skrobia

skrobia

Reviewed by: Todd Smith, PhD

Starch Definicja

noun
plural: skrobia, skrobia
skrobia, stɑɹtʃ
Węglowodan polisacharydowy (C6H10O5)n składający się z dużej liczby cząsteczek glukozy połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi, i występuje zwłaszcza w nasionach, cebulkach i bulwach

Przegląd

Skrobia należy do grupy węglowodanów polisacharydowych. Węglowodany są związkami organicznymi składającymi się z węgla, wodoru i tlenu, zwykle w stosunku 1:2:1. Stanowią one jedną z głównych klas biomolekuł. Jako składnik odżywczy można je podzielić na dwie główne grupy: węglowodany proste i węglowodany złożone. Węglowodany proste, czasami nazywane po prostu cukrem, składają się z jednej lub dwóch reszt sacharydowych. Są one łatwo trawione i służą jako szybkie źródło energii. Węglowodany złożone (takie jak celuloza, skrobia, chityna i glikogen) to te, które potrzebują więcej czasu, aby zostać strawione i zmetabolizowane. Są one często bogate w błonnik i w przeciwieństwie do węglowodanów prostych, rzadziej powodują skoki poziomu cukru we krwi. Glikogen, w szczególności, jest przechowywany w wątrobie dla szybkiego dostępu do energii, jak to jest spalane przed fat.

Historia i terminologia

Skrobia od dawna znane i używane już 100.000 lat temu. Uważa się, że była używana w przygotowaniu żywności, takich jak w produkcji chleba i kasz. Hipoteza ta oparta jest na kamiennych narzędziach wydobytych z dawnych jaskiń. Narzędzia te były prawdopodobnie używane do skrobania i mielenia ziaren skrobi z dzikiego sorgo. Ta obserwacja doprowadziła naukowców do przypuszczenia, że włączenie skrobi do prehistorycznej diety wczesnych ludzi w afrykańskich sawannach i lasach poprawiło jakość diety. Przetwarzanie ziaren w zszywkę oznaczało zmianę prehistorycznej diety i uważane było za kluczowy krok w ewolucji człowieka. (Ref.1) Słowo skrobia może pochodzić od staroangielskiego stearc („stark, strong, rough”), który z kolei może mieć germańskie pochodzenie, tj. starchī, co oznacza „silny”.

Charakterystyka

Skrobia jest złożonym polisacharydem składającym się z dużej liczby jednostek glukozy połączonych wiązaniami glikozydowymi. Jest to biały, bezsmakowy i bezwonny proszek. Ma zmienną masę molową. Jest nierozpuszczalny w alkoholu i w zimnej wodzie. Jego wzór chemiczny to (C6H10O5)n. Czysta skrobia składa się z dwóch rodzajów cząsteczek: amylozy i amylopektyny. Zarówno amyloza, jak i amylopektyna są polisacharydami składającymi się z reszt glukozy. Różnią się budową: amyloza jest liniowym łańcuchem cząsteczek glukozy połączonych wiązaniami α-(1,4) glikozydowymi, natomiast amylopektyna jest rozgałęzionym łańcuchem cząsteczek glukozy połączonych liniowo wiązaniami α-(1,4) glikozydowymi i wiązaniami α-(1,6) w odstępach od 24 do 30 podjednostek glukozy. Ponieważ skrobia jest polisacharydem składającym się głównie z D-glukozy, należy zatem do grupy α-glukanów.

Amylopektyna jest bardziej rozpuszczalna w wodzie i łatwiejsza do strawienia niż amyloza. Jej rozpuszczalność wynika z wielu punktów końcowych, które mogą tworzyć wiązania wodorowe z wodą. Ogólnie rzecz biorąc, skrobia zawiera 75 -80% wagowych amylopektyny i 20-25% amylozy.

Synteza dehydratacyjna

Proces chemiczny łączenia jednostek monosacharydowych jest określany jako synteza dehydratacyjna, ponieważ prowadzi do uwolnienia wody jako produktu ubocznego. Skrobia jest produkowana w procesie syntezy dehydratacyjnej. Rośliny magazynują glukozę, która nie jest wykorzystywana jako skrobia. Najpierw glukoza jest fosforylowana do glukozo-1-fosforanu. Granulki skrobi przechowywane są wewnątrz amyloplastów znajdujących się w komórkach różnych organów roślinnych. Granulki skrobi można znaleźć w owocach, nasionach, bulwach i kłączach. Stokrotki, słoneczniki i topinambur są przykładami roślin, które zamiast skrobi przechowują inulinę (która jest fruktanem).

