Skrobia – występowanie, rodzaje, właściwości i wykorzystanie
Podobnie jak glikogen i celuloza skrobia jest wielocukrem powstałym w wyniku kondensacji cząsteczek glukozy, jednakże w przeciwieństwie do nich nie jest związkiem jednorodnym chemicznie. Jej cząsteczki tworzą dwie podstawowe frakcje – nierozgałęzioną amylozę i rozgałęzioną amylopektynę. Obie mają określone właściwości i zadania w procesie trawienia. Skrobia występuje wyłącznie w produktach roślinnych i pełni w nich funkcję magazynującą. Stanowi rezerwuar energii dla rośliny. Z jakich surowców pozyskiwana jest skrobia? Jakie ma właściwości? Która z nich jest najlepsza dla zdrowia?
SPIS TREŚCI:
1. Skrobia – wprowadzenie
2. Skrobia – budowa chemiczna i właściwości fizyczne
3. Skrobia – występowanie
4. Skrobia kukurydziana i skrobia woskowa – właściwości i zastosowanie
5. Skrobia ziemniaczana – właściwości i zastosowanie
6. Skrobia modyfikowana
7. Skrobia – właściwości technologiczne i zastosowanie
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
1. Skrobia – wprowadzenie
Nie od dziś wiadomo, że skrobia jest częścią zdrowej i zbilansowanej diety człowieka. Uważa się, że powinna stanowić 80–90% wszystkich spożywanych przez nas węglowodanów. Należy jednak pamiętać o tym, że skrobia w formie surowej nie jest trawiona przez nasz układ pokarmowy. Aby umożliwić jej trawienie, należy przed spożyciem poddać ją obróbce termicznej. Wykorzystanie właściwości skrobi wymaga więc ugotowania bądź upieczenia produktów ją zawierających.
2. Skrobia – budowa chemiczna i właściwości fizyczne
Skrobia jest polisacharydem roślinnym. Składa się wyłącznie z cząsteczek D-glukozy, połączonych ze sobą wiązaniami α-glikozydowymi.
W skrobi wyróżnia się dwie frakcje, które różnią się między sobą budową. Pierwsza z nich – amyloza – jest frakcją o niskiej masie cząsteczkowej. Budową przypomina prosty, długi, śrubowo skręcony łańcuch złożony nawet z 1000 cząsteczek glukozy. Reszty glukozylowe amylozy przyłączane są w niej wyłącznie za pomocą wiązań α-1,4-glikozydowych. Amyloza stanowi około 10–35% całej skrobi w zależności od jej rodzaju. Rozpuszcza się wyłącznie pod wpływem gorącej wody, na wodę zimną nie reaguje.
Amylopektyna jest z kolei frakcją o zdecydowanie większej masie cząsteczkowej, składa się nawet z kilku milionów cząsteczek D-glukozy. Masa amylopektyny jest zasługą jej rozgałęzionej struktury. W amylopektynie łańcuchy boczne przyłączone są wiązaniami α-1,6-glikozydowymi. Frakcja ta jest odpowiedzialna w dużej mierze za właściwości fizykochemiczne skrobi, np. pęcznienie i tworzenie lepkich zoli. Amylopektyna stanowi około 65–90% masy ogólnej skrobi. Proporcje amylopektyny do amylozy są zmienne w zależności od pochodzenia botanicznego roślin, w których występują.
Budowa chemiczna amylozy
Źródło: http://www.edupedia.pl/words/index/show/542465_slownik_chemiczny-amyloza.html (26.02.2018).
Budowa chemiczna amylopektyny
Źródło: http://www.edupedia.pl/words/index/show/542464_slownik_chemiczny-amylopektyna.html (26.02.2018).
Czysta skrobia jest białą krystaliczną substancją bez wyraźnego smaku i zapachu. Zalana zimną wodą nie reaguje, nie rozpuszcza się i nie zmienia swojej formy. Jednakże po użyciu wody gorącej lub zagotowanej skrobia zmienia swoje właściwości fizyczne, tworząc zole i tzw. kleik skrobiowy, zwany także krochmalem.
3. Skrobia – występowanie
Skrobia, jak wcześniej wspomniano, jest polisacharydem pochodzenia roślinnego. Występuje przede wszystkim w ziarnach zbóż, ziemniakach, a także w niektórych warzywach korzeniowych i nasionach roślin strączkowych. Wielocukier ten jest głównym składnikiem bielma zbóż. Zboża należą do gruboziarnistych traw dostarczających nam ziarniaków. Ziarniaki przerabia się na mąkę, płatki, kaszę lub paszę dla zwierząt. Duża część z nich służy także do produkcji alkoholu.
