Škrob
Obsah
Recenzováno: Todd Smith, PhD
Definice škrobu
podstatné jméno
množné číslo: škrob, škroby
škrob, stɑɹtʃ
Polysacharidový sacharid (C6H10O5)n sestávající z velkého počtu molekul glukózy spojených glykosidickými vazbami, a vyskytuje se zejména v semenech, cibulích a hlízách
Přehled
Škrob patří do skupiny polysacharidových sacharidů. Sacharidy jsou organické sloučeniny tvořené uhlíkem, vodíkem a kyslíkem, obvykle v poměru 1:2:1. Sacharidy se skládají z uhlíku, vodíku a kyslíku. Jsou jednou z hlavních tříd biomolekul. Jako živiny je lze rozdělit do dvou hlavních skupin: jednoduché sacharidy a složené sacharidy. Jednoduché sacharidy, někdy označované jednoduše jako cukr, se skládají z jednoho nebo dvou sacharidových zbytků. Jsou snadno stravitelné a slouží jako rychlý zdroj energie. Složené sacharidy (např. celulóza, škrob, chitin a glykogen) jsou ty, které potřebují více času na trávení a metabolismus. Často mají vysoký obsah vlákniny a na rozdíl od jednoduchých sacharidů méně často způsobují prudké zvýšení hladiny cukru v krvi. Zejména glykogen se ukládá v játrech pro rychlý přístup k energii, protože se spaluje dříve než tuky.
Historie a terminologie
Škrob byl znám a používán již před 100 000 lety. Předpokládá se, že se používá při přípravě potravin, například při výrobě chleba a kaší. Tato hypotéza vychází z kamenných nástrojů objevených ve starých jeskyních. Nástroje se pravděpodobně používaly ke škrábání a mletí škrobových zrn z divokého čiroku. Toto pozorování vedlo vědce k domněnce, že zařazení škrobu do jídelníčku pravěkých lidí v afrických savanách a lesích zlepšilo kvalitu stravy. Zpracování zrn na základní potraviny znamenalo posun v pravěkém stravování a považuje se za zásadní krok v evoluci člověka. (Ref. 1) Slovo škrob může pocházet ze staroanglického stearc („ostrý, silný, drsný“), které zase může mít germánský původ, tj. starchī, což znamená „silný“.
Charakteristika
Skrob je složitý polysacharid tvořený velkým počtem glukózových jednotek spojených glykosidickými vazbami. Je to bílý prášek bez chuti a zápachu. Má proměnlivou molární hmotnost. Je nerozpustný v alkoholu a ve studené vodě. Jeho chemický vzorec je (C6H10O5)n. Čistý škrob tvoří dva typy molekul: amylosa a amylopektin. Amylosa i amylopektin jsou polysacharidy složené ze zbytků glukosy. Liší se strukturou: amylosa je lineární řetězec molekul glukosy spojených α-(1,4) glykosidickými vazbami, zatímco amylopektin je rozvětvený řetězec molekul glukosy spojených lineárně α-(1,4) glykosidickými vazbami a α-(1,6) vazbami v intervalech 24 až 30 glukosových podjednotek. Protože škrob je polysacharid složený převážně z D-glukosy, patří proto do skupiny α-glukanů.
Amylopektin je lépe rozpustný ve vodě a snadněji stravitelný než amylosa. Jeho rozpustnost je způsobena mnoha koncovými body, které mohou vytvářet vodíkové vazby s vodou. Obecně škrob obsahuje 75-80 % hmotnostních amylopektinu a 20-25 % hmotnostních amylosy.
Dehydratační syntéza
Chemický proces spojování monosacharidových jednotek se označuje jako dehydratační syntéza, protože při něm dochází k uvolňování vody jako vedlejšího produktu. Dehydratační syntézou se vyrábí škrob. Rostliny ukládají glukózu, která se nepoužívá, jako škrob. Nejprve se glukóza fosforyluje na glukóza-1-fosfát. Škrobová zrna jsou uložena v amyloplastech umístěných uvnitř buněk různých rostlinných orgánů. Škrobová zrna se nacházejí v plodech, semenech, hlízách a oddencích. Sedmikrásky, slunečnice a topinambury jsou příklady rostlin, které místo škrobu ukládají inulin (což je fruktan).
