Skrob

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skrob
Cornstarch being mixed with water
Identifikacija
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.029.696
EC број 232-679-6
RTECS GM5090000
Svojstva
(C
6
H
10
O
5
)
n -
(H
2
O)
Molarna masa Varijabilna
Agregatno stanje Beli prah
Gustina Varijabilna[1]
Tačka topljenja razlaže se
nerastvoran
Termohemija
41.788 kcal/g (174.840 kJ/g)[2]
Opasnosti
Bezbednost prilikom rukovanja ICSC 1553
410 °C (770 °F; 683 K)
Granice izloženosti zdravlja u SAD (NIOSH):
PEL (dozvoljeno)
TWA 15 mg/m3 (ukupno) TWA 5 mg/m3[3]
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25°C [77°F], 100 kPa).
DaY verifikuj (šta je DaYNeN ?)
Reference infokutije
Struktura molekula amiloze
Struktura molekula amilopektina

Skrob (lat. amylum) je prirodni polisaharid opšte formule (C6H10O5)n. Nalazi se u plodovima, semenu, korenu, krtolama i listovima biljaka.[4] To je jedan od osnovnih sastojaka hrane i proizvode ga isključivo biljke, kojima skrob služi kao rezervna energija. Po ulozi i strukturi je sličan glikogenu koji istu funkciju obavlja kod životinja.

Čist skrob je beo, bezukusan i bezmirisan prah, koji je nerastvoran u hladnoj vodi ili alkoholu. On se sastoji od dva tipa molekula: linearne i heliksne amiloze i razgranatog amilopektina. U zavisnosti od biljke, skrob se generalno sastoji od 20 do 25% amiloze i 75 do 80% amilopektina po težini.[5] Glikogen, glukozna zaliha životinja, je u većoj meri razgranata verzija amilopektina.

U industriji, skrob se konvertuje u šećere, na primer pretvara se u slad, i fermentiše se da bi se proizveo etanol pri proizvodnji piva, viskija i biogoriva. Obrađuje se kako bi se proizveli mnogi šećeri koji se koriste u prerađenoj hrani. Mešanjem većine skrobova u toploj vodi proizvodi se pasta, kao što je pšenična pasta, koja se može koristiti kao sredstvo za zgušnjavanje, ukrućivanje ili lepljenje. Najveća industrijska neprehrambena upotreba skroba je kao lepka u procesu izrade papira. Skrob se može primeniti na delove pojedine odeće pre peglanja, da bi se ukrutila.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Zrna skroba iz rizoma ševara kao brašno su identifikovana sa mlinskog kamenja u Evropi koje potiče od pre 30.000 godina.[6] Skrobna zrna iz siraka su nađena na mlinskom kamenju u pećinama u Ngalu, Mozambik, koja su stara više od 100.000 godina.[7]

Čista ekstrahovana pšenična skrobna pasta je korišćena u drevnom Egiptu verovatno za lepljenje papirusa.[8] Ekstrakcija skroba je prvi put opisana u Istoriji prirode Plinija Starijeg oko 77–79. godine.[9] Rimljani su ga takođe koristili za u kozmetičkim kremovima, za puderisanje kose i zgušnjavanje soseva. Persijci i Indijci su koristili skrob za pravljenje jela sličnih sa gothumajskom pšeničnom alvom. Pirinčani skrob kao površinski tretman papira je korišten u produkciji papira u Kini od 700. godine.[10]

Industrija skroba[uredi | uredi izvor]

Pored skrobnih biljaka koje se direktno konzumiraju, do 2008. godine se godišnje proizvodilo 66 miliona tona skroba širom sveta. U 2011. godini proizvodnja je povećana na 73 miliona tona.[11]

U EU skrobna industrija je proizvela oko 8,5 miliona tona u 2008. godini, od čega je oko 40% korišteno za industrijske aplikacije i 60% je imalo prehrambenu primenu,[12] prevashodno u vidu glukoznih sirupa.[13] Godine 2017. je EU produkcija bila 11 miliona tona od čega je 9,4 miliona tona bilo konzumirano u EU. Od toga su 54% sačinjavali skrobni zaslađivači.[14]

