淀粉纤维素

淀粉、纤维素教学重点：淀粉和纤维素的化学性质及用途。教学难点：淀粉和纤维素的水解反应。教学方法：实验及多媒体辅助教学。教学手段：通过实验引导学生探究结构（官能团）与性质的关系。教学思路：采用“性质→结构”、“官能团决定化合物特性”的模式。从实验入手，来突出重点，用多媒体使学生易于理解，从而突破难点。[引言]我们日常生活中食用的淀粉和纤维素是否为同类化合物？淀粉和纤维素的分子式通式相同。(C6H10O5)n，它们是否为同系物或同分异构体？通过本节课的学习，我们将解决这个问题。[板书]第二节淀粉纤维素一、淀粉，纤维素的结构与物理性质分类淀粉纤维素异同点通式(C6H10O5)n(C6H10O5)n不是同分异构体（n不等结构n值由几百到几千葡萄糖单元几千个葡萄糖单元不是同系物（结构不同相对分子质量几万－几十万几十万－几百万都属于天然高分子化合物存在植物光合作用的产物，种子或块根，谷类中含淀粉较多大米80％，小麦70％构成细胞壁的基础物质木材50％，棉花92％－95％存在方式不同物理性质白色，无味，固态粉末，不溶于冷水，在热水中发生糊化作用白色，无味，具有纤维状固体，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂二、实验探究1．淀粉水解：(1)实验用品：0.5g淀粉4mL20％硫酸氢氧化钠溶液银氨溶液碘水〔实验1〕在试管1和试管2里各放入0.5g淀粉，在试管1里加入4mL20％的H2SO4溶液，在试管2里加入4mL水，都加热3~4min。用碱液中和试管1里H2SO4溶液，把一部分液体倒入试管3。在试管2和试管3里都加入碘溶液，观察有没有蓝色出现。在试管1里加入银氨溶液，稍加热后，观察试管内壁上有无银镜出现。实验现象与结论(2)实验用品：0.5g淀粉唾液新制氢氧化铜在试管中加入0.5g淀粉，加入少许唾液加热，在水解液加入新制氢氧化铜，观察现象。现象：有红色氧化亚铜沉淀生成。结论：说明淀粉在唾液淀粉酶的催化下水解。2．纤维素水解实验用品：棉花浓硫酸CuSO4溶液过量NaOH溶液〔实验2〕把一小团棉花放入试管中，加入几滴90％浓硫酸，用玻璃棒把棉花捣成糊状。小火微热，使之成为亮棕色溶液。稍冷，滴入3滴CuSO4溶液，并加入过量NaOH溶液使溶液中和至出现Cu(OH)2沉淀。加热煮沸，观察现象。现象：用红色氧化亚铜沉淀生成。结论：纤维素已水解，最终产物也是葡萄糖。三、淀粉，纤维素的化学性质及用途1．淀粉的化学性质及用途（1）遇碘单质变蓝[导入]最常用的鉴定淀粉的简便方法，就是遇碘后变为蓝色。为什么？[分析]这是由于直链淀粉形成一个螺旋后，中间的隧道恰好可以装入碘的分子形成一个蓝色的络合物。这个情形可用图21-2来表示。（2）水解反应：(C6H10O5)n＋nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)用途：用于制葡萄糖和酒精，也是人体的能源之一。2．纤维素的化学性质和用途[课本实验1、2]（1）水解反应：(C6H10O5)n＋nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)（2）制人造丝：纤维素不溶于水，因此分子中虽有很多的羟基，但并无甜味。它可溶于Schweitzer溶液（硫酸铜在20％的氨水溶液），分子中的羟基形成一个铜氨络合物：这个络合物遇酸后即被分解、原来的纤维素又沉淀下来。人造丝就是利用这个性质制造的。用途：纺织、造纸、制纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯等。[拓展视野]资料：甲壳素是一种天然高分子化合物，是宇宙中唯一带正电荷的动物纤维素，其学名为β－（1－4）—2—乙酰氨基葡萄糖，它的花名很多，甲壳质、甲壳胺、几丁聚糖、壳糖胺等多种名称。人们最熟知的名称是甲壳素（几丁聚糖），它也就是被营养学家誉为“人体第六生命要素”的重要物质。1、文明社会是甲壳质、几丁聚糖缺乏症候群的时代已有数年，因注重农产品的产量，以致于大量使用农药和化肥。但以前的人从不曾用过农药，只使用粪肥培育植物。如不施用农药，植物就能充分吸收到甲壳质－几丁聚糖。