Keményítő

a burgonya a keményítő általános étrendi forrása

a keményítő egy komplex szénhidrát, különösen egy poliszacharid, amelyet a növények glükóz tárolására használnak. A cellulóz után a keményítő a növényi sejtekben a leggyakoribb poliszacharid. Tiszta formában a keményítő hideg vízben oldhatatlan. Az állatok és növények megemésztik a keményítőt, átalakítják glükózzá, hogy energiaforrásként szolgáljanak.

a keményítő a szénhidrátok egyik fő forrása az emberi étrendben, és magokból, gyümölcsökből, diófélékből, kukoricából, burgonyából stb. Elkészített formában a keményítőt (különösen a kukoricakeményítőt) használják a szakácsok sűrítésére. Önfegyelemre van szükség a magas keményítőtartalmú ételek, például finomított gabonafélék, kenyerek és tészták fogyasztásakor, mivel a komplex szénhidrátok túlzott fogyasztása korrelál az elhízással és az orvosi problémákkal. Willett és Stampfer (2003) összefüggést talált a finomított gabonából és burgonyából származó keményítő magas bevitele, valamint a 2-es típusú cukorbetegség és a szívkoszorúér-betegség kockázata között.

az iparban a keményítőt olyan célokra használják, mint ragasztók, papír, textíliák gyártása, valamint öntőformaként édességek, például borgumik és zselés csecsemők gyártásához.

míg általában a keményítő részlegesen kristályos granulátumként jelenik meg a növényekben, átmérőjük 5-200 köbméter, a pontos méret, alak és részecskeméret-eloszlás a növényi forrástól függően változik. Például Sengbusch (2003) arról számol be, hogy a burgonyagumókból származó keményítőszemcsék átmérője 70-100 ezer, a búza endospermiumának átmérője 30-45 ezer, a kukorica endospermiumának átmérője pedig 12-18 ezer kilométer. A keményítő gyakori a növények magjaiban, gumóiban és gyökereiben.

elkészített formában a keményítő általában fehér por, és a forrástól függően íztelen és szagtalan lehet.

kémia

a szénhidrátok olyan biológiai molekulák egy csoportja, amelyek elsősorban szén (C) atomokat tartalmaznak hidrogén (H) atomokkal és hidroxil (OH) csoportokkal (H-C-OH). Poliszacharidként a keményítő egy nagy polimer, amely nagyszámú monoszacharidból áll, míg a monoszacharidok, például a glükóz, azok a monomerek, amelyekből nagyobb szénhidrátok épülnek fel.

keményítő a fő poliszacharid magasabb növények tárolására használt szénhidrátok. A növényi sejtekben használt másik fő poliszacharid a cellulóz, amely szerkezeti poliszacharid. Az állatokban a fő tároló poliszacharid a glikogén.

ezek alapvető molekuláris szerkezete: (C6 (H5O)10)n. A cellulózhoz és a glikogénhez hasonlóan a keményítő is a hat szén-dioxid-glükózt tartalmazza egyetlen ismétlődő egységként. Ez a három poliszacharid azonban különbözik a glükózegységek közötti kötés típusától, valamint a láncok oldalágainak jelenlététől és mértékétől.

a keményítő egy glükóz poliszacharidja, amely 1,4 glikozidos kötődéssel rendelkezik. A glikogén a glükóz erősen elágazó poliszacharidja, amelynek glükóz-glikozid kötései vannak. az 1,6 glikozidos kötések 6 szénnél elágazást eredményeznek. A cellulóz egy el nem elágazó glükóz poliszacharid, amelynek kémiai szempontból nagyon stabilak a glükóz-1,4 glikozid kötései.

szemcsés formában a keményítő mind elágazatlan (lineáris) amilóz, mind elágazó (bokorszerű) amilopektin formájában fordul elő. A glikogénhez hasonlóan az amilopektinnek is van 6-1,6 ága, de ezek ritkábban fordulnak elő a spirális gerinc mentén (12-25 glükózegységenként egyszer), hosszabb oldalláncokat eredményezve (20-25 glükózegység hossza). A keményítő granulátum általában körülbelül 10-30% amilóz és 70-90% amilopektin.

