Stivelse

Stivelse
Fil:Potetstivelse.jpg, Maisstivelse blandet med vann.jpg og Hvetestivelsesgranulat.JPG
Generell
halvutviklet formel ( C6H10O5 ) n + ( H2O ) _ _ _
strukturformel
Molekylær formel ?
Identifikatorer
CAS-nummer 9005-25-8 [ 1 ]
RTECS-nummer GM5090000
ChEBI 28017
UNII 4DGK8B7I3S, 79QS2MG2LP, 8I089SAH3T, 904CE6697V, O8232NY3SJ, YAQ9FOE480 24SC3U704I, 4DGK8B7I3S, 79QS2MG02SA, 8JYT 900 900 900 900 900 6000
KEGG C00369

Stivelse , eller fecula , er et makromolekyl som er sammensatt av to andre polymerer enn glukose , amylose (i en andel på 25%) og amylopektin (75%). [ 2 ] Det er reservekarbohydratet til de fleste grønnsaker . [ 3 ] Mye av egenskapene til mel og bakeri- og konditorprodukter kan forklares ved å kjenne til egenskapene til stivelse.

Komponenter

Stivelse består av to forbindelser med forskjellige strukturer:

I alle fall varierer forholdet mellom disse to komponentene i henhold til organismen den finnes i.

Kornstivelse inneholder små mengder fett . Stivelsesassosierte lipider er generelt polare lipider , som krever polare løsningsmidler som metanol -vann for deres ekstraksjon . Generelt er nivået av lipider i kornstivelse mellom 0,5 og 1%. Ikke-kornstivelse inneholder i hovedsak ingen lipider.

Kjemisk er det en blanding av to svært like polysakkarider , amylose og amylopektin ; de inneholder krystallinske og ikke-krystallinske områder i vekslende lag. Siden krystallinitet produseres ved bestilling av amylopektinkjeder, har voksaktige stivelsesgranuler en lignende grad av krystallinitet som vanlig stivelse. Det ordnede, radielle arrangementet av stivelsesmolekyler i en granula er tydelig ved å observere polarisasjonskrysset (hvitt kryss på svart bakgrunn) i et polariserende mikroskop når polarisatorene er plassert i 90° i forhold til hverandre. Sentrum av korset tilsvarer hilum , sentrum for granulatvekst.

Amylose er produktet av kondensasjonen av D-glukopyranoser gjennom α(1,4) glykosidbindinger , som etablerer lange lineære kjeder med 200-2500 enheter og molekylvekter på opptil en million; det vil si at amylose er en aD-(1,4)-glukan hvis repeterende enhet er a-maltose. Den har muligheten til å skaffe seg en tredimensjonal spiralformet konformasjon, der hver omdreining av helixen består av seks glukosemolekyler . Det indre av helixen inneholder bare hydrogenatomer , og er derfor lipofilt , mens hydroksylgruppene er lokalisert på utsiden av helixen. De fleste stivelser inneholder rundt 25 % amylose. De to kjente kommersielt tilgjengelige maisstivelsene med høy amylose har tilsynelatende masseinnhold på rundt 52% og 70-75%.

Amylopektin skiller seg fra amylose ved at det inneholder grener som gir det en trelignende molekylform; grenene er koblet til den sentrale stammen (ligner på amylose) ved aD-(1,6)-koblinger, lokalisert hver 15.-25. lineære glukoseenhet . Molekylvekten er svært høy siden noen fraksjoner når opp til 200 millioner dalton . Amylopektin utgjør omtrent 75 % av de vanligste stivelsene. Noen stivelser består utelukkende av amylopektin og er kjent som voksaktig. Potetamylopektin er den eneste som har fosfatestergrupper i molekylet , oftest festet i en O-6-posisjon, mens den resterende tredjedelen er i en O-3-posisjon.

Form på stivelseskorn

Størrelsene og formene på stivelseskornene i endospermcellene varierer fra en kornblanding til en annen; i hvete , rug , bygg , mais , sorghum og hirse er kornene enkle, mens kornene til ris er sammensatte. Havre har enkle og sammensatte korn, hvor sistnevnte dominerer.

De fleste av stivelseskornene i de prismatiske og sentrale endospermcellene i hvete har to størrelser: store, 30-40 mikron i diameter og små, 1-5 mikron, mens de i sub-aleuronendospermcellene hovedsakelig er mellomstore i størrelse 6-15 mikron i diameter. I sub-aleuronendospermcellene er det relativt sett mer protein og stivelseskornene er mindre tettpakket enn i resten av endospermen.

Hydrering

Stivelsesgranulat er uløselig i kaldt vann, men kan inneholde vann med økende temperatur, det vil si at stivelsesgranulat gjennomgår en prosess som kalles gelatinisering . Under gelatinering skjer amyloseutluting , total gelatinering skjer normalt innenfor et mer eller mindre bredt temperaturområde, med de største granulatene som først gelatineres.

