cơ thể sử dụng như một nguồn năng lượng.
