Stärkelse

potatis är en vanlig dietkälla för stärkelse

stärkelse är ett komplext kolhydrat, särskilt en polysackarid, som används av växter som ett sätt att lagra glukos. Efter cellulosa är stärkelse den vanligaste polysackariden i växtceller. I ren form är stärkelse olösligt i kallt vatten. Djur och växter smälter stärkelse och omvandlar det till glukos för att fungera som en energikälla.

stärkelse är en viktig källa till kolhydrater i mänskliga dieter och kan erhållas från frön, frukter, nötter, majs, potatis och så vidare. I beredd form används stärkelse (i synnerhet majsstärkelse) vid matlagning för förtjockning av såser. Självdisciplin krävs för att äta mat med mycket stärkelse, såsom raffinerade spannmål, bröd och pasta, eftersom överkonsumtion av komplexa kolhydrater korrelerar med fetma och medicinska problem. Willett och Stampfer (2003) fann en koppling mellan ett högt intag av stärkelse från raffinerade korn och potatis och risken för typ 2-diabetes och kranskärlssjukdom.

i industrin används stärkelse i sådana ändamål som tillverkning av lim, papper, textilier och som en form vid tillverkning av sötsaker som vingummin och jelly babies.

även om stärkelse i allmänhet förekommer i växter som delvis kristallina granuler, från 5 till 200 kcal i diameter, varierar den exakta storleken, formen och partikelstorleksfördelningen beroende på deras växtkälla. Till exempel, Sengbusch (2003) rapporterar att stärkelsekorn från potatisknölar har en diameter på 70-100 kg, den för endosperm av vete 30-45 kg, och den för majsendosperm 12-18 kg. Stärkelse är vanligt i frön, knölar och rötter av växter.

i beredd form är stärkelse vanligtvis ett vitt pulver och kan, beroende på källan, vara smaklöst och luktfritt.

Kemi

kolhydrater är en klass av biologiska molekyler som huvudsakligen innehåller kol (C) atomer flankerade av väte (H) atomer och hydroxyl (OH) grupper (H-C-OH). Som en polysackarid är stärkelse en stor polymer som består av ett stort antal monosackarider, medan monosackarider, såsom glukos, är de monomerer ur vilka större kolhydrater är konstruerade.

stärkelse är den huvudsakliga polysackariden i högre växter som används för lagring av kolhydrater. Den andra stora polysackariden som används i växtceller är cellulosa, som är en strukturell polysackarid. Den huvudsakliga lagringspolysackariden hos djur är glykogen.

den grundläggande molekylära strukturen för dessa är: (C6 (H5O)10)n. Som med cellulosa och glykogen innehåller stärkelse sexkolsockerglukosen som sin enda upprepande enhet. Dessa tre polysackarider skiljer sig emellertid i typen av bindning mellan glukosenheter och närvaron och omfattningen av sidogrenar på kedjorna.

stärkelse är en polysackarid av glukos med glykosid-1,4 glykosidbindningar. Glykogen är en högförgrenad polysackarid av glukos med glykosidiska bindningar. 1,6 glykosidbindningar producerar förgrening vid kol 6. Cellulosa är en oförgrenad polysackarid av glukos med glykosid-1,4 glykosidbindningar som är kemiskt mycket stabila.

i granulär form förekommer stärkelse som både ogrenad (linjär) amylos och det grenade (buskliknande) amylopektinet. Liksom glykogen har amylopektin grenar av 1,6, men dessa förekommer mindre ofta längs den spiralformade ryggraden (en gång var 12 till 25 glukosenheter), vilket ger längre sidokedjor (längder av 20 till 25 glukosenheter). Stärkelsegranuler är i allmänhet cirka 10-30 procent amylos och 70-90 procent amylopektin.

stärkelse binder lätt vatten, och när det vattnet avlägsnas samlas polysackaridkedjor och bildar vätebindningar. Denna bindning är det som får bröd att bli hårt och gammalt. Tillsatsen av vatten och mild värme mjukar brödet genom att separera polysackaridkedjorna. Eftersom förgrening begränsar antalet vätebindningar som kan bildas mellan molekyler, är fasta avsättningar av det högförgrenade glykogenet mer kompakta än stärkelsens.

stärkelse är olösligt i kallt vatten. I varmt vatten bildar amylos en kolloidal dispersion, men amylopektin är fullständigt olösligt.

medan däggdjur inte kan använda cellulosa (som gräs) som mat, kan de smälta stärkelse (som i potatis).

stärkelse som mat

vanligen använda stärkelser runt om i världen är: arracacha, bovete, banan, korn, kassava, kudzu, oca, sago, sorghum, sötpotatis, taro och yams. Ätbara bönor, som favas, linser och ärter, är också rika på stärkelse. Som tillsats för livsmedelsförädling används också arrowrot och tapioka.

