澱粉和纖維素的區別

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簡介

碳水化合物或大分子是由碳、氫和氧元素組成，纖維素和澱粉是碳水化合物的基本例子。澱粉在幾年前就被用於各種用途。但對這種化學成分及其分子結構的正確理解是在列文虎克透過顯微鏡發現它是一個離散的顆粒後才獲得的。該領域進行的幾項研究導致對其分子結構和結構排列的正確理解。纖維素是最豐富的有機聚合物。法國化學家安塞姆·佩延於 1838 年發現了纖維素，它是植物細胞的基本單位。他從植物中分離出纖維素並確定了化學式。赫爾曼·施陶丁格於 1920 年發現了纖維素的聚合物結構。

澱粉

植物產生的白色有機顆粒，化學式為 (C₆ H₁₀ O₅ )_n。它是一種存在於植物中的複雜碳水化合物。大多數水果和蔬菜以澱粉的形式儲存能量。它是碳水化合物的重要來源，並且可以食用，還含有一些其他維生素和礦物質。它是一種聚合物，也被稱為直鏈澱粉。它包含兩個葡萄糖分子，一個是線性鏈直鏈澱粉，另一個是捲曲形式的支鏈澱粉。支鏈澱粉呈結晶形式，而直鏈澱粉則不呈結晶形式。該單元隨植物的不同而變化。它主要由 D-葡萄糖組成。植物透過脫水合成產生澱粉。首先，植物透過磷酸化過程將其中的葡萄糖轉化為葡萄糖-1-磷酸。植物將產生的澱粉以顆粒形式儲存起來。澱粉存在於所有植物種子和塊莖中，它們在那裡儲存澱粉以儲存獲得的多餘葡萄糖，並且在光合作用不發生時可以透過氧化磷酸化進一步釋放能量。植物和動物也以糖原的形式儲存這種葡萄糖，糖原也被稱為動物澱粉。動物澱粉也存在，但它與澱粉沒有化學相似性，因為它是在動物體記憶體在的糖原單元，與支鏈澱粉分子有一些結構相似性。

澱粉的結構

澱粉有兩種結構，分別是直鏈澱粉和支鏈澱粉。大約 20-30% 的澱粉由直鏈澱粉組成，而 70-80% 由支鏈澱粉組成。葡萄糖單元的線性鏈是直鏈澱粉，而支鏈澱粉包含分支的葡萄糖單元，因此存在更多的葡萄糖。但與直鏈澱粉相比，鍵合較弱。因此，支鏈澱粉溶於水，而直鏈澱粉不溶於水。直鏈澱粉和支鏈澱粉的結構為：

纖維素

纖維素是一種多糖或碳水化合物，含有 3000 多個葡萄糖單元。多糖在植物和動物體內自然合成。纖維素的化學式為 (C₆ H₁₀ O₅ )_n。纖維素天然存在於植物中。大約 33% 的所有蔬菜、50% 的木材和 90% 的棉花都由纖維素組成。因此，它是自然界中最豐富的有機成分。它是食草動物和白蟻（一種昆蟲）的食物。但對人類來說是難以消化的。在動物體內，消化道中存在的微生物有助於消化過程，但在人類體內則不存在。在人類中，纖維素的β-乙縮醛鍵的斷裂是不可能的。但它在人類生活中還有一些其他應用，例如它有助於生產紙張、塑膠、照相膠片和纖維。其他纖維素衍生物也用於製造炸藥、食品增稠劑、粘合劑等。

纖維素的結構

在纖維素的結構中，存在著長鏈的葡萄糖，這些葡萄糖單元透過β-乙縮醛鍵連線。它是由葡萄糖組成的直鏈聚合物單元，沒有任何分支或捲曲。因此，纖維素的結構呈現棒狀外觀。因此，纖維素的抗拉強度非常高。這也歸因於多個羥基的存在。這種纖維素的存在是植物木材和莖的強度的原因。纖維素中存在的亞基是葡萄糖，鍵存在於β-1,4-糖苷鍵中。這些化合物中異頭碳上的羥基指向葡萄糖環平面的上方，並顯示出β取向。它具有倒置結構，其中第 4 個碳將向上指向。纖維素的結構為：

澱粉和纖維素的結構差異

澱粉是捲曲結構，而纖維素是直鏈聚合物。澱粉包含兩種型別的結構單元，一種是直鏈，另一種是捲曲形式。線性的是直鏈澱粉，捲曲的是支鏈澱粉。纖維素含有β-葡萄糖單體的 1-4 連線。而在澱粉中發現α-葡萄糖單體的 1-4 連線。在澱粉中，葡萄糖單元方向相同，而在纖維素中，它具有倒置結構。纖維素的結構使其更厚並具有高抗拉強度，而澱粉的結構使其成為一種柔軟的化學化合物。

澱粉和纖維素的區別

澱粉和纖維素之間的差異總結在下表中。

纖維素	澱粉
它無味無臭。	白色和
纖維素不溶於水和有機溶劑。	支鏈澱粉可溶於水，而直鏈澱粉不溶於水。
直鏈聚合物。	捲曲聚合物。
它結晶度更高。	結晶度較低，也可透過供應更多熱量轉化為無定形。
消化過程困難。	易於消化。
人類不食用。	人類可以輕鬆食用，並且是良好的能量來源。
它只包含一種型別的β-葡萄糖。	它包含兩種型別的α-葡萄糖。
它為植物和樹木提供結構剛性。	它被用作能量儲存。

結論

澱粉和纖維素是植物中發現的兩種不同型別多糖。澱粉和纖維素之間的主要區別在於，纖維素存在於植物中，以提供適當的結構和剛性，並被食草動物食用。而澱粉存在於植物細胞中，以儲存葡萄糖以供進一步產生能量。通常有兩種型別的澱粉，它們是支鏈澱粉和直鏈澱粉。儘管它們包含相同的葡萄糖單元，但它們在功能和結構上都不同。它們的結構不同，澱粉含有α-葡萄糖的 1-4 連線，而纖維素含有β-葡萄糖的 1-4 連線。纖維素比澱粉更豐富。

常見問題

1. 哪種食物富含澱粉？

澱粉可能以支鏈澱粉或直鏈澱粉的形式存在於食物中。富含澱粉的食物包括香蕉、山藥、土豆、燕麥、義大利麵、義大利麵、麵包等。

2. 澱粉對人體有什麼作用？

澱粉是可以食用的食物，在人體中具有重要的作用。從澱粉中獲得能量。澱粉的分解導致葡萄糖單元的形成。葡萄糖是重要的能量來源。根據澱粉的型別，它們可能被快速消化，也可能需要一些時間。

3. 澱粉的型別有哪些？

澱粉根據其營養和消化特性分為三種類型。它們是快速消化澱粉、抗性澱粉 (RS) 和緩慢消化澱粉。土豆在煮熟形式中常見的澱粉是快速消化的。人體無法消化的澱粉是抗性澱粉。而緩慢消化的複雜結構是緩慢消化澱粉。

4. 什麼是糖化？

將多糖轉化為相應糖類的過程稱為糖化。並且存在於澱粉中。

5. 為什麼纖維素非常穩定？

纖維素非常穩定，因為多糖單元中存在強氫鍵。從而形成網路結構。