Zetmeel wordt een polysacharide genoemd. Dit betekent dat het bestaat uit monosachariden die in lange ketens zijn verbonden. In feite is het een mengsel van twee verschillende polymere stoffen: zetmeel bestaat uit amylose en amylopectine. Het monomeer in beide ketens is een glucosemolecuul, maar ze verschillen aanzienlijk in structuur en eigenschappen.
Totaal team
Zoals reeds vermeld, zijn zowel amylose als amylopectine polymeren van alfa-glucose. Het verschil ligt in het feit dat het amylosemolecuul een lineaire structuur heeft en amylopectine vertakt is. De eerste is een oplosbare fractie van zetmeel, amylopectine niet, en in het algemeen is zetmeel in water een colloïdale oplossing (sol), waarin het opgeloste deel van de stof in evenwicht is met het onopgeloste.
Hier worden ter vergelijking de algemene structuurformules van amylose en amylopectine gegeven.
Amylose is oplosbaar door de vorming van micellen - dit zijn verschillende moleculen die op zo'n manier zijn samengevoegd dat hun hydrofobe uiteinden aan de binnenkant verborgen zijn en hun hydrofiele uiteinden aan de buitenkant verborgen zijn voor contact met water. Ze zijn in evenwicht met moleculen die niet tot dergelijke aggregaten zijn samengevoegd.
Amylopectine is ook in staat micellaire oplossingen te vormen, maar in veel mindere mate, en daarom praktisch onoplosbaar in koud water.
Amylose en amylopectine in zetmeel zijn in een verhouding van ongeveer 20% van het eerste tot 80% van het laatste. Deze indicator hangt af van hoe het is verkregen (in verschillende zetmeelhoudende planten zijn de percentages ook verschillend).
Zoals eerder vermeld, kan alleen amylose oplossen in koud water, en zelfs dan slechts gedeeltelijk, maar in heet water wordt een pasta gevormd uit zetmeel - een min of meer homogene kleverige massa van gezwollen individuele zetmeelkorrels.
Amylose
Amylose bestaat uit glucosemoleculen die aan elkaar zijn gekoppeld door 1, 4-hydroxylbindingen. Het is een lang, onvertakt polymeer met gemiddeld 200 individuele glucosemoleculen.
In zetmeel is de amyloseketen opgerold: de diameter van de "vensters" erin is ongeveer 0,5 nanometer. Dankzij hen kan amylose complexen vormen, verbindingen-insluitingen van het type "gastgastheer". De bekende reactie van zetmeel met jodium is van hen: het amylosemolecuul is de "gastheer", het jodiummolecuul is de "gast", geplaatst in de helix. Het complex heeft een intens blauwe kleur en wordt gebruikt om zowel jodium als zetmeel te detecteren.
In verschillende planten kan het percentage amylose in zetmeel variëren. In tarwe en maïs is het standaard 19-24 gew.%. Rijstzetmeel bevat 17% ervan, en alleen amylose is aanwezig in appelzetmeel - 100% massafractie.
In de pasta vormt amylose het oplosbare deel, en dit wordt gebruikt inanalytische chemie voor de scheiding van zetmeel in fracties. Een andere manier, zetmeelfractionering is de precipitatie van amylose in de vorm van complexen met butanol of thymol in kokende oplossingen met water of dimethylsulfoxide. Chromatografie kan de eigenschap van amylose gebruiken om te adsorberen aan cellulose (in aanwezigheid van ureum en ethanol).
Amylopectine
Zetmeel heeft een vertakte structuur. Dit wordt bereikt doordat, naast 1- en 4-hydroxylbindingen, glucosemoleculen daarin ook bindingen vormen aan de 6e alcoholgroep. Elke dergelijke "derde" binding in het molecuul is een nieuwe tak in de keten. De algemene structuur van amylopectine lijkt qua uiterlijk op een bos, het macromolecuul als geheel bestaat in de vorm van een bolvormige structuur. Het aantal monomeren daarin is ongeveer gelijk aan 6000, en het molecuulgewicht van één molecuul amylopectine is veel groter dan dat van amylose.
Amylopectine vormt ook een inclusieverbinding (clathraat) met jodium. Alleen in dit geval is het complex gekleurd in rood-violette (dichter bij rode) kleur.
Chemische eigenschappen
De chemische eigenschappen van amylose en amylopectine, behalve de reeds besproken interacties met jodium, zijn precies hetzelfde. Ze kunnen voorwaardelijk in twee delen worden verdeeld: reacties die kenmerkend zijn voor glucose, dat wil zeggen met elk monomeer afzonderlijk, en reacties die de bindingen tussen monomeren beïnvloeden, zoals hydrolyse. Daarom zullen we het verder hebben over de chemische eigenschappen van zetmeel als een mengsel van amylose en amylopectine.
zetmeelverwijst naar niet-reducerende suikers: alle glycosidische hydroxylen (hydroxylgroep bij het 1e koolstofatoom) nemen deel aan intermoleculaire bindingen en kunnen daarom niet aanwezig zijn in oxidatiereacties (bijvoorbeeld Tollens-test - een kwalitatieve reactie voor een aldehydegroep, of interactie met Felling's reagens - vers neergeslagen hydroxidekoper). Geconserveerde glycosidische hydroxylen zijn natuurlijk beschikbaar (aan het ene uiteinde van de polymeerketen), maar in kleine hoeveelheden en hebben geen invloed op de eigenschappen van de stof.
Echter, net als individuele glucosemoleculen, kan zetmeel esters vormen met behulp van hydroxylgroepen die niet betrokken zijn bij de bindingen tussen monomeren: ze kunnen worden "opgehangen" met een methylgroep, een azijnzuurresidu, enzovoort.
zetmeel kan ook worden geoxideerd met jodium (HIO4) zuur tot dialdehyde.
Hydrolyse van zetmeel is van twee soorten: enzymatisch en zuur. Hydrolyse met behulp van enzymen behoort tot de sectie biochemie. Het enzym amylase breekt zetmeel af in kortere polymere ketens van glucose - dextrines. Zure hydrolyse van zetmeel is volledig in aanwezigheid van bijvoorbeeld zwavelzuur: zetmeel wordt onmiddellijk afgebroken tot het monomeer - glucose.
In het wild
In de biologie is zetmeel voornamelijk een complex koolhydraat en wordt het daarom door planten gebruikt als een manier om voedingsstoffen op te slaan. Het wordt gevormd tijdens fotosynthese (eerst in de vorm van individuele glucosemoleculen) en afgezet in plantencellen in de vorm van korrels - in zaden, knollen, wortelstokken, enz. (later te gebruiken als"voedselmagazijn" met nieuwe embryo's). Soms zit er zetmeel in de stengels (de sagopalm heeft bijvoorbeeld een melige zetmeelachtige kern) of bladeren.
In het menselijk lichaam
Zetmeel in de samenstelling van voedsel komt het eerst in de mondholte. Daar breekt een enzym in speeksel (amylase) de polymeerketens van amylose en amylopectine af, waardoor de moleculen worden omgezet in kortere - oligosachariden, en breekt ze vervolgens af, en tenslotte blijft m altose over - een disacharide bestaande uit twee glucosemoleculen.
M altose wordt door m altase afgebroken tot glucose, een monosacharide. En glucose wordt al door het lichaam gebruikt als energiebron.