När en stärkelse är förkokt kan den sedan användas för att tjockna kall mat. Detta kallas en förgelatiniserad stärkelse. Annars kräver stärkelse värme för att tjockna, eller ” gelatinize.”Den faktiska temperaturen beror på typen av stärkelse.

en modifierad livsmedelsstärkelse genomgår en eller flera kemiska modifieringar som gör att den kan fungera korrekt under hög värme och / eller skjuvning som ofta uppträder under livsmedelsförädling. Matstärkelser används vanligtvis som förtjockningsmedel och stabilisatorer i livsmedel som puddingar, vaniljsås, soppor, såser, såser, pajfyllningar och salladsdressingar, men har många andra användningsområden.

använd som en form

gummerade sötsaker som jelly babies och wine gums tillverkas inte med en form i konventionell mening. En bricka fylls med stärkelse och jämnas. En positiv form pressas sedan in i stärkelsen och lämnar ett intryck av hundra eller så jelly babies. Blandningen hälls sedan i intryck och läggs sedan i en spis för att ställa in. Denna metod minskar kraftigt antalet formar som måste tillverkas.

icke-livsmedelsapplikationer

Klädstärkelse eller tvättstärkelse är en vätska som bereds genom att blanda en vegetabilisk stärkelse i vatten (tidigare preparat måste också kokas) och används vid tvätt av kläder. Stärkelse användes i stor utsträckning i Europa under sextonde och sjuttonde århundradet för att styva de breda kragen och ruffarna av fint linne som omringade de välbärgade halsen. Under artonhundratalet och början av nittonhundratalet, det var elegant att stelna kragar och ärmar av herrskjortor och volanger av flickornas underkjolar genom att tillämpa stärkelse till dem som rena kläder var strykas.

bortsett från de släta, skarpa kanterna som det gav till kläder, tjänade det också ett praktiskt syfte. Smuts och svett från en persons nacke och handleder skulle hålla fast vid stärkelsen snarare än fibrerna i kläderna och skulle lätt tvätta bort tillsammans med stärkelsen. Kockar har traditionellt använt stärkta uniformer eftersom stärkelsen fungerar som brandskyddsmedel. Sedan, efter varje tvättning, skulle stärkelsen appliceras på nytt.

Stärkelselim används ofta vid bindning av papper, trä och bomull.

testning för stärkelse

jod används i ett vanligt test för stärkelse. I närvaro av jod bildas en djupblå eller blåsvart färg. Det är amylosgranulerna som är ansvariga för färgbildningen. Eftersom jod inte lätt löses upp i vatten framställs reagenset genom att lösa jod (i) i närvaro av kaliumjodid (KI), vilket gör ett lösligt komplex (i-KI). Om amylos inte är närvarande förblir färgen orange, gul eller brun. Om amylos är närvarande ändras färgen till djupblå eller blåsvart. Varken amylopektin, cellulosa eller enkla sockerarter reagerar. Denna reaktion är lättast när cellväggarna har förstörts, så att jodlösningen kan tränga in i cellen och när stärkelsegranulerna är svullna. Således är uppvärmning användbar i testet.

detaljerna i denna reaktion är ännu inte helt kända, men man tror att jod (triiodid|i3− och I5− joner) passar inuti amylosspolarna, laddningsöverföringarna mellan jod och stärkelse och energinivåavstånden i det resulterande komplexet motsvarar absorptionsspektret i det synliga ljusområdet. En 0.3 procent w/w lösning är standardkoncentrationen för en utspädd stärkelseindikatorlösning. Den är gjord genom att tillsätta 4 gram löslig stärkelse till 1 liter uppvärmt vatten; lösningen kyls före användning (stärkelse-jodkomplexet blir instabilt vid temperaturer över 35 kcal C). Detta komplex används ofta i redoxtitreringar: i närvaro av ett oxidationsmedel blir lösningen blå, i närvaro av reduktionsmedel försvinner blå färg eftersom i5− joner bryts upp i jod och jodid.

under mikroskopet visar stärkelsekorn en distinkt maltesisk korseffekt (även känd som ”extinction cross” och dubbelbrytning) under polariserat ljus.

Stärkelsederivat

stärkelse kan hydrolyseras till enklare kolhydrater av syror, olika enzymer eller en kombination av de två. Graden av omvandling kvantifieras typiskt med dextrosekvivalent (de), vilket är ungefär den fraktion av glykosidbindningarna i stärkelse som har brutits. Livsmedelsprodukter som tillverkas på detta sätt inkluderar:

• Maltodextrin, en lätt hydrolyserad (de 10-20) stärkelseprodukt som används som ett intetsägande fyllmedel och förtjockningsmedel.
• olika majssirap (DE 30-70), viskösa lösningar som används som sötningsmedel och förtjockningsmedel i många typer av bearbetade livsmedel.
• dextros (DE 100), kommersiell glukos, framställd genom fullständig hydrolys av stärkelse.
• hög fruktossirap, framställd genom behandling av dextroslösningar till enzymet glukosisomeras, tills en väsentlig del av glukosen har omvandlats till fruktos. I USA är majssirap med hög fruktos det huvudsakliga sötningsmedlet som används i sötade drycker (se majssirap med hög fruktos).

• Bornet, F. R. J., A. M. Fontveille, S. Rizkalla, P. Colonna, A. Blayo, C. Mercier och G. Slama. 1989. ”Insulin-och glykemiska svar hos friska människor på nativa stärkelser som bearbetas på olika sätt: korrelation med in vitro-hydrolys av Kazaki-amylas.”American Journal of Clinical Nutrition 50: 315-323.
• Sengbusch, P. V. 2003. Strukturen hos en växtcell. Tillträdesdatum: 6 December 2006.
• Smith, A. M., S. C. Zeeman, D. Thorneycroft och S. M. Smith. 2003. ”Stärkelsemobilisering i löv.”Journal of Experimental Botany 54 (382): 577-583.
• Willett, wc och MJ Stampfer. 2003. ”Återuppbygga matpyramiden.”Scientific American (Januari 2003). Tillträdesdatum: 6 December 2006.