Krakmolas vadinamas polisacharidu. Tai reiškia, kad jį sudaro monosacharidai, susieti ilgomis grandinėmis. Tiesą sakant, tai yra dviejų skirtingų polimerinių medžiagų mišinys: krakmolas susideda iš amilozės ir amilopektino. Abiejose grandinėse esantis monomeras yra gliukozės molekulė, tačiau jos labai skiriasi struktūra ir savybėmis.
Visas būrys
Kaip jau minėta, ir amilozė, ir amilopektinas yra alfa-gliukozės polimerai. Skirtumas yra tas, kad amilozės molekulė turi linijinę struktūrą, o amilopektinas yra šakotas. Pirmoji yra tirpi krakmolo frakcija, amilopektinas – ne, ir apskritai krakmolas vandenyje yra koloidinis tirpalas (zolis), kuriame ištirpusi medžiagos dalis yra pusiausvyroje su neištirpusia.
Palyginimui pateikiamos bendrosios amilozės ir amilopektino struktūrinės formulės.
Amilozė tirpsta dėl micelių susidarymo – tai kelios molekulės, sujungtos taip, kad jų hidrofobiniai galai būtų paslėpti viduje, o hidrofiliniai galai paslėpti išorėje, kad kontaktuotų su vandeniu. Jie yra pusiausvyroje su molekulėmis, kurios nėra sujungtos į tokius agregatus.
Amilopektinas taip pat gali sudaryti micelinius tirpalus, bet daug mažesniu mastu, todėl praktiškai netirpsta š altame vandenyje.
Amilozės ir amilopektino krakmolo santykis yra maždaug 20 % pirmojo ir 80 % pastarojo. Šis rodiklis priklauso nuo to, kaip jis buvo gautas (skirtinguose augaluose, kuriuose yra krakmolo, procentai taip pat skiriasi).
Kaip jau minėta, š altame vandenyje gali ištirpti tik amilozė, o ir tada tik iš dalies, tačiau karštame vandenyje iš krakmolo susidaro pasta - daugiau ar mažiau vienalytė lipni išbrinkusių atskirų krakmolo grūdelių masė.
Amilozė
Amilozę sudaro gliukozės molekulės, sujungtos viena su kita 1,4-hidroksilo jungtimis. Tai ilgas, neišsišakojęs polimeras, turintis vidutiniškai 200 atskirų gliukozės molekulių.
Krakmole amilozės grandinė yra susukta: joje esančių „langų“skersmuo yra maždaug 0,5 nanometro. Jų dėka amilozė gali sudaryti kompleksus, „svečio-šeimininko“tipo junginius-inkliuzus. Jiems priklauso gerai žinoma krakmolo reakcija su jodu: amilozės molekulė yra „šeimininkė“, jodo molekulė – „svečia“, patalpinta spiralės viduje. Kompleksas yra intensyviai mėlynos spalvos ir naudojamas jodui ir krakmolui aptikti.
Skirtinguose augaluose amilozės procentinė dalis krakmolo gali skirtis. Kviečiuose ir kukurūzuose jis yra standartinis 19–24 % masės. Ryžių krakmolo yra 17 %, o obuolių krakmole yra tik amilozės – 100 % masės.
Pastoje amilozė sudaro tirpiąją dalį, kuri naudojamaanalitinė chemija krakmolo atskyrimui į frakcijas. Kitas būdas, krakmolo frakcionavimas, yra amilozės nusodinimas kompleksų su butanoliu arba timoliu pavidalu verdančiame tirpaluose su vandeniu arba dimetilsulfoksidu. Chromatografijoje gali būti panaudota amilozės savybė adsorbuotis į celiuliozę (esant karbamidui ir etanoliui).
