Erő - Biológia

vízben nem oldódik (50 g/l 90 ° C-on) [1]

6600 mg/kg (egér, intraperitoneális) [3]

Erő (lat. Menekültügy) szerves vegyület. Ez egy (C6H10O5) n képletű poliszacharid, amely α-D-glükóz egységekből áll. A makromolekula tehát az egyik szénhidrát. A keményítő a növényi sejtek egyik legfontosabb tartaléka, míg az állati vagy emberi szervezet és gombák szénhidrátkészletként használják a glikogént.

Természetes előfordulás

A keményítő a szén-dioxid asszimilációjának terméke (lásd Calvin-ciklus). Rendszerint szervezett szemcsék formájában van a növény sejtjében. Ezek a keményítőszemcsék a növény típusától függően különböző méretűek és alakúak. Gömb alakúak, oválisak, lencse alakúak vagy orsók lehetnek, néha, mint az Euphorbiaceae tejszerű nedvében, szintén rúdszerűek, duzzadt végekkel. Néha sokoldalúak a kölcsönös nyomás miatt. Nem ritka, hogy több szem összeáll és lekerekített egészet képez (összetett keményítőszemcsék).

A keményítő szerkezete hasonló az állati sejtekben tároló anyagként használt glikogén szerkezetéhez. A keményítőmolekulák D-glükóz egységekből állnak, amelyek glikozidos kötéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Általában túl sok az erő

20–30% amilóz, lineáris, spirális (csavaros) szerkezetű láncok, amelyek csak α-1,4-glikozidikusan kapcsolódnak és
70–80% amilopektin, erősen elágazó szerkezetek, α-1,6-glikozidos és α-1,4-glikozidos kapcsolatokkal. A keményítő amilopektinje azonban körülbelül α-1,6-glikozidos kötéssel, körülbelül 30 α-1,4-glikozidos kötés után kevésbé elágazó, mint a glikogéné (kb. 1 α-1,6-glikozid/10 α- 1,4-glikozidos kötések).

Kivételes esetekben az arányok is eltérhetnek, például az úgynevezett ragacsos rizs szinte kizárólag amilopektint tartalmaz.

A vízben fekvő keményítőszemcsék egyértelmű rétegződést mutatnak, amelyet az okoz, hogy egy belső, kevésbé sűrű rész, az úgynevezett képződési központ körül héjszerű módon tárolódnak az egyenlőtlen fénytörési rétegek; A képződési központ csak a gömbszemcsék esetében van pontosan a középpontban (koncentrikus), többnyire excentrikus, és ennek megfelelően az azt körülvevő rétegek egyenlőtlen vastagságúak. A rétegződést a különböző víztartalom és az ebből adódó eltérő fénytörés okozza, ezért még a száraz vagy abszolút etanolban lévő szemek is bevonatlannak tűnnek. Polarizált fényben minden keményítőszem egy fényes, négykarú keresztet mutat, amelynek középpontja egybeesik a rétegződés középpontjával; ezért úgy viselkednek, mintha egytengelyű kristálytűkből állnának.

Az erő bizonyítása

Általában a keményítőt jód segítségével detektálják jódmintában. A detektáló reagens Lugol oldata, amelyet keményítőtartalmú anyaghoz adnak. A jódból és jodidionokból képződött polijodidionok a spirális amilóz belsejében felhalmozódnak. Ez létrehozza a jellegzetes kék vagy lila színt. Ha az oldatot melegítjük, a keményítő spirálmentesül, mivel a hidrogénkötések megszakadnak. Ez ismét felszabadítja a polijodid-ionokat, majd az oldat színtelen vagy sárgás-barna színt kap. A hűtés során a poli-jodid-ionok légzése és megújult tárolása következik be.

Ezenkívül a keményítő polariméter segítségével detektálható úgy, hogy a keményítőt savval forralva megtörik, majd a Carrez I és II hozzáadása után leszűrjük. Ezután az optikai forgás meghatározható a polariméteren, amely jelzi a keményítő mennyiségét. [4]

A jódteszt alkalmazható bizonyos élelmiszerek kötelező jelölésére is, mint pl B. támogatott vajzsír. Ezekhez az ételekhez kis mennyiségű keményítőt adnak. A kérdéses termékeket ilyen módon azonosíthatjuk jód-kálium-jodid oldattal komplex elemzési módszerek nélkül.

