Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał Wydrukuj

Cukry proste (glukoza i fruktoza) oraz cukry złożone (sacharoza) są słodkie i dobrze przyswajalne przez człowieka. Czy wszystkie cukry mają taki smak? Czy wszystkie są łatwostrawne i dobrze przyswajane przez organizm? Czy krochmalenie pościeli, przygotowywanie ciasta na chleb i tworzenie się na nim spieczonej skórki mają coś wspólnego z cukrami?

Już wiesz
  • jakie właściwości i zastosowanie mają cukry proste – glukoza i fruktoza – oraz dwucukier – sacharoza.

Nauczysz się
  • opisywać występowanie skrobi i celulozy;

  • podawać wzory sumaryczne polisacharydów;

  • jakie właściwości i zastosowanie mają skrobia i celuloza;

  • wykrywać obecność skrobi w produktach spożywczych.

iifetY3c0j_d5e176

1. Występowanie i budowa polisacharydów

Polisacharydy (wielocukry) to złożone związki chemiczne zbudowane z wielu reszt cukrów prostych. Do najbardziej znanych polisacharydów należą skrobiaskrobiaskrobiacelulozacelulozaceluloza.

Wzór ogólny polisacharydów to (C6H10O5)n, gdzie n to liczba naturalna zależna od rodzaju polisacharydu i jego pochodzenia.
Cukry złożone, takie jak skrobia i celuloza, powstają głównie w roślinach w wyniku łączenia się cząsteczek glukozy. Nazywamy je naturalnymi polimerami.

Skrobia jest związkiem wielkocząsteczkowym. Liczba cząsteczek glukozy, z których powstaje skrobia, waha się od kilkuset do kilku tysięcy i zależy od pochodzenia. Cukier ten jest bardzo ważnym składnikiem pożywienia człowieka. Występuje głównie w ziemniakach, ziarnach zbóż, nasionach, ryżu i kukurydzy. Skrobia ma budowę ziarnistą – kształt ziaren, jest uzależniony od ich pochodzenia.

Rcxz4jN2OLrg01
Źródło: Dariusz Adryan, Wounds_and_Cracks (https://pixabay.com), wiol5 (https://pixabay.com), Monsterkoi (https://pixabay.com), carmine660 (https://pixabay.com), licencja: CC BY 3.0.

Celuloza, podobnie jak skrobia, jest związkiem zbudowanym z wielu reszt glukozy (od 2500 do 10 000). Jest głównym składnikiem roślin, którym zapewnia trwałość, elastyczność i chroni przed utratą wody. Występuje w dużych ilościach w bawełnie i drewnie. Celuloza ma budowę włóknistą.

RI8gfTtdERPSb1
Źródło: Unsplash (https://pixabay.com), Jing (https://pixabay.com), WikimediaImages (https://pixabay.com), Shmunmun (https://pixabay.com), Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.

Celuloza jest również nazywana błonnikiem. Człowiek nie trawi tego cukru, ale spełnia on ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu układu pokarmowego.

Ciekawostka

Do polisacharydów należy także glikogen. Pod względem budowy przypomina on skrobię. Jego cząsteczki mają jednak bardziej rozgałęzioną strukturę. Stanowi materiał zapasowy w organizmach ludzi i zwierząt. Gromadzi się głównie w mięśniach oraz w wątrobie. Produktem rozkładu glikogenu jest glukoza, która spala się, dostarczając organizmowi energii.
Rozkład glikogenu do glukozy:

(C6H10O5)n + nH2enzymy  nC6H12O6
iifetY3c0j_d5e238

2. Właściwości skrobi i celulozy

Mąka ziemniaczana to skrobia pozyskana z ziemniaków. Wata celulozowa to czysta celuloza.

R14BcAQcv4ZtD1
Mąka ziemniaczana to skrobia pozyskana z ziemniaków, wata celulozowa to czysta celuloza

Substancje te wykorzystamy do zbadania właściwości wielocukrów.

Badanie właściwości skrobi i celulozy
Doświadczenie 1
Problem badawczy

Czy polisacharydy, takie jak skrobia i celuloza, mają podobne właściwości do cukrów prostych?

Hipoteza

Skrobia i celuloza mają odmienne właściwości w porównaniu z cukrami prostymi.

