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Stärke (Zucker)


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Dieser Artikel beschäftigt sich mit Stärke als Zucker . Andere Bedeutungen unter Stärke .

Stärke (lat. Amylum ) ist eine organische Verbindung und zwar ein Polysaccharid mit der Formel (C 6 H 10 O 5 ) n . Das Makromolekül zählt daher zu den Kohlenhydraten . Stärke ist einer der wichtigsten Inhaltsbestandteile Zellen.

Inhaltsverzeichnis

Natürliches Vorkommen in Stärkekörnern

Im Normalfall liegt die Stärke in organisierter Körner in der Pflanzenzelle vor. Diese besitzen je nach Pflanzenart eine unterschiedliche Größe Form. Sie können kugelig oval linsen- oder aussehen mitunter wie im Milchsaft der Euphorbiaceen stabartig mit angeschwollenen Enden. Manchmal sind sie gegenseitigen Druck polyedrisch . Nicht selten treten mehrere Körner zu abgerundeten Ganzen zusammen (zusammengesetzte Stärkekörner).

Die Stärkemoleküle liegen in den Stärkekörnern zwei verschiedenen Erscheinungsformen vor:

  • zu 80 % als Amylopektin (mit Verzweigungen innerhalb des Moleküls)
  • zu 20 % als Amylose (ohne Verzweigungen (linear) jedoch schraubig gewunden)

Im Wasser liegende Stärkekörner lassen eine Schichtung erkennen die dadurch hervorgerufen wird dass eine innere weniger dichte Partie das so Bildungszentrum Schichten von ungleicher Lichtbrechung schalenartig gelagert das Bildungszentrum liegt nur bei kugeligen Körnern im Mittelpunkt meist ist es exzentrisch und es umgebenden Schichten haben dementsprechend ungleiche Dicke. Schichtung wird durch den verschiedenen Wassergehalt und dadurch bedingte unterschiedliche Lichtbrechung der Schichten verursacht weshalb auch trockene in absolutem Alkohol liegende Körner ungeschichtet erscheinen. polarisiertem Licht zeigen alle Stärkekörner ein helles Kreuz dessen Mittelpunkt mit dem Schichtungszentrum zusammenfällt; verhalten sich demnach so als wenn sie einachsigen Kristallnadeln zusammengesetzt wären.

Stärkenachweis

Normalerweise wird Stärke mit Hilfe von Iod in einer Iodprobe nachgewiesen.

Praktische Anwendungen findet die Iodprobe auch der vorgeschriebenen Markierung bestimmter Lebensmittel wie z. subventioniertem Butterfett. Diesen Lebensmitteln wird eine geringe Stärke beigefügt. So gekennzeichnet lassen sich die Produkte ohne aufwändige Analysemethoden mittels Iod-Kaliumiodid-Lösung nachweisen.

Stärke als pflanzlicher Speicherstoff

Stärke ist der Stoff in dem ihre überschüssige Energie als Reserve speichern. Der der Stärkebildung ist hierbei die Speicherung der in unlöslicher und somit osmotisch unwirksamer Form. Stärke kann deshalb im zu Glucose ohne viel Wasser also viel gespeichert werden. Die Stärke tritt in den Geweben aller grünen Pflanzen auf. Sie kommt aber nicht in Pilzen und auch nicht in einigen Algen (Diatomeen und Florideen) vor; bei letzteren sie durch eine ähnliche Substanz (Florideenstärke) ersetzt sich mit Iod gelb oder braun färbt. Auch im Einzeller Euglena kommen stärkeähnliche mit Iod jedoch sich nicht färbende Körner (Paramylon) Endlich tritt in den Epidermiszellen einiger höherer Pflanzen eine mit Iod blau oder rötlich färbende Substanz in gelöster auf die lösliche Stärke. In allen übrigen ist das Auftreten der Stärke in der Körnerform die Regel. Sehr reich an Stärke die zur Reservestoffspeicherung dienenden Gewebe der Samen Knollen Zwiebeln und Rhizome sowie die Markstrahlen und das Holzparenchym Holzkörper der Bäume . Diese Reservestärke unterscheidet sich durch ihre von der feinkörnigen im assimilierenden Gewebe auftretenden Die Bildung der Stärke erfolgt entweder innerhalb Chloroplasten oder in anderen Plastiden etwa in den farblosen Leukoplasten . Letztere treten besonders in solchen chlorophyllfreien auf in denen die Assimilationsprodukte in Reservestärke werden wie in vielen stärkemehlhaltigen Knollen. Bei chlorophyllhaltigen Algen z. B. bei Spirogyra treten die an besonderen Bildungsherden im Umkreis von Pyrenoiden Das Wachstum der anfangs ganz winzigen Stärkekörner durch Einlagerung neuer Stärkemoleküle zwischen die schon während die zusammengesetzten Stärkekörner sich durch nachträgliche und Umlagerung mit neuen Schichten bilden.