Degradace
U rostlin dochází k degradaci škrobu přirozeně v noci. Enzym glukanová vodní dikináza fosforyluje škrob, zejména na C-6 jednoho z glukózových zbytků. Poté jiný enzym (fosfoglukanová vodní dikináza) fosforyluje glukózový zbytek na C-3. Po fosforylaci mohou rozkladné enzymy působit na škrob a uvolňovat jednoduché cukry. Například beta-amyláza uvolňuje dva glukosové zbytky jako maltosu. Dalším degradačním enzymem je disproporcionační enzym-1, který na konci degradačního procesu uvolňuje molekulu glukózy. Při rozkladu škrobu vzniká především maltóza a menší množství glukózy. Tyto jednoduché cukry se pak přesunou z plastidu do cytosolu prostřednictvím transportérů: maltózového transportéru pro maltózu a plastidového glukózového translokátoru pro glukózu. Později mohou být použity jako substrát pro biosyntézu sacharózy, která je nezbytná v mitochondriální oxidativní pentózové dráze, která v noci generuje ATP. (Ref.2)
Hydrolýza
Hydrolýza je proces přeměny polysacharidu, například škrobu, na jednoduché cukerné složky. Proces přeměny polysacharidů na monosacharidy se nazývá zejména sacharifikace. U člověka se složité sacharidy, jako je škrob, tráví prostřednictvím řady enzymatických reakcí. Těmito enzymy jsou slinná amyláza, pankreatická amyláza a maltáza. Slinná amyláza působí na škrob a štěpí ho na maltózu. Když se částečně strávené sacharidy dostanou do tenkého střeva, slinivka břišní vylučuje pankreatickou šťávu, která obsahuje pankreatickou amylázu. Tento enzym působí na částečně strávené sacharidy tak, že je rozkládá na jednoduché cukry. Kartáčová hranice tenkého střeva uvolňuje trávicí enzymy, jako je isomaltáza, maltasa, sukrasa a laktáza. Isomaltáza tráví polysacharidy na vazbách alfa 1-6 a přeměňuje alfa-limitní dextrin na maltózu. Maltáza štěpí maltózu (disacharid) na dvě glukózové jednotky. Sachráza a laktáza štěpí sacharózu a laktózu na monosacharidové složky. Epitelové buňky (enterocyty) na kartáčové hranici tenkého střeva absorbují monosacharidy a poté je uvolňují do kapilár. Jednoduché cukry jsou pak z krevního řečiště transportovány do buněk dalších tkání, zejména do jater. Glukóza v krvi může být v těle využita k výrobě ATP. V opačném případě je spolu s galaktózou a fruktózou (které se z velké části přeměňují na glukózu) transportována do jater, kde se ukládá jako glykogen.
Rezistentní škrob
Rezistentní škrob je forma škrobu, která odolává trávení v tenkém střevě člověka. Jedná se také o vlákninu. Místo toho je metabolizován v tlustém střevě mikrobiotou tlustého střeva. Mikrobi v tlustém střevě jej fermentují a produkují vedlejší metabolické produkty, jako jsou plyny a mastné kyseliny s krátkým řetězcem. Zejména mastné kyseliny s krátkým řetězcem se vstřebávají a poskytují lidskému organismu zdraví prospěšné látky. Fermentace rezistentního škrobu také pomáhá podporovat růst prospěšných bakterií.
