Forța - Biologie

insolubil în apă (50 g/l la 90 ° C) [1]

6600 mg/kg (șoarece, intraperitoneal) [3]

Putere (lat. Amylum) este un compus organic. Este o polizaharidă cu formula (C6H10O5) n, care constă din unități α-D-glucoză. Prin urmare, macromolecula este unul dintre carbohidrați. Amidonul este una dintre cele mai importante rezerve din celulele vegetale, în timp ce organismul animal sau uman și ciupercile folosesc glicogenul ca depozit de carbohidrați.

Apariție naturală

Amidonul este un produs al asimilării dioxidului de carbon (vezi ciclul Calvin). Este în mod normal sub formă de cereale organizate în celula vegetală. Aceste boabe de amidon au dimensiuni și forme diferite, în funcție de tipul plantei. Ele pot arăta sferice, ovale, lenticulare sau în formă de fus, uneori, ca în seva lăptoasă a Euphorbiaceae, de asemenea asemănătoare cu tija cu capete umflate. Uneori sunt poliedrice datorită presiunii reciproce. Nu este neobișnuit ca mai multe boabe să se unească pentru a forma un întreg rotunjit (boabe de amidon compuse).

Structura amidonului este similară cu cea a glicogenului, substanța de stocare în celulele animale. Moleculele de amidon sunt formate din unități de D-glucoză care sunt legate între ele prin legături glicozidice. Există, de obicei, prea multă forță

20-30% amiloză, lanțuri liniare cu o structură elicoidală (șurub) care sunt legate numai α-1,4-glicozidic și
70-80% amilopectină, structuri foarte ramificate, cu legături α-1,6-glicozidice și α-1,4-glicozidice. Totuși, amilopectina amidonului, cu aproximativ o legătură α-1,6-glicozidică după aproximativ 30 de legături α-1,4-glicozidice, este mai puțin ramificată decât cea a glicogenului (aproximativ 1 α-1,6-glicozidic pe 10 α- Legături 1,4-glicozidice).

În cazuri excepționale, proporțiile pot diferi și ele, de exemplu așa-numitul orez lipicios conține aproape exclusiv amilopectină.

Boabele de amidon care se află în apă dezvăluie o stratificare clară, care este cauzată de faptul că în jurul unei părți interioare, mai puțin dense, așa-numitul centru de formare, straturile de refracție a luminii inegale sunt stocate într-un mod asemănător cochiliei; Numai în cazul boabelor sferice, centrul de formare se află exact în centru (concentric), este de obicei excentric, iar straturile care îl înconjoară sunt, prin urmare, de grosime inegală. Stratificarea este cauzată de conținutul diferit de apă și de refracția diferită rezultată a luminii straturilor, motiv pentru care boabele uscate sau boabele aflate în etanol absolut par neacoperite. În lumina polarizată, toate boabele de amidon prezintă o cruce strălucitoare, cu patru brațe, al cărei centru coincide cu centrul stratificării; în consecință, ei se comportă de parcă ar fi compuși din ace de cristal uniaxiale.

Dovadă de forță

De obicei, amidonul este detectat folosind iod într-o probă de iod. Reactivul de detectare este soluția Lugol care se adaugă la o substanță amidonică. Ionii poliodidici formați din iod și ionii de iod se acumulează în interiorul amilozei în spirală. Aceasta creează culoarea caracteristică albastru sau violet. Când soluția este încălzită, amidonul este de-spiralizat pe măsură ce legăturile de hidrogen sunt rupte. Aceasta eliberează din nou ionii de poliodură și soluția capătă apoi o culoare incoloră până la galben-maro. Odată cu răcirea, există o respiralizare și o depozitare reînnoită a ionilor de poliodură.

În plus, amidonul poate fi detectat cu ajutorul unui polarimetru prin ruperea amidonului prin fierbere cu acid și filtrarea acestuia după adăugarea Carrez I și II. Rotația optică poate fi apoi determinată pe polarimetru, care oferă o indicație a cantității de amidon. [4]

Testul cu iod poate fi utilizat și pentru marcarea obligatorie a anumitor alimente precum B. grăsime subțire subvenționată. La aceste alimente se adaugă o cantitate mică de amidon. Produsele în cauză pot fi identificate în acest mod folosind o soluție de iod-iodură de potasiu fără metode complexe de analiză.