Stärke ist das wichtigste Kohlenhydrat der menschlichen Ernährung. Auch viele Tiere ernähren sich von der pflanzlichen Stärke.

Stärkespaltung

Durch Enzyme (α- β- Amylasen ) kann Stärke gespalten werden. Dadurch entstehen bzw. Doppelzucker. Dies geschieht z.B. auch im von Pflanzenzellen denn im Leben der Pflanze die Stärke z.B. das Material für den der Zellwand . Auf ähnliche Weise kann der tierische menschliche Körper Energie aus Stärke gewinnen. Amylasen aber auch als Mehlbehandlungsmittel eingesetzt um Mehle besser backfähig zu machen. Speziell bei Roggen muß die Spaltung der Stärke in natürlicher Amylase-Tätigkeit in der Regel jedoch eingedämmt um die Backfähigkeit zu gewährleisten. Traditionell geschieht durch Säuerung der Teige .

Verhalten beim Erhitzen

Stärke kann unter Hitzeinwirkung ein Vielfaches Eigengewichtes an Wasser physikalisch binden aufquellen und verkleistern. Beim mit Wasser quillt die Stärke bei 47-57° Schichten platzen und bei 55-87° (Kartoffelstärke bei 5° Weizenstärke bei 67 5°) entsteht Stärkekleister je nach der Stärkesorte verschiedenes Steifungsvermögen besitzt größeres als Weizenstärkekleister dieser größeres als Kartoffelstärkekleister) sich mehr oder weniger leicht unter Säuerung Bei kühlen Temperaturen bildet sich dieser Effekt wieder zurück - man spricht von Retrogradation . Verkleisterte Stärke und geronnenes Klebereiweiß bilden die Basisstruktur von Gebäcken jeder Art (siehe auch Brotkrume ).

Stärkegewinnung

Stärke wird in unseren Breiten meistens Kartoffeln oder Getreide gewonnen. Die Produktion ist in der Union stark subventioniert. Man gewinnt Stärke aber aus zahlreichen anderen Pflanzen von denen neben und Kartoffeln auch Reis (Bruchreis aus den und Mais besonders wichtig sind.

