Nişasta - Starch

Nişasta

tanımlayıcılar
CAS numarası
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı	100.029.696
AT Numarası
RTECS numarası
CompTox Panosu ( EPA )
Özellikler
Kimyasal formül	( C 6H 10Ö 5) n+ (H 2Ö)
Molar kütle	Değişken
Dış görünüş	Beyaz toz
Yoğunluk	Değişken
Erime noktası	ayrışır
sudaki çözünürlük	çözünmez (bkz. nişasta jelatinizasyonu )
Termokimya
Std yanma entalpisi (Δ c H ⦵ 298 )	Gram başına 4.1788 kilokalori (17.484 kJ/g) ( Daha yüksek ısıl değer )
Tehlikeler
Güvenlik Bilgi Formu	ICSC 1553
Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı	410 °C (770 °F; 683 K)
NIOSH (ABD sağlığa maruz kalma sınırları):
PEL (İzin Verilebilir )	TWA 15 mg/m 3 (toplam) TWA 5 mg/m 3 (solunum)
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
Y doğrulamak  ( nedir   ?) Yn
Bilgi kutusu referansları

Nişasta veya amilum , glikozidik bağlarla birleştirilen çok sayıda glikoz biriminden oluşan polimerik bir karbonhidrattır . Bu polisakkarit , çoğu yeşil bitki tarafından enerji depolamak için üretilir . Dünya çapında, insan diyetlerinde en yaygın karbonhidrattır ve buğday , patates , mısır (mısır), pirinç ve manyok (manyok) gibi temel gıdalarda büyük miktarlarda bulunur .

Saf nişasta, soğuk suda veya alkolde çözünmeyen beyaz, tatsız ve kokusuz bir tozdur. İki tip molekülden oluşur: doğrusal ve sarmal amiloz ve dallı amilopektin . Bitkiye bağlı olarak nişasta genellikle ağırlıkça %20 ila %25 amiloz ve %75 ila %80 amilopektin içerir. Hayvanların glikoz deposu olan glikojen , amilopektinin daha yüksek dallanmış bir versiyonudur.

Endüstride, nişasta, örneğin, şekerler dönüştürülür Maltlık ve fermente üretmek için etanol üretiminde bira , viski ve biyo . İşlenmiş gıdalarda kullanılan şekerlerin çoğunu üretmek için işlenir. Nişastaların çoğunun ılık suda karıştırılması, koyulaştırıcı, sertleştirici veya yapıştırıcı olarak kullanılabilen buğday ezmesi gibi bir macun üretir . Nişastanın gıda dışı en büyük endüstriyel kullanımı kağıt yapım sürecinde yapıştırıcı olarak kullanılmasıdır . Bazı tekstil ürünlerine ütülemeden önce sertleştirmek için nişasta çözeltisi uygulanabilir .

etimoloji

"Nişasta" kelimesi, "güçlü, katı, kuvvetlendirmek, katılaşmak" anlamlarındaki Germen kökünden gelmektedir. Modern Alman Stärke (kuvvet) ile ilgilidir ve yüzyıllardır ana uygulama olan tekstilde kullanıma atıfta bulunur: dokuma için ipliğin boyutlandırılması ve ketenlerin kolalanması . Rum nişasta terimi, aracı "öğütülmedi" "amylon" (ἄμυλον), aynı zamanda ilgilidir. Nişasta ile ilgili veya nişastadan türetilen birkaç 5-karbonlu bileşik için bir ön ek olarak kullanılan kök amilini sağlar (örneğin amil alkol ).

Tarih

Dan Nişasta taneleri rhizomes ait Typha olarak (cattails, sayımlarda yaprak bitinin sazlara) un dan tespit edilmiştir taşları taşlama 30.000 yıl öncesine kadar Avrupa partner arkada. Dan Nişasta taneleri sorgum mağaralarda eziyet taşlar üzerinde bulundu Ngalue , Mozambik 100,000 yıl öncesine kadar uzanan.

Eski Mısır'da muhtemelen papirüsü yapıştırmak için saf buğday nişastası macunu kullanılıyordu . Nişasta çıkarma ilk açıklanan Natural History of Pliny MS 77-79 civarında. Romalılar ayrıca kozmetik kremlerde, saçı pudralamak ve sosları kalınlaştırmak için kullandılar . Persler ve Hintliler, gothumai buğday helvasına benzer yemekler yapmak için kullandılar . Kağıdın yüzey işlemi olarak pirinç nişastası, MS 700'den beri Çin'de kağıt üretiminde kullanılmaktadır .

nişasta endüstrisi

Doğrudan tüketilen nişastalı bitkilere ek olarak, 2008 yılına kadar dünya çapında yılda 66 milyon ton nişasta üretiliyordu. 2011 yılında üretim 73 milyon tona çıkarıldı.

Gelen AB nişasta sanayi yaklaşık% 40, endüstriyel uygulamalar için kullanılmakta olan, 2008 milyon 8,5 ton üretilen gıda kullanımları için% 60 olarak ikinci en glikoz şurupları . 2017 yılında AB üretimi, 9,4 milyon tonu AB'de tüketilen ve %54'ü nişasta tatlandırıcılar olmak üzere 11 milyon ton olarak gerçekleşti.

ABD yaklaşık 8.2 milyon ton olan 2017 nişasta 27.5 milyon ton yaklaşık üretilen yüksek fruktoz şurubu , 6,2 milyon ton glikoz şurupları, ve 2.5 milyon ton nişasta ürünleri edildi. Nişastanın geri kalanı etanol (1,6 milyar galon) üretmek için kullanıldı .

