Отличие крахмала от целлюлозы: есть ли разница, сравнение соединений

Main Differences Between Starch and Cellulose

Starch is a glucose polymer where all repeat units are situated in one direction, whereas Cellulose is a glucose polymer where the glucose units can be rotated by 180 degrees around the polymer chain axis.
The units in Starch are linked by Alpha bonds, whereas in Cellulose it is linked by Beta links.
Starch is edible and can be consumed by human beings, whereas Cellulose is not edible and cannot be consumed by human beings. It can only be consumed by certain animals like cows and termites.
Starch is weaker than Cellulose, whereas Cellulose is a lot stronger than Starch.
Starch can be dissolved in warm water, whereas Cellulose cannot be dissolved in water.
Starch is used by plants to store energy, whereas Cellulose is used by plants to support the structure.
Starch is less crystalline than Cellulose, whereas Cellulose is more crystalline.
Starch can be obtained from potatoes, wheat and can also be used as glue, whereas Cellulose can only be used for commercial purposes like being the main component in paper and fibre.

References

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0003267003010705
https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0731684414558325

Home – Science – Starch vs Cellulose: Difference and Comparison

Last Updated : 24 July, 2023

One request?

I’ve put so much effort writing this blog post to provide value to you. It’ll be very helpful for me, if you consider sharing it on social media or with your friends/family. SHARING IS ️

В каких продуктах содержится крахмал

Крахмал — естественная составляющая фруктов, овощей, бобов и злаков. Его можно встретить в орехах и других ежедневно употребляемых продуктах. Изобилие крахмального вещества обнаруживается в различных крупах, в мучных изделиях и в бобовых.

Манная, пшеничная и рисовая каша будет состоять из 70 процентов крахмала в пересчёте на 100 грамм продукта. Пшеничная и ржаная мука, из которой делаются хлебобулочные изделия, состоит из 65 процентов крахмала. В популярных хлопьях «Геркулес» можно обнаружить до 50 процентов крахмального вещества.

Такие виды бобовых как горох, фасоль и чечевица содержат в себе до 45 процентов порошка крахмала. Различные макаронные изделия состоят на 68 процентов из крахмала. В лакомствах к чаю (к примеру, печенье) можно обнаружить около 55 процентов вещества.

Различные овощи и фрукты наполнены крахмалом. Многими любимый картофель вопреки распространенному мифу о его крахмальности имеет лишь до 20% белого порошка в своем составе. Корень хрена и имбиря имеет более 11 процентов вещества.

Свежий зелёный горох состоит из 7 процентов крахмала, а тыква или банан — 2 процента, но количество крахмала стремительно уменьшается со временем созревания плодов.

В природе также существуют продукты, в которых содержится малое количество крахмала, к ним относят:

чеснок;
цикорий;
морковь;
помидор;
капуста;
перец;
грибы;
петрушка;
шпинат;
пастернак.

Структура целлюлозы: что важно знать?

Целлюлоза имеет многочисленные преимущества и широко используется в различных отраслях промышленности, включая пищевую, текстильную, бумажную и фармацевтическую. Однако, чтобы эффективно использовать целлюлозу, необходимо понимать ее структуру и особенности.

Важно отметить, что целлюлоза имеет кристаллическую и аморфную структуру. Кристаллическая часть целлюлозы обладает высокой прочностью и жесткостью, в то время как аморфная часть отличается более высокой эластичностью и пластичностью

Структура целлюлозы образуется благодаря взаимодействию молекул между собой. Гидрофильные свойства целлюлозы позволяют взаимодействовать с водой и образовывать водородные связи. Это обуславливает ее способность поглощать и удерживать влагу.

Важным свойством целлюлозы является ее параллельное укладывание в виде микро- и макрофибрилл. Микрофибриллы состоят из 36-36.000 целлюлозных молекул, которые образуют кристаллический ядро. Аморфные молекулы окружают кристаллическое ядро, создавая макрофибриллу.

