Отворите главни мени

Скроб (лат. amylum) је природни полисахарид опште формуле (C6H10O5)n. Налази се у воћу, семенкама, корењу, кртолама и лишћу биљака.[4] То је један од основних састојака хране и производе га искључиво биљке, којима скроб служи као резервна енергија. По улози и структури је сличан гликогену који исту функцију обавља код животиња.

Скроб
Cornstarch being mixed with water
Идентификација
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.696
EC број 232-679-6
RTECS GM5090000
Својства
(C
6
H
10
O
5
)
n -
(H
2
O)
Моларна маса Варијабилна
Агрегатно стање Бели прах
Густина Варијабилна[1]
Тачка топљења разлаже се
нерастворан
Термохемија
41.788 kcal/g (174.840 kJ/g)[2]
Опасности
Безбедност приликом руковања ICSC 1553
410 °C (770 °F; 683 K)
Границе изложености здравља у САД (NIOSH):
PEL (дозвољено)
TWA 15 mg/m3 (укупно) TWA 5 mg/m3[3]
Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање материјала (на 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY верификуј (шта је ДаYНеН ?)
Референце инфокутије
Структура молекула амилозе
Структура молекула амилопектина

Чист скроб је бео, безукусан и безмирисан прах, који је нерастворан у хладној води или алкохолу. Он се састоји од два типа молекула: линеарне и хеликсне амилозе и разгранатог амилопектина. У зависности од биљке, скроб се генерално састоји од 20 до 25% амилозе и 75 до 80% амилопектина по тежини.[5] Гликоген, глукозна залиха животиња, је у већој мери разграната верзија амилопектина.

У индустрији, скроб се конвертује у шећере, на пример претвара се у слад, и ферментише се да би се произвео етанол при производњи пива, вискија и биогорива. Обрађује се како би се произвели многи шећери који се користе у прерађеној храни. Мешањем већине скробова у топлој води производи се паста, као што је пшенична паста, која се може користити као средство за згушњавање, укрућивање или лепљење. Највећа индустријска непрехрамбена употреба скроба је као лепка у процесу израде папира. Скроб се може применити на делове поједине одеће пре пеглања, да би се укрутила.

Садржај

ИсторијаУреди

Зрна скроба из ризома шевара као брашно су идентификована са млинског камења у Европи које потиче од пре 30.000 година.[6] Скробна зрна из сирака су нађена на млинском камењу у пећинама у Нгалу, Мозамбик, која су стара више од 100.000 година.[7]

Чиста екстрахована пшенична скробна паста је коришћена у древном Египту вероватно за лепљење папируса.[8] Екстракција скроба је први пут описана у Историји природе Плинија Старијег око 77–79. године.[9] Римљани су га такође користили за у козметичким кремовима, за пудерисање косе и згушњавање сосева. Персијци и Индијци су користили скроб за прављење јела сличних са готхумајском пшеничном алвом. Пиринчани скроб као површински третман папира је кориштен у продукцији папира у Кини од 700. године.[10]

Индустрија скробаУреди

Поред скробних биљака које се директно конзумирају, до 2008. године се годишње производило 66 милиона тона скроба широм света. У 2011. години производња је повећана на 73 милиона тона.[11]

У ЕУ скробна индустрија је произвела око 8,5 милиона тона у 2008. години, од чега је око 40% кориштено за индустријске апликације и 60% је имало прехрамбену примену,[12] превасходно у виду глукозних сирупа.[13] Године 2017. је ЕУ продукција била 11 милиона тона од чега је 9,4 милиона тона било конзумирано у ЕУ. Од тога су 54% сачињавали скробни заслађивачи.[14]

САД су произвеле око 27,5 милиона тона скроба у 2017. години, од чега око 8,2 милиона тона високофруктозног сирупа, 6,2 милиона тона глукозних сирупа и 2,5 милиона тона скробних производа. Остатак скроба је кориштен за продукцију етанола (1,6 милијарди галона или 7,3 милијарди литара етанола).[15][16]

Енергетске залихе биљкиУреди

Већина зелених биљки користи скроб као енергетску залиху. Сувишна глукоза се мења у скроб, који је комплекснији од глукозе. Изузетак је фамилија Asteraceae (астре, бела рада и сунцокрети), где је скроб замењен фруктаном инулином. Фруктани који су слични инулинима су исто тако присутни у травама као што је пшеница, у црном и белом луку, бананама, и шпаргли.[17]

При фотосинтези, биљке користе енергију светлости да формирају глукозу из угљен-диоксида. Глукоза се користи за генерисање хемијске енергије неопходне за општи метаболизам, за формирање органских једињења као што су нуклеинске киселине, липиди, протеини и структурни полисахариди као што је целулоза, или се складишти у облику скробних гранула, у амилопластима. При крају сезоне раста, скроб се акумулира у гранчицама дрвећа у близини пупољака. Плод, семе, ризоми, и кртоле складиште скроб у припреми за следећу сезону раста.

Глукоза је растворна у води, хидрофилна је, везује се за воду и при томе заузима знатан простор, и она је осмотички активна; глукоза у облику скроба, с друге стране, није растворна, те стога није осмотички активна и може се компактније складишти.

