Stärke

Kartoffeln sind eine häufige Nahrungsquelle für Stärke

Stärke ist ein komplexes Kohlenhydrat, insbesondere ein Polysaccharid, das von Pflanzen zur Speicherung von Glukose verwendet wird. Stärke ist nach Cellulose das am häufigsten vorkommende Polysaccharid in Pflanzenzellen. In reiner Form ist Stärke in kaltem Wasser unlöslich. Tiere und Pflanzen verdauen Stärke und wandeln sie in Glukose um, um als Energiequelle zu dienen.Stärke ist eine Hauptquelle für Kohlenhydrate in der menschlichen Ernährung und kann aus Samen, Früchten, Nüssen, Mais, Kartoffeln usw. gewonnen werden. In zubereiteter Form wird Stärke (insbesondere Maisstärke) beim Kochen zum Verdicken von Saucen verwendet. Selbstdisziplin ist beim Verzehr von stärkehaltigen Lebensmitteln wie raffiniertem Getreide, Brot und Nudeln erforderlich, da der Überkonsum komplexer Kohlenhydrate mit Fettleibigkeit und medizinischen Problemen korreliert. Willett und Stampfer (2003) fanden einen Zusammenhang zwischen einer hohen Aufnahme von Stärke aus raffiniertem Getreide und Kartoffeln und dem Risiko von Typ-2-Diabetes und koronarer Herzkrankheit.

In der Industrie wird Stärke für Zwecke wie die Herstellung von Klebstoffen, Papier, Textilien und als Form bei der Herstellung von Süßigkeiten wie Weingummis und Gummibärchen verwendet.

Während Stärke im Allgemeinen in Pflanzen als teilkristallines Granulat mit einem Durchmesser von 5 bis 200 µm auftritt, variiert die genaue Größe, Form und Partikelgrößenverteilung je nach pflanzlicher Quelle. Zum Beispiel berichtet Sengbusch (2003), dass Stärkekörner aus Kartoffelknollen einen Durchmesser von 70-100 µm, den des Endosperms von Weizen 30-45 µm und den des Maisendosperms 12-18 µm haben. Stärke kommt häufig in Samen, Knollen und Wurzeln von Pflanzen vor.

In zubereiteter Form ist Stärke normalerweise ein weißes Pulver und kann je nach Quelle geschmacks- und geruchlos sein.

Chemie

Kohlenhydrate sind eine Klasse biologischer Moleküle, die hauptsächlich Kohlenstoff (C) -Atome enthalten, die von Wasserstoff (H) -Atomen und Hydroxyl (OH) -Gruppen (H-C-OH) flankiert werden. Als Polysaccharid ist Stärke ein großes Polymer, das aus einer großen Anzahl von Monosacchariden besteht, während Monosaccharide wie Glucose die Monomere sind, aus denen größere Kohlenhydrate aufgebaut sind.Stärke ist das Hauptpolysaccharid in höheren Pflanzen, das zur Speicherung von Kohlenhydraten verwendet wird. Das andere Hauptpolysaccharid, das in Pflanzenzellen verwendet wird, ist Cellulose, ein strukturelles Polysaccharid. Das Hauptspeicherpolysaccharid bei Tieren ist Glykogen.

Die grundlegende molekulare Struktur dieser sind: (C6(H5O)10)n. Wie bei Cellulose und Glykogen enthält Stärke den Sechs-Kohlenstoff-Zucker Glucose als einzelne Wiederholungseinheit. Diese drei Polysaccharide unterscheiden sich jedoch in der Art der Bindung zwischen Glucoseeinheiten und dem Vorhandensein und der Ausdehnung von Seitenästen an den Ketten.

