Таутомерія моносахаридів в розчинах.

Сахара були історично одними з перших речовин, для яких спостерігалося явище таутомерії. Таутомерія сахарів – це кільцеволанцюжна або оксо-оксі-таутомерія. Моносахариди, у залежності від умов реакції та використовуємих реагентів, реагують в одній із таутомерних форм: піранозної, фуранозної або ациклічної:

Існування таутомерії для моносахаридів підтверджено експерементально шляхом досліджень їх оптичної активності, а також за допомогою ЯМР- та ІК-спектроскопії. Явище мутаротації пов’язане з взаємними перетвореннями таутомерних форм моносахариду та встановленням рівновагою між ними. Положення рівноваги залежить від структури та стереохімії моносахариду, но не залежить від вихідної таутомерної форми даного сахару. Так, свіжеприготований водний розчин α- і β-D-глюкози має питоме обертання [α]_D = +106⁰ та 22,5⁰ відповідно. З протягом часу питоме обертання першого падає, в другого виростає, в обох випадках доходить до постійної велечини + 52,5⁰.

Високомолекулярні полісахариди.

Вищі полісахариди містять сотні та тисячі залишків моносахаридів, у зв’язку з чим їх будова залишалась довго невивченою.

1. Всі полісахариди є довгі ланцюги, в яких залишки моносахаридів пов’язані між собою кисневими містками.

2. Поліглікозидні ланцюги, які утворюють молекули полісахаридів, можуть бути нерозгалужені та розгалужені.

Крохмаль, його будова, властивості та застосування у харчовій промисловості.

Застосування крохмалю різноманітне. Він є основним вуглеводом продуктів харчування людини – хліба, круп, картоплі. Значні кількості його переробляють на декстрини, патоку і глюкозу, які використовують в кондитерському виробництві. З крохмалю, який є в картоплі і зернах злаків, добувають етиловий спирт.

У хлібопекарній та кондитерській промисловостікартопляний та кукурудзяний крохмалі використовують для часткової заміни борошна. Крохмаль знижує силу борошна, надає виробам (наприклад, печеву) більшу хрупкість, а також використовують як антикристалізатор. Крохмаль який знаходиться у комплексі борошна впливає на консистенцію тіста, його вологоємність та вміст в ньому цукру. Меленькі та пошкоджені зерна крохмалю швидко оцукруються в процесі приготування хліба, чим великі та плотні зерна.

У крохмальному зерні, крім власного крохмалю, міститься незначна кількість фосфорної, кремнівої кислоти, а також інших речовин.

Структура зерен крохмалю кристалічна, тонкопориста. Крохмаль характеризується значною адсорбційною здібністю, в наслідок чого він може пов’язувати велику кількість води даже при температурі 30⁰С, тобто при температурі тіста.

Крохмальне зерно не неоднорідне, воно складається з двох полісахаридів: амілози, яка утворює внутрішню частину зерна крохмалю, та амілопектину, який складає зовнішню частину. Кількісні співвідношення амілози та амілопектину у крохмалі різних злаків 1:3 або 1:3,5.

Молекула амілози є нерозгалуженим (або дуже мало розгалужена) полісахаридом зі ступенем полімерізації 1000 – 6000, що відповідає молекулярній масі 16000 – 1000000.

Водний розчин амілози дуже нестійкий. Через деякий час амілоза випадає у виді нерозчинного осаду (ретрограція). З йодом амілоза дає чисто синє забарвлення.

Амілоза відрізняється від амілопектину меншою молекулярною масою та більш простою будовою молекули. При нагріванні крохмалю з водою амілоза переходить у колоїдний розчин, а амілопектин набрякає, утворюючи клейстер. Повна клейстарізація крохмалю борошна, при яких його зерна втрачають форму, здійснюється при співвідношенні крохмалю і води 1:10.

Підлягаючи клейстерізації, крохмальні зерна значно збільшуються у об’ємі, стають рихлими та більш піддаються дії ферментів. Температура, при якій в’язкість крохмального студню найбільша, називають температурою клейстерізації крохмалю. Температура клейстерізації залежить від природи крохмалю тп від ряду зовнішніх факторів: рН середовища, присутності у середовищі електролітів та ін..

Температура клейстарізації, в’язкість та швидкість старіння крохмального клейстру у крохмалю різних видів неоднакова. Житній крохмаль клейстеризується при температурі 50 – 55⁰С, пшеничний при 62 – 65⁰С, кукурудзяний при 69 – 70⁰С. Такі особливості крохмалю мають велике значення для якості хліба.

Присутність повареної солі значно підвищує температуру клейстерізації крохмалю.

Технологічне значення крохмалю борошна у виробництві хліба дуже велике. Від стану крохмальних зерен залежить водопоглинаюча здібність тіста, процес його бродіння, структура хлібного м’якуша, смак, аромат, пористість хліба, швидкість черствіння хліба. Крохмальні зерна при замісі тіста пов’язують значну кількість вологи. Особливо велика водопоглинаюча здібність механічно пошкоджених та малих зерен крохмалю, так як вони мають велику питому поверхню. У процесі бродіння та вистоювання тіста частина крохмалю під дією β-амілази оцукрюються, перетворюючись в мальтозу. Утворення мальтози необхідне для нормального бродіння тіста та якості хліба.

При випіканні хліба крохмаль клейстеризується, пов’язуючи вологу, яка знаходиться у тісті, що забезпечує утворення сухого еластичного м’якуша хліба. Під час збереження хліба крохмальний клейстер підлягає старінню (синерезісу), що є основною причиною хлібних виробів.