Škrob se nazývá polysacharid. To znamená, že se skládá z monosacharidů spojených dlouhými řetězci. Ve skutečnosti se jedná o směs dvou různých polymerních látek: škrob se skládá z amylózy a amylopektinu. Monomer v obou řetězcích je molekula glukózy, nicméně se výrazně liší strukturou a vlastnostmi.
Celkový tým
Jak již bylo zmíněno, amylóza i amylopektin jsou polymery alfa-glukózy. Rozdíl spočívá ve skutečnosti, že molekula amylózy má lineární strukturu a amylopektin je rozvětvený. První je rozpustná frakce škrobu, amylopektin nikoliv a obecně je škrob ve vodě koloidní roztok (sol), ve kterém je rozpuštěná část látky v rovnováze s nerozpuštěnou.
Zde jsou pro srovnání uvedeny obecné strukturní vzorce amylózy a amylopektinu.
Amylóza je rozpustná díky tvorbě micel - jedná se o několik molekul spojených dohromady tak, že jejich hydrofobní konce jsou skryty uvnitř a jejich hydrofilní konce jsou skryty venku pro kontakt s vodou. Jsou v rovnováze s molekulami, které nejsou sestaveny do takových agregátů.
Amylopektin je také schopen tvořit micelární roztoky, ale v mnohem menší míře, a proto je prakticky nerozpustný ve studené vodě.
Amylóza a amylopektin ve škrobu jsou v poměru přibližně 20 % amylózy a 80 % amylopektinu. Tento ukazatel závisí na tom, jak byl získán (v různých rostlinách obsahujících škrob se procenta také liší).
Jak již bylo zmíněno, pouze amylóza se může rozpustit ve studené vodě, i to jen částečně, ale v horké vodě se ze škrobu vytvoří pasta - víceméně homogenní lepkavá hmota nabobtnalých jednotlivých škrobových zrn.
Amylóza
Amylóza se skládá z molekul glukózy spojených navzájem 1,4-hydroxylovými vazbami. Je to dlouhý, nerozvětvený polymer s průměrně 200 jednotlivými molekulami glukózy.
Ve škrobu je amylózový řetězec stočený: průměr „oken“v něm je přibližně 0,5 nanometru. Díky nim je amylóza schopna tvořit komplexy, sloučeniny-inkluze typu „host-hostitel“. Patří k nim známá reakce škrobu s jódem: molekula amylózy je „hostitelem“, molekula jódu „hostem“, umístěným uvnitř šroubovice. Komplex má intenzivní modrou barvu a používá se k detekci jódu i škrobu.
U různých rostlin se procento amylózy ve škrobu může lišit. V pšenici a kukuřici je to standardně 19-24 % hm. Rýžový škrob ho obsahuje 17 % a v jablečném škrobu je přítomna pouze amylóza - 100% hmotnostní zlomek.
V pastě tvoří rozpustnou část amylóza, která se používá vanalytická chemie pro separaci škrobu do frakcí. Dalším způsobem, frakcionací škrobu, je vysrážení amylózy ve formě komplexů s butanolem nebo thymolem ve vroucích roztocích s vodou nebo dimethylsulfoxidem. Chromatografie může využít vlastnosti amylózy adsorbovat se na celulózu (v přítomnosti močoviny a ethanolu).
Amylopektin
Škrob má rozvětvenou strukturu. Toho je dosaženo tím, že kromě 1 a 4-hydroxylových vazeb v něm molekuly glukózy tvoří také vazby na 6. alkoholové skupině. Každá taková „třetí“vazba v molekule je novou větví v řetězci. Obecná struktura amylopektinu svým vzhledem připomíná shluk, makromolekula jako celek existuje ve formě kulovité struktury. Počet monomerů v něm je přibližně roven 6000 a molekulová hmotnost jedné molekuly amylopektinu je mnohem větší než molekula amylózy.
Amylopektin také tvoří inkluzní sloučeninu (klatrát) s jódem. Pouze v tomto případě je komplex zbarven do červenofialové (bližší k červené) barvě.
Chemické vlastnosti
Chemické vlastnosti amylózy a amylopektinu, kromě již diskutovaných interakcí s jódem, jsou naprosto stejné. Mohou být podmíněně rozděleny do dvou částí: reakce charakteristické pro glukózu, to znamená, že se vyskytují s každým monomerem samostatně, a reakce ovlivňující vazby mezi monomery, jako je hydrolýza. Proto dále budeme hovořit o chemických vlastnostech škrobu jako směsi amylózy a amylopektinu.
Škrobodkazuje na neredukující cukry: všechny glykosidické hydroxyly (hydroxylová skupina na 1. atomu uhlíku) se účastní mezimolekulárních vazeb, a proto nemohou být přítomny v oxidačních reakcích (např. Tollensův test - kvalitativní reakce pro aldehydovou skupinu, nebo interakce s Fellingovou činidlo - čerstvě vysrážený hydroxid měďnatý). Konzervované glykosidické hydroxyly jsou samozřejmě dostupné (na jednom konci polymerního řetězce), ale v malých množstvích a neovlivňují vlastnosti látky.
Stejně jako jednotlivé molekuly glukózy je však škrob schopen tvořit estery pomocí hydroxylových skupin, které nejsou zapojeny do vazeb mezi monomery: mohou být „zavěšeny“methylovou skupinou, zbytkem kyseliny octové, a tak dále.
Škrob lze také oxidovat kyselinou jódu (HIO4) na dialdehyd.
Hydrolýza škrobu je dvou typů: enzymatická a kyselá. Hydrolýza pomocí enzymů patří do sekce biochemie. Enzym amyláza štěpí škrob na kratší polymerní řetězce glukózy – dextriny. Kyselá hydrolýza škrobu je úplná v přítomnosti např. kyseliny sírové: škrob se okamžitě rozloží na monomer - glukózu.
V přírodě
V biologii je škrob primárně komplexním sacharidem, a proto jej rostliny využívají jako způsob ukládání živin. Vzniká při fotosyntéze (nejprve ve formě jednotlivých molekul glukózy) a ukládá se v rostlinných buňkách ve formě zrn – v semenech, hlízách, oddencích apod. (později se použije jako„sklad potravin“s novými embryi). Někdy se škrob nachází ve stoncích (například palma ságová má moučné škrobové jádro) nebo listech.
V lidském těle
Škrob ve složení potravy vstupuje do dutiny ústní jako první. Tam enzym obsažený ve slinách (amyláza) rozloží polymerní řetězce amylózy a amylopektinu, molekuly přemění na kratší - oligosacharidy, ty pak rozloží a nakonec zůstane m altóza - disacharid sestávající ze dvou molekul glukózy.
M altóza je m altázou štěpena na glukózu, monosacharid. A glukózu již tělo využívá jako zdroj energie.