De forskjellige stadiene av gelatinisering kan bestemmes. Disse tilstandene er: initieringstemperaturen (første observasjon av tap av dobbeltbrytning), middeltemperaturen, slutttemperaturen for tap av dobbeltbrytning (TFPB, er temperaturen der det siste granulatet i observasjonsfeltet mister sin dobbeltbrytning) og gelatineringen temperaturspenn.

På slutten av dette fenomenet genereres en pasta der det er høyt hydratiserte lavmolekylære amylosekjeder som omgir aggregatene, også hydratiserte, av restene av granulene.

Retrogradering

Det er definert som uoppløseliggjøring og spontan utfelling, hovedsakelig av amylosemolekyler, på grunn av det faktum at deres lineære kjeder er orientert parallelt og reagerer med hverandre med hydrogenbindinger gjennom deres multiple hydroksylgrupper ; Det kan utføres av ulike ruter som avhenger av konsentrasjonen og temperaturen i systemet. Hvis en konsentrert løsning av amylose varmes opp og raskt avkjøles til romtemperatur, dannes det en stiv og reversibel gel, men hvis løsningene fortynnes, blir de ugjennomsiktige og faller ut når de får stå og avkjøles sakte.

Retrogradering er direkte relatert til aldring av brød, amylosefraksjoner eller lineære seksjoner av amylopektin som retrograder, danner soner med en veldig stiv krystallinsk organisasjon, som krever høy energi for å bryte og gelatinisere stivelse.

Amylose- og amylopektinmolekyler er dispergert i den vandige (gelatiniserte) stivelsesløsningen. Etter avkjøling blir de lineære delene av ulike molekyler parallelle på grunn av dannelsen av H-bindinger. Dette tvinger vannmolekylene fra hverandre og lar molekylene krystallisere sammen.

Når stivelse løses opp i vann, går den krystallinske strukturen til amylose- og amylopektinmolekylene tapt, og de hydraterer og danner en gel, det vil si at de gelatiniserer. Hvis denne gelen avkjøles, og selv om den får stå i romtemperatur lenge nok, omorganiserer molekylene seg, plasserer de lineære kjedene parallelt og danner hydrogenbindinger. Når denne omorganiseringen skjer, blir det tilbakeholdte vannet drevet ut av nettverket (en prosess kjent som synerese ), det vil si at den faste fasen (amylose og amylopektinkrystaller) og den vandige fasen (flytende vann) separeres.

Synerese - fenomenet kan observeres i hverdagen i konditorkremer , yoghurter , sauser og pureer .

Gelering

type stivelse Korn Hvete
amylose 27 % 24 %
granulatform Kantet polygonal, sfærisk Sfærisk eller linseformet
Størrelse 5-25 mikron 11-41 mikron
Gelatineringstemperatur 88-90°C 58-64°C
gelegenskaper _ Den har middels viskositet, er ugjennomsiktig og har en meget høy tendens til å gele. Lav viskositet, er ugjennomsiktig og har høy tendens til å gelere

Stivelse og arkeologi

På grunn av de differensierte morfologiske egenskapene som stivelsesgranulat har i henhold til planten de tilhører, er det utviklet en paleoetnobotanisk forskningsteknikk (stivelseskorn i arkeologi) som er til stor hjelp for arkeologien i de tropiske områdene i verden.

Mange planter, spesielt knoll- og frøplanter , hadde ikke blitt identifisert i de arkeologiske sammenhengene i tropene, en situasjon som begrenset kunnskapen man kunne ha om betydningen plantene hadde for de gamle folkene i disse områdene.

Stivelsesgranulat, som er varige strukturer i arkeologiske verktøy relatert til produksjon av mat og andre derivater, kan gjenvinnes og identifiseres. Prosessen med å utvinne stivelse fra arkeologiske verktøy begynner med innsamling av sedimentprøver i porene, sprekker og sprekker i verktøyene og deretter utsette dem for en kjemisk separasjonsprosess (ved hjelp av sentrifugering med cesiumklorid ).

Takket være anvendelsen av studiet av stivelseskorn i arkeologi, er det for tiden flere undersøkelser om opprinnelsen og utviklingen av planter i de amerikanske neotropene som har tjent til å effektivt begynne å spore mange av den biokulturelle dynamikken rundt til utviklingen av økonomiske planter ( vill og tam) og den sosiokulturelle kompleksiteten til urfolk .

Stivelse og fordøyelse

Fordøyelsesprosessen , i alle levende organismer, innebærer spaltning av komplekse molekyler med høy molekylmasse, til enklere, slik at næringsstoffene kan absorberes.