a keményítő könnyen megköti a vizet, és amikor ezt a vizet eltávolítják, a poliszacharid láncok aggregálódnak, hidrogénkötéseket képezve. Ez a kötés okozza a kenyér keménységét és állottságát. A víz és az enyhe hő hozzáadása lágyítja a kenyeret a poliszacharid láncok elválasztásával. Mivel az elágazás korlátozza a molekulák között kialakuló hidrogénkötések számát, az erősen elágazó glikogén szilárd lerakódásai tömörebbek, mint a keményítőé.

a keményítő hideg vízben oldhatatlan. Forró vízben az amilóz kolloid diszperziót képez, de az amilopektin teljesen feloldhatatlan.

míg az emlősök nem használhatják a cellulózt (például a füvet) táplálékként, megemészthetik a keményítőt (például a burgonyát).

keményítők élelmiszerként

a világon általánosan használt keményítők a következők: arracacha, hajdina, banán, árpa, manióka, kudzu, oca, szágó, cirok, édesburgonya, taro és jamgyökér. Az ehető babok, mint például a favák, a lencse, a borsó, szintén gazdag keményítőben. Az élelmiszer-feldolgozás adalékanyagaként a nyílgyökeret és a tápiókát is gyakran használják.

amikor egy keményítőt elő szakács, akkor lehet használni, hogy sűríti a hideg ételek. Ezt előzselatinizált keményítőnek nevezik. Egyébként keményítő hőre van szükség, hogy megvastagodjon, vagy “zselatinizálódik.”A tényleges hőmérséklet a keményítő típusától függ.

a módosított élelmiszer-keményítő egy vagy több kémiai módosuláson megy keresztül, amelyek lehetővé teszik, hogy megfelelően működjön magas hő és/vagy az élelmiszer-feldolgozás során gyakran előforduló nyírás mellett. Az élelmiszer-keményítőket általában sűrítőként és stabilizátorként használják olyan élelmiszerekben, mint a pudingok, pudingok, levesek, szószok, mártások, pite töltelékek és salátaöntetek, de sok más felhasználásuk van.

használja öntőformaként

a gumírozott édességeket, például a zselés babákat és a borgumikat nem hagyományos értelemben vett öntőformával gyártják. A tálca tele van keményítővel és kiegyenlített. Ezután pozitív penészt nyomnak a keményítőbe, körülbelül száz zselés csecsemő benyomását hagyva. A keveréket ezután a benyomásokba öntjük, majd egy tűzhelybe helyezzük. Ez a módszer jelentősen csökkenti a gyártandó formák számát.

nem élelmiszeripari alkalmazások

Ruházati keményítő vagy mosodai keményítő olyan folyadék, amelyet növényi keményítő vízben történő keverésével állítanak elő (a korábbi készítményeket is fel kellett forralni), és ruhák mosására használják. A keményítőt széles körben használták Európában a tizenhatodik és tizenhetedik században, hogy megmerevítsék a jómódúak nyakát körülvevő széles gallérokat és finom vászonrudakat. A tizenkilencedik század és a huszadik század elején stílusos volt a férfi ingek gallérját és ujjait, valamint a lányok alsószoknyájának fodrait keményítővel megkeményíteni, miközben a tiszta ruhákat vasalták.

a ruháknak adott sima, éles széleken kívül gyakorlati célt is szolgált. Az ember nyakából és csuklójából származó szennyeződés és verejték inkább a keményítőhöz tapadna, mint a ruházat rostjaihoz, és könnyen lemosódna a keményítővel együtt. A szakácsok hagyományosan keményített egyenruhát viseltek, mert a keményítő tűzgátlóként működik. Ezután minden mosás után a keményítőt újra alkalmazzák.

a keményítő ragasztókat széles körben használják papír, fa és pamut ragasztására.