Rostlinný škrob vs. živočišný škrob
Živočišný škrob není škrob jako takový. Odkazuje na složku živočišného glykogenu díky podobnosti struktury a složení amylopektinu. Zatímco rostliny ukládají přebytečnou glukózu ve formě škrobu, zvířata tak činí také ve formě glykogenu. Glykogen je rozvětvený polymer glukózy, který se vytváří hlavně v jaterních a svalových buňkách a funguje jako sekundární dlouhodobá zásobárna energie v živočišných buňkách. Podobně jako škrob je glykogen složitý sacharid, který slouží především jako zásobní sacharid. Rozdíl mezi amylopektinem u rostlin a amylopektinem u živočichů spočívá v tom, že amylopektin má rozsáhlejší větvení na každých 8 až 12 glukózových jednotek.
Biologický význam
Všechna semena a hlízy rostlin obsahují škrob, který je převážně přítomen jako amylóza a amylopektin. Rostliny využívají škrob jako způsob ukládání přebytečné glukózy, a tím také využívají škrob jako potravu prostřednictvím mitochondriální oxidativní fosforylace během noci nebo v době, kdy je fotosyntéza nepravděpodobná. Rostliny ukládají přebytečný škrob do amyloplastů, což jsou leukoplasty, které fungují především při ukládání škrobových granulí polymerací glukózy a při přeměně těchto zásob zpět na jednodušší cukry (např. maltózu a glukózu), zejména když není k dispozici světlo. Chloroplasty, pigmentované organely podílející se především na fotosyntéze, jsou rovněž schopny ukládat škrob.
Zvířata neukládají přebytečnou glukózu ve formě škrobu; ukládají ji jako glykogen. Někteří živočichové se však živí potravou s obsahem škrobu.
Skrob je obsažen v mnoha základních potravinách, jako je kukuřice, rýže, pšenice, brambory, maniok, ječmen, žito, taro, batáty atd. Je také přítomen v různých potravinářských výrobcích, jako jsou obiloviny, nudle, palačinky, chléb, těstoviny atd. Škrob poskytuje přibližně 4,2 kilokalorií na gram. U lidí může škrob sloužit jako hlavní zdroj glukózy. Glukosa je nezbytná, protože se podílí na obecném metabolismu, např. na glykolýze (pro syntézu energie), glykogenezi (pro syntézu glykogenu), pentosofosfátové dráze (pro syntézu pentos a NADPH pro použití při syntéze nukleových kyselin, resp. lipidů).
Škrob má mnoho komerčních využití, např. při výrobě papíru, jako potravina, při výrobě komerčního hroznového cukru, pro ztužování prádla v prádelnách, při výrobě pasty, v polygrafickém průmyslu, při výrobě vodíku atd.
Zdravotní rizika
Příliš mnoho škrobu ve stravě je spojováno se zubním kazem, obezitou a cukrovkou. Škrob (zejména vařený a obsažený ve zpracovaných potravinách) může způsobit prudké zvýšení hladiny glukózy v krvi po jídle. Konzumace škrobu se proto doporučuje s mírou. Jedinci s celiakií a vrozeným deficitem sacharázy a isomaltázy se mohou muset škrobnatým potravinám vyhýbat. (Ref.3)
Etymologie
- Stará angličtina stearc („ostrý, silný, drsný“)
Chemický vzorec
- (C6H10O5)n
Příbuzné pojmy
- Zvíře škrob
- rozpustný škrob
- škrobový ekvivalent
- škrobová guma
- škrobový cukr
- škrobová syntáza
- škrob-stravování
- Škrob-jodový test
Porovnat
- glykogen
Viz také
- polysacharid
- sacharid
- amylóza
- amylopektin
- jodový test
- Porce bylo snědeno 100,000 let. (2009, 18. prosince). Získáno z telegraph.co.uk/news/uknews/6834609/Porridge-was-eaten-100000-years-ago.html Odkaz
- Přispěvatelé Wikipedie. (2019, 25. února). Škrob. Získáno z en.wikipedia.org/wiki/Starch#Energy-store-of-plants Odkaz
- Starch: Potraviny, trávení, glykemický index. (2016, 4. června). Získáno z nutrientsreview.com/carbs/polysaccharides-starch.html Odkaz
.