Amidonul ca substanță vegetală de depozitare

Conținutul de materii prime din amidon din plante
(în% din părțile vegetale utilizate) [5]

Mazăre	40
orz	75
cartof	82
Porumb	71
manioc	77
orez	89
secară	72
Sorg	74
cartof dulce	72
Triticale	74
grâu	74

Plantele terestre și algele verzi folosesc amidon pentru a-și stoca excesul de energie ca rezervă. Scopul formării amidonului aici este de a stoca glucoza într-o formă insolubilă și, astfel, ineficientă din punct de vedere osmotic. În comparație cu glucoza, amidonul poate fi depozitat fără multă apă, adică mult mai compact. Amidonul apare în cele mai diverse țesuturi ale tuturor plantelor verzi. În timp ce o formă de amidon care variază oarecum în ceea ce privește gradul de ramificare apare și la algele roșii (așa-numitul amidon florideofic), majoritatea celorlalte organisme folosesc alte substanțe de rezervă (diatomee, alge aurii și alge brune: chrysolaminarin; Euglena: paramylon; Cryptophyceae: uleiuri în citoplasmă, amidon în periplast Cameră).

De asemenea, în celulele epidermice ale unor plante superioare există o substanță care devine albastră sau roșiatică cu iod sub formă dizolvată, amidonul solubil. În toate celelalte cazuri, amidonul apare sub forma granulară descrisă de regulă. Țesuturile semințelor, tuberculilor, bulbilor și rizomilor, precum și razele de lemn și parenchimul lemnului din corpul lemnului copacilor, sunt foarte bogate în amidon. Acest amidon de rezervă diferă prin mărimea sa mare a boabelor de amidonul cu boabe fine care apare în țesutul asimilator. Amidonul se formează fie în cloroplaste, fie în alte plastide, de exemplu în leucoplastele incolore. Acestea din urmă apar în special în astfel de țesuturi fără clorofilă în care produsele de asimilare sunt transformate în amidon de rezervă, ca în multe becuri care conțin amidon. Cu multe alge care conțin clorofilă, de ex. B. în Spirogyra, boabele de amidon apar în centre speciale de formare în vecinătatea pirenoizilor. Creșterea boabelor de amidon inițial foarte mici are loc prin depozitarea de noi molecule de amidon între cele deja existente, în timp ce boabele de amidon compozite se formează prin fuziunea și rearanjarea ulterioară cu straturi noi.

Amidonul este cel mai important carbohidrat din dieta umană. Multe animale se hrănesc și cu amidon vegetal. O listă a speciilor producătoare de amidon poate fi găsită în articolul Crop plants.

Sub proprietatea materialului de stocare, accesul tehnic la conținutul de energie ar trebui menționat în cele din urmă. T. sub bioenergie sau combustibil cu etanol.

Biosinteza amidonului

Biosinteza și stocarea amidonului are loc în amiloplastele. În primul rând, glucoza-1-fosfatul este activat de ATP de la enzima glucoză1-P-adenilil transferază la ADP-glucoză. Enzima amidon sintază adaugă apoi monomerii ADP-glucoză activi la lanțul de amiloză în creștere, despărțind ADP α-1,4-glicozidic. Ramurile α-1,6-glicozidice ale amilopectinei sunt apoi produse de enzima de ramificare a amidonului (enzima de ramificare a 1,4-α-glucanului) prin împărțirea a șapte reziduuri de glucoză dintr-un lanț α-1,4-glicozidic de cel puțin 11 reziduuri α-1,6-glicozidicul poate fi reatașat la o moleculă de glucoză a lanțului.

