Skrobia - surowiec przemysłowy, budowa i właściwości

• Autorzy: Leszczynski W.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skrobia jest wielkocząsteczkowym węglowodanem, złożonym z łańcuchów reszt glukozowych. W skład cząsteczki skrobi wchodzą dwie frakcje: liniowa amyloza (o stopniu polimeryzacji rzędu 10²-10³), w której reszty glukozowe połączone są wiązaniami α-1,4 glikozydowymi i rozgałęziona amylopektyna (o stopniu polimeryzacji 10⁶), w której oprócz wiązań α-l,4 występują wiązania α-l,6 glikozydowe w miejscach rozgałęzień. Łańcuchy skrobi przyjmują formę spirali z tendencją do zwijania się w podwójne „helisy” (spirale). Sześć par helis bocznych łańcuchów amylopektyny tworzy struktury krystaliczne o określonej formie, rozmiarach i charakterystycznym widmie rentgenowskim. Skrobia występuje w postaci semikrystalicznych gałeczek o kształtach i rozmiarach charakterystycznych dla danego gatunku rośliny. Stopień krystaliczności gałeczek oraz udział w nich amylozy i amylopektyny jest zróżnicowany w zależności od rodzaju skrobi. Gałeczki skrobi nie rozpuszczają się w zimnej wodzie. W gorącej wodzie kleikują tworząc roztwór koloidalny zwany kleikiem skrobiowym o wysokiej lepkości. Przy odpowiednim stężeniu, po ochłodzeniu kleik żeluje, tworząc sztywną galaretę. W trakcie przechowywania kleików i żeli, zwłaszcza w niskiej temperaturze, skrobia retrograduje, przechodząc z postaci rozpuszczonej w formę nierozpuszczalną, krystaliczną. Skrobia skleikowana ulega hydrolizie pod wpływem działania amylaz. Dzięki temu jest całkowicie trawiona w przewodzie pokarmowym człowieka. Pewne formy skrobi nie są trawione przez organizm człowieka. Taka skrobia (np. surowe gałeczki skrobi ziemniaczanej oraz produkty retrogradacji skrobi) nosi nazwę skrobi opornej. Skrobia ma określone właściwości fizykochemiczne, które mogą ulegać zmianom pod wpływem działania czynników fizycznych, chemicznych i biochemicznych. Pod wpływem działania temperatury, kwasów i zasad oraz enzymów skrobia ulega depolimeryzacji. Dzięki złożonej strukturze gałeczki oraz skomplikowanej budowie chemicznej cząsteczki skrobi może być ona modyfikowana, tworząc wiele produktów o bardzo zróżnicowanych właściwościach, wykorzystywanych w praktyce.

EN

Starch is a large-molecule carbohydrate composed of chains with glucose residues. A starch molecule consists of two fractions: linear amylose (polymerisation degree at order 10²-10³), in which glucose residues are connected by α-1,4 glycosidic linkages and a ramified fraction of amylopectin (polymerisation degree 10⁶), in which α-1,6 glycosidic linkages connecting the chains are present in addition to α-1,4 linkages. Starch chains form a spiral with a tendency to fold into double helixes (spirals). Six couples of lateral helixes of amylopectin chain form crystalline structures of a characteristic form, sizes and X-ray spectrum. Starch occurs in the form of semicrystalline granules, the shape and sizes of which depend on plant species. The degrees of crystallinity of the granules as well as amylose and amylopectin contents vary, depending on the type of starch. Starch granules are insoluble in cold water. In hot water they undergo pasting, forming a colloid solution, which is starch paste of high viscosity. At an appropriate concentration, cooled pastes form stiff gels. During storage, pastes and gels undergo retrogradation, especially at low temperatures, and from soluble form starch changes into insoluble crystalline form Pasted starch can be hydrolysed in the interactions with amylases, therefore, it is completely digested in human alimentary tract. However, some forms of starch cannot be digested in human body, e.g. raw granules of potato starch and products of starch retrogradation. These are referred to as resistant starch. Physico-chemical properties of starch can change under different physical, chemical and biochemical conditions. Temperature, acids, alkali and enzymes cause depolymerization of starch. Due to the complex structure of starch granules and complex chemical structure of the molecule, starch can be modified and a wide variety of products can be obtained, the applications of which are found in many industrial branches.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2004
• Tom: 500
• Opis fizyczny: s.69-98,rys.,tab.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Leszczynski W.

• Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa, Akademia Rolnicza we Wrocławiu

Bibliografia

• Aberle T., Burchard W. 1999. Influence of amylose in starches on molar mass and aggregated structure in semidilute solution. Biopolymer Science: Food and Non Food Applications, INRA Paris: 247-255.