Do najpopularniejszych ziarniaków należą: pszenica, żyto, owies, jęczmień, ryż, proso, sorgo i kukurydza. Ich ziarna różnią się od siebie kształtem, wielkością i kolorem. Wspólną cechą wszystkich wyżej wymienionych ziaren jest obecność bielma, warstwa ta składa się w 80% ze skrobi i stanowi główny materiał zapasowy dla zarodka rośliny. Wielkość ziarenek skrobi różni się w zależności od gatunku rośliny. Największe ziarenka skrobi znajdziemy w pszenicy i życie (3050 µm), a najmniejsze (2–10 µm) w ryżu i owsie. Ilość białek w ziarniakach zbóż jest niewielka w porównaniu z ilością węglowodanów złożonych i wynosi 7–18% w zależności od gatunku. Ziarniaki zawierają w suchej masie średnio 2–4% tłuszczu.
Skrobia pochodząca z ziarniaków jest bardzo cennym surowcem spożywczym, zróżnicowanym pod względem właściwości fizykochemicznych. Obecnie na rynku istnieje największy popyt na skrobię kukurydzianą, tuż po niej są skrobia ziemniaczana i skrobia pszenna. Ranking zamykają skrobie tapiokowa, woskowa i ryżowa.
4. Skrobia kukurydziana i skrobia woskowa – właściwości i zastosowanie
Skrobia kukurydziana zwana jest także mazeiną. To żółte ciało stałe konsystencją przypominające puder. W sklepie można znaleźć ją również jako mąkę kukurydzianą. Jest to produkt szczególnie lubiany wśród osób, które korzystają z diety bezglutenowej. Skrobia kukurydziana nadaje się do wypieków i zagęszczania sosów. Jej wadą jest jednak niska zawartość składników mineralnych i błonnika pokarmowego.
W ostatnim czasie zrobiło się głośno o tzw. skrobi woskowej (waxy maize). Jest to specyficzna odmiana skrobi kukurydzianej charakteryzująca się bardzo dużą zawartością amylopektyny. Frakcja ta ze względu na swoją rozgałęzioną budowę strukturalną cechuje się lepszą strawnością niż amyloza. Skrobia woskowa jest zatem trawiona szybciej niż zwykła skrobia kukurydziana. Substancja ta staje się coraz popularniejsza wśród kulturystów i osób ćwiczących siłowo, gdyż szybko uzupełnia poziom glikogenu spadającego po intensywnym wysiłku fizycznym. Jednocześnie krótko zalega w żołądku, dzięki czemu powoduje sprawne funkcjonowanie układu pokarmowego.
Skrobia woskowa jest składnikiem wielu suplementów diety i, jak to w przypadku suplementów bywa, jej działanie nie jest do końca udokumentowane naukowo. Tolerancja skrobi woskowej i jej wykorzystanie przez organizm mogą być bardzo indywidualne, dlatego też nie zaleca się tego typu skrobi jako jedynego źródła węglowodanów.
Skrobia woskowa może być pozyskiwana także z ziarniaków takich jak ryż, jęczmień, sorgo, proso i szkarłat wyniosły. Jednakże ze względu na wysokie koszty produkcji nie wykorzystuje się ich na skalę przemysłową.
5. Skrobia ziemniaczana – właściwości i zastosowanie
Znaczna część skrobi w diecie Polaków pochodzi z ziemniaków. Są one najpopularniejszymi warzywami w naszym kraju. Szacuje się, że obecne średnie ich spożycie wynosi ok. 100 kg/osobę/rok. Głównym składnikiem ziemniaka jest właśnie skrobia, jej zawartość w bulwie wynosi 8–29% w zależności od odmiany. Dzięki tak dużej zawartości polisacharydu ziemniak stał się produktem bardzo cennym dla przemysłu spożywczego. Nie można wyobrazić sobie produkcji żywności dla ludzi i zwierząt bez ziemniaków. Okazuje się, że są również cennym surowcem w gorzelnictwie i krochmalnictwie.
Ze względu na zawartość skrobi ziemniaki możemy podzielić na:
– odmiany o małej zawartości skrobi <14%,
– odmiany o średniej zawartości skrobi 15–19%,
– odmiany o wysokiej zawartości skrobi >20%.
6. Skrobia modyfikowana
Skrobia modyfikowana to taka, której cechy zostały zmienione w celu poprawienia lub nadania jej nowych właściwości. Modyfikacje w tym przypadku mogą polegać na zmianie jednej lub wielu właściwości chemicznych czy fizycznych. Należy pamiętać, aby ingerencji takiej nie mylić jednak z modyfikacją genetyczną – to dwa zupełnie różne zagadnienia. Celowe zmiany właściwości skrobi można podzielić na modyfikacje fizyczne, chemiczne i enzymatyczne. Skrobie modyfikowane znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym. Zwiększają wydajność produkcji, stabilizują i emulgują przetworzone produkty spożywcze.
Do najczęściej używanych w przemyśle skrobi modyfikowanych należą:
– dekstryna,
– skrobia acetylowana,
– skrobia bielona,
– acetylowany fosforan wieloskrobiowy.
Jeśli chodzi o bezpieczeństwo używania skrobi modyfikowanej, możemy być pewni, że jej dodatek do produktów spożywczych jest bezpieczny dla naszego zdrowia. Skrobia modyfikowana została wpisana na oficjalną listę bezpiecznych dodatków do żywności.