Интересно, что несмотря на кристаллическую структуру целлюлозы, она довольно хорошо деградирует при воздействии некоторых микроорганизмов. Это делает ее биоразлагаемой и экологически безопасной.

Целлюлоза служит основным источником питательных веществ для животных.
Целлюлозу применяют в качестве наполнителя в производстве бумаги, катализаторов, пластичных масс и других материалов.
В пищевой промышленности целлюлозу используют как загуститель и стабилизатор.
Целлюлоза является важным компонентом клеточной стенки растений, обеспечивая им прочность и защиту.

Таким образом, понимание структуры целлюлозы позволяет осознанно использовать ее в различных областях промышленности и науки. Изучение ее особенностей и применение новых технологий позволят раскрыть полный потенциал этого удивительного вещества.

Целлюлоза

Целлюлоза также является углеводом. Она имеет большее распространение, чем сам крахмал, является составной частью оболочки клеток растений. Целлюлозу по-другому называют клетчаткой. В деревянном сырье находится шестьдесят процентов целлюлозы, а в бумаге, которую отфильтровали, содержится примерно девяносто процентов целлюлозы.

Целлюлоза представляет собой твердое вещество, не имеющее запаха, белого цвета, которое не растворяется в водном растворе и других растворителях, относящихся к органике. Она хорошо растворяется в концентрированном растворе аммиака с гидроксидом меди (называется реактивом Швейцера). Из такого кислотного раствора получают целлюлозные волокна, называемые гидратцеллюлозой. Вещество клетчатка (целлюлоза) отличается значительной механической прочностью и эластичностью.

Молекулы целлюлозы строятся неразветвленно (нелинейно), поэтому образуются именно волокна этого вещества. А молекулы крахмала строятся и разветвлено, и линейно. Этим и отличаются крахмал и целлюлоза.

Различны эти вещества и по своему строению, а именно: крахмальные молекулы состоят из остатков альфа-глюкозы, а молекулы клетчатки состоят из остатков бета-глюкозы.

Эти незначительные отличия строения данных веществ приводят к большим отличиям в их свойствах. Крахмал является пищевым продуктом, а целлюлозу в пищу не используют.

При взаимодействии с йодом и серной кислотой, целлюлоза окрашивается в синий цвет. А при взаимодействии только лишь с йодом – окрашивается в коричневый оттенок.

Целлюлоза не выдает реакцию «серебряного зеркала». Каждый глюкозный остаток в ней содержит три группы гидроксилов, из-за которых могут образоваться эфиры. При стандартной температуре целлюлоза вступает в реакцию только с концентратами кислот. Как и крахмал, она подвержена гидролизации с появлением глюкозы, когда происходит ее нагрев с не концентрированными кислотами.

Гидролизация целлюлозы по-другому называется осахариванием

Это важное свойство, которое помогает получать из деревянных опилок и деревянной стружки целлюлозу. Когда ее сбраживают, то получается этил, он носит название гидролизного спирта

На гидролизных предприятиях из одной тонны деревянного сырья выходит примерно двести литров этила, это дает возможность заменять полторы тонны картошки либо ноль целых семь десятых тонн зерновых культур.

Глюкоза в своем сыром состоянии, которую получали из древесного сырья, применяется как корм для домашнего скота. А хлопок, лен и пенька (это все тоже является целлюлозой) применяются для производства хлопковых и льняных тканей.

Много целлюлозы используется для изготовление бумажной продукции. Бумага является тонким слоем волокон целлюлозы, они спрессовываются и проклеиваются, чтобы не допустить растекания чернил и краски. Изначально бумагу делали из стеблей риса, хлопкового волокна и старых тканей. Затем этого сырья стало не хватать. Стали применять древесное сырье. В промышленности целлюлозу можно получать варкой древесной щепы. Много бумаги нужно для производства газет, но ее качество (белый цвет, прочность, износоустойчивость) не имеет значения. Дешевую бумагу делают из хвойного древесного сырья, а дорогую качественную бумагу изготавливают из хлопковой и льняной макулатуры. Из целлюлозы путем химической обработки производят искусственное тканевое волокно (вискозное, шелковое, шерстяное), пластмассу, лак, пленку для кинофильмов и фотографий, порох без дыма.