Stärke ist ein Polysaccharid von Glucose mit α-1,4 glykosidischen Bindungen. Glykogen ist ein hochverzweigtes Polysaccharid von Glucose mit α-glykosidischen Bindungen. α-1,6 glykosidische Verknüpfungen erzeugen eine Verzweigung an Kohlenstoff 6. Cellulose ist ein unverzweigtes Polysaccharid von Glucose mit β-1,4 glykosidischen Verknüpfungen, die chemisch sehr stabil sind. In Granulatform tritt Stärke sowohl als unverzweigte (lineare) Amylose als auch als verzweigtes (buschartiges) Amylopektin auf. Wie Glykogen hat Amylopektin α-1,6-Verzweigungen, aber diese treten seltener entlang des helikalen Rückgrats auf (einmal alle 12 bis 25 Glucoseeinheiten) und produzieren längere Seitenketten (Längen von 20 bis 25 Glucoseeinheiten). Stärkekörnchen sind im Allgemeinen ungefähr 10-30 Prozent Amylose und 70-90 Prozent Amylopektin.Stärke bindet leicht Wasser, und wenn dieses Wasser entfernt wird, aggregieren Polysaccharidketten und bilden Wasserstoffbrückenbindungen. Diese Bindung führt dazu, dass Brot hart und abgestanden wird. Die Zugabe von Wasser und sanfter Hitze erweicht das Brot, indem die Polysaccharidketten getrennt werden. Da die Verzweigung die Anzahl der Wasserstoffbrückenbindungen begrenzt, die sich zwischen Molekülen bilden können, sind feste Ablagerungen des hochverzweigten Glykogens kompakter als die von Stärke.

Stärke ist in kaltem Wasser unlöslich. In heißem Wasser bildet Amylose eine kolloidale Dispersion, aber Amylopektin ist vollständig unlöslich.Während Säugetiere keine Zellulose (wie Gras) als Nahrung verwenden können, können sie Stärke (wie in Kartoffeln) verdauen.

Stärken als Lebensmittel

Weltweit gebräuchliche Stärken sind: arracacha, Buchweizen, Banane, Gerste, Maniok, Kudzu, Oca, Sago, Sorghum, Süßkartoffel, Taro und Yamswurzeln. Essbare Bohnen wie Favas, Linsen und Erbsen sind ebenfalls reich an Stärke. Als Zusatzstoff für die Lebensmittelverarbeitung werden häufig auch Pfeilwurzel und Tapioka verwendet.

Wenn eine Stärke vorgekocht wird, kann sie dann verwendet werden, um kalte Speisen zu verdicken. Dies wird als vorgelatinierte Stärke bezeichnet. Andernfalls benötigt Stärke Wärme, um sich zu verdicken oder zu „gelieren“.“ Die tatsächliche Temperatur hängt von der Art der Stärke ab.Eine modifizierte Lebensmittelstärke erfährt eine oder mehrere chemische Modifikationen, die es ihr ermöglichen, unter hoher Hitze und / oder Scherung, die häufig bei der Lebensmittelverarbeitung auftritt, richtig zu funktionieren. Nahrungsmittelstärken werden gewöhnlich als Verdickungsmittel und Stabilisatoren in den Nahrungsmitteln wie Puddings, Puddings, Suppen, Soßen, Bratensoßen, Kuchenfüllungen und Salatsoßen benutzt, aber haben viele anderen Gebrauch.

Verwendung als Form

Gummierte Süßigkeiten wie Gummibärchen und Weingummis werden nicht mit einer Form im herkömmlichen Sinne hergestellt. Ein Tablett wird mit Stärke gefüllt und nivelliert. Eine positive Form wird dann in die Stärke gepresst und hinterlässt einen Eindruck von etwa hundert Gummibärchen. Die Mischung wird dann in den Ofen gegossen und dann in einen Ofen gestellt, um zu setzen. Diese Methode reduziert die Anzahl der Formen, die hergestellt werden müssen, erheblich.

Non-Food-Anwendungen

Bekleidungsstärke oder Wäschestärke ist eine Flüssigkeit, die durch Mischen einer Pflanzenstärke in Wasser hergestellt wird (frühere Zubereitungen mussten auch gekocht werden) und zum Waschen von Kleidung verwendet wird. Jahrhundert in Europa weit verbreitet, um die breiten Kragen und Halskrausen aus feinem Leinen zu versteifen, die die Hälse der Wohlhabenden umgaben. Jahrhunderts war es üblich, die Kragen und Ärmel von Herrenhemden und die Rüschen von Petticoats für Mädchen zu versteifen, indem beim Bügeln der sauberen Kleidung Stärke darauf aufgetragen wurde.Abgesehen von den glatten, knackigen Kanten, die es der Kleidung gab, diente es auch einem praktischen Zweck. Schmutz und Schweiß von Hals und Handgelenken einer Person würden eher an der Stärke als an den Fasern der Kleidung haften und sich leicht mit der Stärke abwaschen lassen. Köche haben traditionell gestärkte Uniformen getragen, weil die Stärke als feuerhemmend wirkt. Nach jedem Waschen wird die Stärke erneut aufgetragen.

