Сила - Биология

неразтворим във вода (50 g/l при 90 ° C) [1]

6600 mg/kg (мишка, интраперитонеално) [3]

сила

Сила (лат. Амилум) е органично съединение. Това е полизахарид с формула (C6H10O5) n, който се състои от α-D-глюкозни единици. Следователно макромолекулата е един от въглехидратите. Нишестето е един от най-важните резерви в растителните клетки, докато животинският или човешкият организъм и гъбите използват гликоген като запас от въглехидрати.

Естествено явление

Нишестето е продукт на усвояването на въглеродния диоксид (виж цикъла на Калвин). Обикновено е под формата на организирани зърна в растителната клетка. Тези нишестени зърна имат различни размери и форми, в зависимост от вида на растението. Те могат да изглеждат сферични, овални, лещовидни или вретеновидни, понякога, както в млечния сок на Euphorbiaceae, също пръчковидни с подути краища. Понякога те са полиедрични поради взаимен натиск. Не е необичайно няколко зърна да се съберат, за да образуват заоблено цяло (съставни зърна на нишестето).

Структурата на нишестето е подобна на тази на гликогена, веществото за съхранение в животинските клетки. Нишестените молекули се състоят от D-глюкозни единици, които са свързани помежду си чрез гликозидни връзки. Обикновено има твърде много сила

  • 20–30% амилоза, линейни вериги с винтова (винтова) структура, които са свързани само α-1,4-гликозидно и
  • 70–80% амилопектин, силно разклонени структури, с α-1,6-гликозидни и α-1,4-гликозидни връзки. Амилопектинът на нишестето обаче с около α-1,6-гликозидна връзка след около 30 α-1,4-гликозидни връзки е по-слабо разклонен от този на гликогена (приблизително 1 α-1,6-гликозиден на 10 α- 1,4-гликозидни връзки).

В изключителни случаи пропорциите също могат да се различават, например така нареченият лепкав ориз съдържа почти изключително амилопектин.

Нишестените зърна, лежащи във водата, разкриват ясна стратификация, причинена от факта, че около вътрешна, по-малко плътна част, така наречения център на образуване, слоеве с неравномерно пречупване на светлината се съхраняват по черупкообразен начин; Центърът на образуване е само точно в центъра (концентричен) при сферичните зърна, той е предимно ексцентричен и съответно слоевете около него са с неравномерна дебелина. Стратификацията е причинена от различното водно съдържание и произтичащото от това различно пречупване на светлината на слоевете, поради което сухите зърна или зърната, лежащи в абсолютен етанол, изглеждат непокрити. При поляризирана светлина всички нишестени зърна показват ярък, четирирък кръст, чийто център съвпада с центъра на стратификацията; следователно те се държат така, сякаш са съставени от едноосни кристални игли.

Доказателство за здравина

Обикновено нишестето се открива с помощта на йод в йодна проба. Реагентът за откриване е разтвор на Lugol, който се добавя към нишестено вещество. Полийодидните йони, образувани от йод и йодидни йони, се натрупват вътре в спиралната амилоза. Това създава характерния син или лилав цвят. Когато разтворът се нагрява, нишестето се деспирализира, тъй като водородните връзки се разкъсват. Това отново освобождава полийодидните йони и след това разтворът придобива безцветен до жълто-кафяв цвят. При охлаждане има респирализация и подновяване на полийодидните йони.

Освен това нишестето може да бъде открито с помощта на поляриметър чрез разбиване на нишестето чрез кипене с киселина и филтриране след добавяне на Carrez I и II. След това оптичното въртене може да се определи на поляриметъра, което предоставя индикация за количеството нишесте. [4]

Йодният тест може да се използва и за задължителното маркиране на определени храни като Б. субсидирана маслена мазнина. Към тези храни се добавя малко количество нишесте. Въпросните продукти могат да бъдат идентифицирани по този начин, като се използва разтвор на йод-калиев йодид без сложни методи за анализ.

Нишестето като вещество за съхранение на зеленчуци

Съдържание на нишесте в растителни суровини
(в% от използваните растителни части) [5]
грахово зърно 40
ечемик 75
картофи 82
Царевица 71
маниока 77
ориз 89
ръж 72
Сорго 74
сладък картоф 72
Тритикале 74
пшеница 74

Наземните растения и зелените водорасли използват нишесте, за да съхраняват излишната си енергия като резерв. Целта на образуването на нишесте тук е да съхранява глюкозата в неразтворима и по този начин осмотично неефективна форма. Следователно в сравнение с глюкозата нишестето може да се съхранява без много вода, т.е. много по-компактно. Нишестето се среща в най-разнообразните тъкани на всички зелени растения. Докато форма на нишесте, която варира донякъде по отношение на степента на разклоняване, се среща и при червените водорасли (така нареченото нишесте Florideophycean), повечето други организми използват други резервни материали (диатомови водорасли, златни водорасли и кафяви водорасли: хризоламинарин; Стая).

