Сила - Біологія
нерозчинний у воді (50 г/л при 90 ° C) [1]
6600 мг/кг (миша, внутрішньочеревно) [3]
Сила (лат. Амілум) є органічною сполукою. Це полісахарид із формулою (C6H10O5) n, який складається з α-D-глюкозних одиниць. Отже, макромолекула є одним із вуглеводів. Крохмаль є одним з найважливіших запасів у рослинних клітинах, тоді як організм тварини або людини та гриби використовують глікоген як запас вуглеводів.
Природне явище
Крохмаль є продуктом засвоєння вуглекислого газу (див. Цикл Кальвіна). Зазвичай це у формі організованих зерен у клітині рослини. Ці зерна крохмалю мають різні розміри та форму, залежно від типу рослини. Вони можуть виглядати кулястими, овальними, сочевикоподібними або веретеноподібними, іноді, як у молочному соку молочайних, також паличкоподібні з набряклими кінцями. Іноді вони багатогранні через взаємний тиск. Нерідкі випадки, коли кілька зерен об’єднуються, утворюючи округле ціле (складені зерна крохмалю).
Структура крохмалю подібна до структури глікогену, речовини, що зберігається в клітинах тварин. Молекули крохмалю складаються з одиниць D-глюкози, які зв’язані між собою за допомогою глікозидних зв’язків. Зазвичай сил забагато
- 20–30% амілози, лінійні ланцюги з гвинтовою (гвинтовою) структурою, які пов’язані лише α-1,4-глікозидно і
- 70–80% амілопектину, сильно розгалужені структури, з α-1,6-глікозидними та α-1,4-глікозидними зв'язками. Амілопектин крохмалю, однак, з приблизно α-1,6-глікозидним зв’язком після приблизно 30 α-1,4-глікозидних зв’язків, менш розгалужений, ніж у глікогену (приблизно 1 α-1,6-глікозидний на 10 α- 1,4-глікозидні зв'язки).
У виняткових випадках пропорції також можуть відрізнятися, наприклад, так званий липкий рис містить майже виключно амілопектин.
Крохмальні зерна, що лежать у воді, виявляють чітку стратифікацію, яка зумовлена тим, що навколо внутрішньої, менш щільної частини, так званого центру пласта, шари нерівномірного заломлення світла зберігаються в оболонці; Центр формації знаходиться лише точно в центрі (концентричний) у випадку сферичних зерен, він, як правило, ексцентричний, і шари, що його оточують, відповідно мають неоднакову товщину. Розшарування зумовлене різним вмістом води та різним заломленням світла шарів, через що навіть зерна, які є сухими або в абсолютному етанолі, виглядають непокритими. У поляризованому світлі всі зерна крохмалю показують яскравий, чотирирукий хрест, центр якого збігається з центром розшарування; тому вони поводяться так, ніби вони складені з одновісних кришталевих голок.
Доказ міцності
Зазвичай крохмаль виявляють за допомогою йоду в зразку йоду. Реагент виявлення - це розчин Люголя, який додається до крохмалистої речовини. Іони полійодидів, що утворюються з йоду та йодид-іонів, накопичуються всередині спіральної амілози. Це створює характерний синій або фіолетовий колір. При нагріванні розчину крохмаль дезпіралізується, оскільки водневі зв’язки розриваються. Це знову вивільняє полійодидні іони, і розчин потім набуває безбарвного до жовто-коричневого кольору. При охолодженні відбувається диспіралізація і поновлюється зберігання полійодид-іонів.
Крім того, крохмаль можна виявити за допомогою поляриметра, розбивши крохмаль кип’ятінням з кислотою та відфільтрувавши його після додавання Carrez I та II. Потім оптичне обертання можна визначити на поляриметрі, який забезпечує вказівку кількості крохмалю. [4]
Йод-тест можна також використовувати для обов’язкового маркування певних продуктів, таких як Б. субсидований жирний жир. У ці продукти додається невелика кількість крохмалю. Визначені продукти можна ідентифікувати таким чином, використовуючи йодно-калієвий розчин йодиду, без складних методів аналізу.