• Abia R., Fry S.C., Eastwood M.A. 1996. Fate of U-¹⁴ C-gelatinized and U-¹⁴C-retrograded bean starch in the rat. J. Agric. Food Chem. 44: 2316-2323.
• Atkin N.J., Cheng S.L., Abeysekera R.M., Robards A.W. 1999. Localisation of amylose and amylopectin in starch granules using enzyme-gold labeling. Starch 51: 163-172.
• Autio K., Stolt M. 1998. Effect of high pressure on the structure of starch. Fresh Novel Food by High Pressure (K. Autio - red.), Espoo: 61-67.
• Bartolini A.C., Mestres C., Raffi J., Buléon A., Lerner D., Colonna P. 2001. Photodegradation of cassava and corn starches. J. Agric. Food Chem. 49: 675-682.
• Brown I. 1996. Complex carbohydrates and resistant starch. Nutrition Review 54(11): S1 15-S119.
• Cairns P., Sun L., Morris V.J., Ring S.G. 1995. Physicochemical studies using amylose as an in vitro model for resistant starch. J. Cereal Sci. 21: 37-47.
• Cheetham N.W.H., Tao L. 1998. Variation in crystalline type with amylose content in maize starch granules: an x-ray powder diffraction study. Carbohydr. Polymers 36: 277-284.
• Colquhoun I.J., Parker R., Ring S.G., Sun L., Tang H.R. 1995. An NMR spectroscopic characterization of the enzyme-resistant residue from α-amylolysis of an amylose gel. Carbohydr. Polymers 27: 255-259.
• Cooke D., Gidley M.J. 1992. Loss of crystalline and molecular order during starch gelatinization: origin of the enthalpic transition. Carbohydr. Res. 227: 103-112.
• Eerlingen R.C., Cillen G., Delcour J.A. 1994a. Enzyme-resistant starch. IV. Effect of endogenous lipids and added sodium dodecyl sulfate on formation of resistant starch. Cereal Chem. 71: 170-177.
• Eerlingen R.C., Crombez M., Delcour J.A. 1993a. Enzyme-resistant starch. I. Quantitative and qualitative influence of incubation time and temperature of autoclaved starch on resistant starch formation. Cereal Chem. 70: 339-344.
• Eerlingen R.C., Deceuninck M., Delcour J.A. 1993b. Enzyme-resistant starch. II. Influence of amylose chain length on resistant starch formation. Cereal Chem. 70: 345-350.
• Eerlingen R.C., Delcour J.A. 1995. Formation, analysis, stmeture and properties of type III enzyme resistant starch. J. Cereal Sci. 22: 129-138.
• Eerlingen R.C., Jacobs H., Delcour J.A. 1994b. Enzyme-resistant starch. V. Effect of retrogradation of waxy maize starch on enzyme susceptibility. Cereal Chem. 71: 351-355.
• Eliasson A. C., Gudmundsson M. 1996. Starch: physicochemical and functional aspects, w: Carbohydrates in food. (A.C. Eliasson - red.) Marcel Dekker Inc., New York, Basel, Hong Kong: 431-503.
• Englyst H.N., Cummings J.H. 1987. Digestion of polysaccharides of potato in the small intestine of man. Am. J. Clin. Nutr. 45: 423-431.
• Fiedorowicz M., Tomasik P., Lii C. Y. 2001. Degradation of starch by polarised light. Carbohydr. Polymers 45: 79-87.
• Fortuna T., Januszewska R., Juszczak L., Kielski A., Pałasiński M. 2000. The influence of starch pore characteristics on pasting behaviour. Int. J. Food Sci. Technol. 35: 285-291.
• Fuwa H., Nakajima M., Hamada A., Glover D.V. 1977. Comparative susceptibility to amylases of starches from different plant species and several single endosperm mutant and their double-mutant combinations with Opaque-2 inbred Oh43 maize. Cereal Chem. 54: 230-237.
• Gallant D.J., Bouchet B., Baldwin P.M. 1997. Microscopy of starch: evidence of a new level of granule organization. Carbohydr. Polymers 32: 177-191.
• Garcia-Alonso A., Gońi I., Saura-Calixto F. 1998. Resistant starch and potential glycaemic index of raw and cooked legumes (lentils, chickpeas and beans). Z. Lebensm. Unters. Forsch. 206: 284-287.
• Genkina N.K., Wasserman L.A., Yuryev V.P. 2003. Effect of short- and long-time annealing on structure and properties of starches from potato tubers grown at different environmental temperatures. XI Mieżdunarodnaja Konferencja po Krachmały. Moskwa, 17-19 VI 2003: 79.