Молекули глукозе су везани у скробу путем алфа веза које се лако хидролизују. Исти тип везе се налази у животињском складишном полисахариду гликогену. То је у контрасту са многим структурним полисахаридима као што је хитин, целулоза и пептидогликан, који су везани бета везама и стога су у већој мери отпорни на хидролизу.[18]

Стварање скробаУреди

Асимилациони (примарни) скроб настаје у фотосинтетском ткиву биљака (хлоропластима). Примарни производ фотосинтезе је глукоза, али она се кондензује у нерастворљиви скроб. Током ноћи он се постепено разграђује и транспортује у друга ткива, а тамо се у амилопластима изграђују зрнца резервног скроба. Тај скроб је главни извор енергије у исхрани људи и домаћих животиња. Кртола кромпира садржи око 30%, а пшенична зрна и до 70 % скроба.[19]

БиосинтезаУреди

Биљке производе скроб тако што прво конвертују глукозу 1-фосфат до АДП-глукозе користећи ензим глукоза-1-фосфат аденилилтрансфераза. За овак корак је неопходна енергија у облику АТП. Ензим скробна синтаза затим додаје АДП-глукозу путем 1,4-алфа гликозидне везе на растући ланац глукозних остатака, ослобађајући АДП и креирајући амилозу. АДП-глукоза се додаје на нередукујући крај амилозног полимера, као УДП-глукоза се додаје на нередукујући крај гликогена током гликогенске синтезе.[20]

Ензим скробног разгранавања уводи 1,6-алфа гликозидне везе између амилозних ланаца, креирајући разгранати амилопектин. Ензим скробног одграњавања изоамилаза уклања део тих грана. Постоји неколико изоформи тих ензима, што доводи до веома комплексног синтетичког процеса.[21]

Гликоген и амилопектин имају сличне структуре, али каснији има око једну тачку гранања на десет 1,4-алфа веза, у поређењу са око једном тачком гранања на тридесет 1,4-алфа веза у амилопектину.[22] Амилопектин се синтетише из АДП-глукозе, док сисари и гљиве синтетишу гликоген из УДП-глукозе; у највећем броју случаја, бактерије синтетишу гликоген из АДП-глукозе (аналогно са скробом).[23]

Осим синтезе скроба у биљкама, скроб може да буде синтетисан из непрехрамбеног скроба посредством ензимског коктела.[24] У том ванћелијском биосистему, бета-1,4-гликозидном везом повезана целулоза се делимично хидролизује до целобиозе. Целобиозна фосфорилаза се разлаже до глукоза 1-фосфата и глукозе; други ензим кромпира алфа-глукан фосфорилаза (ЕЦ 2.4.1.-) може да дода глукозну јединицу из глукоза 1-фосфорилазе на нередукујући крај скроба. У њој се фосфат интерно рециклира. Други продукат, глукоза, може да асимилира квасац. Овај безћелијски биопроцес не захтева скуп хемијски или енергетски унос, може се одвијати у воденом раствору, и не доводи до губитака шећера.[25][26][27]

СаставУреди

Скроб представља смесу два полисахарида, амилозе и амилопектина. То су полимери моносахарида D-глукозе, а разликују се у начину везивања глукозних јединица. Амилоза има једноставнију грађу. Чини је неколико хиљада мономера повезаних α(1→4) гликозидном везом у дуге ланце. Амилопектин је разгранат и састоји се од главног и бочних ланаца. Главни ланац чине молекули глукозе повезани α(1→4) гликозидном везом, док се на сваких 20-30 остатака јавља бочни ланац (исте структуре) спојен α(1→6) гликозидном везом. Скроб садржи око 1/5 амилозе и 4/5 амилопектина.[19]

 
Скробни лепак
 
Скробна зрнца

У хладној води, алкохолу и етру скроб је нерастворљив, док у врућој води даје густ колоидни раствор (тзв. скробни лепак). Скробна зрнца имају карактеристичан облик за сваку биљку, а промер им износи 2-150 ηm. Састављена су од воде (10-20%), масних киселина и фосфолипида (0,5-0,8%), протеина (0,1-0,5%), пепела, фосфора и других елемената.

Опна скробног зрнца је грађена од амилопектина, а унутрашњост од амилозе. Испитивањима је утврђено да зрнца имају семикристалну грађу, односно да поседују аморфна (неуређена) и кристална (уређена) подручја у којима су полимерни ланци повезани водониковим везама. Кристаличност се повезује са амилопектинском компонентом скробне грануле, док се амилозна компонента повезује са неуређеним или аморфним подручјем.

Под деловањем киселина и ензима скроб се може потпуно разгадити у глукозу, а међупродукти ове реакције су декстрини и малтоза.