Keményítő, mint zöldségtároló anyag

Nyersanyag növényi keményítőtartalom
(a felhasznált növényi részek% -ában) [5]

borsó	40
árpa	75
burgonya	82
Kukorica	71.
manióka	77
rizs	89
rozs	72
Cirok	74.
édesburgonya	72
Tritikálé	74.
búza	74.

A szárazföldi növények és a zöldalgák keményítőt használnak felesleges energiájuk tartalékként történő tárolására. A keményítőképzés célja itt a glükóz oldhatatlan és ezáltal ozmotikusan hatástalan formában történő tárolása. A glükózhoz képest a keményítő ezért sok víz nélkül, azaz sokkal kompaktabban tárolható. A keményítő az összes zöld növény legkülönbözőbb szöveteiben fordul elő. Míg az elágazódás mértékét tekintve kissé változó keményítőforma a vörös algákban is előfordul (úgynevezett Florideophycean keményítő), a legtöbb más organizmus más tartalék anyagokat használ (kovaföld, arany algák és barna algák: krizolaminarin; Euglena: paramylon; Cryptophyceae: olajok a citoplazmában, keményítő a periplasztban) Szoba).

Egyes magasabb rendű növények epidermális sejtjeiben is található olyan anyag, amely kék vagy vöröses színűvé válik oldott jóddal, az oldható keményítővel. Minden más esetben a keményítő a szabály szerint leírt szemcsés formában jelenik meg. A magvak, a gumók, a hagymák és a rizómák szövetei, valamint a fasugarak és a faparenchima a fák fatestében nagyon gazdag keményítőben. Ez a tartalék keményítő nagy szemcseméretében különbözik az asszimiláló szövetben előforduló finomszemcsés keményítőtől. A keményítő a kloroplasztokban vagy más plasztidokban képződik, például a színtelen leukoplasztokban. Ez utóbbiak különösen azokban a klorofill-mentes szövetekben fordulnak elő, amelyekben az asszimilációs termékek tartalék keményítővé alakulnak, mint sok keményítőt tartalmazó hagymában. Sok klorofillt tartalmazó algával, pl. B. a Spirogyrában a keményítőszemcsék speciális képződési központokban fordulnak elő a pirenoidok közelében. Az eredetileg nagyon apró keményítőszemcsék növekedése az új keményítőmolekulák tárolásán keresztül valósul meg a már meglévők között, míg az összetett keményítőszemcsék későbbi fúzió és új rétegekkel történő átrendeződés révén jönnek létre.

A keményítő a legfontosabb szénhidrát az emberi étrendben. Sok állat táplálkozik a növényi keményítővel is. A keményítőtermelő fajok felsorolása a Növénynövények című cikkben található.

A tárolóanyag tulajdonság alatt végső soron meg kell említeni az energiatartalom technikai hozzáférését. T. bioenergia vagy etanol üzemanyag alatt.

Keményítő bioszintézise

A keményítő bioszintézise és tárolása az amiloplasztokban történik. Először is, a glükóz-1-foszfátot ATP aktiválja a glükóz1-P-adenilil-transzferáz enzimből az ADP-glükózba. A keményítő-szintáz enzim az aktivált ADP-glükóz monomereket hozzáadja a növekvő amilózlánchoz, az ADP α-1,4-glikozidikusan elválasztva. Az amilopektin α-1,6-glikozidos elágazásait ezután a keményítő-elágazó enzim (1,4-α-glükán-elágazó enzim) állítja elő, az α-1,4-glikozidos lánc hét, legalább tizenegy maradék hosszúságú glükózmaradékának szétválasztásával. Az α-1,6-glikozid visszacsatolható a lánc glükózmolekulájához.

