澱粉水解

澱粉水解

化學現象
澱粉是高分子碳水化合物,是由單一類型的糖單元組成的多糖。澱粉的基本構成單位為α-D-吡喃葡萄糖,葡萄糖脫去水分子後經由糖苷鍵連接在一起所形成的共價聚合物就是澱粉分子。澱粉屬于多聚葡萄糖,遊離葡萄糖的分子式以C6H12O6表示,脫水後葡萄糖單位則為C6H10O5,因此,澱粉分子可寫成(C6H10O5)n,n為不定數。組成澱粉分子的結構單體(脫水葡萄糖單位)的數量稱為聚合度,以DP表示。[1]
    中文名:澱粉水解 外文名: 适用領域: 所屬學科: 分類:化學工程名 途徑:稀硫酸或加熱 屬性:高分子化合物 産物:葡萄糖

科學探究

設計實驗方案,實驗澱粉能不能水解,水解的條件和産物是什麼?怎樣判斷澱粉是否水解了?

實驗用品

澱粉、水、碘溶液、20%的硫酸、10%氫氧化鈉、2%的硫酸銅、酒精燈、試管夾、試管等。

實驗方法

1、在試管1中加入0.5g澱粉和4ml水,在試管2中加入0.5g澱粉和4ml 20%的硫酸溶液。分别加熱試管3~4min。 

2、把試管2中的一部分溶液倒入試管3中,留作下一步實驗用。

3、向試管1和試管2中加入幾滴碘溶液,觀察現象。發現試管1的溶液呈藍色(澱粉遇碘變成藍色),試管2無明顯現象。不同現象的原因是:澱粉在酸性條件并加熱的條件下發生了水解反應。

4、向試管3中滴入10%的氫氧化鈉溶液,調溶液pH值約為9~10。

5、另取一隻試管4加入3ml氫氧化鈉溶液,并向其中滴入4滴2%的硫酸銅溶液,立即有藍色的氫氧化銅沉澱生成。再取試管3中的水解液1ml滴入,振蕩混合均勻後,用酒精燈加熱煮沸,溶液顔色常有藍色——黃色——綠色(黃藍兩色混合)——紅色等一系列變化。最終有紅色沉澱生成。原因是氫氧化銅被還原生成紅色難溶于水的氧化亞銅。

注意事項

澱粉水解的中間産物糊精(有分子量較大的紅糊精和分子量較小的白糊精),對碘反應的顔色變化是:紫色—棕色—黃色,若澱粉水解不徹底,也會有不同的顔色出現

問題思考

1、試管1為什麼變成了藍色?試管2為什麼無明顯現象?為什麼?(試管1中的澱粉未水解,澱粉遇碘變成藍色;試管2中澱粉在酸的催化作用下水解了,所以無明顯現象;不同現象的原因是:澱粉在酸性條件并加熱的條件下發生了水解反應。)

2、如何驗證澱粉沒有還原性?(提示:不能發生銀鏡反應或者不能還原氫氧化銅)

3、實驗延伸設計:如何驗證唾液酶對澱粉水解的催化作用?(注意事項:用唾液作催化劑水解澱粉時,溫度不得超過45℃,因為溫度過高,唾液酶易失去活性,最适宜的溫度是37—40℃。)某些細菌能夠分泌澱粉酶(胞外酶),将澱粉水解為麥芽糖和葡萄糖,再被細菌吸收利用。澱粉被水解後遇碘不再變藍色。

(1)将裝有澱粉培養基的錐形瓶置于沸水浴中融化,然後取出冷卻至50℃左右,即傾入培養皿中,待凝固後制成平闆。

(2)翻轉平闆使底皿背面向上,用記号筆在其背面玻璃上劃成兩半,一半用于接種枯草芽孢杆菌作為陽性對照菌,另一半用于接種試驗菌大腸杆菌或産氣腸杆菌。接種時用接種環取少量菌在平闆兩邊各劃“+”字。如圖7-1-1。

(3)将接完種的平闆倒置于37℃恒溫箱中,培養24h。

(4)觀察結果時,可打開皿蓋,滴加少量碘液于平闆上,輕輕旋轉,使碘液均勻鋪滿整個平闆。如菌體周圍出現無色透明圈,則說明澱粉已被水解。透明圈的大小,說明該菌水解澱粉能力的強弱。

制備方法

1、酸解法

以酸(無機酸或有機酸)為催化劑,在高溫高壓下将澱粉水解轉化為葡萄糖的方法。

優點:

生産簡易,由澱粉逐步水解為葡萄糖的整個化學反應過程,僅在一個高壓容器内進行,水解時間短,設備生産能力大。

如采用10oBe`濃度澱粉,在0.294Mpa壓力下需20min;在0.343Mpa壓力下僅需7-10min

缺點:

1)由于水解作用是在高溫高壓條件下進行的,要求設備耐腐蝕、耐高溫、高壓;

2)在酸水解過程中,除了澱粉的水解反應外,尚有副反應的發生,将造成澱粉的利用率降低;

3)酸水解法對澱粉原料要求嚴格,顆粒大小均勻,澱粉濃度不宜過高

2、酶解法(雙酶水解法)

酶解法是用澱粉酶将澱粉水解為葡萄糖。

酶解法可分兩步:

第一步:利用-澱粉酶将澱粉轉化為糊精和低聚糖,使澱粉的可溶性增加,此過程稱“液化”;

如采用BF7658菌的-澱粉酶,反應溫度在85-90°C,pH6.0-7.0;用糖化酶,反應溫度50-60°C,pH3.5-5.0

第二步:利用糖化酶将糊精或低聚糖進一步水解,轉變為葡萄糖,此過程稱“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`(含澱粉18-20%)

雙酶法一般20-23°Be`(含澱粉34-40%)

3、酸酶結合法

酸酶法

有些澱粉,如玉米、小麥等谷類澱粉,澱粉顆粒堅實,如用-澱粉酶液化,在短時間内,液化反應往往不徹底;

可采用酸将澱粉水解至葡萄糖值10-15,然後将水解液降溫、中和,加入糖化酶進行糖化。

葡萄糖值(DE值; dextrose equivalent value )—— 指葡萄糖糖(所有測定的還原糖都當作葡萄糖)占幹物質的百分率,用于表示澱粉水解程度及糖化程度。

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