Historische Verfahren der Stärkeproduktion

Kartoffelstärke

Traditionell werden zur Herstellung von Kartoffelstärke Kartoffeln welche etwa 75 Prozent Wasser 21 Stärke und 4 Prozent andere Substanzen enthalten schnell rotierenden Zylindern die mit Sägezähnen besetzt unter Zufluss von Wasser möglichst fein zerrieben man den Brei in welchem die Zellen vollständig zerrissen die Stärkekörner also bloßgelegt sein aus einem Metallsieb auf welchem ein Paar langsam rotieren unter Zufluss von Wasser auswäscht. größeren Betrieben benutzt man kontinuierlich wirkende Apparate denen der Brei durch eine Kette allmählich ein langes geneigt liegendes Sieb transportiert und ausgewaschen und das auf den schon fast Brei fließende Wasser welches also nur sehr Stärkemehl aufnimmt auch noch auf frischen Brei wird. Der ausgewaschene Brei (Pülpe) enthält 80-95 Wasser in der Trockensubstanz aber noch etwa Prozent Stärke und dient als Viehfutter auch Stärkezucker- Branntwein- und Papierherstellung; das Waschwasser hat zum Berieseln der Wiesen benutzt doch gelang auch die stickstoffhaltigen Bestandteile des Kartoffelfruchtwassers als zu verwerten. Da die Pülpe noch sehr Stärke enthält zerreibt man sie zwischen Walzen alle Zellen zu öffnen und wäscht sie einmal aus. Nach einer andern Methode schneidet die Kartoffeln in Scheiben befreit sie durch in Wasser von ihrem Saft und schichtet mit Reisigholz oder Horden zu Haufen in sie bei einer Temperatur von 30-40° in acht Tagen vollständig verrotten und in eine breiartige Masse verwandelt werden aus welcher die leicht ausgewaschen werden kann. Das von den abfließende Wasser enthält die Saftbestandteile der Kartoffeln und Stärke und feine Fasern die durch Sieb gegangen sind suspendiert. Man rührt dieses in Bottichen auf lässt es kurze Zeit damit Sand und kleine Steinchen zu Boden können lässt es dann durch ein feines fließen um gröbere Fasern zurückzuhalten und bringt dann in einen Bottich in welchem sich Stärke und auf ihr die Faser ablagert. obere Schicht des Bodensatzes wird deshalb nach Ablassen des Wassers entfernt und als Schlammstärke verwertet oder weiter gereinigt indem man sie einem Schüttelsieb aus feiner Seidengaze durch deren die Stärke aber nicht die Fasern hindurchgehen viel Wasser auswäscht. Die Hauptmasse der Stärke im Bottich wiederholt mit reinem Wasser angerührt nach jedesmaligem Absetzen von der oberen unreinen befreit. Man kann auch die rohe Stärke Wasser durch eine sehr schwach geneigte Rinne lassen in deren oberem Teil sich die reine Stärke ablagert während die leichteren Fasern dem Wasser weiter fortgeführt werden.

Oft benutzt man auch Zentrifugalmaschinen in sich die schwere Stärke zunächst an der Wand der schnell rotierenden Siebtrommel ablagert während leichte Faser noch im Wasser suspendiert bleibt. Wasser aber entweicht durch die Siebwand und kann schließlich die Stärke aus der Zentrifugalmaschine festen Blöcken herausheben deren innere Schicht die bildet. Die feuchte (grüne) Stärke welche etwa Prozent Wasser enthält wird ohne weiteres zu verarbeitet für alle anderen Zwecke aber auf oder auf Platten aus gebranntem Gips die Wasser einsaugen auch unter Anwendung der Luftpumpe und bei einer Temperatur unter 60° getrocknet. bringt sie in Brocken oder zwischen Walzen und gesiebt als Mehl in den Handel. wird die feuchte Stärke mit etwas Kleister und durch eine durchlöcherte eiserne Platte getrieben man die erhaltenen Stängel auf Horden trocknet. einen gelblichen Ton der Stärke zu verdecken man ihr vor dem letzten Waschen etwas zu.

Weizenstärke

Weizenstärke wird aus weißem dünnhülsigem mehligem hergestellt. Dieser enthält etwa 58-64 Prozent Stärke etwa 10 Prozent Kleber und 3-4 Prozent welcher hauptsächlich die Hülsen des Korns bildet. Eigenschaften des Klebers bedingen die Abweichungen der von der Gewinnung der Stärke aus Kartoffeln. dem traditionellen Halleschen oder Sauerverfahren weicht man Weizen in Wasser zerquetscht ihn zwischen Walzen überlässt ihn mit Wasser übergossen der Gärung durch Sauerwasser aus einem früheren Prozess eingeleitet und Essig- und Milchsäure liefert in welcher der Kleber löst oder wenigstens seine zähe so weit verliert dass man nach 10-20 in einer siebartig durchlöcherten Waschtrommel die Stärke kann. Das aus der Trommel abfließende Wasser in einem Bottich zunächst Stärke dann eine Mischung von Stärke mit Kleber und Hülsenteilchen Schlammstärke) zuletzt eine schlammige vorwiegend aus Kleber Masse ab. Diese Rohstärke wird ähnlich wie Kartoffelstärke gereinigt und dann getrocknet wobei sie Pulver zerfällt oder wenn sie noch geringe Kleber enthält die so genannte Strahlenstärke liefert von den Normalverbrauchern irrtümlich für besonders rein wird.