Az erősségek megosztása

A keményítő enzimekkel (α-, β-amilázok) lebontható. Így dextrinek vagy kettős cukrok keletkeznek. Ez történik pl. B. a növényi sejtekben is, mert a növény életében a keményítő biztosítja a z-t. B. a sejtfal építésének anyaga. Hasonlóképpen, az állati és az emberi test is energiát nyerhet a keményítőből. Ezzel szemben a rezisztens keményítő nem érhető el az emésztőenzimek számára. Az amilázokat lisztkezelő szerként is használják a lisztek süthetőbbé tételéhez. Különösen a rozs esetében azonban a keményítő természetes amilázaktivitásból eredő lebomlását általában meg kell fékezni annak biztosítása érdekében, hogy süthető legyen. Hagyományosan ezt a tészta megsavanyításával végzik.

Viselkedés melegítés közben (zselatinizáció)

A keményítő hő hatására fizikailag képes megkötni, megduzzadni és zselatinizálni a saját súlyának sokszorosát a vízben. Vízzel melegítve a keményítő 47-57 ° C-on megduzzad, a rétegek felszakadnak, 55-87 ° C-on (burgonyakeményítő 62,5 ° C-on, búzakeményítő 67,5 ° C-on) keményítőpép keletkezik, amely a keményítő típusától függ különböző merevségű (a kukoricakeményítő-paszta nagyobb, mint a búzakeményítő-paszta, ez nagyobb, mint a burgonyakeményítő-paszta), és savasodva többé-kevésbé könnyen bomlik. Hűvös hőmérsékleten ez a hatás lassan visszafejlődik - retrogradációról beszélünk. A zselatinizált keményítő és a koagulált glutén mindenféle pékáru alapszerkezetét vagy morzsáját alkotja.

A jelenlegi (2004) ismeretek szerint a keményítők túlmelegedésekor, főleg sütés, pörkölés, pörkölés, grillezés és mélysütés közben az aszparagin aminosav jelenlétében az esetleg karcinogén akrilamid képződik.

Erő megszerzése

Szélességeinkben a keményítőt többnyire burgonyából vagy gabonából nyerik. Keményítőt számos más növényből is nyernek, amelyek közül a búza és a burgonya mellett különösen fontos a rizs (törmelék rizs a rizstermelő gyárakból) és a kukorica. Nemzetközi szinten a manióka (tápióka) még mindig fontos keményítő növény. Úgy kapjuk, hogy a keményítőt sóoldat segítségével a növényi részekből kimossuk.

használat

A keményítő és termékei fő részét az élelmiszeriparban használják cukrászda, pékáruk, tejtermékek és különösen keményítőalapú cukrok (különösen glükózszirup, dextróz és izoglükóz) formájában. A Német Keményítőipari Szövetség szerint ez a részesedés jelenleg a Németországban rendelkezésre álló 1,9 millió tonna 55% -a. [6] A keményítő mint módosítható polimer tulajdonságai és az erjeszthető cukoregységek összetétele miatt a keményítőt sok szempontból megújuló alapanyagként használják a vegyi-műszaki iparban is; A keményítő és keményítőszármazékok fogyasztása például Németországban 2007-ben a társulási információk szerint 45% volt, így 2007-ben több mint 850 000 t volt. Ezek közül mintegy 4,5% a vegyipar és az erjesztő ipar számára fordult, 95,5% a papír és Használt hullámkarton gyártás. [6] A kémiai alkalmazások sokfélék, de összességében ritkák, és az erjesztésben való felhasználás viszonylag csekély a szacharózhoz (vastag lé és melasz) képest.