Degradacja

W roślinach degradacja skrobi zachodzi naturalnie w nocy. Enzym dikinaza wodna glukanu fosforyluje skrobię, szczególnie przy C-6 jednej z reszt glukozy. Następnie inny enzym (dikinaza wodna fosfoglukanu) fosforyluje resztę glukozową przy C-3. Po fosforylacji, enzymy degradujące mogą teraz oddziaływać na skrobię w celu uwolnienia cukrów prostych. Na przykład beta-amylaza uwalnia dwie reszty glukozy jako maltozę. Innym enzymem degradującym jest enzym dysproporcjonujący-1, który pod koniec procesu degradacji uwalnia cząsteczkę glukozy. W wyniku degradacji skrobi powstaje głównie maltoza i mniejsze ilości glukozy. Te cukry proste będą następnie przemieszczane z plastydów do cytozolu za pośrednictwem transporterów: maltozowego dla maltozy i plastydowego dla glukozy. Mogą one być później wykorzystane jako substrat do biosyntezy sacharozy, która jest niezbędna w mitochondrialnej pentozowej ścieżce oksydacyjnej, generującej ATP w nocy. (Ref.2)

Hydroliza

Hydroliza jest procesem przekształcania polisacharydu, takiego jak skrobia, w proste składniki cukrowe. Proces przekształcania polisacharydów w monosacharydy, w szczególności, nazywany jest scukrzaniem. U człowieka węglowodany złożone, takie jak skrobia, są trawione w wyniku szeregu reakcji enzymatycznych. Enzymami tymi są amylaza ślinowa, amylaza trzustkowa i maltaza. Amylaza ślinowa działa na skrobię i rozkłada ją do maltozy. Kiedy częściowo strawione węglowodany docierają do jelita cienkiego, trzustka wydziela soki trzustkowe, które zawierają amylazę trzustkową. Enzym ten działa na częściowo strawione węglowodany, rozkładając je na cukry proste. Granica szczoteczkowa jelita cienkiego uwalnia enzymy trawienne, takie jak izomaltaza, maltaza, sacharoza i laktaza. Izomaltaza trawi polisacharydy na poziomie wiązań alfa 1-6 i przekształca alfa-limitowaną dekstrynę w maltozę. Maltaza rozkłada maltozę (disacharyd) na dwie jednostki glukozowe. Sucrase i laktaza trawią odpowiednio sacharozę i laktozę do składników monosacharydowych. Komórki nabłonkowe (enterocyty) na granicy szczoteczkowej jelita cienkiego wchłaniają cukry proste, a następnie uwalniają je do naczyń włosowatych. Cukry proste są następnie transportowane z krwiobiegu do komórek innych tkanek, zwłaszcza do wątroby. Glukoza we krwi może być wykorzystana przez organizm do produkcji ATP. W przeciwnym razie jest transportowana do wątroby, wraz z galaktozą i fruktozą (które są w znacznym stopniu przekształcane w glukozę), w celu przechowywania jako glikogen.

Skrobia oporna

Skrobia oporna jest formą skrobi, która opiera się trawieniu w jelicie cienkim człowieka. Jest to również błonnik pokarmowy. Zamiast tego jest metabolizowana w jelicie grubym przez mikrobiotę okrężnicy. Mikroby w okrężnicy fermentują go i wytwarzają produkty uboczne, takie jak gazy i krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, w szczególności, są wchłaniane i zapewniają korzyści zdrowotne dla organizmu człowieka. Fermentacja skrobi opornej pomaga również promować wzrost korzystnych bakterii.