Amilopektinas
Krakmolas turi šakotą struktūrą. Tai pasiekiama dėl to, kad, be 1 ir 4-hidroksilo ryšių, jame esančios gliukozės molekulės taip pat sudaro ryšius 6-oje alkoholio grupėje. Kiekvienas toks „trečiasis“ryšys molekulėje yra nauja grandinės atšaka. Bendra amilopektino struktūra savo išvaizda primena krūvą, makromolekulė kaip visuma egzistuoja sferinės struktūros pavidalu. Jame esančių monomerų skaičius yra maždaug 6000, o vienos amilopektino molekulės molekulinė masė yra daug didesnė nei amilozės.
Amilopektinas taip pat sudaro inkliuzinį junginį (klatratą) su jodu. Tik šiuo atveju kompleksas nuspalvintas raudonai violetine (arčiau raudonos) spalva.
Cheminės savybės
Amilozės ir amilopektino cheminės savybės, išskyrus jau aptartą sąveiką su jodu, yra visiškai vienodos. Jas sąlygiškai galima suskirstyti į dvi dalis: reakcijas, būdingas gliukozei, tai yra, vykstančias su kiekvienu monomeru atskirai, ir reakcijas, turinčias įtakos ryšiams tarp monomerų, pavyzdžiui, hidrolizė. Todėl toliau kalbėsime apie chemines krakmolo, kaip amilozės ir amilopektino mišinio, savybes.
Krakmolasreiškia neredukuojančius cukrus: visi glikozidiniai hidroksilai (hidroksilo grupė prie 1-ojo anglies atomo) dalyvauja tarpmolekuliniuose ryšiuose, todėl negali būti oksidacijos reakcijose (pavyzdžiui, Tollenso testas – kokybinė reakcija aldehido grupei arba sąveika su Fellingo grupe reagentas – šviežiai nusodintas vario hidroksidas). Žinoma, yra konservuotų glikozidinių hidroksilų (viename polimero grandinės gale), tačiau nedideliais kiekiais ir jie neturi įtakos medžiagos savybėms.
Tačiau, kaip ir atskiros gliukozės molekulės, krakmolas gali sudaryti esterius naudojant hidroksilo grupes, kurios nedalyvauja ryšiuose tarp monomerų: juos galima „pakabinti“su metilo grupe, acto rūgšties liekana. ir taip toliau.
Be to, krakmolas gali būti oksiduojamas jodo (HIO4) rūgštimi iki dialdehido.
Krakmolo hidrolizė yra dviejų tipų: fermentinė ir rūgštinė. Hidrolizė fermentų pagalba priklauso biochemijos skyriui. Fermentas amilazė skaido krakmolą į trumpesnes polimerines gliukozės grandines – dekstrinus. Krakmolo rūgštinė hidrolizė baigiasi, kai yra, pavyzdžiui, sieros rūgštis: krakmolas iš karto suskaidomas iki monomero – gliukozės.
Laukinėje gamtoje
Biologijoje krakmolas visų pirma yra sudėtingas angliavandenis, todėl augalai jį naudoja kaip maisto medžiagų kaupimo būdą. Jis susidaro fotosintezės metu (iš pradžių atskirų gliukozės molekulių pavidalu) ir nusėda augalų ląstelėse grūdų pavidalu - sėklose, gumbuose, šakniastiebiuose ir kt. (vėliau bus naudojamas kaip„maisto sandėlis“su naujais embrionais). Kartais krakmolo randama stiebuose (pavyzdžiui, sago palmės šerdis yra miltingas krakmolingas) arba lapuose.
Žmogaus kūne
Maisto sudėtyje esantis krakmolas pirmiausia patenka į burnos ertmę. Ten seilėse esantis fermentas (amilazė) suardo amilozės ir amilopektino polimerines grandines, molekules paverčia trumpesnėmis – oligosacharidais, tada jas suskaido ir galiausiai lieka m altozė – disacharidas, susidedantis iš dviejų gliukozės molekulių.
M altozę m altazė skaido į gliukozę – monosacharidą. Ir jau gliukozę organizmas naudoja kaip energijos š altinį.