Bitkilerin enerji deposu

Çoğu yeşil bitki, enerjiyi yarı kristal granüller halinde paketlenmiş nişasta olarak depolar. Ekstra glikoz, bitkiler tarafından üretilen glikozdan daha karmaşık olan nişastaya dönüştürülür. Genç bitkiler, büyümek için uygun toprağı bulana kadar köklerinde, tohumlarında ve meyvelerinde bu depolanmış enerjiyle yaşarlar. Bir istisna, nişastanın fruktan inülin ile değiştirildiği Asteraceae (asterler, papatyalar ve ayçiçekleri) ailesidir . İnülin benzeri fruktanlar ayrıca buğday gibi otlarda , soğan ve sarımsakta , muz ve kuşkonmazda bulunur .

Olarak fotosentez , bitkiler üretmek için ışık enerjisini kullanmak glikoz gelen karbon dioksit . Glikoz genel metabolizma için gerekli kimyasal enerjiyi üretmek, nükleik asitler , lipidler , proteinler gibi organik bileşikler ve selüloz gibi yapısal polisakkaritler yapmak için kullanılır veya amiloplastlarda nişasta granülleri şeklinde depolanır . Büyüme mevsiminin sonuna doğru nişasta, tomurcukların yakınındaki ağaç dallarında birikir. Meyveler , tohumlar , rizomlar ve yumrular , bir sonraki büyüme mevsimine hazırlanmak için nişastayı depolar.

Glikoz suda çözünür, hidrofiliktir , suyla bağlanır ve daha sonra çok yer kaplar ve ozmotik olarak aktiftir; nişasta formundaki glikoz ise çözünmez, dolayısıyla ozmotik olarak inaktiftir ve çok daha kompakt bir şekilde depolanabilir. Yarı kristalli granüller genellikle, bitkide hücresel talep üzerine biyolojik olarak kullanılabilir hale getirilebilen eşmerkezli amiloz ve amilopektin katmanlarından oluşur.

Glikoz molekülleri nişastada kolayca hidrolize olan alfa bağları ile bağlanır . Aynı tip bağ, hayvan rezerv polisakkarit glikojeninde bulunur . Bu, beta bağlarıyla bağlanan ve hidrolize karşı çok daha dirençli olan kitin , selüloz ve peptidoglikan gibi birçok yapısal polisakkaritin aksine .

biyosentez

Bitkiler, ilk dönüştürerek nişasta üreten glikoz 1-fosfat için ADP enzim kullanılarak -glükoz glukoz-1-fosfat adenylyltransferase . Bu adım, ATP şeklinde enerji gerektirir . Nişasta sentaz enzimi daha sonra 1,4-alfa glikozidik bağ yoluyla ADP-glukozu büyüyen bir glikoz kalıntıları zincirine ekleyerek ADP'yi serbest bırakır ve amiloz oluşturur. UDP-glikoz, glikojen sentezi sırasında glikojenin indirgeyici olmayan ucuna eklendiğinden, ADP-glukoz, amiloz polimerinin indirgeyici olmayan ucuna neredeyse kesinlikle eklenir.

Nişasta dallanma enzimi , amiloz zincirleri arasında 1,6-alfa glikosidik bağlar oluşturarak dallı amilopektini oluşturur. Nişasta dallanmayı gideren enzim izoamilaz , bu dallardan bazılarını uzaklaştırır. Bu enzimlerin, oldukça karmaşık bir sentez sürecine yol açan çeşitli izoformları mevcuttur.

Glikojen ve amilopektin benzer yapıya sahiptir, ancak birincisi, amilopektin'deki otuz 1,4-alfa bağı başına yaklaşık bir dal noktasına kıyasla on 1,4-alfa bağı başına yaklaşık bir dal noktasına sahiptir. Amilopektin, ADP-glukozdan sentezlenirken, memeliler ve mantarlar, UDP-glukozdan glikojen sentezler ; çoğu durumda, bakteriler ADP-glikozdan (nişastaya benzer) glikojen sentezler .

Bitkilerde nişasta sentezine ek olarak, nişasta, bir enzim kokteyli aracılığıyla gıda dışı nişastadan sentezlenebilir. Bu hücresiz biyosistemde, beta-1,4-glikosidik bağa bağlı selüloz kısmen selobiyoza hidrolize edilir . Selobiyoz fosforilaz , glikoz 1-fosfat ve glikoza bölünür; diğer enzim olan patates alfa-glukan fosforilaz , glikoz 1-fosforilazdan nişastanın indirgeyici olmayan uçlarına bir glikoz birimi ekleyebilir. İçinde fosfat dahili olarak geri dönüştürülür. Diğer ürün olan glikoz, bir maya tarafından asimile edilebilir. Bu hücresiz biyoişleme, herhangi bir pahalı kimyasal ve enerji girdisine ihtiyaç duymaz, sulu çözeltide yürütülebilir ve şeker kaybı olmaz.

bozulma

Nişasta gün boyunca bitki yapraklarında sentezlenir ve granüller halinde depolanır; geceleri bir enerji kaynağı olarak hizmet eder. Çözünmeyen, yüksek oranda dallanmış nişasta zincirlerinin, parçalayıcı enzimler için erişilebilir olması için fosforile edilmesi gerekir. Glukan enzimi , su dikinaz (GWD), bir glikoz molekülünün C-6 pozisyonunda, 1,6-alfa dallanma bağları zincirlerine yakın fosforile olur. İkinci bir enzim olan fosfoglukan, su dikinaz (PWD), glikoz molekülünü C-3 pozisyonunda fosforile eder. Bu enzimlerin kaybı, örneğin GWD kaybı, nişasta fazlalığı (cinsiyet) fenotipine yol açar ve nişasta fosforile edilemediği için plastidlerde birikir.