Таким образом, сравнительная характеристика крахмала и целлюлозы показала, что крахмал и целлюлоза являются похожими полимерными веществами (сложными углеводами). Оба эти полимера белого оттенка. Они не растворяются в воде. Строятся из глюкозных молекул. Обозначаются одной химической формулой, способны гидролизоваться и не выдают реакцию «серебряного зеркала». Отличаются они своей структурой (у целлюлозы она линейная, а у крахмала и линейная, и разветвленная). Строение их также различно, хотя глюкоза присутствует в их составе (крахмал строится из остатков альфа-глюкозы, а целлюлоза – из остатков бета-глюкозы). Различны они и областью использования (крахмал применяют в качестве пищевого продукта, а целлюлозу – нет; целлюлозу используют для производства бумажной и текстильной продукции, для изготовления разных предметов, а крахмал – нет). Глюкоза отличается от крахмала и своей прочностью, из нее можно делать волокно. Она и разлагается дольше крахмала.

Starch vs Cellulose

The difference between Starch and Cellulose is that in Starch, the glucose repeat units are all situated in the same direction, whereas in Cellulose, each glucose unit is rotated by 180 degrees around the polymer chain axis.

Starch is a glucose polymer where all repeat units are situated in one direction. The units are connected by alpha bonds. Starch is edible because we have enzymes that can break it down into glucose.

This is further safely used and can be eaten by human beings. Starch is a carbohydrate, and people get their Starch and carbohydrate mainly from potatoes, wheat, and corn.

Cellulose is a glucose polymer where each successive glucose unit can be rotated around the axis of the backbone polymer chain. These units are connected internally by beta chains.

Cellulose is not edible and cannot be consumed by human beings. The human body does have enzymes, but these enzymes cannot break Cellulose into glucose. However, some animals like cows, and termites can break them and consume them.

Применение крахмала и целлюлозы в промышленности

Крахмал:

Крахмал является одним из основных видов углеводов, содержащихся в растениях. Он широко используется в продуктах питания, фармацевтике и текстильной промышленности.

В продуктах питания крахмал применяется в качестве загустителя, стабилизатора и консерванта. Он может увеличить вязкость и улучшить текстуру продуктов. Крахмал также может быть использован в качестве нежирного заполнителя в низкокалорийных продуктах.

В фармацевтической промышленности крахмал используется для производства таблеток, капсул и других форм лекарственных препаратов. Крахмал обладает свойствами, позволяющими образовывать прочные и стабильные матрицы для лекарственных веществ.

В текстильной промышленности крахмал используется в процессе обработки тканей для придания им определенной жесткости и прочности. Он также может быть использован в качестве клея для ламинирования тканей.

Целлюлоза:

Целлюлоза — это полисахарид, который является основным компонентом клеточных стенок растений. Она используется в различных отраслях промышленности, включая бумажную, текстильную и пищевую.

В бумажной промышленности целлюлоза является основным сырьем для производства бумаги и картона. Она обладает высокой прочностью и водопоглощающей способностью, что делает ее идеальным материалом для изготовления упаковочных материалов.

В текстильной промышленности целлюлоза используется для производства растительных волокон, таких как вискоза и лиоцеллюлоза. Они обладают высокой мягкостью, воздухопроницаемостью и способностью впитывать влагу, что делает их популярными материалами для производства одежды и текстильных изделий.

В пищевой промышленности целлюлоза используется в качестве пищевой добавки, известной как клетчатка. Она способствует нормализации пищеварения и предотвращает возникновение запоров. Клетчатка также может быть использована в качестве низкокалорийного заполнителя в пищевых продуктах.