Zgodnie z rozporządzeniem ministra zdrowia z kwietnia 2011 r. ilość skrobi modyfikowanej dodawanej do produktów spożywczych musi być możliwie jak najniższa. Aby sprawdzić, czy skrobia modyfikowana znajduje się w danym produkcie spożywczym, należy dokładnie przeczytać etykietę, substancja ta kryje się pod symbolami: E 1404, E 1410–E 1414, E 1422, E 1440, E 1442, E 1450–E 1452.
7. Skrobia – właściwości technologiczne i zastosowanie
Najważniejsze cechy użytkowe i technologiczne skrobi determinowane są przez właściwości reologiczne jej roztworów. Roztwory skrobi charakteryzują się różnymi temperaturami kleikowania i różnym stopniem lepkości. Te dwie cechy w głównej mierze rzutują na przydatność skrobi w różnych gałęziach przemysłu spożywczego i nie tylko.
W poniższej tabeli przedstawiono cechy reologiczne roztworów wodnych poszczególnych rodzajów skrobi.
| Skrobia | Temperatura kleikowania | Lepkość |
Ziemniaczana Ziemniaczana woskowa | Niska Niska | Bardzo wysoka Wysoka Średnia Średnio wysoka Niska Średnia, do wysokiej Wysoka Średnio niska |
Opracowano na podstawie: Lewandowicz J., Charakterystyka właściwości fizykochemicznych i ocena możliwości wykorzystania skrobi woskowych, Poznań 2017.
W przemyśle spożywczym najczęściej wykorzystywana jest skrobia ziemniaczana, która po ogrzaniu w roztworze wodnym tworzy wspomniany wcześniej kleik skrobiowy. Roztwór ten wyróżnia się największą lepkością, a po ostudzeniu tworzy żel. Skrobia ziemniaczana jest polisacharydem, który bardzo dobrze wiąże wodę (1 g skrobi może związać aż 100 g wody!).
Zapotrzebowanie na skrobię wzrasta z roku na rok. Szacuje się, że w przeciągu ostatnich 40 lat produkcja skrobi wzrosła ponad 6-krotnie.
Obecnie skrobia stosowana jest jako podstawowy składnik pokarmu dla ludzi oraz paszy dla zwierząt. Skrobię ziemniaczaną wykorzystuje się również do produkcji sztucznego miodu i syropu ziemniaczanego (używanego przy wyrobie niektórych słodyczy). Właściwości żelujące skrobi wykorzystywane są jako zagęszczacz, stabilizator, składnik deserów: kisielu, budyniu, galaretek i tym podobnych.
Chociaż skrobia znajduje swoje zastosowanie głównie w przemyśle spożywczym, coraz większe jej ilości zużywane są w przemyśle farmaceutycznym (otoczki i wypełniacze leków i produktów farmaceutycznych), włókienniczym (usztywnianie i krochmalenie tkanin), kosmetycznym (produkcja pudru, talku, suchego szamponu do włosów), papierniczym oraz do produkcji kleju.
Podsumowując, skrobia jest w pełni bezpiecznym produktem pochodzenia roślinnego. Stanowi bardzo dobre źródło energii w naszej diecie. Produkty naturalne, które w nią obfitują, powinny być podstawowym składnikiem naszej diety. Szerokie zastosowanie skrobi w przemyśle spożywczym oraz uniwersalność wykorzystania w innych gałęziach przemysłu czyni ze skrobi bezcenny i bezkonkurencyjny surowiec.
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
Bibliografia
Gawęcki J., Mossor-Pietraszewska T., Kompendium wiedzy o żywności, żywieniu i zdrowiu, Warszawa 2008, 217–223.
Sikorski Z., Chemia żywności – składniki żywności, Warszawa 2007, 27–33, 129.
Zgoda M., Kołodziejczyk M., Nachajski M., Skrobia i jej pochodne jako substancje pomocnicze technologii doustnej i parenteralnej postaci produktu farmaceutycznego, Łódź 2016.
Lewandowicz J., Charakterystyka właściwości fizykochemicznych i ocena możliwości wykorzystania skrobi woskowych, Poznań 2017.
Koperwas L., Wielocukry – skrobia i jej właściwości, http://laboratoria.net/pdf/?get=L2FydHlrdWwvX2l0ZW0sMTM4MjUscmlkLCxwcmludCwxLHBkZiwxLmh0bWw (26.02.2018).
Pobereżny J. et al., Właściwości skrobi decydujące o wartości technologicznej ziemniaka, „Inżynieria i Aparatura Chemiczna” 2015, 54(5), 273–274.
Nowacki W., Rynek ziemniaków jadalnych w Polsce – stan obecny i perspektywy rozwoju, „Roczniki Naukowe Stowarzyszenia Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu” 2016, 18(1), 196–202.
Kunachowicz H., Czarnowska-Misztal E., Turlejska H., Zasady żywienia
człowieka, Warszawa 2000, 38–39.