Stärkeklebstoffe werden häufig zum Verkleben von Papier, Holz und Baumwolle verwendet.

Testen auf Stärke

Jod wird in einem gemeinsamen Test für Stärke verwendet. In Gegenwart von Jod bildet sich eine tiefblaue oder blau-schwarze Farbe. Es sind die Amylosegranulate, die für die Farbbildung verantwortlich sind. Da sich Jod nicht leicht in Wasser löst, wird das Reagenz durch Auflösen von Jod (I) in Gegenwart von Kaliumiodid (KI) hergestellt, wodurch ein löslicher Komplex (I-KI) entsteht. Wenn keine Amylose vorhanden ist, bleibt die Farbe orange, gelb oder braun. Wenn Amylose vorhanden ist, ändert sich die Farbe zu tiefblau oder blau-schwarz. Weder Amylopektin, Cellulose noch einfache Zucker reagieren. Diese Reaktion ist am einfachsten, wenn die Zellwände zerstört wurden, so dass die Jodlösung in die Zelle eindringen kann, und wenn die Stärkekörnchen gequollen sind. Daher ist das Erhitzen im Test nützlich.

Die Einzelheiten dieser Reaktion sind noch nicht vollständig bekannt, aber es wird angenommen, dass das Jod (Triiodid / I3− und I5− Ionen) in die Spulen der Amylose passt, die Ladungstransfers zwischen dem Jod und der Stärke und die Energieniveauabstände im resultierenden Komplex dem Absorptionsspektrum im sichtbaren Lichtbereich entsprechen. EINE 0.3% w/w Lösung ist die Standardkonzentration für eine verdünnte Stärkeindikatorlösung. Es wird durch Zugabe von 4 g löslicher Stärke zu 1 Liter erhitztem Wasser hergestellt; Die Lösung wird vor Gebrauch abgekühlt (Stärke-Jod-Komplex wird bei Temperaturen über 35 ° C instabil). Dieser Komplex wird häufig in Redoxtitrationen verwendet: In Gegenwart eines Oxidationsmittels wird die Lösung blau, in Gegenwart eines Reduktionsmittels verschwindet die blaue Farbe, weil I5- Ionen in Jod und Iodid zerfallen.

Unter dem Mikroskop zeigen Stärkekörner unter polarisiertem Licht einen ausgeprägten Malteserkreuzeffekt (auch bekannt als „Extinktionskreuz“ und Doppelbrechung).

Stärkederivate

Stärke kann durch Säuren, verschiedene Enzyme oder eine Kombination aus beidem zu einfacheren Kohlenhydraten hydrolysiert werden. Das Ausmaß der Umwandlung wird typischerweise durch Dextroseäquivalent (DE) quantifiziert, das ungefähr der Anteil der Glykosidbindungen in Stärke ist, die gebrochen wurden. Auf diese Weise hergestellte Lebensmittelprodukte umfassen:

• Maltodextrin, ein leicht hydrolysiertes (DE 10-20) Stärkeprodukt, das als mild schmeckender Füllstoff und Verdickungsmittel verwendet wird.
• Verschiedene Maissirupe (DE 30-70), viskose Lösungen, die als Süßungsmittel und Verdickungsmittel in vielen Arten von verarbeiteten Lebensmitteln verwendet werden.
• Dextrose (DE 100), handelsübliche Glucose, hergestellt durch vollständige Hydrolyse von Stärke.
• Sirup mit hohem Fructosegehalt, hergestellt durch Behandlung von Dextroselösungen mit dem Enzym Glucose-Isomerase, bis ein wesentlicher Teil der Glucose in Fructose umgewandelt wurde. In den Vereinigten Staaten ist Maissirup mit hohem Fructosegehalt der Hauptsüßstoff, der in gesüßten Getränken verwendet wird (siehe Maissirup mit hohem Fructosegehalt).

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