Tärkkelys

perunat ovat yleinen tärkkelyksen ravinnonlähde

tärkkelys on monimutkainen hiilihydraatti, erityisesti polysakkaridi, jota kasvit käyttävät glukoosin varastointitapana. Selluloosan jälkeen tärkkelys on kasvisoluissa runsain polysakkaridi. Puhtaassa muodossa tärkkelys ei liukene kylmään veteen. Eläimet ja kasvit sulattavat tärkkelystä ja muuttavat sen glukoosiksi energianlähteeksi.

tärkkelys on merkittävä hiilihydraattien lähde ihmisten ruokavaliossa, ja sitä voidaan saada muun muassa siemenistä, hedelmistä, pähkinöistä, maissista ja perunoista. Valmistetussa muodossa tärkkelystä (erityisesti maissitärkkelystä) käytetään ruoanlaitossa sakeuttavien kastikkeiden valmistukseen. Runsaasti tärkkelystä sisältävien elintarvikkeiden, kuten puhdistettujen viljojen, leipien ja pastojen, syömisessä vaaditaan itsekuria, koska monimutkaisten hiilihydraattien liikakäyttö korreloi lihavuuden ja lääketieteellisten ongelmien kanssa. Willett and Stampfer (2003) löysi yhteyden puhdistettujen jyvien ja perunoiden runsaan tärkkelyksen saannin ja tyypin 2 diabeteksen ja sepelvaltimotaudin riskin välillä.

teollisuudessa tärkkelystä käytetään muun muassa liimojen, paperin, tekstiilien valmistukseen sekä muottina makeisten kuten viinikumien ja hyytelövauvojen valmistuksessa.

yleensä tärkkelys esiintyy kasveissa osittain kiteisinä rakeina, joiden läpimitta on 5-200 µm, mutta tarkka koko, muoto ja hiukkaskokojakauma vaihtelee kasvilähteen mukaan. Esimerkiksi sengbusch (2003) raportoi, että perunan mukuloiden tärkkelysjyvien halkaisija on 70-100 µm, vehnän endospermin halkaisija 30-45 µm ja maissin endospermin halkaisija 12-18 µm. Tärkkelys on yleistä kasvien siemenissä, mukuloissa ja juurissa.

valmistettuna tärkkelys on yleensä valkoista jauhetta ja voi lähteestä riippuen olla mautonta ja hajutonta.

kemia

hiilihydraatit ovat biologisten molekyylien luokka, joka sisältää pääasiassa hiili (C)-atomeja, joita reunustavat vety (H)-atomit ja hydroksyyli (OH) – ryhmät (H-C-OH). Polysakkaridina tärkkelys on suuri polymeeri, joka koostuu suuresta määrästä monosakkarideja, kun taas monosakkaridit, kuten glukoosi, ovat monomeerejä, joista suuremmat hiilihydraatit rakentuvat.

tärkkelys on tärkeimpänä polysakkaridina korkeammissa kasveissa, joita käytetään hiilihydraattien varastointiin. Toinen merkittävä kasvisoluissa käytetty polysakkaridi on selluloosa, joka on rakenteellinen polysakkaridi. Tärkein varastoiva polysakkaridi eläimissä on glykogeeni.

näiden molekyylirakenteet ovat: (C6(H5O)10)n. Selluloosan ja glykogeenin tavoin tärkkelys sisältää kuusihiilisen sokerin glukoosia ainoana toistuvana yksikkönään. Nämä kolme polysakkaridia eroavat kuitenkin toisistaan glukoosiyksiköiden välisen sidoksen tyypissä sekä sivuhaarojen läsnäolossa ja laajuudessa ketjuissa.

tärkkelys on glukoosin polysakkaridi, jolla on α-1,4 glykosidisidoksia. Glykogeeni on hyvin haarautunut glukoosin polysakkaridi, jolla on α-glykosidisidoksia. α-1,6 glykosidisidokset haarautuvat hiilessä 6. Selluloosa on glukoosin haarautumaton polysakkaridi, jolla on β-1,4 glykosidisidoksia, jotka ovat kemiallisesti hyvin stabiileja.