keményítő vizsgálata

a jódot a keményítő közös tesztjében használják. Jód jelenlétében mélykék vagy kék-fekete szín képződik. Az amilóz granulátumok felelősek a színképződésért. Mivel a jód nem oldódik könnyen vízben, a reagenst jód (I) kálium-jodid (KI) jelenlétében történő feloldásával állítják elő, oldható komplexet (I-KI) hozva létre. Ha az amilóz nincs jelen, a szín narancssárga, sárga vagy barna marad. Ha amilóz van jelen, a szín mélykékre vagy kék-feketére változik. Sem az amilopektin, sem a cellulóz, sem az egyszerű cukrok nem reagálnak. Ez a reakció a legegyszerűbb, ha a sejtfalak megsemmisültek, így a jódoldat behatolhat a sejtbe, és amikor a keményítő granulátum duzzadt. Így a fűtés hasznos a tesztben.

ennek a reakciónak a részletei még nem teljesen ismertek, de úgy gondolják, hogy a jód (trijodid|I3− és I5− ionok) beleférnek az amilóztekercsekbe, a töltésátvitel a jód és a keményítő között, és a kapott komplex energiaszint-távolsága megfelel a látható fény tartományának abszorpciós spektrumának. A 0.3 tömegszázalékos oldat a híg keményítő indikátor oldat standard koncentrációja. 4 gramm oldható keményítő hozzáadásával készül 1 liter melegített vízhez; az oldatot használat előtt lehűtjük (a keményítő-jód komplex instabillá válik 35 cc feletti hőmérsékleten). Ezt a komplexet gyakran használják redox titrálásokban: oxidálószer jelenlétében az oldat kékre változik, redukálószer jelenlétében a kék szín eltűnik, mert az I5− ionok jódra és jodidra bomlanak.

mikroszkóp alatt a keményítőszemcsék megkülönböztető Máltai kereszthatást mutatnak (más néven “kihalási kereszt” és kettős törés) polarizált fény alatt.

Keményítőszármazékok

a keményítőt savakkal, különféle enzimekkel vagy a kettő kombinációjával egyszerűbb szénhidrátokká hidrolizálhatjuk. A konverzió mértékét általában dextróz-ekvivalenssel (DE) számszerűsítik, amely nagyjából a keményítőben lévő glikozidkötések törött frakciója. Az Így készült élelmiszertermékek a következők:

• Maltodextrin, enyhén hidrolizált (DE 10-20) keményítő termék, amelyet finom ízű töltőanyagként és sűrítőként használnak.
• különböző kukoricaszirupok (DE 30-70), viszkózus oldatok, amelyeket édesítőszerként és sűrítőként használnak sokféle feldolgozott élelmiszerben.
• dextróz (DE 100), kereskedelmi forgalomban kapható glükóz, amelyet keményítő teljes hidrolízisével állítanak elő.
• magas fruktózszirup, amelyet dextrózoldatok glükóz-izomeráz enzimhez történő kezelésével állítanak elő, amíg a glükóz jelentős része fruktózzá nem alakul. Az Egyesült Államokban a magas fruktóztartalmú kukoricaszirup az édesített italokban használt fő édesítőszer (lásd: magas fruktóztartalmú kukoricaszirup).

• Bornet, F. R. J., A. M. Fontveille, S. Rizkalla, P. Colonna, A. Blayo, C. Mercier és G. Slama. 1989. “Egészséges emberekben az inzulin és a glikémiás válasz a különböző módon feldolgozott natív keményítőkre: korreláció az in vitro Anavar-amiláz hidrolízissel.”American Journal of Clinical Nutrition 50: 315-323.
• Sengbusch, P. V. 2003. A növényi sejt szerkezete. Hozzáférés dátuma: December 6, 2006.
• Smith, A. M., S. C. Zeeman, D. Thorneycroft és S. M. Smith. 2003. “Keményítő mozgósítás a levelekben.”Kísérleti botanikai folyóirat 54 (382): 577-583.
• Willett, W. C. és M. J. Stampfer. 2003. “Az élelmiszer-piramis újjáépítése.”Scientific American (2003.Január). Hozzáférés dátuma: December 6, 2006.