Co będzie potrzebne
  • mąka ziemniaczana,

  • wata celulozowa,

  • woda,

  • nafta,

  • palnik,

  • zlewki,

  • łuczywko,

  • szkiełka zegarkowe.

Instrukcja
  1. Na szkiełkach umieść niewielką ilość mąki ziemniaczanej oraz waty celulozowej. Zbadaj ich stan skupienia, kolor i zapach.

  2. Przenieś substancje do zlewek i dodaj wodę. Zbadaj rozpuszczalność tych substancji w zimnej wodzie, a następnie podgrzej zawartość probówek.

  3. Umieść niewielką ilość mąki i waty w dwóch zlewkach. Zbadaj ich rozpuszczalność w nafcie.

  4. Wyniki doświadczenie zanotuj w tabeli.

Podsumowanie

Skrobia i celuloza to białe substancje stałe. Wielocukry te nie mają słodkiego smaku. Skrobia słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie, w gorącej natomiast pęcznieje. Tworzy kleik skrobiowy, który jest roztworem koloidalnym, zwyczajowo nazywanym krochmalem. Obydwa cukry nie rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych.

Wyniki – podsumowanie

Substancja

Skrobia

Celuloza

stan skupienia

stały

stały

kolor

biały

biały

zapach

bezwonny

bezwonny

rozpuszczalność w zimnej wodzie

słabo rozpuszcza się

nie rozpuszcza się

rozpuszczalność w gorącej wodzie

skrobia pęcznieje

nie rozpuszcza się

rozpuszczalność w nafcie

nie rozpuszcza się

nie rozpuszcza się

Badanie palności skrobi i celulozy
Doświadczenie 2

Podczas wykonywania doświadczenia należy zachować szczególną ostrożność.

Problem badawczy

Czy skrobia i celuloza są substancjami palnymi?

Hipoteza

Skrobia i celuloza to substancje niepalne.

Co będzie potrzebne
  • mąka ziemniaczana,

  • wata celulozowa,

  • palnik,

  • łuczywko,

  • zlewka 50 cmIndeks górny 3,

  • sitko,

  • lejek,

  • wężyk gumowy,

  • szkiełko zegarkowe.

Instrukcja
  1. Zbadaj palność skrobi. W tym celu wykonaj następujące czynności:

    1. umieść niewielką ilość mąki na szkiełku zegarkowym i przyłóż do niej zapalone łuczywko;

    2. włóż wężyk gumowy w wąską część lejka,

    3. wsyp mąkę ziemniaczaną do zlewki o pojemności 50 cmIndeks górny 3,

    4. przesyp mąkę przez sitko do szerokiej części lejka,

    5. lejek z mąką kieruj w stronę zapalonego palnika i dmuchaj w wężyk, rozpylając mąkę,

    6. obserwuj efekty doświadczenia.

  2. Zbadaj palność waty celulozowej. W tym celu umieść niewielką ilość waty na szkiełku i podpal ją za pomocą łuczywka.

Podsumowanie

Mąka ziemniaczana w postaci zbitego proszku nie pali się, natomiast rozpylona – gwałtownie się spala (wybucha). Skrobia jako główny składnik mąki jest cukrem palnym. Wata celulozowa spala się, czuć zapach palącego się papieru. Celuloza jest substancją palną.

Badanie hydrolizy skrobi i celulozy
Doświadczenie 3
Problem badawczy

Czy skrobia i celuloza ulegają hydrolizie?

Hipoteza

Polisacharydy takie jak skrobia i celuloza nie ulegają reakcji hydrolizy.

Co będzie potrzebne
  • mąka ziemniaczana,

  • wata celulozowa,

  • 10‑procentowy roztwór kwasu solnego,

  • 40‑procentowy roztwór kwasu siarkowego(VI),

  • zasada sodowa,

  • roztwór siarczanu(VI) miedzi(II),

  • uniwersalny papierek wskaźnikowy,

  • palnik,

  • zlewki,

  • probówki.

