TEHNOLOŠKI FAKULTETOdsjek: Prehrambena tehnologijaPredmet: Tehnologija šećera i škroba

SEMINARSKI RAD

TEMA: Određivanje kapaciteta bubrenja i indeksa topivosti škroba

Studenti:Imamović ArminaHavić Hatidža

Tuzla, maj, 2012

Sadržaj:

Uvod ............................................................................................................... 2Amiloza .......................................................................................................... 3Amilopektin .................................................................................................... 4Određivanje kapaciteta bubrenja i indeksa topljivosti škroba ........................ 7Literatura ......................................................................................................... 8

1

UVOD

Škrob (amylum)je najvažniji rezervni polisaharid biljnog porijekla, kao što je glikogen životinjskog. Nastaje u procesu fotosinteze i nagomilava se u korijenu, krtolama, sjemenu, stablu i plodovima biljaka, a ima ga i u nekim mikroorganizmima. Deponovan je u amiloplastu u vidu zrnaca. Izdvojen se takođe nalazi u obliku zrnaca veličine od 2 do 130 µm. Služi kao rezervna hrana u toku rasta biljaka ili kao polazni energetski materijal sjemena i krtola pri klijanju.Škrob je najvažnija hrana čovjeka i domaćih životinja (kruh, krompir, riža, kukuruz i dr.). Znatne količine prevru u alkohol. Čisti izolirani škrob dobiva se iz krompira ili iz žitarica ispiranjem vodom. Upotrebljava se kao ljepilo, u prehrambenoj industriji, u kozmetici, u tekstilnoj industriji , kao reagens za jod itd.

Bez obzira na porijeklo, prirodni škrob se nalazi u obliku granula koje su karakteristične za svaku biljnu vrstu.

Slika 1. Izgled škroba nekih vrsta biljaka

Granule škroba imaju složen unutrašnji raspored gdje su molekuli homopolisaharida sređeni i imaju sferno kristalnu strukturu.

Slika 2. Izgled kristalne strukture škroba

2

Ispitivanjem rastvora frakcionim taloženjem zaključeno je da se škrob uglavnom sastoji iz dvije komponente: amiloze i amilopektina. Amiloza i amilopektin su bitno različiti molekuli. U prirodnom stanju, amiloza čini 20-30% od ukupne količine škroba. Škrob nekih biljaka, kao npr. škrob voštanog kukuruza, sastoji se samo od amilopektina. Razdvajanje ovih komponenata obično se izvodi tako što se vrućem vodenom rastvoru škroba doda butanol, timol, nitrobenzen ili neko drugo sredstvo za taloženje, amiloza se izdvaja u obliku nerastvornog kompleksa koji se razara pomoću etanola.

Amiloza

Amiloza je manje zastupljena komponenta u škrobu. To je linearni homoglukan koji sadrži 200-350 ostataka D-glukoze vezanih α-(l→4) vezom. Kratka vodonična veza između drugog i trećeg atoma kiseonika izaziva relativno krutu heličnu strukturu. Ova helična struktura može sadržati hidrofobnu dodirnu površinu. Amiloza se ne rastvara u hladnoj vodi. Daje plavu boju sa jodom, a sa alkoholima, ketonima, masnim kiselinama gradi mikrokristalne taloge. Ovakvo ponašanje objašnjava se spiralnom strukturom amiloze u čiju šupljinu mogu da uđu neka druga jedinjenja .

Slika 3. Amiloza

3

Amilopektin

Amilopektin je glavna komponenta škroba (oko 75%). To je razgranati homoglukan koji se sastoji iz ostataka D-glukoze vezanih α-(l→4) i α-(l→6) glikozidnim vezama. Amilopektin ima stepen polimerizacije (SP) iznad l0000 i sa jodom daje crvenu boju. Sastoji se iz kratkih razgranatih lanaca i ne retrogradira iz vodenih rastvora. Za razliku od amiloze, amilopektin sadrži oko 0,3% estarski vezane fosforne kiseline. Dejstvom α-amilaze na amilopektin dolazi do parcijalne hidrolize pri čemu nastaju maltoza i takozvani granični dekstrini koji predstavljaju dijelove molekula u kojima se nalaze mjesta grananja odnosno α-(l→6) glikozidne veze.