Крохмаль як рослинна речовина для зберігання
| гороху | 40 |
| ячмінь | 75 |
| картопля | 82 |
| Кукурудза | 71 |
| маніока | 77 |
| рис | 89 |
| жито | 72 |
| Сорго | 74 |
| Солодка картопля | 72 |
| Тритикале | 74 |
| пшениця | 74 |
Наземні рослини та зелені водорості використовують крохмаль для накопичення надлишкової енергії як запасу. Метою утворення крохмалю тут є зберігання глюкози у нерозчинній і, отже, осмотично неефективній формі. У порівнянні з глюкозою, крохмаль може зберігатися без великої кількості води, тобто набагато компактніше. Крохмаль зустрічається в найрізноманітніших тканинах усіх зелених рослин. Хоча форма крохмалю, яка дещо змінюється за ступенем розгалуження, також зустрічається у червоних водоростей (так званий крохмаль Florideophycean), більшість інших організмів використовують інші запасні матеріали (діатомові водорості, золотисті водорості та бурі водорості: хризоламінарин; Euglena: парамілон; Cryptophyceae: олії в цитоплазмі, крохмаль у перпласті) Кімната).
Крім того, в епідермальних клітинах деяких вищих рослин є речовина, яка набуває синього або червонуватого кольору від йоду в розчиненому вигляді - розчинний крохмаль. У всіх інших випадках крохмаль виступає у гранульованій формі, описаній як правило. Тканини насіння, бульб, цибулин і кореневищ, а також деревні промені та деревна паренхіма в деревному тілі дерев дуже багаті крохмалем. Цей запасний крохмаль відрізняється великим розміром зерен від дрібнозернистого крохмалю, що знаходиться в асимілюючій тканині. Крохмаль утворюється або в хлоропластах, або в інших пластидах, наприклад у безбарвних лейкопластах. Останнє відбувається особливо в таких безхлорофільних тканинах, в яких продукти асиміляції перетворюються на резервний крохмаль, як у багатьох цибулинах, що містять крохмаль. З багатьма водоростями, що містять хлорофіл, напр. Б. у Спірогірі зерна крохмалю трапляються в особливих центрах утворення поблизу піреноїдів. Зростання спочатку дуже крихітних зерен крохмалю відбувається за рахунок зберігання нових молекул крохмалю між вже існуючими, тоді як композитні зерна крохмалю утворюються шляхом подальшого плавлення і перегрупування з новими шарами.
Крохмаль - найважливіший вуглевод у раціоні людини. Багато тварин також харчуються рослинним крохмалем. Компіляцію видів, що виробляють крохмаль, можна знайти в статті Культурні рослини.
Під властивістю матеріалів для зберігання в кінцевому підсумку слід зазначити технічний доступ до вмісту енергії. Т. при біоенергетиці, або етаноловому паливі.
Біосинтез крохмалю
Біосинтез і зберігання крохмалю відбувається в амілопластах. Спочатку глюкоза-1-фосфат активується АТФ з ферменту глюкоза1-Р-аденилілтрансферази до АДФ-глюкози. Потім фермент крохмаль-синтази додає активовані мономери ADP-глюкози до зростаючого ланцюга амілози, розщеплюючи α-1,4-глікозидно ADP. Потім α-1,6-глікозидні гілки амілопектину виробляються ферментом, що розгалужує крохмаль (1,4-α-глюкан-розгалужуючий фермент), розщеплюючи сім залишків глюкози α-1,4-глікозидного ланцюга довжиною щонайменше одинадцять залишків α-1,6-глікозид може бути приєднаний до молекули глюкози ланцюга.