SAD su proizvele oko 27,5 miliona tona skroba u 2017. godini, od čega oko 8,2 miliona tona visokofruktoznog sirupa, 6,2 miliona tona glukoznih sirupa i 2,5 miliona tona skrobnih proizvoda. Ostatak skroba je korišten za produkciju etanola (1,6 milijardi galona ili 7,3 milijardi litara etanola).[15][16]

Energetske zalihe biljaka[uredi | uredi izvor]

Većina zelenih biljki koristi skrob kao energetsku zalihu. Suvišna glukoza se menja u skrob, koji je kompleksniji od glukoze. Izuzetak je familija Asteraceae (astre, bela rada i suncokreti), gde je skrob zamenjen fruktanom inulinom. Fruktani koji su slični inulinima su isto tako prisutni u travama kao što je pšenica, u crnom i belom luku, bananama, i špargli.[17]

Pri fotosintezi, biljke koriste energiju svetlosti da formiraju glukozu iz ugljen-dioksida. Glukoza se koristi za generisanje hemijske energije neophodne za opšti metabolizam, za formiranje organskih jedinjenja kao što su nukleinske kiseline, lipidi, proteini i strukturni polisaharidi kao što je celuloza, ili se skladišti u obliku skrobnih granula, u amiloplastima. Pri kraju sezone rasta, skrob se akumulira u grančicama drveća u blizini pupoljaka. Plod, seme, rizomi, i krtole skladište skrob u pripremi za sledeću sezonu rasta.

Glukoza je rastvorna u vodi, hidrofilna je, vezuje se za vodu i pri tome zauzima znatan prostor, i ona je osmotički aktivna; glukoza u obliku skroba, s druge strane, nije rastvorna, te stoga nije osmotički aktivna i može se kompaktnije skladišti.

Molekuli glukoze su vezani u skrobu putem alfa veza koje se lako hidrolizuju. Isti tip veze se nalazi u životinjskom skladišnom polisaharidu glikogenu. To je u kontrastu sa mnogim strukturnim polisaharidima kao što je hitin, celuloza i peptidoglikan, koji su vezani beta vezama i stoga su u većoj meri otporni na hidrolizu.[18]

Stvaranje skroba[uredi | uredi izvor]

Asimilacioni (primarni) skrob nastaje u fotosintetskom tkivu biljaka (hloroplastima). Primarni proizvod fotosinteze je glukoza, ali ona se kondenzuje u nerastvorljivi skrob. Tokom noći on se postepeno razgrađuje i transportuje u druga tkiva, a tamo se u amiloplastima izgrađuju zrnca rezervnog skroba. Taj skrob je glavni izvor energije u ishrani ljudi i domaćih životinja. Krtola krompira sadrži oko 30%, a pšenična zrna i do 70% skroba.[19]

Biosinteza[uredi | uredi izvor]

Biljke proizvode skrob tako što prvo konvertuju glukozu 1-fosfat do ADP-glukoze koristeći enzim glukoza-1-fosfat adenililtransferaza. Za ovak korak je neophodna energija u obliku ATP. Enzim skrobna sintaza zatim dodaje ADP-glukozu putem 1,4-alfa glikozidne veze na rastući lanac glukoznih ostataka, oslobađajući ADP i kreirajući amilozu. ADP-glukoza se dodaje na neredukujući kraj amiloznog polimera, kao UDP-glukoza se dodaje na neredukujući kraj glikogena tokom glikogenske sinteze.[20]

Enzim skrobnog razgranavanja uvodi 1,6-alfa glikozidne veze između amiloznih lanaca, kreirajući razgranati amilopektin. Enzim skrobnog odgranjavanja izoamilaza uklanja deo tih grana. Postoji nekoliko izoformi tih enzima, što dovodi do veoma kompleksnog sintetičkog procesa.[21]

Glikogen i amilopektin imaju slične strukture, ali kasniji ima oko jednu tačku grananja na deset 1,4-alfa veza, u poređenju sa oko jednom tačkom grananja na trideset 1,4-alfa veza u amilopektinu.[22] Amilopektin se sintetiše iz ADP-glukoze, dok sisari i gljive sintetišu glikogen iz UDP-glukoze; u najvećem broju slučaja, bakterije sintetišu glikogen iz ADP-glukoze (analogno sa skrobom).[23]