• Gernat Ch., Radosta S., Damaschun G., Schierbaum F. 1990. Supramolecular structure of legume starches revealed by x-ray scattering. Starch 42: 175-178
• Gunaratne A., Hoover R. 2002. Effect of heat-moisture treatment on the structure and physicochemical properties of tuber and root starches. Carbohydr. Polymers 49: 425-437.
• Haralampu S. G. 2000. Resistant starch - a review of the physical properties and biological impact of RS₃. Carbohydr. Polymers 41: 285-292.
• Hizukuri S. 1996. Starch: analytical aspects, w: Carbohydrates in food. (A.C. Eliasson - red.) Marcel Dekker Inc., New York, Basel, Hong Kong: 347-429.
• Hoover R. 2001. Composition, molecular structure, and physicochemical properties of tuber and root starches: a review. Carbohydr. Polymers 45: 253-267.
• Hoover R., Manuel H. 1996. The effect of heat-moisture treatment on the structure and physicochemical properties of normal maize, waxy maize, dull waxy maize and amylomaize V starches. J. Cereal Sci. 23: 153-162.
• Hoover R., Vasanthan T. 1994. The effect of annealing on the physicochemical properties of wheat, oat, potato and lentil starches. J. Food Biochem. 17: 303-325.
• Ito T., Saito K., Sugawara M., Mochida K., Nakakuki T. 1999. Effect of raw and heat-moisture-treated high-amylose corn starches on the process of digestion in the rat digestive tract. J. Sci. Food Agric. 79: 1203-1207.
• Jane J.L., Shen J.J. 1993. Internal structure of the potato starch granule revealed by chemical gelatinization. Carbohydr. Res. 247: 279-290.
• Juszczak L., Fortuna T., Krok F. 2003a. Non-contact Atomic Force Microscopy of starch granules surfac. Part I. Potato and tapioca starches. Starch 55: 1-7.
• Juszczak L., Fortuna T., Krok F. 2003b. Non-contact Atomic Force Microscopy of starch granules surface. Part II. Selected cereal starches. Starch 55: 8-18.
• Katopo H., Song Y., Jane J.L. 2002. Effect and mechanism of ultrahigh hydrostatic pressure on the structure and properties of starches. Carbohydr. Polymers 47: 233-244.
• Kelly C.T., McTigue M.A., Doyle E.M., Fogarty W.M. 1995. The raw starch-degrading alkaline amylase of Bacillus sp. IMD 370. J. Ind. Microbiol. 15: 446-448.
• Kimura A., Robyt J.F. 1995. Reaction of enzymes with starch granules: kinetics and products of the reaction with glucoamylase. Carbohydr. Res. 277: 87-107.
• Kossmann J., Lloyd J. 2000. Understanding and influencing starch biochemistry. Crit. Rev. Plant Sci. 19(3): 171-226.
• Leloup V.M., Colonna P., Ring S.G. 1992a. Physico-chemical aspects of resistant starch. J. Cereal Sci. 16: 253-266.
• Leloup V.M., Colonna P., Ring S.G., Roberts K., Wells B. 1992b. Microstructure of amylose gels. Carbohydr. Polymers 18: 189-197.
• Leszczyński W. 1987. New methods for determination of starch gelatinisation temperatures. Starch 39: 375-378.
• Leszczyński W. 1992. Zmiany właściwości skrobi wywołane działaniem czynników fizycznych. Materiały IV Letniej Szkoły Skrobiowej „Problemy modyfikacji skrobi”, Zawoja, 1-5 VI 1992, PTTZ: 63-78.
• Leszczyński W. 2001. Zróżnicowanie właściwości skrobi. Przem. Spoż. 55(3): 38-39.
• Leszczyński W., Golachowski A. 1995. Właściwości skrobi ziemniaczanej rozsortowanej według wielkości gałeczek. Zesz. Nauk AR we Wrocławiu, Tech. Żyw. IX: 19-29.
• Leszczyński W., Pałasiński M. 1998. Stulecie badań nad skrobią w Polsce (1898-1998). PTTŻ, Kraków: 63 ss.
• Leszczyński W., Zięba T., Rękosiewicz A. 1997. Wpływ sposobu odtłuszczania skrobi na jej właściwości. Zesz. Nauk AR we Wrocławiu, Tech. Żyw. XI: 125-133.
• Lisińska G., Leszczyński W. 1989. Potato science and technology. Elsevier Applied Science, London and New York: 389 ss.
• Lu T.J., Jane J.L., Keeling P.L. 1997. Temperature effect on retrogradation rate and crystalline structure of amylose. Carbohydr. Polymers 33: 19-26.