Розбиття сил
Крохмаль може розщеплюватися ферментами (α-, β-амілазами). Це створює декстрини або подвійні цукри. Це трапляється напр. В. також усередині рослинних клітин, оскільки в процесі життя крохмаль забезпечує z. B. матеріал для побудови клітинної стінки. Подібним чином організм тварин і людини може отримувати енергію з крохмалю. Навпаки, стійкий крохмаль недоступний для травних ферментів. Амілази також використовуються як засоби для обробки борошна, щоб зробити борошно більш печеним. Однак, особливо у випадку жита, розщеплення крохмалю в результаті природної активності амілази, як правило, потрібно приборкати, щоб забезпечити можливість його випікання. Традиційно це робиться підкисленням тіста.
Поведінка під час нагрівання (желатинізація)
Під впливом тепла крохмаль може фізично зв’язуватися, набухати і желатинизуватись у воді у багато разів більше власної ваги. При нагріванні водою крохмаль розбухає при 47-57 ° С, шари лопаються, а при 55-87 ° С (картопляний крохмаль при 62,5 ° С, пшеничний крохмаль при 67,5 ° С) виробляється крохмальна паста, яка залежить від виду крохмалю має різну жорсткість (кукурудзяна крохмальна паста більша, ніж пшенична крохмальна паста, остання більша, ніж картопляна крохмальна паста) і більш-менш легко розкладається при підкисленні. Цей ефект повільно зникає при прохолодних температурах - це відоме як ретроградація. Желатизований крохмаль і коагульована клейковина утворюють основну структуру або крихту всіх видів хлібобулочних виробів.
Згідно з сучасними знаннями (2004), при перегріванні крохмалю, особливо під час випікання, смаження, смаження, смаження на грилі та смаження у фритюрі у присутності амінокислоти аспарагіну, утворюється можливий канцерогенний акриламід.
Набирається сили
У наших широтах крохмаль отримують здебільшого з картоплі або зерна. Крохмаль отримують також з багатьох інших рослин, серед яких особливо важливим, крім пшениці та картоплі, є рис (розбитий рис із заводів, що лущать рис) та кукурудза. На міжнародному рівні маніока (тапіока) все ще є важливою рослиною крохмалю. Його отримують вимиванням крохмалю з частин рослини за допомогою сольового розчину.
використання
Основна частина крохмалю та його продуктів використовується у харчовій промисловості при виробництві кондитерських виробів, хлібобулочних виробів, молочних продуктів та особливо напоїв у формі цукрів на основі крохмалю (особливо глюкозного сиропу, декстрози та ізоглюкози). За даними Німецької асоціації крохмальної промисловості e.V., ця частка в даний час становить 55% з 1,9 мільйона тонн, доступних у Німеччині. [6] Завдяки властивостям крохмалю як модифікуваного полімеру та його складу ферментованих цукрових одиниць крохмаль також багато в чому використовується як відновлювана сировина в хіміко-технічній промисловості; наприклад, споживання крохмалю та похідних крохмалю в Німеччині, за інформацією асоціацій, у 2007 р. становило 45%, а отже, понад 2007 тис. т у 2007 р. З них близько 4,5% пішло на хімічну та ферментаційну промисловість, 95,5% - у папері та Використовується виробництво гофрованого картону. [6] Хімічне застосування різноманітне, але в цілому рідко, і використання при бродінні порівняно невелике порівняно з сахарозою (як густий сік і патока).
