Tärkkelystä kutsutaan polysakkaridiksi. Tämä tarkoittaa, että se koostuu monosakkarideista, jotka on kytketty pitkiksi ketjuiksi. Itse asiassa se on kahden erilaisen polymeerisen aineen seos: tärkkelys koostuu amyloosista ja amylopektiinistä. Molempien ketjujen monomeeri on glukoosimolekyyli, mutta ne eroavat toisistaan merkittävästi rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan.
Koko joukkue
Kuten jo mainittiin, sekä amyloosi että amylopektiini ovat alfaglukoosin polymeerejä. Ero on siinä, että amyloosimolekyylillä on lineaarinen rakenne ja amylopektiini on haarautunut. Ensimmäinen on tärkkelyksen liukoinen jae, amylopektiini ei, ja yleensä tärkkelys vedessä on kolloidinen liuos (sooli), jossa aineen liuennut osa on tasapainossa liukenemattoman kanssa.
Tässä on vertailua varten amyloosin ja amylopektiinin yleiset rakennekaavat.
Amyloosi liukenee misellien muodostumisen ansiosta - nämä ovat useita molekyylejä, jotka on koottu yhteen siten, että niiden hydrofobiset päät ovat piilossa sisäpuolella ja niiden hydrofiiliset päät piilossa ulkopuolella joutumaan kosketuksiin veden kanssa. Ne ovat tasapainossa molekyylien kanssa, joita ei ole koottu sellaisiksi aggregaatteiksi.
Amylopektiini pystyy myös muodostamaan miselliliuoksia, mutta paljon vähemmässä määrin ja siksi käytännössä liukenematon kylmään veteen.
Amyloosia ja amylopektiiniä tärkkelyksessä on noin 20 % edellisestä ja 80 % jälkimmäisestä. Tämä indikaattori riippuu siitä, miten se on saatu (eri tärkkelystä sisältävissä kasveissa prosenttiosuudet ovat myös erilaisia).
Kuten jo mainittiin, vain amyloosi voi liueta kylmään veteen ja silloinkin vain osittain, mutta kuumassa vedessä tärkkelyksestä muodostuu tahna - enemmän tai vähemmän homogeeninen tahmea massa turvonneita yksittäisiä tärkkelysjyviä.
Amyloose
Amyloosi koostuu glukoosimolekyyleistä, jotka on liitetty toisiinsa 1,4-hydroksyylisidoksilla. Se on pitkä, haarautumaton polymeeri, jossa on keskimäärin 200 yksittäistä glukoosimolekyyliä.
Tärkkelyksessä amyloosiketju on kiertynyt: siinä olevien "ikkunoiden" halkaisija on noin 0,5 nanometriä. Niiden ansiosta amyloosi pystyy muodostamaan komplekseja, "vieras-isäntä"-tyyppisiä yhdisteitä-inkluusioita. Heille kuuluu hyvin tunnettu tärkkelyksen reaktio jodin kanssa: amyloosimolekyyli on "isäntä", jodimolekyyli on "vieras", joka on sijoitettu heliksin sisään. Kompleksilla on voimakkaan sininen väri, ja sitä käytetään sekä jodin että tärkkelyksen havaitsemiseen.
Eri kasveissa tärkkelyksen amyloosin prosenttiosuus voi vaihdella. Vehnässä ja maississa se on vakiona 19-24 painoprosenttia. Riisitärkkelys sisältää sitä 17 %, ja omenatärkkelyksessä on vain amyloosia - 100 % massaosuudesta.
Amyloosi muodostaa tahnan liukenevan osan, ja sitä käytetäänanalyyttinen kemia tärkkelyksen erottamiseksi fraktioiksi. Toinen tapa, tärkkelyksen fraktiointi, on amyloosin saostaminen kompleksien muodossa butanolin tai tymolin kanssa kiehuvissa liuoksissa veden tai dimetyylisulfoksidin kanssa. Kromatografiassa voidaan käyttää amyloosin ominaisuutta adsorboitua selluloosaan (urean ja etanolin läsnä ollessa).