Fosforilasyondan sonra, ilk parçalayıcı enzim olan beta-amilaz (BAM), glikoz zincirine indirgeyici olmayan ucundan saldırabilir. Maltoz , nişasta bozunmasının ana ürünü olarak salınır. Glikoz zinciri üç veya daha az molekülden oluşuyorsa, BAM maltoz salamaz. İkinci bir enzim, orantısız enzim-1 (DPE1), iki maltotrioz molekülünü birleştirir. Bu zincirden bir glikoz molekülü salınır. Artık BAM, kalan zincirden başka bir maltoz molekülü salabilir. Bu döngü, nişasta tamamen bozulana kadar tekrarlanır. BAM, glikoz zincirinin fosforlanmış dallanma noktasına yaklaşırsa, artık maltoz salamaz. Fosforillenmiş zincirin parçalanması için enzim izoamilaz (ISA) gereklidir.

Nişasta bozunma ürünleri ağırlıklı olarak maltoz ve daha az miktarda glikozdur. Bu moleküller, plastidden sitozole, maltoza, maltoz taşıyıcısı yoluyla ihraç edilir; bu, eğer mutasyona uğrarsa (MEX1-mutant), plastidde maltoz birikimi ile sonuçlanır. Glikoz, plastidik glikoz translokatörü (pGlcT) yoluyla ihraç edilir . Bu iki şeker, sakaroz sentezi için bir öncü görevi görür. Sükroz daha sonra geceleri ATP üretmek için mitokondrideki oksidatif pentoz fosfat yolunda kullanılabilir.

Özellikler

Yapı

Amilozun tamamen dalsız olduğu düşünülürken, bazı moleküllerinin birkaç dal noktası içerdiği artık bilinmektedir. Amiloz, amilopektinden çok daha küçük bir moleküldür. Amilopektin moleküllerinden yaklaşık 150 kat daha fazla amiloz olmasına rağmen, bitkilerdeki nişasta granüllerinin kütlesinin yaklaşık dörtte biri amilozdan oluşur.

Nişasta molekülleri kendilerini bitkide yarı kristal granüller halinde düzenlerler. Her bitki türünün benzersiz bir nişasta tanecik boyutu vardır: pirinç nişastası nispeten küçüktür (yaklaşık 2 μm), patates nişastaları ise daha büyük granüllere (100 μm'ye kadar) sahiptir.

Bazı ekili bitki çeşitleri, mumsu nişastalar olarak bilinen, amiloz içermeyen saf amilopektin nişastasına sahiptir . En çok kullanılanı mumlu mısır , diğerleri ise yapışkan pirinç ve mumlu patates nişastasıdır . Mumsu nişastalar daha az retrogradasyona sahiptir ve bu da daha stabil bir macun ile sonuçlanır. Yüksek amilozlu nişasta, amilomaize , jel kuvvetinin kullanılması ve gıda ürünlerinde dirençli bir nişasta (sindirime dirençli bir nişasta) olarak kullanılması için yetiştirilir .

Selülozdan yapılan sentetik amiloz, iyi kontrol edilen bir polimerizasyon derecesine sahiptir. Bu nedenle, potansiyel bir ilaç taşıyıcı taşıyıcı olarak kullanılabilir.

Çözünme ve jelatinleşme

Bol suda ısıtıldığında, doğal nişastanın granülleri şişer ve patlar, yarı kristal yapı kaybolur ve daha küçük amiloz molekülleri granülden sızmaya başlar, suyu tutan ve karışımın viskozitesini artıran bir ağ oluşturur . Bu işleme nişasta jelatinizasyonu denir . Nişastanın jelatinleşme sıcaklığı nişasta çeşidine, amiloz/amilopektin içeriğine ve su içeriğine bağlı olarak değişir. Sulu nişasta, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) sıcaklık taraması sırasında karmaşık çok fazlı geçişler yaşayabilir . Fazla su içeren nişasta için, genellikle düşük sıcaklık aralığında (54-73 °C) tek bir jelatinleşme endotermi gözlemlenebilir. Nişastadaki su içeriğini (<%64) azaltarak, ayrıldıkları ve daha yüksek sıcaklıklara hareket edecekleri için farklı yapısal değişiklikleri temsil eden daha fazla endotermik geçişler görülebilir. Sınırlı su içeriği ile, şişme kuvvetleri çok daha az önemli olacaktır ve düşük nem içerikli bir ortamda jelatinleşme süreci, nişastanın "erimesi" olarak daha doğru bir şekilde tanımlanabilir. Ayrıca endotermlerin ve entalpilerin sayısı amiloz/amilopektin oranına bağlıydı ve amilopektin bakımından zengin nişastanın jelatinleşme entalpisi, amilozdan zengin nişastanınkinden daha yüksekti. Spesifik olarak, mumsu ve normal mısır nişastaları, yaklaşık 70 °C'de büyük bir jelatinleşme endotermi gösterir; normal mısır nişastaları için, bir amiloz-lipid kompleksi içinde faz geçişi olarak kabul edilen, yaklaşık 90 °C'de ikinci bir endoterm de vardı; Buna karşılık, yüksek amiloz içerikli nişastalar için (örneğin Gelose 50 ve Gelose 80), ana jelatinleşme endoterminden ve bir amiloz içindeki faz geçişinden oluşan, 65 ve 115 °C arasındaki sıcaklık aralığında çok geniş bir endoterm vardır. -lipid kompleksi.