Крохмальні продукти [7]
- Фракції крохмалю
- Амілоза
- Амілопектин
- деформована міцність
- без тепла
- Міцність шматка
- Інтенсивність випромінювання
- з теплом
- Крохмаль пластівців
- Крохмаль, що набрякає (швидкий крохмаль)
- без тепла
- Саго/тапіока
- Перлинне саго
- Перлинна тапіока
- частково збіднений крохмаль
- тонкокиплячий крохмаль
- Декстрин
- Підсмажений декстрин
- Кислий декстрин
- Мальтрін
- Продукти гідролізу
- Кукурудзяний сироп
- глюкоза
- Згущувач
- Крохмальний ефір
- Крохмальний ефір
Використання в харчовій промисловості
Як нативний та модифікований крохмаль, крохмаль використовується у харчовій промисловості різними способами. Крохмалисті рослини, такі як картопля, пшениця, рис та маніок, є найважливішими основними продуктами харчування для забезпечення вуглеводів на міжнародному рівні. Крім того, існують макарони, хліб та інші хлібобулочні вироби, для виробництва яких використовується борошно з різних видів крохмалистих зерен, таких як пшениця, жито або ячмінь. Крім того, крохмаль використовується для виробництва різних цукрів на основі крохмалю, таких як декстрини, виноградний цукор, мальтодекстрин та глюкозний сироп, який використовується як підсолоджувач у всій харчовій промисловості (наприклад, лимонади, морозиво, джеми, кондитерські вироби), але з напр. Частково суперечливі наслідки (див. Кукурудзяний сироп).
Окремі види крохмалю (наприклад, картопляний крохмаль або кукурудзяний крохмаль) також служать інгредієнтом у численних рецептах приготування їжі та в харчовій промисловості, де крохмаль часто використовують у формі модифікованого крохмалю (див. Загусники). Крохмаль є найважливішим загусником у харчовій промисловості і використовується, наприклад, Б. використовується в готових стравах усіх видів.
Використання в промисловості та як матеріал
Крохмаль, особливо у формі картопляного крохмалю, кукурудзяного крохмалю та пшеничного крохмалю, є одним з найважливіших відновлюваних джерел сировини завдяки різноманітному застосуванню в хіміко-технічній промисловості, поряд з деревиною та цукром (сахароза). Основними сферами застосування крохмалю є виробництво паперу та гофрованого картону як паперового крохмалю, а також ферментаційна промисловість як ферментований субстрат для виробництва різних хімічних речовин платформи та біоетанолу як біопалива. У США кукурудзяний крохмаль є основною сировиною для отримання біоетанолу.Згідно з даними німецької біоетанольної промисловості 2009 (BDB 2009), більшість біоетанолу в Німеччині також отримують із крохмальних рослин, особливо пшениці. У деяких інших країнах біопаливо в основному отримують із цукру, наприклад, у Бразилії при вирощуванні цукрової тростини.
Крохмаль також використовується для маринування бавовни, фарбування його аніліновими барвниками, склеювання паперу та загущення кольорів у друкарні. При офсетному друці крохмальна порошкоподібна суміш, часто виготовлена з кукурудзи, наноситься на свіжодруковану поверхню за допомогою порошкових машин. Порошок діє як розпірка між укладеними аркушами паперу і сприяє окисному висиханню друкарської фарби через повітря, що закривається.
Відносно новим є використання матеріалу в якості біопласту у вигляді так званого термопластичного крохмалю z. Б. для одноразового посуду та столових приборів для одноразового використання або у вигляді спіненого оббивного матеріалу в упаковках (термохроматичний крохмаль). У фармацевтичній промисловості крохмаль використовується у виробництві таблеток, де він може служити наповнювачем, дезінтегруючим і зв’язуючим агентом, а також порошковим підставою.
Історичний
Сила була відома ще в античності, після Діоскурида вона стала амілон називається тому, що його не видобувають на млинах, як інші борошноподібні речовини. За словами Плінія, його вперше виготовили з пшеничного борошна на Хіосі. Мало що відомо про хід виробництва в середні віки, лише так багато впевнених, що голландці широко виробляли крохмаль у 16 столітті та експортували значні кількості. Крохмальна промисловість розвивалася насамперед як сільськогосподарська торгівля. За допомогою найпростіших приладів можна отримати лише помірний вихід, але досягнення в удосконаленні машин і приладів призвели до більшої продуктивності, перш за все завдяки введенню спеціально розроблених відцентрових машин.
Фармацевт Костянтин Кірхгоф виявив розщеплення крохмалю на глюкозу.