Slika 4. Amilopektin

4

Sirovi škrob, kada se odvoji iz biljnog materijala, zbog jakih vodoničnih veza u granulama, nerastvoran je u vodi na običnoj temperaturi. Kada se granule škroba zagrijavaju sa vodom one nabubre 40-50% od svoje težine ne gubeći svoj karakteristični oblik. Ako se ovakva suspenzija škroba zagrijava do neke kritične temperature granule bubre nekoliko puta više od svoje originalne zapremine. Uzrok ovoj pojavi je hidratacija i raskidanje vodoničnih veza između prisutnih polisaharida u granulama škroba.To prouzrokuje razmicanje makromolekula i sve veće prodiranje i vezivanje vode unutar agregata makromolekulskih lanaca. One međumolekularne veze na koje voda ne može da djeluje, određuju cjelinu makromolekulskog skeleta i obrazovanje kompaktne nabubrele mase. Sa produženjem bubrenja hidratisani molekuli škroba se izdvajaju i difunduju u vodenu sredinu.

Stepen bubrenja na nižoj temperaturi je ograničen.

Slika 5. Bubrenje pri 30°C

Tokom zagrijavanja, pojačava se adsorpcija (vezivanje vode na površini granula), a može početi i prodiranje vode unutar škrobnih zrnaca.

Slika 6. Izgleda škroba na 40ºC Slika 7. Izgleda škroba na 50ºC

5

U uskom temperaturnom intervalu na priblizno 65º C počinje druga faza bubrenja, pri čemu svaki oblik škroba ima svoju karakterističnu temperaturu. Zrno škroba neočekivano snažno bubri, veličina mu poraste nekoliko puta. Ono upija znatnu količinu vode i brzo gubi osobinu dvostrukog loma svjetlosti. Ovu fazu bubrenja karakterizira, takođe brz porast viskoziteta škrobne suspenzije. Mali dio škroba se rastvori u ovoj fazi.

Treća faza bubrenja odvija se na temeperaturama višim od 65ºC. Škrobno zrno gubi oblik i postaje slično nepravilnim vrećama iz kojih je izlučen najrastvorljiviji dio škroba. Suspenzija sadrži mali procenat škroba i ispunjena je nabubrelim zrnima škroba, uslijed čega se prilikom hlađenja obrazuje trajan gel. Tačan mehanizam bubrenja, pri kojem aktivni dio čini druga faza, nije potpuno jasan, bez obzira na mnogobrojna ispitivanja i teoretska objašnjenja.

Bubrenje se može izazvati i na sobnoj temperaturi upotrebom mnogih reagenasa, a naročito, alkalnih hidroksida i soli metala. Škrobna zrna koja su obrađivana kiselinom nemaju sposobnost bubrenja, nego se pod djelovanjem tople vode raspadaju i prelaze u rastvor. Razblaženi ljepci, koji se uglavnom sastoje iz nabubrelih zrna, mogu postati tečniji ako se prokuhaju ili propuste kroz homogenizator, i oni znatno sporije prelaze u trajan gel.

Sadržaj škroba u povrću se povećava stepenom sazrijevanja (naročito kod graška) i može poslužiti kао indeks zrelosti.

6

Određivanje kapaciteta bubrenja (KB) i indeksa topljivosti (IT) škroba

U prethodno izvaganoj Erlenmeyer tikvici pripremiti 1% suspenzije škroba u destiliranoj vodi. Suspenziju zagrijavati na temperaturama od 65 °C do 95 °C, u rasponu od 10 minuta i u trajanju od 30 minuta u vodenoj kupelji. Želatinizirani škrob ohladiti na sobnu temperaturu, izvagati te dodati eventualno isparenu vodu. Nakon toga uzorak homogenizirati. Izvagati i zabilježiti masu prazne kivete za centrifugiranje (mK). Pripremljen gel centrifugirati u prethodno izvaganoj kiveti. Nakon centrifugiranja supernatant dekantirati te odrediti suhu tvar supernatanta (Ws) sušenjem na 105 °C do konstantne mase, a ostatak tekućine iz kivete ukloniti filter papirom. Kivetu s gelom izvagati (mK+G). Odrediti suhu tvar gela (WSTG) sušenjem na 105 °C do konstantne mase.

Kapacitet bubrenja, KB (g hidratiziranih molekula / g suhe tvari škroba) računa se prema formuli :

KB =

WG – masa gela (g) (razlika u masi kivete sa gelom i prazne kivete tj. mK+G –mK)WSTG – masa suhe tvari u gelu (g)

Indeks topljivosti, IT (%) računa se prema formuli:

IT = ( ) · 100

WS – udio suhe tvari u supernatantu (W0 – udio suhe tvari u početnoj (1%- tnoj) suspenziji (%)

7

Literatura:

http://www.tehnologijahrane.com/hemijahrane/skrobBešlagić, Seniha(1999): Tehnologija prerade žita, škroba i šećera. Sarajevo:IP “Svjetlost“ Zavod za udžbenike i nastavna sredstva

PRIMJEDBE:

- ujednačiti font, nije svuda isti

- poravnanje u cijelom tekstu obostrano (justify)

- ispraviti greške

- ako ste radili eksperimentalni dio odvojiti ga i napisati rezultate

8