rakeisessa muodossa tärkkelys esiintyy sekä haarattomana (lineaarisena) amyloosina että haarautumattomana (pensasmaisena) amylopektiinina. Glykogeenin tavoin amylopektiinilla on α-1,6 haaraa, mutta niitä esiintyy harvemmin kierteisessä selkärangassa (kerran 12-25 glukoosiyksikön välein) tuottaen pidempiä sivuketjuja (pituudet 20-25 glukoosiyksikköä). Tärkkelysrakeet ovat yleensä noin 10-30 prosenttia amyloosia ja 70-90 prosenttia amylopektiinia.

tärkkelys sitoo helposti vettä, ja kun tämä vesi poistetaan, polysakkaridiketjut kasautuvat muodostaen vetysidoksia. Tämä sidos saa leivän kovettumaan ja tunkkaiseksi. Veden lisääminen ja lempeä lämpö pehmentävät leipää erottamalla polysakkaridiketjut. Koska haarautuminen rajoittaa molekyylien välille muodostuvien vetysidosten määrää, voimakkaasti haarautuvan glykogeenin kiinteät kerrostumat ovat tiiviimpiä kuin tärkkelyksen.

tärkkelys ei liukene kylmään veteen. Kuumassa vedessä amyloosi muodostaa kolloidisen dispersion, mutta amylopektiini on täysin liukenematon.

nisäkkäät eivät voi käyttää selluloosaa (kuten ruohoa) ravintonaan, mutta ne pystyvät sulattamaan tärkkelystä (kuten perunassa).

tärkkelys elintarvikkeena

yleisesti käytettyjä tärkkelyksiä ympäri maailmaa ovat: arrakacha, tattari, banaani, ohra, maniokki, kudzu, oca, Saago, durra, bataatti, taro ja jamssi. Syötävissä pavuissa, kuten favissa, linsseissä ja herneissä, on myös runsaasti tärkkelystä. Elintarviketeollisuuden lisäaineena käytetään yleisesti myös nuolijuurta ja tapiokaa.

kun tärkkelys esikypsennetään, sitä voidaan sitten käyttää kylmien ruokien sakeuttamiseen. Tätä kutsutaan esigelatinoitu tärkkelys. Muuten tärkkelys vaatii lämpöä paksuuntuakseen eli ” gelatinoituakseen.”Todellinen lämpötila riippuu tärkkelyksen tyypistä.

modifioidulle elintarviketärkkelykselle tehdään yksi tai useampi kemiallinen muunnos, jonka ansiosta se voi toimia asianmukaisesti korkeassa lämmössä ja / tai leikkauksessa, jota esiintyy usein elintarvikkeiden jalostuksen aikana. Elintarvikkeiden tärkkelystä käytetään tyypillisesti sakeuttamisaineena ja stabilointiaineena elintarvikkeissa, kuten vanukkaissa, kastikkeissa, keitoissa, kastikkeissa, graaveissa, piirakan täytteissä ja salaatinkastikkeissa, mutta sillä on monia muita käyttötarkoituksia.

käyttö muottina

Gummed-makeisia, kuten hyytelövauvoja ja viinikumeja, ei valmisteta muotilla tavanomaisessa merkityksessä. Tarjotin täytetään tärkkelyksellä ja tasoitetaan. Sen jälkeen tärkkelykseen painetaan positiivinen muotti, joka jättää noin sadan hyytelövauvan vaikutelman. Seos kaadetaan sitten vaikutelmiin ja laitetaan sitten liedelle asetettavaksi. Tämä menetelmä vähentää huomattavasti valmistettavien muottien määrää.

Non food applications

Vaatetärkkelys tai pesutärkkelys on neste, joka valmistetaan sekoittamalla kasvitärkkelystä veteen (aikaisemmat valmisteet jouduttiin myös keittämään) ja jota käytetään vaatteiden pesuun. Tärkkelystä käytettiin laajalti Euroopassa 1600-ja 1600-luvuilla varakkaiden kauloja ympäröineiden hienojen pellavakankaiden leveiden kaulusten ja röyhelöiden jäykistämiseen. 1800-luvulla ja 1900-luvun alussa oli tyylikästä jäykistää miesten paitojen kaulukset ja hihat ja tyttöjen alushameiden röyhelöt levittämällä niihin tärkkelystä, kun puhtaita vaatteita silitettiin.

sen lisäksi, että se antoi vaatteille sileitä, teräviä reunoja, se palveli myös käytännöllistä tarkoitusta. Ihmisen kaulasta ja ranteista lähtevä lika ja hiki tarttuisivat vaatteiden kuitujen sijaan tärkkelykseen ja huuhtoutuisivat helposti pois tärkkelyksen mukana. Kokit ovat perinteisesti käyttäneet tärkkelyspitoisia univormuja, koska tärkkelys toimii palonestoaineena. Jokaisen pesun jälkeen tärkkelys pantaisiin uudelleen.