Skrobia roślinna vs. Skrobia zwierzęca

Skrobia zwierzęca nie jest skrobią per se. Odnosi się do składnika glikogenu zwierzęcego ze względu na podobieństwo w strukturze i składzie amylopektyny. Podczas gdy rośliny magazynują nadmiar glukozy w postaci skrobi, zwierzęta robią to również w postaci glikogenu. Glikogen jest rozgałęzionym polimerem glukozy, który jest produkowany głównie w komórkach wątroby i mięśni i pełni funkcję wtórnego, długoterminowego magazynu energii w komórkach zwierzęcych. Podobnie jak skrobia, glikogen jest węglowodanem złożonym, który służy przede wszystkim jako węglowodan magazynujący. Różnica między amylopektyną u roślin a amylopektyną u zwierząt polega na tym, że ta ostatnia ma bardziej rozbudowane rozgałęzienia co 8 do 12 jednostek glukozy.

Znaczenie biologiczne

Wszystkie nasiona roślin i bulwy zawierają skrobię, która jest obecna głównie jako amyloza i amylopektyna. Rośliny wykorzystują skrobię jako sposób na przechowywanie nadmiaru glukozy, a zatem również wykorzystują skrobię jako pożywienie poprzez mitochondrialną fosforylację oksydacyjną w nocy lub gdy fotosynteza jest mało prawdopodobna. Rośliny magazynują nadmiar skrobi w amyloplastach, które są leukoplastami funkcjonującymi głównie w magazynowaniu granulek skrobi poprzez polimeryzację glukozy oraz w przekształcaniu tych rezerw z powrotem w prostsze cukry (np. maltozę i glukozę), zwłaszcza gdy światło nie jest dostępne. Chloroplasty, pigmentowane organelle zaangażowane głównie w fotosyntezę, są również zdolne do przechowywania skrobi.

Zwierzęta nie przechowują nadmiaru glukozy w postaci skrobi; przechowują je w postaci glikogenu. Jednak niektóre zwierzęta żywią się pokarmem zawierającym skrobię.
Skrobia dietetyczna jest obecna w wielu podstawowych pokarmach, takich jak kukurydza, ryż, pszenica, ziemniaki, maniok, jęczmień, żyto, taro, ignamy itp. Jest ona również obecna w różnych produktach spożywczych, takich jak płatki śniadaniowe, kluski, naleśniki, chleb, makaron itp. Skrobia dostarcza około 4,2 kilokalorii na gram. U ludzi, skrobia może służyć jako główne źródło glukozy. Glukoza jest niezbędna, ponieważ jest zaangażowana w ogólny metabolizm, np. glikolizę (do syntezy energii), glikogenezę (do syntezy glikogenu), szlak pentozowo-fosforanowy (do syntezy pentoz i NADPH do wykorzystania odpowiednio w syntezie kwasów nukleinowych i syntezie lipidów).
Skrobia ma wiele zastosowań komercyjnych, takich jak w papiernictwie, jako żywność, w produkcji komercyjnego cukru gronowego, do usztywniania bielizny w pralniach, w produkcji pasty, w przemyśle drukarskim, w produkcji wodoru itp.

Ryzyko zdrowotne

Zbyt dużo skrobi w diecie jest związane z próchnicą zębów, otyłością i cukrzycą. Skrobia (zwłaszcza gotowana i zawarta w żywności przetworzonej) może powodować skoki poziomu glukozy we krwi po posiłku. Dlatego zaleca się umiarkowane spożycie skrobi. Osoby z celiakią i wrodzonym niedoborem sacharazy-izomaltazy mogą unikać pokarmów bogatych w skrobię. (Ref.3)

Etymologia

• Staroangielski stearc („stark, strong, szorstki”)

Wzór chemiczny

• (C6H10O5)n

Terminy pokrewne

• Zwierzęta skrobia
• Skrobia rozpuszczalna
• Równoważnik skrobi
• Guma skrobiowa
• Cukier skrobiowy
• Syntaza skrobiowa
• Skrobia-jedzenie
• skrobia-Test jodowy

Porównaj

• glikogen

Zobacz także

.
• polisacharyd
• węglowodan
• amyloza
• amylopektyna
• test jodowy

1. Porcja była spożywana 100,000 lat temu. (2009, 18 grudnia). Retrieved from telegraph.co.uk/news/uknews/6834609/Porridge-was-eaten-100000-years-ago.html Link
2. Wikipedia Contributors. (2019, February 25). Starch. Retrieved from en.wikipedia.org/wiki/Starch#Energy-store-of-plants Link
3. Skrobia: Żywność, trawienie, indeks glikemiczny. (2016, 4 czerwca). Retrieved from nutrientsreview.com/carbs/polysaccharides-starch.html Link

.