Keményítő termékek [7]

Keményítőfrakciók
- Amilóz
- Amilopektin

deformált szilárdság
- hő nélkül
  - Darab ereje
  - Sugárzási intenzitás
- hővel
  - Pehely keményítő
  - Duzzadó keményítő (instant keményítő)

Sago/tápióka
- Gyöngy szágó
- Gyöngy-tápióka

részben kimerült keményítő
- vékony forrásban lévő keményítő
- Dextrin
  - Pirított dextrin
  - Savas dextrin
- Maltrin

Hidrolízis termékek
- Kukoricaszirup
- szőlőcukor

Sűrítő anyag
- Keményítő-észter
- Keményítő éter

Használata az élelmiszeriparban

Natív és módosított keményítőként a keményítőt az élelmiszeriparban sokféle módon használják. A keményítőtartalmú növények, például a burgonya, a búza, a rizs és a manióka a legfontosabb alapvető élelmiszer a szénhidrátellátás terén nemzetközi szinten. Ezen kívül vannak olyan tészták, kenyér és egyéb pékáruk, amelyek előállításához különféle keményítőtartalmú gabonákból, például búzából, rozsból vagy árpából származó lisztet használnak. Ezenkívül a keményítőből különféle keményítőalapú cukrokat állítanak elő, például dextrineket, szőlőcukrot, maltodextrint és glükózszirupot, amelyet édesítőszerként használnak az egész élelmiszeriparban (pl. Limonádék, fagylalt, lekvárok, cukrászda), de pl. Részben ellentmondásos következmények (lásd kukoricaszirup).

Az egyes keményítőfajták (például a burgonyakeményítő vagy a kukoricakeményítő) számos főzési recept és az élelmiszeripar összetevőjeként is szolgál, ahol a keményítőt gyakran módosított keményítő formájában használják (lásd sűrítők). A keményítő az élelmiszeripar legfontosabb sűrítője, és pl. B. mindenféle készételben használják.

Használata az iparban és anyagként

A keményítő, különösen burgonyakeményítő, kukoricakeményítő és búzakeményítő formájában, a fa és a cukor (szacharóz) mellett az egyik legfontosabb megújuló nyersanyag a vegyipari-technikai iparban alkalmazott sokfélesége miatt. A keményítő fő alkalmazási területei a papír és hullámkarton, mint papírkeményítő gyártása, és a fermentációs iparban fermentálható szubsztrátként különféle platformkémiai vegyszerek és bioetanol, mint bioüzemanyag előállításához. Az USA-ban a kukoricakeményítő a bioetanol fő nyersanyaga, a német bioetanolipar 2009 (BDB 2009) szerint Németországban a bioetanol nagy részét keményítőtartalmú növényekből, különösen búzából is előállítják. Néhány más országban a bioüzemanyagot elsősorban cukorból nyerik, például Brazíliában cukornád termesztésével.

A keményítővel gyapotot is savanyítanak, anilin színezékekkel, papírral ragasztják és színeket sűrítenek a cuccnyomásban. Ofszetnyomtatáskor gyakran kukoricából készült keményítőpor-levegő keveréket visznek fel a frissen nyomtatott felületre porgépekkel. A por távközként működik a halmozott papírlapok között, és elősegíti a nyomdafesték oxidatív száradását a zárt levegő miatt.

Viszonylag új az anyag felhasználása bioműanyagként, úgynevezett hőre lágyuló z keményítő formájában. B. komposztálható eldobható edények és evőeszközök esetében, vagy habosított kárpitanyagként csomagokban (keményítő hőre keményedő). A gyógyszeriparban keményítőt használnak tabletták gyártásához, amelyek töltőanyagként, szétesést elősegítő és kötőanyagként, valamint por alapként szolgálhatnak.

Történelmi

Az erőt már az ókorban ismerték, Dioscurides után az lett amilon azért hívják, mert nem malomokban extrahálják, mint más lisztszerű anyagokat. Plinius szerint először Kioszon készítették búzalisztből. Kevéssé ismert a gyártás előrehaladása a középkorban, csak annyi bizonyos, hogy a hollandok a 16. században nagy mennyiségben gyártottak keményítőt és jelentős mennyiségeket exportáltak. A keményítőipar elsősorban mezőgazdasági kereskedelemként fejlődött. A legegyszerűbb eszközökkel az ember csak mérsékelt hozamot ért el, de a gépek és készülékek tökéletesítésében elért eredmények nagyobb hozamot eredményeztek, elsősorban a speciálisan tervezett centrifugális gépek bevezetésével.

Constantin Kirchhoff gyógyszerész felfedezte a keményítő glükózra osztását.