УпотребаУреди

Чисти изоловани скроб се добија из кромпира или житарица испирањем водом, а употребљава се у индустрији папира (као лепак), у прехрамбеној индустрији (као средство за згушњивање и желатинизацију), у козметици (пиринчани скроб као пудер), у текстилној, металној и фармацеутској индустрији, као реагенс за јод итд.[28]

Скробни сирупУреди

Скробни сируп је густа течна безбојна маса, која се добија хидролизом скроба. Садржи 20-40% малтозе, 12-20% глукозе и до 35% декстрина. Употребљава се у производњи ликера и кондиторских производа.

РеференцеУреди

  1. ^ Roy L. Whistler; James N. BeMiller; Eugene F. Paschall, ур. (2012). Starch: Chemistry and Technology. Academic Press. стр. 220. »Starch has variable density depending on botanical origin, prior treatment, and method of measurement« 
  2. ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 49th edition, 1968-1969, p. D-188.
  3. ^ NIOSH Džepni vodič hemijskih hazarda 0567
  4. ^ „Угљени хидрати”. Архивирано из оригинала на датум 22. 2. 2008. Приступљено 9. 2. 2008. 
  5. ^ Brown, W. H.; Poon, T. (2005). Introduction to organic chemistry (3rd изд.). Wiley. ISBN 978-0-471-44451-0. 
  6. ^ Revedin, A.; Aranguren, B.; Becattini, R.; Longo, L.; Marconi, E.; Lippi, M. M.; Skakun, N.; Sinitsyn, A.; et al. (2010). „Thirty thousand-year-old evidence of plant food processing”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107 (44): 18815—9. PMC 2973873 . PMID 20956317. doi:10.1073/pnas.1006993107. 
  7. ^ „Porridge was eaten 100,000 years ago”. The Telegraph. 18. 12. 2009. 
  8. ^ Pliny the Elder, The Natural History (Pliny), Book XIII, Chapter 26, The paste used in preparation of paper
  9. ^ Pliny the Elder, The Natural History (Pliny), Book XIII, Chapter 17, [1]
  10. ^ Hunter, Dard (1947). Papermaking. DoverPublications. стр. 194. ISBN 978-0-486-23619-3. 
  11. ^ Starch Europe, AAF position on competitiveness, visited march 3 2019
  12. ^ NNFCC Renewable Chemicals Factsheet: Starch
  13. ^ International Starch Institute Denmark, Starch production volume
  14. ^ Starch Europe, Industry, visited march 3 2019
  15. ^ CRA, Industry overview 2017, visited on march 3 2019
  16. ^ Starch Europe, Updated position on the EU-US Transatlantic Trade and Investment Parnership, visited on march 3 2019
  17. ^ Vijn, Irma; Smeekens, Sjef (1999). „Fructan: more than a reserve carbohydrate?”. Plant Physiology. 120 (2): 351—360. PMC 1539216 . PMID 10364386. doi:10.1104/pp.120.2.351 . 
  18. ^ Zeeman, Samuel C.; Kossmann, Jens; Smith, Alison M. (2. 6. 2010). „Starch: Its Metabolism, Evolution, and Biotechnological Modification in Plants”. Annual Review of Plant Biology. 61 (1): 209—234. PMID 20192737. doi:10.1146/annurev-arplant-042809-112301. 
  19. 19,0 19,1 „Скроб”. Приступљено 9. 2. 2008. 
  20. ^ Nelson, D. (2013) Lehninger Principles of Biochemistry, 6th ed., W.H. Freeman and Company (p. 819)
  21. ^ Smith, Alison M. (2001). „The Biosynthesis of Starch Granules”. Biomacromolecules. 2 (2): 335—41. PMID 11749190. doi:10.1021/bm000133c. 
  22. ^ Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark; Tymoczko, John L. (2002). „Section 11.2.2”. Biochemistry (5th изд.). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-3051-4. 
  23. ^ Ball, Steven G.; Morell, Matthew K (2003). „FROM BACTERIAL GLYCOGEN TO STARCH: Understanding the Biogenesis of the Plant Starch Granule”. Annual Review of Plant Biology. 54 (1): 207—233. PMID 14502990. doi:10.1146/annurev.arplant.54.031902.134927. 
  24. ^ You, C.; Chen, H.; Myung, S.; Sathitsuksanoh, N.; Ma, H.; Zhang, X.-Z.; Li, J.; Zhang, Y.- H. P. (15. 4. 2013). „Enzymatic transformation of nonfood biomass to starch”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (18): 7182—7187. PMC 3645547 . PMID 23589840. doi:10.1073/pnas.1302420110. 
  25. ^ „Chemical Process Creates Food Source from Plant Waste”. Voice of America. 16. 4. 2013. Архивирано из оригинала на датум 05. 03. 2016. Приступљено 27. 1. 2017. 
  26. ^ Zhang, Y.-H Percival (2013). „Next generation biorefineries will solve the food, biofuels, and environmental trilemma in the energy-food-water nexus”. Energy Science. 1: 27—41. doi:10.1002/ese3.2. 
  27. ^ Choi, Charles (15. 4. 2013). „Could Wood Feed the World?”. Science. Приступљено 27. 1. 2016. 
  28. ^ „Примена скроба”. Архивирано из оригинала на датум 24. 9. 2008. Приступљено 9. 2. 2008. 

Спољашње везеУреди