淀粉水解

淀粉水解

化学现象
淀粉是高分子碳水化合物,是由单一类型的糖单元组成的多糖。淀粉的基本构成单位为α-D-吡喃葡萄糖,葡萄糖脱去水分子后经由糖苷键连接在一起所形成的共价聚合物就是淀粉分子。淀粉属于多聚葡萄糖,游离葡萄糖的分子式以C6H12O6表示,脱水后葡萄糖单位则为C6H10O5,因此,淀粉分子可写成(C6H10O5)n,n为不定数。组成淀粉分子的结构单体(脱水葡萄糖单位)的数量称为聚合度,以DP表示。[1]
    中文名:淀粉水解 外文名: 适用领域: 所属学科: 分类:化学工程名 途径:稀硫酸或加热 属性:高分子化合物 产物:葡萄糖

科学探究

设计实验方案,实验淀粉能不能水解,水解的条件和产物是什么?怎样判断淀粉是否水解了?

实验用品

淀粉、水、碘溶液、20%的硫酸、10%氢氧化钠、2%的硫酸铜、酒精灯、试管夹、试管等。

实验方法

1、在试管1中加入0.5g淀粉和4ml水,在试管2中加入0.5g淀粉和4ml 20%的硫酸溶液。分别加热试管3~4min。 

2、把试管2中的一部分溶液倒入试管3中,留作下一步实验用。

3、向试管1和试管2中加入几滴碘溶液,观察现象。发现试管1的溶液呈蓝色(淀粉遇碘变成蓝色),试管2无明显现象。不同现象的原因是:淀粉在酸性条件并加热的条件下发生了水解反应。

4、向试管3中滴入10%的氢氧化钠溶液,调溶液pH值约为9~10。

5、另取一只试管4加入3ml氢氧化钠溶液,并向其中滴入4滴2%的硫酸铜溶液,立即有蓝色的氢氧化铜沉淀生成。再取试管3中的水解液1ml滴入,振荡混合均匀后,用酒精灯加热煮沸,溶液颜色常有蓝色——黄色——绿色(黄蓝两色混合)——红色等一系列变化。最终有红色沉淀生成。原因是氢氧化铜被还原生成红色难溶于水的氧化亚铜。

注意事项

淀粉水解的中间产物糊精(有分子量较大的红糊精和分子量较小的白糊精),对碘反应的颜色变化是:紫色—棕色—黄色,若淀粉水解不彻底,也会有不同的颜色出现

问题思考

1、试管1为什么变成了蓝色?试管2为什么无明显现象?为什么?(试管1中的淀粉未水解,淀粉遇碘变成蓝色;试管2中淀粉在酸的催化作用下水解了,所以无明显现象;不同现象的原因是:淀粉在酸性条件并加热的条件下发生了水解反应。)

2、如何验证淀粉没有还原性?(提示:不能发生银镜反应或者不能还原氢氧化铜)

3、实验延伸设计:如何验证唾液酶对淀粉水解的催化作用?(注意事项:用唾液作催化剂水解淀粉时,温度不得超过45℃,因为温度过高,唾液酶易失去活性,最适宜的温度是37—40℃。)某些细菌能够分泌淀粉酶(胞外酶),将淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖,再被细菌吸收利用。淀粉被水解后遇碘不再变蓝色。

(1)将装有淀粉培养基的锥形瓶置于沸水浴中融化,然后取出冷却至50℃左右,即倾入培养皿中,待凝固后制成平板。

(2)翻转平板使底皿背面向上,用记号笔在其背面玻璃上划成两半,一半用于接种枯草芽孢杆菌作为阳性对照菌,另一半用于接种试验菌大肠杆菌或产气肠杆菌。接种时用接种环取少量菌在平板两边各划“+”字。如图7-1-1。

(3)将接完种的平板倒置于37℃恒温箱中,培养24h。

(4)观察结果时,可打开皿盖,滴加少量碘液于平板上,轻轻旋转,使碘液均匀铺满整个平板。如菌体周围出现无色透明圈,则说明淀粉已被水解。透明圈的大小,说明该菌水解淀粉能力的强弱。

制备方法

1、酸解法

以酸(无机酸或有机酸)为催化剂,在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。

优点:

生产简易,由淀粉逐步水解为葡萄糖的整个化学反应过程,仅在一个高压容器内进行,水解时间短,设备生产能力大。

如采用10oBe`浓度淀粉,在0.294Mpa压力下需20min;在0.343Mpa压力下仅需7-10min

缺点:

1)由于水解作用是在高温高压条件下进行的,要求设备耐腐蚀、耐高温、高压;

2)在酸水解过程中,除了淀粉的水解反应外,尚有副反应的发生,将造成淀粉的利用率降低;

3)酸水解法对淀粉原料要求严格,颗粒大小均匀,淀粉浓度不宜过高

2、酶解法(双酶水解法)

酶解法是用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖。

酶解法可分两步:

第一步:利用-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖,使淀粉的可溶性增加,此过程称“液化”;

如采用BF7658菌的-淀粉酶,反应温度在85-90°C,pH6.0-7.0;用糖化酶,反应温度50-60°C,pH3.5-5.0

第二步:利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解,转变为葡萄糖,此过程称“糖化”。

“液化”和“糖化”都是在酶作用下完成的,故得名。

酸解法一般10-12°Be`(含淀粉18-20%)

双酶法一般20-23°Be`(含淀粉34-40%)

3、酸酶结合法

酸酶法

有些淀粉,如玉米、小麦等谷类淀粉,淀粉颗粒坚实,如用-淀粉酶液化,在短时间内,液化反应往往不彻底;

可采用酸将淀粉水解至葡萄糖值10-15,然后将水解液降温、中和,加入糖化酶进行糖化。

葡萄糖值(DE值; dextrose equivalent value )—— 指葡萄糖糖(所有测定的还原糖都当作葡萄糖)占干物质的百分率,用于表示淀粉水解程度及糖化程度。

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