Fordøyelsen involverer en rekke reaksjonsmekanismer, blant dem finner vi tilsetning av vann, kjent som hydrolyse . Når det gjelder stivelse, er amylaser utskilt av bukspyttkjertelen og spyttkjertlene ansvarlige for å bryte ned karbohydrater . På denne måten brytes polysakkaridene som finnes i maten ned til enklere karbohydrater med evnen til å krysse fordøyelsesveggen eller absorberes i tarmen .

Stivelse som motgift

Stivelse brukes som motgift ved jodforgiftning , og det skal understrekes at det kun virker som motgift for dette stoffet.

Jod er et svært giftig stoff på grunn av dets oksiderende kraft og kan forårsake fordøyelsesskader og irritasjon i luftveiene, sistnevnte på grunn av det faktum at noen av dets kommersielle løsninger er flyktige. Jodforgiftning, og dens derivater, manifesterer seg klinisk hovedsakelig med fordøyelsesirritasjon.

Handlingsprotokollen når forgiftning oppstår hos voksne består i å tømme magen og tilsette en 10 % stivelsessuspensjon for å utføre mageskylling. Hvis skylling ikke kan utføres, gi oralt stivelse, dvs. 100 ml hvert 5.-10. minutt og gjenta 3-4 ganger. [ 4 ] Mekanismen som ligger til grunn for antidotalvirkningen til stivelse er dens evne til å nøytralisere jod. [ 5 ]

Den blåaktige fargen på returvannet til mageskyllingen indikerer at det er effektivt, så det må fortsette å skylle. Denne blåaktige fargen på returvannet fra mageskyllingen skyldes en kjemisk reaksjon mellom jod og stivelse. Jodet løses opp og I 3 - ionene kommer inn i stivelsesmolekylet (spesifikt amylose) og gir en blå optisk effekt. Denne kjemiske reaksjonen er grunnlaget som jodtesten er utviklet på. [ 6 ]   

Virkningsmekanismen til stivelse som motgift består av inaktivering av den uabsorberte fraksjonen av jod. [ 7 ] Derfor er motgiften effektiv de første timene etter forgiftning siden jodet vil bli absorbert etter hvert som tiden går, og stivelsen vil ikke ha noen terapeutisk bruk. Stivelse er i stand til å absorbere jod i et bredt spekter av konsentrasjoner. I visse tilfeller, når konsentrasjonen av fritt jod er høy nok, vil det i tillegg til å binde amylose kunne binde en annen komponent av stivelse, amylopektin. [ 8 ]

Jodforgiftning er sjelden, men kan forekomme i enkelte situasjoner, for eksempel personer med skjoldbruskkjertelsykdom, eldre, fostre og nyfødte, eller pasienter med andre risikofaktorer. I disse populasjonene er sannsynligheten for å utvikle jod-indusert skjoldbruskdysfunksjon (hypo eller hypertyreose) økt. [ 9 ]

I normale situasjoner vil jodet som inntas gjennom kosten ikke være nok til å forårsake rus, så det er mer vanlig at disse situasjonene oppstår etter inntak av et stort antall jodtilskudd. Noen medisiner som amiodaron kan også forårsake jodforgiftning. Derfor er de vanligvis frivillige forgiftninger hvis behandling med stivelse kan utføres raskt. [ 10 ] Stivelsesbehandling gjøres som et komplement til mageskylling og aktivt kull, som vil hindre ytterligere absorpsjon av jod.

Se også

Referanser

  1. ↑ CAS-nummer
  2. ^ "polysakkarid" . Ordbok for det spanske språket . Hentet 15. august 2017 . "1. m. chem. Karbohydrat dannet av en lang kjede av monosakkarider; s. stivelse, cellulose og glykogen. » 
  3. ^ "stivelse" . Ordbok for det spanske språket . Hentet 15. august 2017 . "1. m. Karbohydrat som utgjør hovedenergireserven til nesten alle grønnsaker og har mat og industriell bruk. » 
  4. ↑ Garrigues Sebastià, Maria Rosa (2013). "Administrasjonsveiledning for motgift og antagonister" . Terapeutisk veiledning . Hentet 16. november 2019 . 
  5. ↑ Munné, P., & Arteaga, J. (2019). Generell bistand til den berusede pasienten. Åpnet 13. november 2019, http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1137-66272003000200003   
  6. ↑ Harris, D., & Balahura, R. (1999). Kvantitativ kjemisk analyse . Barcelona: Jeg snudde. s. 361. 
  7. ^ Flanagan, R., & Jones, A. (2003). Motgift ( Side 4). London: Taylor & Francis   
  8. ^ "FRAKSJONERINGEN AV STIVELSE: Del IV - AMYLOPECTIN-IOD-REAKSJONEN" . 
  9. ^ "Konsekvenser av overflødig jod" . 
  10. ^ "Jodbehandling" . 

Eksterne lenker