Osim sinteze skroba u biljkama, skrob može da bude sintetisan iz neprehrambenog skroba posredstvom enzimskog koktela.[24] U tom vanćelijskom biosistemu, beta-1,4-glikozidnom vezom povezana celuloza se delimično hidrolizuje do celobioze. Celobiozna fosforilaza se razlaže do glukoza 1-fosfata i glukoze; drugi enzim krompira alfa-glukan fosforilaza (EC 2.4.1.-) može da doda glukoznu jedinicu iz glukoza 1-fosforilaze na neredukujući kraj skroba. U njoj se fosfat interno reciklira. Drugi produkat, glukoza, može da asimilira kvasac. Ovaj bezćelijski bioproces ne zahteva skup hemijski ili energetski unos, može se odvijati u vodenom rastvoru, i ne dovodi do gubitaka šećera.[25][26][27]

Sastav[uredi | uredi izvor]

Skrob predstavlja smesu dva polisaharida, amiloze i amilopektina. To su polimeri monosaharida D-glukoze, a razlikuju se u načinu vezivanja glukoznih jedinica. Amiloza ima jednostavniju građu. Čini je nekoliko hiljada monomera povezanih α(1→4) glikozidnom vezom u duge lance. Amilopektin je razgranat i sastoji se od glavnog i bočnih lanaca. Glavni lanac čine molekuli glukoze povezani α(1→4) glikozidnom vezom, dok se na svakih 20-30 ostataka javlja bočni lanac (iste strukture) spojen α(1→6) glikozidnom vezom. Skrob sadrži oko 1/5 amiloze i 4/5 amilopektina.[19]

Skrobni lepak
Skrobna zrnca

U hladnoj vodi, alkoholu i etru skrob je nerastvorljiv, dok u vrućoj vodi daje gust koloidni rastvor (tzv. skrobni lepak). Skrobna zrnca imaju karakterističan oblik za svaku biljku, a promer im iznosi 2-150 ηm. Sastavljena su od vode (10-20%), masnih kiselina i fosfolipida (0,5-0,8%), proteina (0,1-0,5%), pepela, fosfora i drugih elemenata.

Opna skrobnog zrnca je građena od amilopektina, a unutrašnjost od amiloze. Ispitivanjima je utvrđeno da zrnca imaju semikristalnu građu, odnosno da poseduju amorfna (neuređena) i kristalna (uređena) područja u kojima su polimerni lanci povezani vodonikovim vezama. Kristaličnost se povezuje sa amilopektinskom komponentom skrobne granule, dok se amilozna komponenta povezuje sa neuređenim ili amorfnim područjem.

Pod delovanjem kiselina i enzima skrob se može potpuno razgraditi u glukozu, a međuprodukti ove reakcije su dekstrini i maltoza.

Upotreba[uredi | uredi izvor]

Čisti izolovani skrob se dobija iz krompira ili žitarica ispiranjem vodom, a upotrebljava se u industriji papira (kao lepak), u prehrambenoj industriji (kao sredstvo za zgušnjavanje i želatinizaciju), u kozmetici (pirinčani skrob kao puder), u tekstilnoj, metalnoj i farmaceutskoj industriji, kao reagens za jod itd.[28]

Skrobni sirup[uredi | uredi izvor]

Skrobni sirup je gusta tečna bezbojna masa, koja se dobija hidrolizom skroba. Sadrži 20-40% maltoze, 12-20% glukoze i do 35% dekstrina. Upotrebljava se u proizvodnji likera i konditorskih proizvoda.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Roy L. Whistler; James N. BeMiller; Eugene F. Paschall, ur. (2012). Starch: Chemistry and Technology. Academic Press. str. 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 2973873Slobodan pristup. 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. str. 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 1539216Slobodan pristup. PMID 10364386. doi:10.1104/pp.120.2.351Slobodan pristup. 
  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. ^ a b „Skrob”. Pristupljeno 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 izd.). 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 3645547Slobodan pristup. PMID 23589840. doi:10.1073/pnas.1302420110. 
  25. ^ „Chemical Process Creates Food Source from Plant Waste”. Voice of America. 16. 4. 2013. Arhivirano iz originala na datum 05. 03. 2016. Pristupljeno 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. Pristupljeno 27. 1. 2016. 
  28. ^ „Primena skroba”. Arhivirano iz originala na datum 24. 9. 2008. Pristupljeno 9. 2. 2008. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]