Крахмал и целлюлоза, обладая уникальными свойствами, нашли применение во многих отраслях промышленности. Их различные функции и химические свойства делают их необходимыми компонентами для производства широкого спектра продуктов.

Различия в растворимости

Крахмал и целлюлоза, являясь полимерами глюкозы, отличаются по своей растворимости в воде и других растворителях.

Крахмал легко растворяется в воде, образуя густые пастообразные растворы, которые сгущаются при нагревании и усилии перемешивания. Растворимость крахмала в воде связана с его способностью образовывать водородные связи с молекулами воды. В процессе растворения крахмал превращается в коллоидные растворы, которые обладают характерными для крахмала гелевыми свойствами.

В отличие от крахмала, целлюлоза практически нерастворима в воде и обычных органических растворителях. Химическая структура целлюлозы делает его неспособным образовывать водородные связи с водой и другими растворителями. При попытке растворить целлюлозу она не разбивается на отдельные молекулы, а остается в виде нерастворимых веществ.

Различия в растворимости крахмала и целлюлозы обусловлены их структурой и взаимодействием с растворителем. Эти различия определяются важными свойствами каждого полимера и влияют на их функциональность и применение в различных отраслях промышленности и пищевой области.

Определение целлюлозы

Это было обнаружено в 1838 году из растительного сырья и впервые использовалось для производства термопластов, и поэтому имеет множество применений. Впервые он был химически синтезирован в конце 20го века и является важным компонентом в растениях и клеточных стенках. Он имеет больше применений в растениях и объектах, чем люди. Он используется для производства бумаги и может быть преобразован в различные продукты, такие как район. Для его использования в промышленности получается хлопок и древесина. Для образования одной молекулы целлюлозы требуется около 500 молекул глюкозы, которые не имеют правильного расположения и обычно отклоняются под углом 180 градусов от своей оси. Из-за этой картины происходит водородная связь между ними, которая привлекает молекулы водорода и кислорода. Поэтому он прочнее, чем молекула крахмала из-за связи, хотя он меньше по размеру.

Крахмал для волос

Многие женщины применяют кукурузный или картофельный крахмал для волос в качестве ухода. Вещество способно благотворно влиять на луковицы волос. Входящая в состав крахмала глюкоза питает и укрепляет корни волос, а ниацин способствует оздоровлению и прекращает выпадение прядей.

Кожный покров головы и волосы регенерируются во время использования крахмала. Такие минералы, как фосфор, калий, натрий, кальций напитывают волосы, а сам крахмал обволакивает пряди и делает их шелковистыми. К тому же вещество часто используют в качестве шампуня или маски: крахмал избавляет от сальных выделений и очищает поры.

Виды крахмала

В продаже, как правило, встречается крахмал, изготовленный из картофеля. Но есть большое количество продуктов, из которых выделяется порошкообразное вещество. Разные виды крахмала будут отличаться друг от друга плотностью, цветом и тактильными ощущениями.

Самыми популярными продуктами для изготовления крахмала являются:

кукуруза;
картофель;
пшеница;
рис;
ячмень;
горох;
маниок;
батат.

Большое значение в хозяйстве имеют такие виды крахмала как картофельный, рисовый, кукурузный, пшеничный, тапиоковый и бататный. В качестве способа производства используется метод помола клубней, корней и зерна.

Кукурузный крахмал

В кукурузных зёрнах содержится около 57 процентов крахмала. Для его выделения кукурузное зерно очищают, дробят и измельчают. Существуют три сорта крахмала из кукурузы: высший, первый и амилопектиновый сорт.

Кукурузному крахмалу допустимо иметь еле заметный жёлтый оттенок. Употребив такое вещество, можно ощутить лёгкий привкус и аромат кукурузы. Степень загущения ниже, чем у картофельного крахмала.

Кукурузный крахмал применяют в пищевой промышленности для изготовления кондитерских изделий, наполнителей и соусов, а также при изготовлении бумаги.