Instrukcja
  1. Zbadaj, czy skrobia rozkłada się na cukry proste. W tym celu wykonaj następujące czynności:

    1. do probówki wsyp niewielką ilość skrobi i dodaj 10‑procentowy roztwór kwasu solnego,

    2. mieszaninę ogrzewaj w zlewce z gorącą wodą,

    3. dodaj odpowiednią ilość zasady sodowej, tak aby zobojętnić roztwór; do sprawdzenia odczynu roztworu wykorzystaj uniwersalny papierek wskaźnikowy,

    4. w drugiej probówce uzyskaj wodorotlenek miedzi(II), dodając do roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) zasadę sodową,

    5. świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II) dodaj do wcześniej przygotowanego roztworu,

    6. mieszaninę ponownie ogrzewaj w zlewce z gorącą wodą i obserwuj zmiany.

  2. Zbadaj, czy celuloza ulega hydrolizie irozkłada się na cukry proste. W tym celu wykonaj następujące czynności:

    1. do probówki włóż watę celulozową i dodaj 40‑procentowy roztwór kwasu siarkowego(VI),

    2. mieszaninę tę ogrzewaj w zlewce z gorącą wodą przez około 10 min,

    3. dodaj odpowiednią ilość zasady sodowej, tak aby zobojętnić roztwór; do sprawdzenia odczynu roztworu wykorzystaj uniwersalny papierek wskaźnikowy,

    4. dodaj świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II),

    5. mieszaninę ponownie ogrzewaj w zlewce z gorącą wodą i obserwuj zmiany.

Podsumowanie

W obu probówkach zaobserwowano pojawienie się ceglastoczerwonego osadu. Skrobia i celuloza rozkładają się na cukry proste – końcowym produktem tego procesu jest glukoza. W przypadku skrobi proces ten zachodzi pod wpływem kwasu solnego i ogrzewania, a w przypadku celulozy – w obecności stężonego kwasu siarkowego(VI).

Wykrywanie skrobi w produktach spożywczych
Doświadczenie 4
Problem badawczy

Jak wykryć skrobię w ziemniaku i ryżu?

Hipoteza

Aby wykryć skrobię w produktach spożywczych, należy podziałać na nie jodyną.

Co będzie potrzebne
  • ziemniak,

  • chleb,

  • jodyna (roztwór jodu w etanolu z dodatkiem jodku potasu),

  • zakraplacz,

  • szalki Petriego.

Instrukcja
  1. Na szalkach Petriego połóż kawałek obranego ziemniaka i kawałek chleba.

  2. Na badane produkty nanieś kilka kropli jodyny.

  3. Obserwuj zachodzące zmiany.

Podsumowanie

W wyniku reakcji jodu (znajdującego się w jodynie) ze skrobią zawartą w produktach spożywczych powstało ciemnogranatowe zabarwienie. Jest to reakcja charakterystyczna skrobi nazywana próbą jodoskrobiową.

iifetY3c0j_d5e582

3. Zastosowanie polisacharydów (skrobi i celulozy)

Skrobia i celuloza ze względu na swoje właściwości znalazły zastosowanie w życiu codziennym.
Skrobię wykorzystuje się przede wszystkim w przemyśle spożywczym. Ze względu na konsystencję mieszaniny skrobi i wody służy ona m.in. do produkcji kisieli i budyniów. Stosuje się ją również do produkcji klejów, leków i kosmetyków.

R1qHHBp1clueW1
Źródło: Dariusz Adryan,Hans (https://pixabay.com), frolicsomepl (https://pixabay.com), skeeze (https://pixabay.com), kaboompics (https://pixabay.com), Counselling (https://pixabay.com), licencja: CC BY 3.0.

Celuloza również ma szerokie spektrum zastosowań, głównie w przemyśle papierniczym. Używa się jej także do produkcji lakierów, klejów, materiałów wybuchowych i jedwabiu sztucznego.