Pişirme sırasında nişasta hamur haline gelir ve viskozitesi daha da artar. Hamurun soğutulması veya uzun süre saklanması sırasında yarı kristal yapı kısmen düzelir ve nişasta macunu kalınlaşarak suyu dışarı atar. Bu, esas olarak amilozun retrogradasyonundan kaynaklanır . Bu işlem, ekmeğin sertleşmesinden veya bayatlamasından ve nişasta jeli üzerindeki su tabakasından ( sinerez ) sorumludur .

Bazı nişastalar, suyla karıştırıldığında, bazen "oobleck" olarak adlandırılan Newton tipi olmayan bir sıvı üretecektir.

Nişasta ayrıca iyonik sıvılar veya metal klorür tuzu çözeltileri içinde çözülebilir veya jelleşebilir . Nişastanın termal geçişi büyük ölçüde iyonik sıvı/su oranından etkilenir. Belirli bir iyonik sıvı/su oranına sahip sulu iyonik sıvı, önemli ölçüde azaltılmış sıcaklıkta (oda sıcaklığında bile) bazı nişastaların en etkili yapısal düzensizliğine yol açar. Bu fenomen, selülozun çözünmesinden çok farklıdır, çünkü ikincisi en verimli şekilde saf iyonik sıvılarda meydana gelir ve iyonik sıvılarda bulunan herhangi bir su, çözünmeyi önemli ölçüde engeller. Granül yüzey gözenekli nişastalar için (örneğin darı, mumlu mısır, normal mısır ve buğday nişastaları), sulu IL'nin korozyonunun içten dışa bir model izlediği ve granüllerin yok edilmesinin hızlı ve eşit olduğu, oysa nişastalar için önerilmiştir. nispeten pürüzsüz bir yüzeye sahip (örneğin yüksek amilozlu mısır, patates, mor yam ve bezelye nişastaları), korozyon sadece yüzeyden başlayabilir ve bu nedenle sulu IL'nin neden olduğu değişim yavaştır. Bunun yanı sıra, nişasta, daha yüksek amiloz nişastası, tamamen sulu metal klorid tuzları ile eritilebilir (örneğin ZnC ₂ , CaC ₂ ve MgCb ₂ ) orta sıcaklıkta (≤50 ° C), ve nişasta nanopartiküller Bu eritme işlemi sırasında oluşabilir .

Hidroliz

Nişastayı oluşturan şekerlere parçalayan veya hidrolize eden enzimler , amilazlar olarak bilinir .

Alfa-amilazlar bitkilerde ve hayvanlarda bulunur. İnsan tükürüğü amilaz açısından zengindir ve pankreas da enzimi salgılar. Yüksek nişastalı diyete sahip popülasyonlardaki bireyler, düşük nişastalı diyetlere sahip olanlardan daha fazla amilaz genine sahip olma eğilimindedir;

Beta-amilaz nişastayı maltoz birimlerine ayırır . Bu işlem, nişasta sindirim önemlidir ve ayrıca kullanılan bira tohum taneleri deriden amilaz maltoz (nişastayı dönüştürülmesinden sorumludur, malt yapımı , Mashing ).

Glikozun yanma ısısı mol başına 2.805 kilojul (670 kcal/mol) iken nişastanınki glikoz monomerinin molü başına 2.835 kJ (678 kcal) olduğunda, hidroliz mol başına yaklaşık 30 kJ (7.2 kcal) veya 166 J açığa çıkarır. (40 cal) glikoz ürünü gramı başına.

dekstrinizasyon

Nişasta kuru ısıya maruz bırakılırsa parçalanarak dekstrinleri oluşturur , bu bağlamda "pirodekstrinler" olarak da adlandırılır. Bu parçalama işlemi dekstrinizasyon olarak bilinir. (Pyro)dekstrinler çoğunlukla sarı ila kahverengi renktedir ve dekstrinizasyon, kızarmış ekmeğin esmerleşmesinden kısmen sorumludur.

Kimyasal testler

Nişastayı test etmek için iyot ve iyodür (genellikle potasyum iyodürden ) karıştırılarak oluşturulan bir triiyodür (I ₃ ^- ) çözeltisi kullanılır; koyu mavi renk nişastanın varlığını gösterir. Bu reaksiyonun detayları tam olarak bilinmemekle birlikte, tek kristal x-ışını kristalografisi ve karşılaştırmalı Raman spektroskopisi kullanan son bilimsel çalışmalar, nihai nişasta-iyodin yapısının bir piroloperilen-iyot kompleksinde bulunana benzer sonsuz bir poliiyodür zincirine benzer olduğunu göstermektedir. Ortaya çıkan mavi rengin gücü, mevcut amiloz miktarına bağlıdır. Az veya hiç amiloz içermeyen mumsu nişastalar kırmızıya boyanır. Benedict'in testi ve Fehling'in testi de nişastanın varlığını göstermek için yapılır.