Картофельный крахмал

Клубни картофеля содержат до 20 процентов крахмального вещества. При измельчении клубней выделяется крахмальное вещество. Оно не имеет ни запаха, ни вкуса. Как правило, цвет белый.

Картофельный крахмал используют для производства кондитерских и колбасных изделий. Ещё одна область, в которой задействован порошок — косметология. В отличие от кукурузного вещества, картофельный порошок быстрее густеет, его консистенция плотнее.

Пшеничный крахмал

В пшеничных зернах содержится до 65 процентов крахмала. Отличительная черта данного вещества — кристаллическая структура с тонкими порами. Благодаря таким свойствам, пшеничный крахмал отлично впитывает влагу, например, в выпечке.

Используя этот вид вещества в приготовлении еды, важно помнить его особенность. Пшеничный крахмал необходимо добавлять в большом количестве, поскольку он сгущает жидкости хуже, чем остальные

Важно мнить, что крахмал из пшеницы довольно быстро «стареет».

Рисовый крахмал

Обработанные зерна риса используют для производства крахмала. Такое вещество состоит из мелких зёрен. При использовании большого количества рисового крахмала в блюдах можно ощутить знакомый привкус и аромат крупы. Рис хранит в себе 75% крахмального вещества.

Рисовый крахмал используется в косметологии, в средствах народной медицины и в различных блюдах. Сиропы, соусы и сладости часто имеют в составе рисовый порошок.

Тапиоковый и бататный крахмал

В преимущественно тропических странах, где невозможно вырастить картофель, данные виды растений используются для изготовления крахмала. Известно, что в батате концентрируется до 30 процентов крахмала, в маниоке — до 40.

Основное применение тапиоковый крахмал получил в пищевой промышленности в качестве стабилизатора и загустителя. Добавляется в колбасные, хлебобулочные, кондитерские изделия. Активно используется для приготовления блюд из мяса, соусов и лапши быстрого приготовления.

Особенности функции целлюлозы

Создание прочной оболочки. Целлюлоза формирует сетчатую структуру в клеточной стенке, которая придает ей прочность и устойчивость к механическим воздействиям. Благодаря этому растения сохраняют свою форму и не деформируются под действием внешней силы.
Поддержка водного баланса. Целлюлоза способствует регуляции водного баланса растений. Она обладает осмотической активностью и способна задерживать воду, создавая условия для нормального функционирования клеток.
Участие в обмене веществ. Целлюлоза является неперевариваемой для многих организмов, включая человека. Однако, она играет важную роль в обмене веществ у растений. Целлюлоза участвует в процессе фотосинтеза, в ходе которого растения превращают солнечную энергию в химическую и создают органические вещества.
Построение микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Целлюлоза, не перевариваясь в человеческом организме, достигает толстого кишечника, где служит подложкой для размножения полезных бактерий. Эти бактерии улучшают пищеварение и помогают всасыванию питательных веществ.

Таким образом, целлюлоза выполняет ряд важных функций для растений, обеспечивая им прочность, поддерживая водный баланс, участвуя в обмене веществ и способствуя нормальному функционированию желудочно-кишечного тракта у человека.

Крахмал является хранилищем энергии у растений и дает животным энергию при употреблении продуктов, богатых крахмалом.
Целлюлоза служит структурным элементом клеточных стенок растений и выполняет ряд важных функций, включая поддержку растений и образование пищевого волокна.

Химическая структура крахмала отличается от целлюлозы тем, что крахмал состоит из двух типов глюкозных полимеров – амилопектина и амилозы, в то время как целлюлоза состоит только из глюкозных полимеров.

Крахмал и целлюлоза также отличаются по своей растворимости. Крахмал растворяется в воде и образует гелеобразующие структуры, которые используются в пищевой и других отраслях промышленности, в то время как целлюлоза плохо растворима в воде и не образует гелей.

