Нишесте

Нишесте

Нишестето((C₆H₁₀O₅)_n), познато още катоскорбяла,еполизахарид,образуващ се в резултат на процесафотосинтезав листата на растенията и натрупван като енергиен резерв в семената, корените и плодовете под формата на скорбялни (нишестени) зрънца. Състои се от два полизахарида –амилозаиамилопектин,като тяхното съотношение е различно в различните източници на нишесте (царевица,пшеница,ориз,картофи,ръж,овеси др.) И двата полизахарида саполимеринаглюкозатаи една типична полимерна верига на нишестето се състои от около 2500 молекули на глюкозата в различна степен наполимеризация.Химичната му формула е (C₆H₁₀O₅)_n,където n е общият брой намономеритена глюкозата.

Свойства

Нишестето е бяло микрокристално вещество,неразтворимо в студена вода, без вкус и мирис. В гореща вода набухва, образувайки колоиден разтвор. При реакция с йодов разтвор се оцветява в синьо, което се използва като индикатор за присъствието му. В стомашния тракт на човека и животните нишестето се разтваря, подлагайки се нахидролизапод въздействие наензимаамилазаи се превръща в глюкоза, която се усвоява от организма. Поради това то е един от основните енергийни източници в ежедневното хранене на човека, тъй като се съдържа в изобилие вхляба,картофите изърнените храни.То е основна съставка набрашното(75 – 80%), картофите (до 80%) и др.

Структура

Качественият анализ показва, че нишестето съдържавъглерод,водородикислород.За разлика отмонозахаридитенишестето не редуцира Фелинговия разтвор и амонячен разтвор на дисребърен оксид. Следователно нишестето не съдържа свободнаалдехиднагрупа. Ако обаче се вари разтвор на нишесте в присъствие на минерална киселина (солнаилисярна), то се хидролизира, като се минава междинно през нишестени декстрини, малтоза и се стигне до глюкоза, която имат редуктивни свойства. По такъв начин хидролизата на нишестето става на степени, катомолекулната масана междинните продукти постепенно намалява.

Хидролизата на нишестето може да протече и при обикновенатемпературапод действието на ензимите амилаза илидиастаза– ензими доста разпространени в растителния и животинския свят. Ензимната хидролиза води до получаването намалтоза.

Броят на глюкозните остатъци в различнитемолекулина нишестето е от 200 до 6000. Следователно нишестето е природенполимер.То е смес отмакромолекулис различни молекулни маси, като средната му молекулна маса варира от 30 000 до 1 000 000. Макромолекулите на нишестето се различават по структура. В едни от тях глюкозидните остатъци са свързани линейно, в прави вериги, а при други – глюкозните остатъци са свързани в разклонена верига.

Химически нишестето е нееднородно. То е смес от две вещества –амилоза(20 – 30%) иамилопектин(70 – 80%). Формата на макромолекулата на амилозата е линейна (с различна дължина на веригата), като броят на глюкозните остатъци е от 200 до 1000. Средната молекулна маса на амилозата е от 32 000 до 160 000. Формата на макромолекулата на амилопектина е силно разклонена, като броят на глюкозните остатъци варира от 600 до 6000. Средната молекулна маса на амилопектина е от 100 000 до 1 000 000. Разклонената верига на амилоектина се състои от къси глюкозидни вериги от по 20 – 25 глюкозни остатъци.

Амилозата се разтваря въвводакато образува колоиден разтвор и оцветява йода в синьо. Амилопектинът е неразтворим във вода и оцветява йода във виолетово. Установено е, че макромолекулите на нишестето са изградени от остатъци на α-D-глюкоза, като са нагънати спираловидно в пространството.

Наличието на хидроксилни групи в макромолекулите на нишестето определя възможността то да се естерифицира. Полученитеестеринямат практическо значение.

Приложение и преработка

Нишестето намира приложения в хранителната, хартиената и фармацевтичнатапромишленостза получаване наетилов алкохол,глюкоза,хартия,текстил,лепилаи др. В промишлеността превръщането на нишестето в глюкоза (процес на озахаряване) се извършва чрез няколкочасовото му варене в разредена сярна киселина. Каталитичното влияние на сярната киселина върху процеса на озахаряване е открито от Кирхоф още през1811г. За да се отдели от получения разтвор сярната киселина, към него добавяттебешир,който при взаимодействие с нея образува нератзворимкалциев сулфат.Последният се филтрира. Получената гъста сладка маса освен глюкоза съдържа и значително количество други продукти от хидролизата на нишестето. Тя се използва в сладкарската промишленост и за други технически цели. Така нареченото модифицирано нишесте се използва за сгъстяване на замразени храни. Ако е необходимо да се получи чиста глюкоза, варенето на нишестето продължава по-нататък, докато се постигне по-пълното му превръщане в глюкоза. Полученият следнеутрализациятаи филтрацията разтвор се сгъстява, докато от него не започнат да се отделят кристалите на глюкозата. При нагряването на сухо нишесте до 200 – 250° се извършва неговото частично разлагане и се получава смес от по-малко сложни от нишестето полизахариди (декстрини др.).

Нишестето е основнавъглехидратнахранана живите организми. То се усвоява след предварителната му хидролиза под действието на ензима амилаза. Получената глюкоза е храна за всичкиклетки.Излишната глюкоза се складира вчерния дробпод формата нагликоген.По строеж гликогенът стои близо до амилопектина, но веригата му е по-силно разклонена и се състои от по-малък брой глюкозни остатъци (10 – 12) в отделните ѝ клонове. По такъв начин макромолекулата на гликогена е почти сферична. Средната му молекулна маса се движи в границите от 4 000 000 до 14 000 000. Гликогенът служи за резервнахрана,като при нужда се разгражда до глюкоза. Гликогенът се съдържа и вмускулната тъкан,където при физическо натоварване се разпада домлечна киселина.

Нишестето се използва за получаване на глюкоза,алкохол,ацетон,глицерол.Намира приложение и при получаването навитаминииантибиотици.Получените при частичната хидролиза на нишестето декстрини се използват за приготвяне на декстриновилепила.

Ко̀лата (нишестениятклей) се използват за колосване на памучни тъкани.

Безопасност и здраве на работното място

Установено е, че при продължително вдишване на праха от нишестето, поглъщането му, както и при контакт с кожата или очите, е възможно да се получи дразнене на очите, кожата, лигавиците, доридерматит.Американската служба по безопасност и здраве при работа (OSHA) определя задължителна граница (допустимо ограничение) за експозиция (излагане) на нишесте на работното място: обща експозиция 15 mg/m³ и респираторна експозиция 5 mg/m³ за 8-часов работен ден. Друга американска институция, Националният институт за безопасност и здраве при работа (NIOSH) определя препоръчителна граница на обща експозиция от 10 mg/m³ и експозиция на респираторна експозиция от 5 mg/m³ в продължение на 8 часа.