Împărțirea punctelor forte

Amidonul poate fi descompus de enzime (α-, β-amilaze). Acest lucru creează dextrine sau zaharuri duble. Acest lucru se întâmplă de exemplu B. și în interiorul celulelor vegetale, deoarece în viața plantei amidonul oferă z. B. materialul pentru construirea peretelui celular. În mod similar, corpurile animale și umane pot obține energie din amidon. În schimb, amidonul rezistent este inaccesibil enzimelor digestive. Amilazele sunt, de asemenea, utilizate ca agenți de tratare a făinii pentru a face făinile mai coapte. Cu toate acestea, în special în secară, descompunerea amidonului ca urmare a activității amilazei naturale trebuie, în general, redusă pentru a se asigura că poate fi coaptă. În mod tradițional, acest lucru se face prin acidificarea aluatului.

Comportament în timpul încălzirii (gelatinizare)

Sub influența căldurii, amidonul se poate lega, umfla și gelatiniza fizic de multe ori propria greutate în apă. Când este încălzită cu apă, amidonul se umflă la 47-57 ° C, straturile se sparg și la 55-87 ° C (amidon de cartof la 62,5 ° C, amidon de grâu la 67,5 ° C), se produce pastă de amidon, care depinde de tipul de amidon. are o rigiditate diferită (pasta de amidon de porumb este mai mare decât pasta de amidon de grâu, aceasta din urmă este mai mare decât pasta de amidon de cartofi) și se descompune mai mult sau mai puțin ușor atunci când este acidifiată. La temperaturi reci, acest efect regresează încet - se vorbește despre retrogradare. Amidonul gelatinizat și glutenul coagulat formează structura de bază sau firimiturile tuturor tipurilor de produse de patiserie.

Conform cunoștințelor actuale (2004), atunci când amidonul este supraîncălzit, în special la coacere, prăjire, prăjire, grătar și prăjire în prezența aminoacidului asparagină, se formează acrilamida posibil cancerigenă.

Câștigând forță

În latitudinile noastre, amidonul se obține în principal din cartofi sau din cereale. Amidonul este, de asemenea, obținut din numeroase alte plante, dintre care orezul (orezul spart de la fabricile de decojire a orezului) și porumbul sunt deosebit de importante pe lângă grâu și cartofi. La nivel internațional, manioca (tapioca) este încă o plantă importantă de amidon. Se obține prin spălarea amidonului din părțile plantei cu ajutorul unei soluții saline.

utilizare

Principala parte a amidonului și a produselor sale este utilizată în industria alimentară la fabricarea produselor de cofetărie, produse de patiserie, produse lactate și în special băuturi sub formă de zaharuri pe bază de amidon (în special sirop de glucoză, dextroză și izoglucoză). Potrivit Asociației Germane a Industriei Amidonului e.V., această cotă reprezintă în prezent 55% din cele 1,9 milioane de tone disponibile în Germania. [6] Datorită proprietăților amidonului ca polimer modificabil și a compoziției sale de unități de zahăr fermentabile, amidonul este, de asemenea, utilizat într-o varietate de moduri ca materie primă regenerabilă în industria chimico-tehnică; consumul de amidon și derivați de amidon în Germania, de exemplu, a fost de 45% în 2007 conform informațiilor asociației și, astfel, mai mult de 850.000 de tone în 2007. Dintre acestea, aproximativ 4,5% s-au îndreptat către industria chimică și de fermentare, 95,5% au fost în hârtie și Producția de carton ondulat utilizată. [6] Aplicațiile chimice sunt diverse, dar în total rare și utilizarea în fermentație este relativ scăzută în comparație cu zaharoza (ca suc gros și melasă).