Nach dem traditionellen Elsässer Verfahren wird gequellte Weizen durch aufrechte Mühlsteine unter starkem zerquetscht und sofort ausgewaschen. Das abfließende Wasser neben Stärke viel Kleber und Hülsenteilchen und entweder der Gärung überlassen und dann wie vorigen Verfahren weiter verarbeitet oder direkt in gebracht wo viel Kleber abgeschieden und eine erhalten wird die man durch Gärung etc. reinigt. Die bei diesem Verfahren erhaltenen Rückstände beträchtlich höheren landwirtschaftlichen Wert als die bei Halleschen Verfahren entstehenden. Will man aber den noch vorteilhafter verwerten so macht man aus einen festen zähen Teig und bearbeitet diesen etwa einer Stunde in Stücken von 1kg einem rinnenförmigen Trog unter Zufluss von Wasser einer leicht kannelierten Walze. Hierbei wird die aus dem Kleber ausgewaschen und fließt mit Wasser ab während der Kleber als zähe Masse zurückbleibt.

Reisstärke

Reis enthält 70-75 Prozent Stärke neben 7-9 unlöslichen eiweißartigen Stoffen die aber durch Einweichen Reises in ganz schwacher Natronlauge größtenteils gelöst Man zerreibt den Reis dann in einer unter beständigem Zufluss schwacher Lauge behandelt den in einem Bottich anhaltend mit Lauge und lässt kurze Zeit absetzen damit sich gröbere zu Boden senken und zieht das Wasser welchem reine Stärke suspendiert ist ab. Aus Bodensatz wird die Stärke in einem rotierenden durch Wasser ausgewaschen worauf man sie durch mit Lauge und Abschlämmen vom Kleber befreit. zuerst erhaltene reinere Stärke lässt man absetzen die obere unreine Schicht behandelt das übrige der Zentrifugalmaschine und trocknet die reine Stärke.

Maisstärke

Mais weicht man vier- bis fünfmal je Stunden in Wasser von 35° wäscht ihn lässt ihn dann durch zwei Mahlgänge gehen. Mehl fällt in eine mit Wasser gefüllte mit Flügelrührer und gelangt aus dieser auf das nur die grobe Kleie zurückhält. Die der Stärke beladenen durch das Gewebe hindurchgegangenen gelangen in Tröge dann durch zwei feine und endlich auf wenig geneigte 80-100 m Schiefertafeln auf welchen sich die Stärke ablagert. abfließende nur noch Spuren von Stärke enthaltende lässt man stehen und presst den Absatz Kuchen um ihn als Viehfutter zu verwenden. ist unter dem Namen Maizena im Handel.

Rosskastanienstärke

Auch aus Rosskastanien kann Stärke gewonnen werden doch ist nur für technische Zwecke verwendbar da ein anhaftender Bitterstoff durch Behandeln mit kohlensaurem Natron vollständig entfernt werden kann. Die Ausbeute beträgt Prozent. Die handelsübliche Stärke dagegen enthält etwa Prozent reine Stärke 14-18 Prozent Wasser und den billigeren Sorten bis 5 Prozent Kleber 5 Prozent Fasern und 1 3 Prozent während der Aschengehalt in den besten Sorten 0 01 Prozent beträgt.

Verwendung von Stärke

Stärke wird vielfältig eingesetzt. Sie dient zum Beizen von Baumwolle zur Färbung mit Anilinfarben zum Leimen Papiers zum Verdicken von Farben in der sie wird als Kleister verwendet man setzt zur Herstellung von Dextrin und Traubenzucker ein zur Herstellung von Nudeln und mehlhaltigen Nahrungsmitteln ( Brot Backwaren). Die Stärke ist auch der Bestandteil im Getreide und in den Kartoffeln dem sich beim Bierbrauen nachdem sie in Zucker und Dextrin wurde der Alkohol bildet.

Historisches

Stärke war bereits der Antike bekannt Dioskurides wurde sie amylon genannt weil sie nicht wie andere Stoffe in Mühlen gewonnen wird. Nach Plinius wurde sie zuerst auf Chios aus Weizenmehl dargestellt. Über die Fortschritte Fabrikation im Mittelalter weiß man wenig nur so viel sicher dass die Holländer im 16. Jahrhundert im großen Maßstab herstellten und bedeutende Mengen Die Stärkeindustrie entwickelte sich vorwiegend als landwirtschaftliches Mit einfachsten Vorrichtungen gewann man zwar nur mäßige Ausbeute doch die Fortschritte in der der Maschinen und Apparate führten dann zu größeren Ausbeute vor allem durch Einführung besonders Zentrifugalmaschinen.



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