Също така в епидермалните клетки на някои висши растения има вещество, което става синьо или червеникаво с йод в разтворена форма, разтворимото нишесте. Във всички останали случаи нишестето се появява в гранулирана форма, описана като правило. Тъканите на семената, грудките, луковиците и коренищата, както и дървесните лъчи и дървесният паренхим в дървесното тяло на дърветата са много богати на нишесте. Това резервно нишесте се различава по големия си размер на зърната от финозърнестия нишесте, срещащо се в асимилиращата тъкан. Нишестето се образува или в хлоропластите, или в други пластиди, например в безцветните левкопласти. Последните се срещат особено в такива безхлорофилни тъкани, в които асимилационните продукти се превръщат в резервно нишесте, както при много крушки, съдържащи нишесте. С много водорасли, съдържащи хлорофил, напр. Б. в Спирогира нишестените зърна се срещат в специални центрове на образуване в близост до пиреноиди. Растежът на първоначално много малките нишестени зърна става чрез съхранението на нови молекули на нишесте между вече съществуващите, докато съставните нишестени зърна се образуват чрез последващо сливане и пренареждане с нови слоеве.

Нишестето е най-важният въглехидрат в диетата на човека. Много животни също се хранят с растителното нишесте. Компилация от видове, произвеждащи нишесте, може да се намери в статията Растения за култури.

Под собствеността на материала за съхранение в крайна сметка трябва да се спомене техническият достъп до енергийното съдържание. Т. под биоенергия или етанолово гориво.

Биосинтеза на нишесте

Биосинтезът и съхранението на нишесте се извършва в амилопластите. Първо, глюкоза-1-фосфатът се активира от АТФ от ензима глюкоза1-Р-аденилил трансфераза до ADP-глюкоза. След това ензимът нишесте синтаза добавя активираните ADP-глюкозни мономери към нарастващата амилозна верига, разделяйки ADP α-1,4-гликозидно. След това α-1,6-гликозидните клонове на амилопектина се произвеждат от ензима за разклоняване на нишестето (1,4-α-глюкан-ензим), чрез разделяне на седем глюкозни остатъка от α-1,4-гликозидна верига с дължина поне единадесет остатъка α-1,6-гликозидът може да бъде свързан отново към глюкозна молекула на веригата.

Разделяне на силните страни

Нишестето може да се разгражда от ензими (α-, β-амилази). Това създава декстрини или двойни захари. Това се случва напр. Б. също и в растителните клетки, тъй като в живота на растението нишестето осигурява z. Б. материалът за изграждане на клетъчната стена. По същия начин животното и човешкото тяло могат да получават енергия от нишестето. За разлика от това, устойчивото нишесте е недостъпно за храносмилателните ензими. Амилазите също се използват като препарати за обработка на брашно, за да направят брашното по-печещо. По-специално в случая на ръжта, разграждането на нишестето в резултат на активността на естествената амилаза обикновено трябва да бъде ограничено, за да се гарантира, че то може да бъде изпечено. Традиционно това се прави чрез подкисляване на тестото.

Поведение по време на нагряване (желатинизиране)

Под въздействието на топлина нишестето може физически да се свърже, набъбне и желатинира многократно собственото си тегло във вода. При нагряване с вода нишестето набъбва при 47-57 ° C, слоевете се пукат и при 55-87 ° C (картофено нишесте при 62,5 ° C, пшенично нишесте при 67,5 ° C) се получава скорбялна паста, която зависи от вида на нишестето има различна твърдост (пастата от царевично нишесте е по-голяма от пастата от пшенично нишесте, това е по-голяма от пастата от картофено нишесте) и се разлага повече или по-лесно при подкисляване. Този ефект бавно изчезва отново при ниски температури - това е известно като ретроградация. Желатинизираното нишесте и коагулираният глутен образуват основната структура или трохи от всички видове печени изделия.

Според съвременните познания (2004), когато нишестета се прегряват, особено при печене, печене, печене, скара и пържене в дълбочина в присъствието на аминокиселината аспарагин, се образува евентуално канцерогенен акриламид.

Набира сила

В нашите географски ширини нишестето се получава най-вече от картофи или зърно. Нишестето се получава и от много други растения, от които оризът (натрошен ориз от фабриките за лющене на ориз) и царевицата са особено важни в допълнение към пшеницата и картофите. В международен план маниока (тапиока) все още е важно растение нишесте. Получава се чрез измиване на нишестето от растителните части с помощта на физиологичен разтвор.