Su, nişasta ve iyodürden oluşan nişasta indikatör çözeltisi genellikle redoks titrasyonlarında kullanılır : bir oksitleyici ajanın varlığında çözelti maviye döner, indirgeyici ajanın varlığında mavi renk kaybolur, çünkü triiyodür (I ₃ ⁻ ) iyonları parçalanır. nişasta-iyot kompleksini parçalayan üç iyodür iyonu. Briggs-Rauscher salınım reaksiyonunda triiyodür ara maddesinin periyodik oluşumunu ve tüketimini görselleştirmek için nişasta çözeltisi gösterge olarak kullanıldı . Ancak nişasta, triiyodür iyonu içeren reaksiyon adımlarının kinetiğini değiştirir . %0.3 w/w solüsyon, nişasta göstergesi için standart konsantrasyondur. 1 litre ısıtılmış suya 3 gram çözünür nişasta ilave edilerek yapılır; solüsyon kullanımdan önce soğutulur (nişasta-iyot kompleksi 35 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kararsız hale gelir).

Her bitki türü, granül boyutu, şekli ve kristalleşme modelinde benzersiz bir nişasta granül tipine sahiptir. Mikroskop altında, polarize ışıkla arkadan aydınlatılan iyotla boyanmış nişasta taneleri, belirgin bir Malta çapraz etkisi gösterir (aynı zamanda yok olma çaprazı ve çift ​​kırılma olarak da bilinir ).

Gıda

Nişasta, insan diyetindeki en yaygın karbonhidrattır ve birçok temel gıdada bulunur . Dünya çapında nişasta alımının başlıca kaynakları tahıllar ( pirinç , buğday ve mısır ) ve kök sebzelerdir ( patates ve manyok ). Diğer birçok nişastalı gıdalar, yetiştirilen tek dahil olmak üzere belirli iklimlerde, bazı meşe palamudu , ararot , arracacha , muz , arpa , Meyveler , karabuğday , canna , Colocasia , Katakuri , kudzu , malanga , darı , yulaf , oca , Polinezya ararot , sagu , sorgum , tatlı patates , çavdar , taro , kestane , kestane ve patates ve birçok türü fasulye gibi favas , mercimek , maş fasulyesi , bezelye ve nohut .

Yaygın olarak kullanılan nişasta içeren hazır yiyecekler ekmek , krep , tahıl gevrekleri , erişte , makarna , yulaf lapası ve tortilladır .

Sindirim enzimlerinin kristal yapıları sindirme sorunları vardır. Ham nişasta on iki parmak bağırsağı ve ince bağırsakta zayıf bir şekilde sindirilirken bakteriyel bozunma esas olarak kolonda gerçekleşir . Nişasta pişirildiğinde sindirilebilirliği artar.

Kek pişirme sırasında nişasta jelatinizasyonu , şekerin su için rekabet etmesi , jelatinleşmeyi önlemesi ve dokuyu iyileştirmesi nedeniyle bozulabilir .

İşlenmiş gıdaların ortaya çıkmasından önce insanlar, yüksek miktarda dirençli nişasta içeren, pişmemiş ve işlenmemiş nişasta içeren bitkileri çok miktarda tüketiyorlardı . Kalın bağırsaktaki mikroplar nişastayı fermente eder, enerji olarak kullanılan kısa zincirli yağ asitlerini üretir ve mikropların bakımını ve büyümesini destekler. Daha fazla işlenmiş gıdalar daha kolay sindirilir ve ince bağırsakta daha fazla glikoz salınır; daha az nişasta kalın bağırsağa ulaşır ve vücut tarafından daha fazla enerji emilir. Enerji dağıtımındaki bu değişimin (daha fazla işlenmiş gıda yemenin bir sonucu olarak), obezite ve diyabet dahil olmak üzere modern yaşamın metabolik bozukluklarının gelişimine katkıda bulunan faktörlerden biri olabileceği düşünülmektedir.

Amiloz/amilopektin oranı, moleküler ağırlık ve moleküler ince yapı, farklı nişasta türlerinin fizikokimyasal özelliklerini ve enerji salınımını etkiler. Ek olarak, pişirme ve gıda işleme, nişasta sindirilebilirliğini ve enerji salınımını önemli ölçüde etkiler. Nişasta, hızlı sindirilebilir, yavaş sindirilebilir ve dirençli nişasta olarak sınıflandırılabilir. Ham nişasta granülleri insan enzimleri tarafından sindirilmeye direnir ve ince bağırsakta glikoza parçalanmazlar - bunun yerine kalın bağırsağa ulaşırlar ve prebiyotik diyet lifi olarak işlev görürler . Nişasta granülleri tamamen jelatinleştiğinde ve pişirildiğinde, nişasta kolayca sindirilebilir hale gelir ve ince bağırsakta hızla glikozu serbest bırakır. Nişastalı yiyecekler pişirilip soğutulduğunda, glikoz zincirlerinden bazıları yeniden kristalleşir ve tekrar sindirime dirençli hale gelir. Yavaş sindirilebilir nişasta, sindirimin yavaş olduğu ancak ince bağırsakta nispeten tamamlanmış olduğu çiğ tahıllarda bulunabilir.

nişasta üretimi

Nişasta endüstrisi, ıslak öğütme, yıkama, eleme ve kurutma yoluyla tohumlardan, köklerden ve yumru köklerden nişastaları çıkarır ve rafine eder. Günümüzde başlıca ticari rafine nişastalar mısır nişastası , tapyoka , ararot ve buğday, pirinç ve patates nişastalarıdır . Daha az ölçüde, rafine nişasta kaynakları tatlı patates, sago ve maş fasulyesidir. Bugüne kadar, nişasta 50'den fazla bitki türünden elde edilmektedir.