Amylopektiini
Tärkkelyksellä on haarautunut rakenne. Tämä saavutetaan johtuen siitä, että 1- ja 4-hydroksyylisidosten lisäksi siinä olevat glukoosimolekyylit muodostavat sidoksia myös kuudenteen alkoholiryhmään. Jokainen tällainen "kolmas" sidos molekyylissä on uusi haara ketjussa. Amylopektiinin yleinen rakenne muistuttaa ulkonäöltään nippua, makromolekyyli kokonaisuudessaan on pallomaisen rakenteen muodossa. Monomeerien määrä siinä on noin 6000, ja yhden amylopektiinimolekyylin molekyylipaino on paljon suurempi kuin amyloosin.
Amylopektiini muodostaa myös inkluusioyhdisteen (klatraatti) jodin kanssa. Vain tässä tapauksessa kompleksi on värjätty punavioletilla (lähempänä punaista).
Kemialliset ominaisuudet
Amyloosin ja amylopektiinin kemialliset ominaisuudet, lukuun ottamatta jo käsiteltyjä vuorovaikutuksia jodin kanssa, ovat täsmälleen samat. Ne voidaan jakaa ehdollisesti kahteen osaan: glukoosille tyypillisiin, eli kunkin monomeerin kanssa erikseen tapahtuviin reaktioihin ja monomeerien välisiin sidoksiin vaikuttaviin reaktioihin, kuten hydrolyysiin. Siksi puhumme edelleen tärkkelyksen kemiallisista ominaisuuksista amyloosin ja amylopektiinin seoksena.
tärkkelystarkoittaa ei-pelkistäviä sokereita: kaikki glykosidiset hydroksyylit (hydroksyyliryhmä 1. hiiliatomissa) osallistuvat molekyylien välisiin sidoksiin eivätkä siksi voi olla läsnä hapetusreaktioissa (esim. Tollensin testi - kvalitatiivinen reaktio aldehydiryhmälle tai vuorovaikutus Fellingin kanssa reagenssi - juuri saostettu hydroksidikupari). Säilöttyjä glykosidisia hydroksyylejä on tietysti saatavilla (polymeeriketjun toisessa päässä), mutta pieniä määriä, eivätkä ne vaikuta aineen ominaisuuksiin.
Kuitenkin, kuten yksittäiset glukoosimolekyylit, tärkkelys pystyy muodostamaan estereitä hydroksyyliryhmien avulla, jotka eivät osallistu monomeerien välisiin sidoksiin: ne voidaan "riittää" metyyliryhmän, etikkahappojäännöksen kanssa., ja niin edelleen.
Tärkkelys voidaan myös hapettaa jodihapolla (HIO4) dialdehydiksi.
Tärkkelyksen hydrolyysiä on kahta tyyppiä: entsymaattista ja hapanta. Hydrolyysi entsyymien avulla kuuluu biokemian osaan. Amylaasientsyymi pilkkoo tärkkelyksen lyhyemmiksi polymeerisiksi glukoosidekstriiniketjuiksi. Tärkkelyksen happohydrolyysi on täydellinen esimerkiksi rikkihapon läsnä ollessa: tärkkelys hajoaa välittömästi monomeeriksi - glukoosiksi.
Villieläimissä
Biologiassa tärkkelys on ensisijaisesti monimutkainen hiilihydraatti, ja siksi kasvit käyttävät sitä keinona varastoida ravinteita. Se muodostuu fotosynteesin aikana (alku yksittäisinä glukoosimolekyyleinä) ja kerrostuu kasvisoluihin jyvien muodossa - siemenissä, mukuloissa, juurakoissa jne. (käytetään myöhemmin mm."ruokavarasto" uusilla alkioilla). Joskus tärkkelystä löytyy varresta (esimerkiksi saagopalmussa on jauhoinen tärkkelyspitoinen ydin) tai lehdistä.
Ihmiskehossa
Ruoan koostumuksessa oleva tärkkelys tulee suuonteloon ensin. Siellä syljen sisältämä entsyymi (amylaasi) hajottaa amyloosin ja amylopektiinin polymeeriketjut, jolloin molekyylit muuttuvat lyhyemmiksi - oligosakkarideiksi, sitten hajottavat ne, ja lopuksi jää jäljelle m altoosi - kahdesta glukoosimolekyylistä koostuva disakkaridi.
M altaasin vaikutuksesta m altoosi hajotetaan glukoosiksi, monosakkaridiksi. Ja jo glukoosia elimistö käyttää energialähteenä.