R1LdIIMZnPEpF1
Źródło: Dariusz Adryan, macfly (https://pixabay.com), ClkerFreeVectorImages (https://pixabay.com), Hans (https://pixabay.com), stux (https://pixabay.com), licencja: CC BY 3.0.
Ciekawostka

Chińczycy wynaleźli papier ok. 105 r. p.n.e. Zauważyli, że na specjalnych matach jedwabnych osadza się cieniutka warstwa materiału, na której można kreślić znaki. Niestety, produkcja papieru z jedwabiu okazała się dość kosztowna. Dlatego do jego wytworzenia postanowiono wykorzystywać włókna roślinne oraz lniane szmaty. Obecnie produkcja papieru to silnie rozwinięta gałąź przemysłu, w której czasach wykorzystuje się głównie celulozę pochodzenia roślinnego. Miesza się ją z wodą, by następnie pod postacią płynnej masy przepuścić przez specjalny młyn. Później dodaje się substancje klejące, węglan wapnia (kredę odpowiadająca za białą barwę papierowych arkuszy) oraz skrobię. Kolejnym z etapów produkcji jest formowanie papierowej wstęgi na specjalnym sicie, gdzie pozostawia się ją do wyschnięcia. Osuszoną wstęgę zwija się w zwoje, które trafiają do drukarni. Zwoje można również pociąć na dostępne w sprzedaży formaty.

iifetY3c0j_d5e631

Podsumowanie

  • Najbardziej rozpowszechnionymi polisacharydami są skrobia i celuloza o wzorze sumarycznym (C6H10O5)n.

  • Skrobia ma budowę ziarnistą i występuje głównie w ziemniakach, ziarnach zbóż, ryżu i kukurydzy.

  • Celuloza jest podstawowym materiałem budulcowym roślin. Ma budowę włóknistą; występuje m.in. w drewnie i bawełnie.

  • Skrobia i celuloza są białymi substancjami stałymi. Skrobia słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie, a w gorącej tworzy kleik skrobiowy. Celuloza nie rozpuszcza się w wodzie; jest łatwopalna.

  • Do wykrywania skrobi w produktach spożywczych służy próba jodoskrobiowa – reakcja skrobi z jodyną, w wyniku której powstaje ciemnogranatowe zabarwienie.

  • Skrobia ulega hydrolizie w organizmie człowieka: rozpada się na dekstryny, a następnie na cząsteczki glukozy. Człowiek nie trawi celulozy.

Praca domowa
Polecenie 1.1

Wskaż różnice i podobieństwa we właściwościach i budowie skrobi i celulozy. Zapisz je w tabeli.

Polecenie 1.2

Jodyna jest środkiem odkażającym rany, dostępnym w każdej aptece. Wykorzystaj tę substancję do wykrycia obecności skrobi w pięciu różnych produktach spożywczych. Doświadczenie to wykonaj w domu pod opieką dorosych. Opisz przebieg doświadczenia, obserwacje oraz wynikające z nich wnioski.

Ważne!

Pamiętaj, że produkty spożywcze po działaniu jodyny nie nadają się do spożycia.

Polecenie 1.3

Jakie znaczenie dla organizmu człowieka mają polisacharydy?

Polecenie 1.4

Do wyprodukowania 1 tony papieru trzeba wyciąć około 20 drzew. Jak można chronić naturę przed karczowaniem lasów? Wymień trzy sposoby.

iifetY3c0j_d5e752

Słowniczek

celuloza
celuloza

polisacharyd o wzorze sumarycznym (C6H10O5)n  (n = 2500‑10 000); ma budowę włóknistą; jest białą, łatwopalną substancją stałą; nie rozpuszcza się w wodzie; występuje w bawełnie i drewnie

próba jodoskrobiowa
próba jodoskrobiowa

reakcja charakterystyczna skrobi; zachodzi pod wpływem jodu zawartego m.in. w jodynie; w wyniku tej reakcji powstaje ciemnogranatowe zabarwienie

skrobia
skrobia

polisacharyd o wzorze (C6H10O5)n, gdzie n to wartość od kilkuset do kilku tysięcy i zależy od pochodzenia; ma budowę ziarnistą; jest białą substancją stałą; słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie; występuje głównie w ziemniakach i ziarnach zbóż

iifetY3c0j_d5e868

Zadania

Ćwiczenie 1
R1LiFG1A6L1oE1
zadanie interaktywne
Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
RWkkMGQsa9Hvf1
zadanie interaktywne
Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3
R1HaX3dPBZl5p1
zadanie interaktywne
Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
RUPi36eV3fSN41
zadanie interaktywne
Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
RXPjePoFwMnHM1
zadanie interaktywne
Źródło: Aneta Wojewoda, licencja: CC BY 3.0.