İşlenmemiş nişasta, kalınlaştırmak veya jelatinize etmek için ısı gerektirir. Bir nişasta önceden pişirildiğinde, soğuk suda anında koyulaştırmak için kullanılabilir. Bu, önceden jelatinize edilmiş nişasta olarak adlandırılır .

nişasta şekerleri

Nişasta, asitler , çeşitli enzimler veya ikisinin bir kombinasyonu ile daha basit karbonhidratlara hidrolize edilebilir . Ortaya çıkan parçalar dekstrinler olarak bilinir . Dönüşümün kapsamı tipik olarak , nişastadaki kırılmış olan glikozidik bağların kabaca fraksiyonu olan dekstroz eşdeğeri (DE) ile ölçülür .

Bu nişasta şekerleri, açık ara en yaygın nişasta bazlı gıda bileşenidir ve birçok içecek ve gıdada tatlandırıcı olarak kullanılır. İçerirler:

• Maltodekstrin , hafif hidrolize edilmiş (DE 10-20) bir nişasta ürünü, tatlandırıcı bir dolgu maddesi ve koyulaştırıcı olarak kullanılır.
• ABD'de mısır şurubu olarak da adlandırılan çeşitli glikoz şurupları (DE 30-70), birçok işlenmiş gıda türünde tatlandırıcı ve koyulaştırıcı olarak kullanılan viskoz çözeltiler.
• Dekstroz (DE 100), nişastanın tam hidrolizi ile hazırlanan ticari glikoz.
• Glikozun önemli bir kısmı fruktoza dönüştürülünceye kadar dekstroz çözeltilerinin glikoz izomeraz enzimi ile işlenmesiyle yapılan yüksek fruktoz şurubu . ABD'de yüksek fruktozlu mısır şurubu şekerden önemli ölçüde daha ucuzdur ve işlenmiş gıda ve içeceklerde kullanılan başlıca tatlandırıcıdır. Fruktoz ayrıca daha iyi mikrobiyolojik stabiliteye sahiptir. Yüksek fruktozlu mısır şurubu bir tür, HFCS-55 daha tatlı sukroz daha fruktoz ile yapıldığı için, YFMŞ'nin-42 tatlılık sukroz ile eşit ise,.
• Maltitol , eritritol , sorbitol , mannitol ve hidrojene nişasta hidrolizatı gibi şeker alkolleri , şekerlerin indirgenmesiyle yapılan tatlandırıcılardır.

Modifiye nişastalar

Bir tadil edilmiş nişasta , kimyasal olarak uygun bir şekilde, örneğin, yüksek ısı, yüksek kesme, düşük pH, donma / çözülme ve soğutma sık olarak işleme ya da depolama sırasında karşılaşılan koşullar altında işlev nişasta izin vermek için modifiye edilmiş bir nişastadır.

Değiştirilmiş gıda nişasta olan E kodlu göre Avrupa Gıda Güvenliği Kurumu ve INS Gıda Katkı kodlu göre Codex Alimentarius :

• 1400 dekstrin
• 1401 Asitle işlenmiş nişasta
• 1402 Alkali ile işlenmiş nişasta
• 1403 Ağartılmış nişasta
• 1404 Oksitlenmiş nişasta
• 1405 Nişastalar, enzimle işlenmiş
• 1410 Mononişasta fosfat
• 1412 Distarch fosfat
• 1413 Fosfatlı distark fosfat
• 1414 Asetillenmiş distark fosfat
• 1420 Nişasta asetat
• 1422 Asetillenmiş distark adipat
• 1440 Hidroksipropil nişasta
• 1442 Hidroksipropil distark fosfat
• 1443 Hidroksipropil distarch gliserol
• 1450 Nişasta sodyum oktenil süksinat
• 1451 Asetillenmiş oksitlenmiş nişasta

INS 1400, 1401, 1402, 1403 ve 1405, AB gıda bileşenlerinde E numarası olmadan yer alır. Teknik uygulamalar için tipik modifiye nişastalar, katyonik nişastalar , hidroksietil nişasta ve karboksimetillenmiş nişastalardır.

Gıda katkı maddesi olarak kullanın

Gıda işleme için bir katkı maddesi olarak , gıda nişastaları tipik olarak pudingler, kremalar, çorbalar, soslar, soslar, turta dolguları ve salata sosları gibi gıdalarda ve erişte ve makarna yapımında koyulaştırıcı ve stabilizatör olarak kullanılır. Kıvam arttırıcılar, genişleticiler, emülsiyon stabilizatörleri olarak işlev görürler ve işlenmiş etlerde olağanüstü bağlayıcılardır.

Jöle fasulye ve şarap sakızları gibi sakızlı tatlılar , geleneksel anlamda bir kalıp kullanılarak üretilmez. Bir tepsi doğal nişasta ile doldurulur ve tesviye edilir. Pozitif bir kalıp daha sonra nişastaya bastırılır ve 1.000 kadar jöle fasulyesi izlenimi bırakır. Jöle karışımı daha sonra ölçülere dökülür ve sertleşmesi için bir ocak üzerine konur. Bu yöntem, üretilmesi gereken kalıp sayısını büyük ölçüde azaltır.

İlaç endüstrisinde kullanım

İlaç endüstrisinde nişasta ayrıca eksipiyan , tablet parçalayıcı ve bağlayıcı olarak da kullanılır .

