Крахмал: от хрустящего воротничка до биопластика

Крахмал: от хрустящего воротничка до биопластика

У многих дома найдется упаковка с надписью «крахмал», но далеко не каждый его обладатель знает о крахмале все.
08 февраля
15:40

Источник:

У многих дома найдется упаковка с надписью «крахмал», но далеко не каждый его обладатель знает о крахмале все. Познакомимся с его строением.

Крахмал – это смесь двух полисахаридов: амилопектина и амилозы. Мономером, т.е. звеном цепочек обоих полисахаридов, является циклическая форма α-глюкозы. Амилопектин образует оболочку крахмального зерна, а амилоза составляет его внутреннюю часть.

1675865129_strukturnyeformulypng.png

Рис.1 Слева – амилоза, справа – амилопектин

(изображение взято с сайта https://orgchem.ru/)

По физическим свойствам, крахмал — это белое твердое зернистое вещество без вкуса и запаха, плохо растворимое в холодной воде. Низкая растворимость крахмала обусловлена тем, что амилопектин, покрывающий крахмальной зерно, гидрофобен из-за своего разветвленного строения. Противоположными свойствами обладает цепь амилозы, поскольку она закручена в спираль. Это затрудняет ее «сшивание» с другими цепочками, но не препятствует взаимодействию с водой. Если увеличить температуру, то целостность оболочки нарушается, и амилоза может полностью перейти в раствор.

Рассмотрим этот процесс на знакомом с детства фруктовом киселе. Образование крахмального клейстера проходит в два этапа. Сначала при небольшом нагревании происходит частичное (ограниченное) набухание с сохранением структуры зерен. Затем, если температуру постепенно увеличивать, зерна начнут интенсивнее поглощать воду, увеличиваясь в размерах в сотни раз. Разросшиеся структуры разрушаются, и растворимые в воде полисахариды начинают покидать крахмальное зерно. Это процесс полного (неограниченного) набухания, в результате которого сильно увеличивается вязкость клейстера, или, по-научному, дисперсной системы. Если же слишком долго держать клейстер на большом огне, начнется разжижение киселя из-за окончательного разрушения зерен. Теперь становится ясно, почему хозяйки сначала разводят крахмал в холодной воде, а затем переливают смесь в горячий сироп, не доводя до кипения.

Используя крахмал, можно сэкономить на химчистке: если развести его в теплой воде и нанести на одежду, то через некоторое время на ткани образуется тонкая пленка, не позволяющая грязи и поту проникать в сами сплетения волокон. После такой процедуры рубашку или блузку станет легче чистить.

Образованием этой пленки объясняется и всем знакомая жесткость, которую приобретает одежда, если ее накрахмалить. Обработанные вещи хорошо держат форму и выглядят опрятно – этот факт и сейчас пользуется популярностью, а раньше ни одно официальное мероприятие не обходилось без накрахмаленного воротничка или платка, а их отсутствие даже могли счесть за дурной тон.

Еще одно бытовое применение крахмала – в косметических целях. Крахмал входит в состав сухих шампуней: после распыления на волосы он, как и в случае с чисткой одежды, адсорбирует пот и грязь. Загрязненную крахмальную пленку необходимо потом обязательно вычесать и смыть.

Если использование крахмала для обработки одежды, ухода за телом и, тем более, в пищевой промышленности нам знакомо из повседневной жизни, то следующие области применения крахмала уже не так очевидны: мы «встретим» его внутри лекарств, в бумаге и картоне, и даже в экологичном пластике!

Так, благодаря нейтральному вкусу и хорошей переносимости крахмал входит в состав таблеток в качестве вспомогательного вещества. Он также добавляется в бумагу для увеличения ее прочности и лучшего удержания добавок, хотя для этих целей большей популярностью пользуется не обычный крахмал, а катионный. Различие между ними заключается в наличии замещенной группы, имеющей положительный заряд в водной среде (как, например, NH4+). Такой модифицированный крахмал равномерно оседает на волокнах бумаги, электростатически притягиваясь к отрицательно заряженной целлюлозе, и лучше удерживает отбеливающие вещества и пигменты.

   Сейчас ученые из разных областей естественных наук большое внимание уделяют экологическим проблемам. Один из путей их решения – поиск альтернативы материалам, загрязняющим окружающую среду. Известно, что обычный пластик практически не подвергается разложению микроорганизмами в силу того, что это синтетический материал. Однако, если взять за основу природный полимер, «удобный» для разлагающих бактерий, можно создать новый материал с заданными свойствами, при этом не представляющий опасности для экологии. Таким полимером может выступать крахмал. На его основе создан биоразлагаемый пластик, который используется для производства пищевых и одноразовых упаковок.  Кроме того, уже появились идеи изготовления не обычных биоупаковок, а содержащих в себе специфичные бактерии, убивающие патогены. Ученые из американского Университета Клемсона изобрели биопластик, содержащий бактерии низина, безопасные для человека. Они не позволяют размножаться возбудителям листериоза. Исследования биопластиков, улучшение их механических свойств перспективны и важны, так как даже при частичной замене синтетического пластика снизится степень загрязнения окружающей среды.

Автор: Фарба Элина, РХТУ им. Д.И. Менделеева


Читайте также
18 марта
10:30
У Холокоста была репетиция: «Аромат изгнания» армянского народа
16 октября
18:10
Разбитое зеркало
12 октября
16:45
Роль литературы в современном мире: видение Венко Андоновского