Produse din amidon [7]

Fracțiile de amidon
- Amiloza
- Amilopectina

rezistență deformată
- fără căldură
  - Puterea bucății
  - Intensitatea radiației
- cu căldură
  - Amidon cu fulgi
  - Amidon umflat (amidon instant)

Sago/tapioca
- Pearl sago
- Pearl tapioca

amidon parțial epuizat
- amidon care fierbe subțire
- Dextrină
  - Dextrină prăjită
  - Dextrină acidă
- Maltrin

Produse de hidroliză
- Sirop de porumb
- glucoză

Îngroșător
- Ester de amidon
- Eter de amidon

Utilizare în industria alimentară

Ca amidon nativ și modificat, amidonul este utilizat într-o varietate de moduri în industria alimentară. Plantele cu amidon, cum ar fi cartofii, grâul, orezul și maniocul sunt cele mai importante alimente de bază pentru furnizarea de carbohidrați la nivel internațional. În plus, există paste, pâine și alte produse de patiserie, pentru producția cărora se folosește făină din diferite tipuri de cereale cu amidon, precum grâu, secară sau orz. În plus, amidonul este utilizat pentru a produce diferite zaharuri pe bază de amidon, cum ar fi dextrine, zahăr din struguri, maltodextrină și sirop de glucoză, care este utilizat ca îndulcitor în întreaga industrie alimentară (de exemplu, limonade, înghețată, gemuri, cofetărie), dar cu de ex. Consecințe parțial controversate (vezi siropul de porumb).

Tipurile individuale de amidon (cum ar fi amidonul de cartof sau amidonul de porumb) sunt, de asemenea, utilizate ca ingredient în numeroase rețete de gătit și în industria alimentară, unde amidonul este adesea utilizat sub formă de amidon modificat (vezi agenți de îngroșare). Amidonul este cel mai important agent de îngroșare din industria alimentară și se folosește de ex. B. folosit în mese gata de tot felul.

Utilizare în industrie și ca material

Amidonul, în special sub formă de amidon de cartofi, amidon de porumb și amidon de grâu, este una dintre cele mai importante materii prime regenerabile datorită diverselor sale aplicații în industria chimico-tehnică, alături de lemn și zahăr (zaharoză). Principalele domenii de aplicare pentru amidon sunt în producția de hârtie și carton ondulat ca amidon de hârtie și în industria fermentației ca substrat fermentabil pentru producerea diferitelor produse chimice de platformă și bioetanol ca biocombustibil. În SUA, amidonul de porumb este principala materie primă pentru bioetanol. Potrivit informațiilor din industria germană a bioetanolului din 2009 (BDB 2009), majoritatea bioetanolului din Germania este obținut și din plante amidon, în special din grâu. În alte țări, biocombustibilul se obține în principal din zahăr, de exemplu în Brazilia din cultivarea trestiei de zahăr.

Amidonul este, de asemenea, utilizat pentru a mura bumbacul, a-l vopsi cu vopsele de anilină, a lipi hârtie și a îngroșa culorile în magazinul de tipărire de materiale. În imprimarea offset, un amestec de amidon pulbere-aer, adesea realizat din porumb, este aplicat pe suprafața proaspăt imprimată folosind mașini de pulbere. Pulberea acționează ca un distanțier între foile de hârtie stivuite și favorizează uscarea oxidativă a cernelii de tipărire din cauza aerului închis.

Relativ nou este utilizarea materialului ca bioplastice sub forma așa-numitului amidon termoplastic z. B. pentru vesela și tacâmurile de unică folosință compostabile sau ca material de tapițerie spumată în pachete (amidon termorezistent). În industria farmaceutică, amidonul este utilizat la fabricarea tabletelor, unde poate servi ca umplutură, agent de dezintegrare și legare și ca bază de pulbere.

Istoric

Puterea era deja cunoscută în antichitate, după Dioscuride a devenit amylon numit deoarece nu este extras în mori ca alte substanțe asemănătoare făinii. Potrivit lui Pliniu, a fost făcută mai întâi din făină de grâu pe Chios. Se știe puțin despre progresul producției în Evul Mediu, doar că este foarte sigur că olandezii au produs amidon pe scară largă în secolul al XVI-lea și au exportat cantități semnificative. Industria amidonului s-a dezvoltat în primul rând ca comerț agricol. Cu cele mai simple dispozitive s-a obținut doar un randament moderat, dar progresele în perfecționarea mașinilor și aparatelor au condus apoi la un randament mai mare, mai ales prin introducerea de mașini centrifuge special concepute.

Farmacistul Constantin Kirchhoff a descoperit divizarea amidonului în glucoză.