Proprietățile amidonului

Abstract: Hidraţii de carbon sunt produşi naturali de importanţă vitală pentru plante şi animale, care alcătuesc trei grupe: monozaharidele, dizaharidele şi polizaharidele. Plantele sintetizează hidraţii de carbon din dioxid de carbon şi apă folosind drept catalizator clorofila proprie şi energia solară necesară pentru reacţie. Scopul lucrării a fost de a argumenta importanţa unui polizaharid precum amidonul, care este primul produs de fotosinteză, vizibil sub microscop şi de a accentua activitatea lui biochimică, stabilitatea în anumite condiţii cît şi unele proprietăţi chimice.

Cuvinte cheie: amidon, fotosinteză, dextrine, α-glucoză, polizaharidă, hidroliză, hidrat de carbon, grad de polimerizare.

1. Structura şi proprietăţi

Amidonul, polizaharid foarte răspîndit în regnul vegetal [1] , reprezintă un praf alb, insolubil în apă, asemănător la aparenţă cu făina de grâu, dar la apăsare sau presare făina de amidon scârţâie uşor. În apă fierbinte se umflă, dând un amestec coloidal, numit clei de amidon (pap de amidon).

Fig.1. Structura amidonului

Formula moleculară a amidonului este (n indică gradul de polimerizare). Macromoleculele de amidon sânt alcătute din resturi de α-glucoză (figura 1) [2] , legate între ele prin punţi de oxigen. Macromoleculele nu sunt identice, gradul de polimerizare n variază de la câteva sute până la câteva mii. Unele sunt liniare, altele ramificate, în corpurile naturale macromoleculele de amidon sunt aranjate sub formă de granule [3] diferite ca forma si marime, in functie de natura plantei. De exemplu,la orz granulele de amidon sunt mici, iar la cartofi ele sunt mari cu structura stratiformă [4]. Se gaseşte in ţesutul alimentelor de origine vegetală, indeosebi in boabele cerealelor, legume uscate, in tuberculi (cartofi). Este o substanţă graunţos-fainoasă ce se formează in parţile verzi ale plantelor, ca rezultat al procesului de fotosinteză.

2. Obţinerea şi descompunerea

Amidonul este hidratul de carbon de rezervă al plantelor. Plantele sintetizează hidraţii de carbon din dioxid de carbon şi apă folosind drept catalizator clorofila proprie şi energia solară necesară pentru reacţie:

lumină

6CO2 + 6H2O C6(H2O)6 + 6O2 (1)

clorofilă

Macromolecula de amidon se formează prin deshidratarea intermoleculară a moleculelor de α-glucoză.

Fiind un polimer (polizaharidă), amidonul se supune hidrolizei precum zaharoza. Procesul de hidroliză decurge treptat cu formarea intermediară a unor polizaharide mai inferioare (dextrine, maltoză), până la glucoză (forma α, schema 2).

+H2O +H2O +H2O

(C6H10O5)n (C6H10O5)m n/2C12H22O11 nC6H12O6 (2)

amidon dextrine (m<n) maltoză glucoză

În tehnică pentru a transforma amidonul în glucoză el se amestecă cu acidul sulfuric diluat şi se pune să fiarbă câteva ceasuri de-a rândul (metoda lui Kirhgov). Pentru a îndepărta acidul sulfuric din soluţia obţinută se adaugă cretă, care formează cu acidul sulfuric sulfat de calciu CaSO4, insolubil în apă. Sulfatul de calciu se filtrează iar soluţia se evaporă. Se obţine o masă deasă şi dulce, numită sirop de glucoză (melasa), care pe lângă acesta mai conţine şi alte produse ale hidrolizei amidonului. Melasa se foloseşte pentru prepararea unor feluri de bomboane, marmelade, turtelor dulci şi altele. Produsele de cofetărie ce conţin melasă nu sunt aşa de dulci ca cele preparate din zahăr curat, dar ele rămân mult timp moi.

Pentru a obţine glucoză pură amidonul trebuie fiert un timp mai îndelungat şi atunci el se transformă complect în glucoză. Soluţia, obţinută după neutralizare şi filtrare, se condensează, până când încep să se depună din ea cristale de glucoză.

Încălzind amidonul uscat până la 200- 250 , el se descompune parţial şi se obţine dextrina-un amestec de polizaharide, mai simple decât amidonul (schema 2). Dextrina se întrebuinţează la finisarea ţesăturilor şi pentru fabricarea cleiului. Transformarea amidonului în dextrină condiţionează formarea crustei lucioase pe pâinea coaptă şi luciul rufelor scrobite.

3. Rolul biologic

Amidonul este una din sursele energetice importante ale organismelor uman şi animal. Organismul omului, însă, nu-l poate asimila direct. Nimerind în organism cu hrana, amidonul se supune hidrolizei enzimatice. Acest proces începe în timpul mestecării alimentelor sub acţiunea fermenţilor din salivă. Apoi hidroliza amidonului continuă în stomac şi intestine, transformându-se în α-glucoză, care se absoarbe prin pereţii intestinului în sânge şi nimereşte în ficat [5 ]. Aceasta este transportată spre celule, unde se consumă parţial pentru necesităţile energetice ale organismului conform schemei (3).

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Q (3)

Restul de glucoză, care nu a fost consumată, se recombină din nou, formând un compus macromolecular— glicogenul — cu aceeaşi formulă moleculară , dar mult mai ramificat decât amidonul. Glicogenul este rezerva energetică a organismului între mese şi în cazul unor eforturi sporite. El se consumă după acelaşi principiu ca şi amidonul.

Glicogenul se depune în ficat şi în muşchi. Dacă procentul de glicogen depăşeşte limita de 50-60 g la 1 kg de masă, organismul încetează a-l sintetiza, restul glucozei transformându-se în grăsime.

Hidraţi de carbon sunt acumulatori şi furnizori de energie solară. În figura 2 este redat circuitul oxigenului şi dioxidului de carbon în natură [3].