以前不管益虫、害虫，到处都有昆虫类，而昆虫一向喜欢停留在植物上面。植物大都能从其表面分泌出消化酶，一旦昆虫停留在上面，虽然只有极微小的接触，但接触到植物的部位（如脚部等），将为消化酶所溶化，其成分由植物吸收。那些昆虫表皮成分的三分之一是甲壳质－几丁聚糖，植物就以这种方式吸收甲壳质－几丁聚糖。植物凭着这些甲壳质－几丁聚糖，使它们的细胞活性化而长得茁壮，同时也不怕虫类。人类吃到这种植物，在不知不觉中吃进植物所吸收的甲壳质－几丁聚糖。这可以说是一种食物链。那是的人们也许没有感觉到，但是他们已经摄取了足够的甲壳质－几丁聚糖。由于这些甲壳质－几丁聚糖的作用，生理调节机能一直很好，因为细胞和免疫机能都被活性化了。由此不难知道，甲壳质－几丁聚糖给人类带来多大的好处。比起往昔来，现在的医疗已经发达了好几倍，但许多慢性病的病人年纪却越来越小。甲壳素是甲壳质（ＣＨＩＴＩＮ）和几丁聚糖（ＣＨＩＴＯＳＡＮ）的俗称。几丁聚糖是自然界中唯一带正电荷的可食性动物纤维。医学科学界将其誉为继糖、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质（无机盐）之后人体必须的第六生命要素。甲壳素对人体的生理机能效应主要依靠几丁聚糖的作用来实现。几丁聚糖对于人体有五大功能：１、提高机体免疫机能。２、抑制老化，对抗自由基。３、预防疾病，杀灭、抑制病原微生物的作用。４、促进伤口愈合、加强组织修复、提高脏器功能，加速疾病痊愈。５、调节人体的生理；改善体内酸性环境，创造一个不易生病的体质。甲壳素的机能作用：１、抗病毒许多科学家已从多方面证实了甲壳素硫酸酯的抗病毒活性。ＤｅｒｅｋＨｏｒｔｏｎ等证明氨基上含有Ｓ０４２－的甲壳素衍生物对血液病毒有显著抑制作用。１９９２年Ｖｏｒｃｅｌｌｏｔｔｉ等发现甲壳素硫磺化衍生物能抑制哺乳动物的病毒感染，特别是能抑制和治疗艾滋病病毒感染，抑制其复制的ＩＣ５０为７微克／毫升，同时也能抑制劳舍氏白血病病毒和单纯疱疹病毒。２、抗菌抗感染（祥情略、以下同）３、降脂、降压和防治动脉硬化、心脏病。４、抗肿瘤１）抑制非正常细胞生长、扩散和转移２）提高抗肿瘤药物的疗效３）排除放射治疗和抗癌药物细胞毒物质５、抗凝血６、保护肝脏７、降血糖８、强化人体免疫、活化淋巴细胞９、改善消化机能１０、减少体内重金属的蓄积１１减肥作用甲壳素的减肥作用，是指其本身所带的正电离子与食物中带负电的脂肪自动附着结合，阻断脂肪分解酵素的作用，使得脂肪在肠内不被吸收而直接排出体外。但不会和重要营养素的蛋白质结合，所以不会对人体造成危害。甲壳素不同于一般减肥食品的抑制食欲，或使人造成腹泻来达成减肥效果。更甚者对于消化道还有改善代谢机能的功效。通常几丁聚糖可吸收五倍的脂肪酸，已被广泛应用于瘦身健康食品上。甲壳素与壳聚糖作者：佚名文章来源：本站原创点击数：403更新时间：2006-2-2717:20:48甲壳素(chitin)也叫甲壳质、几丁、几丁质、明角质、壳多糖、壳蛋白、甲壳胺，1811年法国人HerriBracounof从菌类中提取出。甲壳素大量存在于低等动物尤其是节肢动物(如虾、蟹和昆虫)外壳之中，也存在于低等植物(如真菌、藻类)的细胞壁中。地球上存在的天然有机化合物中，数量最大的是纤维素，其次就是甲壳素，自然界中每年生物合成的甲壳素远远超过其它氨基多糖，是一种丰富的自然资源。据日本学者估计，从海洋生物甲壳动物中提取甲壳素，年产量可达10亿t。甲壳素亦是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物。我国的虾、蟹及贝类产量极大，食用后剩下大量甲壳废弃物，即可作为生产甲壳素、壳聚糖的原料，又可以避免污染环境。1甲壳素、壳聚糖的性质甲壳素的化学名称是(1，4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-β-D葡萄糖，化学结构是由2-乙酰胺基-2-脱氧-D-葡萄糖通过β-1，4糖苷键形式连接而成的多糖，分子量在100万以上，是唯一含氨基的均态多糖，结构与纤维素极为相似，是纤维素第二位上的羟基被酰胺基置换的产物。它是由生物合成再提取的天然产物，有良好的生物相容性，可被生物降解。