• Muhrbeck P., Svensson E., Eliasson A.C. 1991. Effect of the degree of phosphorylation on the crystallinity of native potato starch. Starch 43: 466-468.
• Murugesan G., Shibanuma K., Hizukuri S. 1993. Characterization of hot-water-soluble components of starches. Carbohydr. Res. 242: 203-215.
• Nowotny F. 1938. Wpływ słodowej i jęczmiennej amylazy na surową nieskleikowaną skrobię. Rocz. Nauk Rol. Leśn. 45: 1-38.
• Paterson L. A., Mat Hashim D. B., Hill S. E., Mitchell J. R., Blanshard J. M.V. 1994. The effect of low levels of sulphite on the swelling and solubility of starches. Starch 46: 288-291.
• Planchet V., Colonna P., Gallant D.J., Bouchet B. 1995. Extensive degradation of native starch granules by alpha-amylase from Aspergillus fumigatus. J. Cereal Sci. 21: 163-171.
• Polak F., Tychowski A. 1929. Beiträge zur Chemie der Stärke, vom diastatische Standpunkt ausbetrachtet. Biochem. Z. 214: 216-228.
• Quigley T.A., Kelly C.T., Doyle E. M., Fogarty W.M. 1998. Patterns of raw starch digestion by the glucoamylase of Cladosporium gossypiicola ATCC 38026. Process Bioch. 33: 677-681.
• Ridout M.J., Gunning A.P., Parker M.L., Wilson R.H., Morris V.J. 2002. Using AFM to image the internal structure of starch granules. Carbohydr. Polymers 50: 123-132.
• Ring S.G., Gee J.M., Whittam M., Orford P., Johnson I.T. 1988. Resistant starch: its chemical form in foodstuffs and effect on digestibility in vitro. Food Chem. 28: 97-109.
• Samec M. 1927. Kolloidchemie der Stärke. Verlag von Theodor Steinkopff, Dresden und Leipzig: 509 ss.
• Sarikaya E., Higasa T., Adachi M., Mikami B. 2000. Comparison of degradation abilities of α- and β-amylases on raw starch granules. Proc. Biochemistry 35: 711-715.
• Shamai K., Blanco-Peled H., Shimoni E. 2003. Polymorphism of resistant starch type III. Carbohydr. Polymers 54: 363-369.
• Shin M., Woo K., Seib P. A. 2003. Hot-water solubilities and water sorptions of resistant starches at 25°C. Cereal Chem. 80: 564-566.
• Silverio J., Fredriksson H., Andersson R., Eliasson A. C., Aman P. 2000. The effect of temperature cycling on the amylopectin retrogradation of starches with different amylopectin unit-chain length distribution. Carbohydr. Polymers 42: 175-184.
• Soral-Śmietana M. 2000. Resistant starch - nutritional or non-nutritional component of food. Polish J. Food Nutr. Sci. 9/50, 3S: 15-21.
• Stark J.R., Yin X.S. 1986. The effect of physical damage on large and small barley starch granules. Starch 38: 369-374.
• Sugimoto Y. 1980. Scanning electron microscopic observation of starch granules attacked by enzyme. J. Jap. Soc. Starch Sci. 27: 28-40.
• Swinkels J.J. M. 1985. Composition and properties of commercial native starches. Starch 37: 1-5.
• Syniewski W. 1902. O budowie skrobi. Akademia Umiejętności, Kraków: 49 ss.
• Syniewski W. 1924. O niejednolitości diastazy ze słodu jęczmiennego. Rocz. Chem. 2: 38-50.
• Tako M., Hizukuri S. 2002. Gelatinization mechanism of potato starch. Carbohydr. Polymers 48: 397-401.
• Tester R.F. 1997. Properties of damaged starch granules: composition and swelling properties of maize, rice, pea and potato starch fractions in water at various temperatures. Food Hydrocolloids 11: 293-301.
• Tester R.F., Debon S.J.J., Sommerville M.D. 2000. Annealing of maize starch. Carbohydr. Polymers 42: 287-299.
• Thiewes H.J., Steeneken P.A.M. 1997. The glass transition and sub-TG endotherm of amorphous and native potato starch at low moisture content, w: Starch structure and functionality. P.J. Frazier, P. Richmond, A.M. Donald - red. The Royal Society of Chemistry, Cambridge: 252-253.
• Thompson D.B. 2000. Strategies for the manufacture of resistant starch. Trends Food Sci. Technol. 11: 245-253.
• Tomasik P., Wiejak S., Pałasiński M. 1989. The thermal decomposition of carbohydrates. Part II. The decomposition of starch. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 47: 279-343.
• Vasanthan T., Hoover R. 1992. Effect of defatting on starch structure and physicochemical properties. Food Chem. 45: 337-347.