В целом, крахмал и целлюлоза имеют различные функции и свойства, и их различия в химической структуре определяют их уникальные характеристики и применение

Понимание различий между этими двумя полимерами углеводов имеет важное значение для пищевой и других отраслей промышленности, а также для понимания искусственного синтеза и модификации полимеров

Главное отличие

Полимеры – это огромные молекулы, которые образуются из комбинации более мелких молекул, которые соединены вместе концами. Эти меньшие молекулы известны как мономеры и помогают образовывать дополнительные полимеры. Они играют важную роль в повседневной жизни, а также присутствуют в разных живых существах. Они обладают свойствами пластмасс и даже человеческой ДНК, которые важны для существования жизни. Полимеры образуются из разных веществ, и одним из наиболее распространенных в этом случае является глюкоза. Существует два разных типа полимеров, которые образуются из глюкозы, и они известны как крахмал и целлюлоза. Оба они сделаны из одного и того же мономера и одинаковых единиц, которые требуются, но между ними мало различий, которые отличают их по-своему. Основное различие между этими двумя типами полимеров состоит в том, что в крахмале все звенья глюкозы следуют в том же направлении, что и другие, и не отклоняются от своего пути. Для целлюлозы все единицы глюкозы находятся под углом 180 градусов и вращаются с одинаковой скоростью на оси. Оба они необходимы для компенсации потребности в энергии в мире, а также принадлежат к одной и той же группе, но существуют также различия в том, как они связаны друг с другом. В крахмале глюкозные звенья связаны друг с другом с помощью гликозидной связи, в то время как они соединяются вместе с альфа-1,4-связью для целлюлозы. Другое отличие состоит в том, что зерно – это форма, в которой существует крахмал, а волокно – это форма, в которой существует целлюлоза. Существуют также различия в физических и химических свойствах обоих. Оба из них используют разные мономеры. Основным для крахмала является a-глюкоза, а основным – для целлюлозы b-глюкоза. Связывание, такое как амилоза и амилопектин, доступно только в крахмале, а в гликогене отсутствует. Существует много разветвленных цепей меньшего размера, в то время как некоторые из них скручены вместе для получения крахмала, тогда как природа цепей в целлюлозе заключается в неразветвленных цепях, которые имеют большую длину и образуют Н-связи. Основной функцией крахмала в растениях является накопление энергии в форме углеводов, в то время как основной функцией клетчатки в растениях являются структурные изменения. Крахмал существует в форме зерен, а целлюлоза доступна в форме волокон. Между ними также есть много других отличий, которые будут перечислены в конце. Краткое описание обоих этих типов глюкозных полимеров приведено ниже.

Крахмал и целлюлоза: разные типы гликозидных связей

Крахмал состоит из α-глюкозных мономеров, которые связаны α-(1→4)-гликозидной связью. Эта связь формирует линейную цепь молекулы крахмала. Дополнительно, крахмал может иметь ветвления, образующиеся α-(1→6)-гликозидными связями. Такая структура крахмала обеспечивает удобство его расщепления ферментами амилазы и обеспечивает быстрый доступ крахмала для пищеварения.

Целлюлоза, в свою очередь, состоит из β-глюкозных мономеров, связанных β-(1→4)-гликозидными связями. Такая структура образует прочную и прямую линейную цепь молекулы целлюлозы. Эти связи недоступны для ферментов пищеварения человека, поэтому целлюлоза служит не только структурной, но и пищевой клеточной стенке у растений.

Таким образом, разница между крахмалом и целлюлозой заключается в типе гликозидной связи, которая образует их структуру. Крахмал имеет α-(1→4)-гликозидную связь и может быть ветвистым, тогда как целлюлоза образована β-(1→4)-гликозидными связями и образует прямую линейную цепь.

Крахмал	Целлюлоза
Состоит из α-глюкозы	Состоит из β-глюкозы
Образует α-(1→4)-гликозидные связи	Образует β-(1→4)-гликозидные связи
Может иметь ветвления с α-(1→6)-гликозидными связями	Образована прямой линейной цепью
Удобно расщепляется ферментами амилазы	Не расщепляется ферментами пищеварительной системы человека