Dayanıklı nişasta

Dirençli nişasta , sağlıklı bireylerin ince bağırsağında sindirimden kaçan nişastadır. Mısırdan elde edilen yüksek amilozlu nişasta, diğer nişasta türlerinden daha yüksek bir jelatinleşme sıcaklığına sahiptir ve fırınlama , hafif ekstrüzyon ve diğer gıda işleme teknikleri yoluyla dirençli nişasta içeriğini korur . Ekmek, makarna, kurabiye, kraker, simit ve diğer düşük nemli gıdalar gibi işlenmiş gıdalarda çözünmeyen bir diyet lifi olarak kullanılır . Aynı zamanda sağlık yararları için bir diyet takviyesi olarak da kullanılır. Yayınlanmış çalışmalar, dirençli nişastanın insülin duyarlılığını iyileştirmeye yardımcı olduğunu, tokluğu artırdığını, proinflamatuar biyobelirteçler interlökin 6'yı ve tümör nekroz faktörü alfa'yı azalttığını ve kolonik fonksiyon belirteçlerini iyileştirdiğini göstermiştir. Dirençli nişastanın, bozulmamış tam tahılların sağlık yararlarına katkıda bulunduğu öne sürülmüştür.

Gıda dışı uygulamalar

kağıt yapımı

Kağıt yapımı , dünya genelinde nişastalar için gıda dışı en büyük uygulamadır ve yılda milyonlarca metrik ton tüketir. Örneğin tipik bir kopya kağıdı yaprağında nişasta içeriği %8 kadar yüksek olabilir. Kağıt yapımında hem kimyasal olarak değiştirilmiş hem de değiştirilmemiş nişastalar kullanılır. Kağıt yapım işleminin genellikle "ıslak uç" olarak adlandırılan ıslak kısmında, kullanılan nişastalar katyoniktir ve nişasta polimerine bağlı pozitif bir yüke sahiptir. Bu nişasta türevleri, anyonik veya negatif yüklü kağıt lifleri / selüloz ve inorganik dolgu maddeleri ile ilişkilidir . Katyonik nişastalar, diğer tutma ve iç boyutlandırma ajanları ile birlikte , kağıt yapım işleminde oluşturulan kağıt ağ-yapıya gerekli mukavemet özelliklerini ( ıslak mukavemet ) ve son kağıt tabakasına mukavemet (kuru mukavemet) sağlamaya yardımcı olur.

Kağıt yapım işleminin kuru sonunda, kağıt ağ-yapı nişasta bazlı bir çözelti ile yeniden ıslatılır. İşleme yüzey boyutlandırma denir . Kullanılan nişastalar, kağıt fabrikasında veya nişasta endüstrisi (oksitlenmiş nişasta) tarafından kimyasal veya enzimatik olarak depolimerize edilmiştir. Ebat/nişasta çözümleri, çeşitli mekanik presler (ebat presleri) vasıtasıyla kağıt ağına uygulanır. Yüzey boyutlandırma ajanları ile birlikte yüzey nişastaları, kağıt ağ-yapıya ek güç katar ve ayrıca üstün baskı özellikleri için su tutma veya "ebat" sağlar. Nişasta ayrıca kağıt kaplamalarda pigmentler, bağlayıcılar ve koyulaştırıcıların bir karışımını içeren kaplama formülasyonları için bağlayıcılardan biri olarak kullanılır. Kaplamalı kağıt , pürüzsüzlük, sertlik, beyazlık ve parlaklığa sahiptir ve böylece baskı özelliklerini iyileştirir.

Oluklu mukavva yapıştırıcıları

Oluklu mukavva yapıştırıcıları, küresel olarak gıda dışı nişastaların bir sonraki en büyük uygulamasıdır. Nişasta yapıştırıcıları çoğunlukla değiştirilmemiş doğal nişastalara ve ayrıca boraks ve kostik soda gibi bazı katkı maddelerine dayanır . Nişastanın bir kısmı, pişmemiş nişastaların bulamacını taşımak ve çökelmeyi önlemek için jelatinleştirilir. Bu opak yapıştırıcıya SteinHall yapıştırıcısı denir. Tutkal, yivlerin uçlarına uygulanır. Oluklu kağıt, liner denilen kağıda preslenir. Bu daha sonra yüksek ısı altında kurutulur, bu da tutkaldaki pişmemiş nişastanın şişmesine/jelatinize olmasına neden olur. Bu jelatinleştirme, yapıştırıcıyı oluklu mukavva üretimi için hızlı ve güçlü bir yapıştırıcı haline getirir.

Giysi nişastası

Giyim ya da çamaşır nişasta (daha önce preparatlar ayrıca kaynatılması zorunda) su içinde bir bitkisel nişastası karıştırılarak sıvı hazırlanan ve kullanılan çamaşır yıkama giysi. Nişasta, 16. ve 17. yüzyıllarda Avrupa'da hali vakti yerinde kişilerin boyunlarını çevreleyen ince ketenden yapılmış geniş yakaları ve fırfırları sertleştirmek için yaygın olarak kullanılıyordu . 19. yüzyılda ve 20. yüzyılın başlarında, erkek gömleklerinin yakalarını ve kollarını ve kadın iç eteklerinin fırfırlarını, temiz giysiler ütülenmeden önce kolalayarak sertleştirmek şıktı . Nişasta, giysilere pürüzsüz, keskin kenarlar verdi ve ek bir pratik amacı vardı: bir kişinin boynundan ve bileklerinden gelen kir ve ter, giysinin liflerinden ziyade nişastaya yapışırdı. Kir, nişasta ile birlikte yıkanırdı; yıkandıktan sonra nişasta yeniden uygulanır. Su ile karıştırmak için normal granüllere ek olarak, nişasta sprey kutularında mevcuttur .

