淀粉和纤维素的区别

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简介

碳水化合物或大分子是由碳、氢和氧元素组成，纤维素和淀粉是碳水化合物的基本例子。淀粉在几年前就被用于各种用途。但对这种化学成分及其分子结构的正确理解是在列文虎克通过显微镜发现它是一个离散的颗粒后才获得的。该领域进行的几项研究导致对其分子结构和结构排列的正确理解。纤维素是最丰富的有机聚合物。法国化学家安塞姆·佩延于 1838 年发现了纤维素，它是植物细胞的基本单位。他从植物中分离出纤维素并确定了化学式。赫尔曼·施陶丁格于 1920 年发现了纤维素的聚合物结构。

淀粉

植物产生的白色有机颗粒，化学式为 (C₆ H₁₀ O₅ )_n。它是一种存在于植物中的复杂碳水化合物。大多数水果和蔬菜以淀粉的形式储存能量。它是碳水化合物的重要来源，并且可以食用，还含有一些其他维生素和矿物质。它是一种聚合物，也被称为直链淀粉。它包含两个葡萄糖分子，一个是线性链直链淀粉，另一个是卷曲形式的支链淀粉。支链淀粉呈结晶形式，而直链淀粉则不呈结晶形式。该单元随植物的不同而变化。它主要由 D-葡萄糖组成。植物通过脱水合成产生淀粉。首先，植物通过磷酸化过程将其中的葡萄糖转化为葡萄糖-1-磷酸。植物将产生的淀粉以颗粒形式储存起来。淀粉存在于所有植物种子和块茎中，它们在那里储存淀粉以储存获得的多余葡萄糖，并且在光合作用不发生时可以通过氧化磷酸化进一步释放能量。植物和动物也以糖原的形式储存这种葡萄糖，糖原也被称为动物淀粉。动物淀粉也存在，但它与淀粉没有化学相似性，因为它是在动物体内存在的糖原单元，与支链淀粉分子有一些结构相似性。

淀粉的结构

淀粉有两种结构，分别是直链淀粉和支链淀粉。大约 20-30% 的淀粉由直链淀粉组成，而 70-80% 由支链淀粉组成。葡萄糖单元的线性链是直链淀粉，而支链淀粉包含分支的葡萄糖单元，因此存在更多的葡萄糖。但与直链淀粉相比，键合较弱。因此，支链淀粉溶于水，而直链淀粉不溶于水。直链淀粉和支链淀粉的结构为：

纤维素

纤维素是一种多糖或碳水化合物，含有 3000 多个葡萄糖单元。多糖在植物和动物体内自然合成。纤维素的化学式为 (C₆ H₁₀ O₅ )_n。纤维素天然存在于植物中。大约 33% 的所有蔬菜、50% 的木材和 90% 的棉花都由纤维素组成。因此，它是自然界中最丰富的有机成分。它是食草动物和白蚁（一种昆虫）的食物。但对人类来说是难以消化的。在动物体内，消化道中存在的微生物有助于消化过程，但在人类体内则不存在。在人类中，纤维素的β-乙缩醛键的断裂是不可能的。但它在人类生活中还有一些其他应用，例如它有助于生产纸张、塑料、照相胶片和纤维。其他纤维素衍生物也用于制造炸药、食品增稠剂、粘合剂等。

纤维素的结构

在纤维素的结构中，存在着长链的葡萄糖，这些葡萄糖单元通过β-乙缩醛键连接。它是由葡萄糖组成的直链聚合物单元，没有任何分支或卷曲。因此，纤维素的结构呈现棒状外观。因此，纤维素的抗拉强度非常高。这也归因于多个羟基的存在。这种纤维素的存在是植物木材和茎的强度的原因。纤维素中存在的亚基是葡萄糖，键存在于β-1,4-糖苷键中。这些化合物中异头碳上的羟基指向葡萄糖环平面的上方，并显示出β取向。它具有倒置结构，其中第 4 个碳将向上指向。纤维素的结构为：

淀粉和纤维素的结构差异

淀粉是卷曲结构，而纤维素是直链聚合物。淀粉包含两种类型的结构单元，一种是直链，另一种是卷曲形式。线性的是直链淀粉，卷曲的是支链淀粉。纤维素含有β-葡萄糖单体的 1-4 连接。而在淀粉中发现α-葡萄糖单体的 1-4 连接。在淀粉中，葡萄糖单元方向相同，而在纤维素中，它具有倒置结构。纤维素的结构使其更厚并具有高抗拉强度，而淀粉的结构使其成为一种柔软的化学化合物。

淀粉和纤维素的区别

淀粉和纤维素之间的差异总结在下表中。

纤维素	淀粉
它无味无臭。	白色和
纤维素不溶于水和有机溶剂。	支链淀粉可溶于水，而直链淀粉不溶于水。
直链聚合物。	卷曲聚合物。
它结晶度更高。	结晶度较低，也可通过供应更多热量转化为无定形。
消化过程困难。	易于消化。
人类不食用。	人类可以轻松食用，并且是良好的能量来源。
它只包含一种类型的β-葡萄糖。	它包含两种类型的α-葡萄糖。
它为植物和树木提供结构刚性。	它被用作能量储存。

结论

淀粉和纤维素是植物中发现的两种不同类型多糖。淀粉和纤维素之间的主要区别在于，纤维素存在于植物中，以提供适当的结构和刚性，并被食草动物食用。而淀粉存在于植物细胞中，以储存葡萄糖以供进一步产生能量。通常有两种类型的淀粉，它们是支链淀粉和直链淀粉。尽管它们包含相同的葡萄糖单元，但它们在功能和结构上都不同。它们的结构不同，淀粉含有α-葡萄糖的 1-4 连接，而纤维素含有β-葡萄糖的 1-4 连接。纤维素比淀粉更丰富。

常见问题

1. 哪种食物富含淀粉？

淀粉可能以支链淀粉或直链淀粉的形式存在于食物中。富含淀粉的食物包括香蕉、山药、土豆、燕麦、意大利面、意大利面、面包等。

2. 淀粉对人体有什么作用？

淀粉是可以食用的食物，在人体中具有重要的作用。从淀粉中获得能量。淀粉的分解导致葡萄糖单元的形成。葡萄糖是重要的能量来源。根据淀粉的类型，它们可能被快速消化，也可能需要一些时间。

3. 淀粉的类型有哪些？

淀粉根据其营养和消化特性分为三种类型。它们是快速消化淀粉、抗性淀粉 (RS) 和缓慢消化淀粉。土豆在煮熟形式中常见的淀粉是快速消化的。人体无法消化的淀粉是抗性淀粉。而缓慢消化的复杂结构是缓慢消化淀粉。

4. 什么是糖化？

将多糖转化为相应糖类的过程称为糖化。并且存在于淀粉中。

5. 为什么纤维素非常稳定？

纤维素非常稳定，因为多糖单元中存在强氢键。从而形成网络结构。