甲壳素存在α、β、γ3种多晶型物，α型最丰富、最稳定，不易分解，不易熔化，也不溶于水、乙醇、乙醚、稀酸(但能溶于醋酸)、稀碱，可溶于无机酸，但同时主链发生降解。甲壳素与浓碱反应生成壳聚糖。甲壳素是白色或灰白色、半透明、片状固体，其不溶性限制了应用范围，所以大多加工成壳聚糖使用。壳聚糖(chitosan)是由甲壳素经浓碱水解脱乙酰基后生成的产物，又称脱乙酰甲壳质、可溶性甲壳素、聚氨基葡萄糖，化学名称是聚(1，4苷)-2-胺基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。它是白色或灰白色、略有珍珠光泽、半透明片状固体。不溶于水和碱溶液，可溶于稀有机酸及部分无机酸，如盐酸等，但不溶于冷的稀硫酸、稀硝酸、稀磷酸、草酸。壳聚糖溶液不能配制的太浓，对于中等粘度的壳聚糖也只能配制成百分浓度小于5％的溶液，当浓度太大时转化为胶体，甚至形成溶胀物。壳聚糖作为溶液存放和使用时，须处于酸性环境中。由于其具有缩醛结构，在酸性溶液中将发生壳聚糖降解，溶液粘度也随之下降。加入乙醇、甲醇、丙酮等，可延缓壳聚糖溶液粘度降低，以乙醇的作用最明显。壳聚糖甲酸溶液比壳聚糖乙酸溶液稳定。抗氧化剂维生素C对壳聚糖具有明显的促进降解作用。2甲壳素、壳聚糖的制备制备甲壳素的主要原料是水产加工厂废弃的虾壳和蟹壳。它们的成分中无机盐(主要是碳酸和磷酸的钙盐)约占45％，粗蛋白和脂肪占27％，甲壳素约20％(其中虾壳里占20％～25％，蟹壳里占17％～19％)。2.1甲壳素的制备将虾、蟹壳洗净干燥后，以5％稀盐酸于室温浸泡2h，除去原料中的碳酸钙；然后过滤、水洗至中性；再置于10％的NaOH溶液中煮沸2h脱蛋白，然后过滤、水洗至中性，干燥即得甲壳素。2.2壳聚糖的制备将甲壳素置于45％～50％氢氧化钠溶液中，在100℃～110℃水解4h或用40％的氢氧化钠溶液，于84℃±1℃的烘箱中保温17h，然后过滤、水洗至中性、干燥即得壳聚糖。为加快脱乙酰反应，可进行间断性水洗。3壳聚糖的脱乙酰度测定甲壳素脱乙酰基的程度，也就是壳聚糖中自由氨基的含量，直接影响到它在稀酸中的溶解能力、粘度、离子交换能力、絮凝性能和与氨基有关的化学反应能力，也是产品质量的主要标志之一。测定的方法很多，如酸碱滴定法、苦味酸法、胶体滴定法、银量滴定法、电位滴定法等，本文只介绍最简单的酸碱滴定法，该法不需特殊的仪器且重复性好。准确称取约0.5g壳聚糖样品放入20ml锥形瓶中(带塞)，加入30ml0.1mol／lHCI标准液，不停的缓缓摇动，待壳聚糖完全溶解后加2滴甲基橙，用0.1m0l／lNaOH标准液滴定，记下NaOH的用量，根据反应前后HCI标准溶液浓度的改变即可算出样品的脱乙酰度。4应用甲壳素是19世纪初发现的，直到20世纪70年代，在提倡资源再利用的形式下，才逐渐被人们所重视，20世纪80年代以来，国外对甲壳素的研究发展迅速，发现甲壳素在医药、化工、环保、食品等方面均有广阔的应用前景，但甲壳素、壳聚糖作为饲料添加剂方面的研究不多，国内的研究更少。4.1对生产性能的影响印度人发现甲壳素能促进焙烤用小鸡的生长。将0.5％的甲壳素混入家禽饲料中喂养家禽，不但可减少饲料消耗，而且比不加甲壳素饲料喂养的家禽增重12％。美国学者研究表明，小鸡吃含有干乳清加甲壳素的饲料比吃不加甲壳素的饲料增重明显。日本人发现，壳聚糖与其衍生物可被小鸡和牛消化；母鸡连续1周吃含10％鳞虾壳的饲料后，其产蛋率比前周高8.8％；类似地，蚕吃含1％的甲壳素衍生物的饲料后，能提高产茧量5％，而对蚕无任何不良影响。胡品虎、梁双林(1994)报道，用添加1.5％的稀土甲壳素鲤鱼饲料饲喂僵鳗，8d后僵鳗活动能力明显增强，食欲增加，20d后体色好转。待僵鳗复苏后连续使用稀土甲壳素，其日增长率与正常鳗基本相似，比对照池普遍提高3.25倍～4.60倍；正常鳗鱼摄食稀土甲壳素后，其生长速度明显提高，并且摄食稀土甲壳素的鳗鱼体色有光泽、鱼体表面的粘液较清晰，而对照池鳗鱼则缺少光泽，体表粘液混浊，且有3％左右病鳗；稀土甲壳素还能有效降低饲料系数，僵鳗和正常鳗的饲料系数降低69.28％和26.47％。顾振权、宋锦昌(1991、1992)在