biyoplastik

Biyoplastik § Nişasta bazlı plastikler

Nişasta, biyoplastik yapmak için önemli bir doğal polimerdir. Su ve gliserol gibi plastikleştiriciler ile nişasta, ekstrüzyon, enjeksiyonlu kalıplama ve sıkıştırma kalıplama gibi geleneksel polimer işleme teknikleri kullanılarak "termoplastik nişasta" olarak işlenebilir. Yalnızca doğal nişasta bazlı malzemeler de kötü işlenebilirliğe, mekanik özellikleri ve stabiliteye sahip olduğundan, daha yaygın olarak modifiye edilmiş nişastalar (örneğin, hidroksipropil nişastası) kullanılır ve nişasta, diğer polimerler (örneğin, tercih edilen biyolojik olarak parçalanabilen polimerler ile birleştirilir polikaprolakton , bazı ticari ürünler olarak (örneğin plantic) ™ HP ve Mater-Bi ^® ) piyasada mevcuttur.

Başka

Bir diğer büyük gıda dışı nişasta uygulaması, alçı duvar levhası üretim sürecinde nişastanın kullanıldığı inşaat sektöründedir . Esas olarak alçı içeren sıvaya kimyasal olarak değiştirilmiş veya değiştirilmemiş nişastalar eklenir . Formülasyona üst ve alt ağır kağıt tabakaları uygulanır ve nihai sert duvar levhasını oluşturmak için işlemin ısınmasına ve sertleşmesine izin verilir. Nişastalar, kağıt kaplama ile kürlenmiş alçı taşı için bir yapıştırıcı görevi görür ve ayrıca tahtaya sertlik sağlar.

Nişasta, kitap ciltleme, duvar kağıdı yapıştırıcıları , kağıt torba üretimi, tüp sarma, zamklı kağıt , zarf yapıştırıcıları, okul yapıştırıcıları ve şişe etiketleme için çeşitli yapıştırıcı veya yapıştırıcıların imalatında kullanılır . Sarı dekstrinler gibi nişasta türevleri, kağıt işleri için sert bir yapıştırıcı oluşturmak üzere bazı kimyasalların eklenmesiyle değiştirilebilir; bu formlardan bazıları, çok iyi bir yapıştırıcı oluşturmak için 50–70 °C'de (122–158 °F) nişasta çözeltisiyle karıştırılan boraks veya soda külü kullanır . Bu formülü güçlendirmek için sodyum silikat eklenebilir.

• Nişastadan tekstil kimyasalları: çözgü haşıl maddeleri dokuma sırasında ipliklerin kopmasını azaltmak için kullanılır . Nişasta esas olarak pamuk esaslı ipliklerin boyutlandırılmasında kullanılır . Modifiye nişasta aynı zamanda tekstil baskı kıvamlaştırıcısı olarak da kullanılmaktadır .
• Petrol aramada, sondaj kafasını yağlamak ve petrol ekstraksiyonunda öğütme kalıntısını askıya almak için kullanılan sondaj sıvısının viskozitesini ayarlamak için nişasta kullanılır .
• Nişasta ayrıca bazı ambalaj fıstıkları ve bazı tavan döşemeleri yapmak için kullanılır .
• Olarak baskı endüstrisinde, gıda sınıf nişasta üretiminde kullanılan bir anti-set-off toz püskürtme ıslak mürekkep önlemek için kağıt, baskı sayfaları ayırmak için kullanılan yola .
• Vücut tozu için, talk pudrası yerine toz mısır nişastası ve benzer şekilde diğer sağlık ve güzellik ürünlerinde kullanılır.
• Nişasta, biyolojik olarak parçalanabilen çeşitli biyoplastikler , sentetik polimerler üretmek için kullanılır . Bir örnek, nişastadan elde edilen glikoza dayalı polilaktik asittir .
• Nişastadan elde edilen glikoz, ıslak öğütme işlemi olarak adlandırılan yöntemle biyoyakıt mısır etanolüne daha da fermente edilebilir . Günümüzde çoğu biyoetanol üretim tesisi, mısır veya diğer hammaddeleri doğrudan etanole fermente etmek için kuru öğütme işlemini kullanmaktadır.
• Hidrojen üretimi , enzimler kullanılarak hammadde olarak nişastadan glikoz kullanabilir.

İş güvenliği ve sağlığı

ABD'de Mesleki Güvenlik ve Sağlık Dairesi (OSHA) yasal sınırı (belirledi izin verilen maruz kalma sınırı , 15 mg / m işyerinde nişasta maruz kalma) ³ toplam maruz kalma ve 5 mg / m ³ , 8 saatlik bir iş günü boyunca solunum maruz . Mesleki Güvenlik ve Sağlık Ulusal Enstitüsü (NIOSH) bir belirledi Önerilen sınır değerli , 10 mg / m (İ) ³ toplam maruz kalma ve 5 mg / m ³ , 8 saatlik bir iş günü boyunca solunum maruz.

Ayrıca bakınız

• Kızartılmış ve fırınlanmış gıdalarda bulunan akrilamid
• nişasta
• nişasta analizi

Referanslar

Dış bağlantılar

• CDC - Kimyasal Tehlikeler için NIOSH Cep Kılavuzu , işçiler için bilgi