Tärkkelysliimoja käytetään laajalti paperin, puun ja puuvillan liimauksessa.

tärkkelyksen testausta

jodia käytetään yhteisessä tärkkelystestissä. Jodin läsnä ollessa muodostuu syvänsininen tai sinimusta väri. Värinmuodostuksesta vastaavat amyloosirakeet. Koska jodi ei liukene helposti veteen, reagenssi valmistetaan liuottamalla jodi (I) kaliumjodidin (KI) läsnä ollessa, jolloin muodostuu liukoinen kompleksi (I-KI). Jos amyloosia ei esiinny, väri pysyy oranssina, keltaisena tai ruskeana. Jos amyloosia esiintyy, väri muuttuu syvänsiniseksi tai sinimustaksi. Amylopektiini, selluloosa tai yksinkertaiset sokerit eivät reagoi. Reaktio on helpointa, kun soluseinät ovat tuhoutuneet, jolloin jodiliuos pääsee tunkeutumaan soluun, ja kun tärkkelysrakeet ovat turvonneet. Näin ollen lämmityksestä on hyötyä testissä.

tämän reaktion yksityiskohtia ei vielä täysin tunneta, mutta on arveltu, että jodi (trijodidi / I3− ja I5− ionit) sopii amyloosin kelojen sisään, jodin ja tärkkelyksen väliset varauksen siirrot ja syntyvän kompleksin energiatasojen välit vastaavat näkyvän valon alueen absorptiospektriä. 0.3 painoprosenttia liuosta on laimean tärkkelysindikaattoriliuoksen standardipitoisuus. Se valmistetaan lisäämällä 4 grammaa liukoista tärkkelystä 1 litraan lämmitettyä vettä; liuos jäähdytetään ennen käyttöä (tärkkelys-jodikompleksi muuttuu epävakaaksi yli 35 °C: n lämpötilassa). Tätä kompleksia käytetään usein redox− titrauksissa: hapettavan aineen läsnä ollessa liuos muuttuu siniseksi, pelkistävän aineen läsnä ollessa sininen väri häviää, koska I5-ionit hajoavat jodiksi ja jodidiksi.

mikroskoopilla tärkkelysjyväsissä näkyy polarisoituneessa valossa erottuva Maltan ristivaikutus (tunnetaan myös nimillä ”extinction cross” ja birefringence).

Tärkkelysjohdannaiset

tärkkelys voidaan hydrolysoida yksinkertaisemmiksi hiilihydraateiksi happojen, erilaisten entsyymien tai näiden kahden yhdistelmän avulla. Konversion laajuus ilmaistaan tyypillisesti dekstroosiekvivalentilla (DE), joka on suurin piirtein se osa tärkkelyksen glykosidisidoksista, jotka ovat katkenneet. Näin valmistettuja elintarvikkeita ovat:

• maltodekstriini, kevyesti hydrolysoitu (DE 10-20) tärkkelystuote, jota käytetään mitäänsanomattomana täyteaineena ja sakeuttamisaineena.
• erilaiset maissisiirapit (DE 30-70), viskoosit liuokset, joita käytetään makeutusaineina ja sakeuttamisaineina monenlaisissa jalostetuissa elintarvikkeissa.
• dekstroosi (DE 100), kaupallinen glukoosi, valmistettu tärkkelyksen täydellisellä hydrolyysillä.
• korkea fruktoosisiirappi, joka on valmistettu käsittelemällä dekstroosiliuoksia glukoosi-isomeraasientsyymille, kunnes merkittävä osa glukoosista on muuttunut fruktoosiksi. Yhdysvalloissa korkea fruktoosinen maissisiirappi on tärkein makeutusaine, jota käytetään makeutetuissa juomissa (KS.korkea fruktoosinen maissisiirappi).