използване

Основната част от нишестето и продуктите от него се използва в хранителната промишленост при производството на сладкарски изделия, хлебни изделия, млечни продукти и особено напитки под формата на захари на базата на нишесте (особено глюкозен сироп, декстроза и изоглюкоза). Според Германската асоциация на нишестената индустрия e.V. в момента този дял е 55% от 1,9 милиона тона, налични в Германия. [6] Поради свойствата на нишестето като модифицируем полимер и състава му на ферментиращи захарни единици, нишестето се използва по много начини и като възобновяема суровина в химико-техническата индустрия; консумацията на нишесте и производни на скорбяла в Германия, например, е била 45% през 2007 г. според информацията за асоциацията и по този начин над 850 000 т през 2007 г. От тях около 4,5% са отишли ​​в химическата и ферментационната промишленост, 95,5% са в хартията и Използвано производство на велпапе. [6] Химичните приложения са разнообразни, но като цяло рядко и употребата при ферментация е сравнително ниска в сравнение със захарозата (като плътен сок и меласа).

Нишестени продукти [7]

  • Нишестени фракции
    • Амилоза
    • Амилопектин
  • деформирана сила
    • без топлина
      • Сила на парче
      • Сила на излъчване
    • с топлина
      • Нишесте на люспи
      • Набъбващо нишесте (мигновено нишесте)
  • Саго/тапиока
    • Перлено саго
    • Перлена тапиока
  • частично изчерпано нишесте
    • тънкокипящо нишесте
    • Декстрин
      • Препечен декстрин
      • Киселин декстрин
    • Малтрин
  • Продукти на хидролиза
    • Царевичен сироп
    • глюкоза
  • Сгъстител
    • Естер на нишесте
    • Скорбялен етер

Употреба в хранителната промишленост

Като местно и модифицирано нишесте, нишестето се използва по различни начини в хранителната промишленост. Нишестените растения като картофи, пшеница, ориз и маниока са най-важните основни храни за доставка на въглехидрати в международен план.В допълнение има макаронени изделия, хляб и други хлебни изделия, за производството на които брашното се използва от различни видове нишестени зърна като пшеница, ръж или ечемик. Освен това нишестето се използва за производството на различни захари на базата на нишесте като декстрини, гроздова захар, малтодекстрин и глюкозен сироп, който се използва като подсладител в цялата хранителна индустрия (например лимонади, сладолед, конфитюри, сладкарски изделия), но с напр. Частично спорни последици (вж. Царевичен сироп).

Отделни видове нишесте (като картофено нишесте или царевично нишесте) също се използват като съставка в многобройни рецепти за готвене и в хранителната индустрия, където нишестето често се използва под формата на модифицирано нишесте (вж. Сгъстители). Нишестето е най-важният сгъстител в хранителната промишленост и се използва напр. Б. се използва в готови ястия от всякакъв вид.

Използване в промишлеността и като материал

Нишестето, особено под формата на картофено нишесте, царевично нишесте и пшенично нишесте, е една от най-важните възобновяеми суровини поради разнообразното му приложение в химико-техническата индустрия, заедно с дървесината и захарта (захароза). Основните области на приложение на нишестето са в производството на хартия и велпапе като хартиено нишесте и във ферментационната индустрия като ферментиращ субстрат за производството на различни платформени химикали и биоетанол като биогориво. В САЩ царевичното нишесте е основната суровина за биоетанол.Според германската биоетанолова индустрия 2009 (BDB 2009), по-голямата част от биоетанола в Германия също се получава от нишестени растения, особено пшеница. В някои други страни биогоривото се получава главно от захар, например в Бразилия от отглеждането на захарна тръстика.

Нишестето също се използва за мариноване на памук, боядисване с анилинови багрила, залепване на хартия и сгъстяване на цветовете в печатния магазин. При офсетов печат върху прясно отпечатаната повърхност се нанася нишестена прахово-въздушна смес, често направена от царевица, с помощта на прахообразни машини. Прахът действа като дистанционер между подредените листове хартия и насърчава окислителното изсушаване на печатарското мастило поради затворения въздух.

Сравнително ново е използването на материала като биопластмаса под формата на така нареченото термопластично нишесте z. Б. за съдове и прибори за еднократна употреба за еднократна употреба или като разпенен материал за тапицерия в опаковки (нишесте термореактивно). Във фармацевтичната индустрия нишестето се използва при производството на таблетки, където може да служи като пълнител, дезинтегрант и свързващ агент и като прахообразна основа.

Исторически

Силата беше известна още в древността, след Диоскурид стана амилон наречен, защото не се извлича в мелници като други подобни на брашно вещества. Според Плиний за първи път е направен от пшенично брашно на Хиос. Малко се знае за напредъка на производството през Средновековието, само толкова много е сигурно, че холандците са произвеждали нишесте в голям мащаб през 16 век и са изнасяли значителни количества. Нишестената индустрия се развива предимно като селскостопанска търговия. С най-простите устройства човек постигна само умерен добив, но напредъкът в усъвършенстването на машините и апаратите след това доведе до по-голям добив, преди всичко чрез въвеждането на специално проектирани центробежни машини.

Фармацевтът Константин Кирххоф открил разцепването на нишестето в глюкоза.