Starch

Starch

Reviewed by: Todd Smith, PhD

Zetmeel Definitie

naamwoord
plural: zetmeel, zetmeel
zetmeel, stɑɹtʃ
Een polysaccharide koolhydraat (C6H10O5)n dat bestaat uit een groot aantal glucosemoleculen die door glycosidebindingen met elkaar verbonden zijn, en komt vooral voor in zaden, bollen en knollen

Overzicht

Zetmeel behoort tot een groep van polysaccharide koolhydraten. Koolhydraten zijn organische verbindingen die bestaan uit koolstof, waterstof en zuurstof, meestal in de verhouding 1:2:1. Zij vormen een van de belangrijkste klassen van biomoleculen. Als voedingsstof kunnen zij in twee grote groepen worden ingedeeld: enkelvoudige koolhydraten en complexe koolhydraten. Enkelvoudige koolhydraten, soms ook gewoon suiker genoemd, bestaan uit één of twee sacharidenresiduen. Ze worden gemakkelijk verteerd en dienen als een snelle energiebron. Complexe koolhydraten (zoals cellulose, zetmeel, chitine en glycogeen) hebben meer tijd nodig om verteerd en gemetaboliseerd te worden. Ze bevatten vaak veel vezels en veroorzaken, in tegenstelling tot enkelvoudige koolhydraten, minder snel pieken in de bloedsuikerspiegel. Glycogeen, in het bijzonder, wordt opgeslagen in de lever voor snelle toegang tot energie als het wordt verbrand vóór vet.

Geschiedenis en terminologie

Zetmeel is al lang bekend en gebruikt zo vroeg als 100.000 jaar geleden. Men neemt aan dat het werd gebruikt bij de bereiding van voedsel, zoals bij het maken van brood en in pap. Deze hypothese is gebaseerd op de stenen werktuigen die in oude grotten zijn opgegraven. De werktuigen werden waarschijnlijk gebruikt om zetmeelkorrels van wilde sorghum af te schrapen en te malen. Deze waarneming heeft wetenschappers ertoe gebracht te veronderstellen dat de opname van zetmeel in het prehistorische dieet van de vroege mens in de Afrikaanse savannen en bosgebieden de kwaliteit van het dieet verbeterde. De verwerking van granen tot een hoofdbestanddeel markeerde de verschuiving van het prehistorische dieet en werd beschouwd als een cruciale stap in de menselijke evolutie. (Ref.1) Het woord zetmeel kan afkomstig zijn van het Oudengelse stearc (“grimmig, sterk, ruw”), dat op zijn beurt een Germaanse oorsprong zou kunnen hebben, nl. starchī, dat “sterk” betekent.

Kenmerken

Een zetmeel is een complexe polysaccharide die bestaat uit een groot aantal glucose-eenheden die met elkaar verbonden zijn door glycosidebindingen. Het is een wit, smaakloos en reukloos poeder. Het heeft een variabele molaire massa. Het is onoplosbaar in alcohol en in koud water. De chemische formule is (C6H10O5)n. Een zuiver zetmeel bestaat uit twee soorten moleculen: amylose en amylopectine. Zowel amylose als amylopectine zijn polysachariden die bestaan uit glucoseresiduen. Zij verschillen in structuur: amylose is een lineaire keten van glucosemoleculen verbonden door α-(1,4)-glycosidebindingen, terwijl amylopectine een vertakte keten is van glucosemoleculen die lineair verbonden zijn met α-(1,4)-glycosidebindingen en α-(1,6)-bindingen met tussenpozen van 24 tot 30 glucose-subeenheden. Aangezien zetmeel een polysacharide is dat hoofdzakelijk uit D-glucose bestaat, behoort het daarom tot een groep van α-glucanen.

Amylopectine is beter oplosbaar in water en gemakkelijker verteerbaar dan amylose. Zijn oplosbaarheid is te danken aan de vele eindpunten, die waterstofbruggen met water kunnen vormen. In het algemeen bevat zetmeel 75 -80% amylopectine en 20-25% amylose in gewicht.

Dehydratiesynthese

Het chemische proces van het samenvoegen van monosacharide-eenheden wordt dehydratiesynthese genoemd, omdat daarbij water als bijproduct vrijkomt. Zetmeel wordt geproduceerd door dehydratiesynthese. Planten slaan glucose die niet in gebruik is op als zetmeel. Eerst wordt glucose gefosforyleerd tot glucose-1-fosfaat. Zetmeelkorrels worden opgeslagen in de amyloplasten die zich in de cellen van verschillende plantenorganen bevinden. Zetmeelkorrels kunnen worden gevonden in vruchten, zaden, knollen en wortelstokken. Madeliefjes, zonnebloemen en aardperen zijn voorbeelden van planten die inuline (een fructaan) opslaan in plaats van zetmeel.

Afbraak

In planten gebeurt de afbraak van zetmeel op natuurlijke wijze ’s nachts. Het enzym glucan water dikinase fosforyleert het zetmeel, met name op C-6 van een van de glucose residuen. Vervolgens fosforyleert een ander enzym (fosfoglucaanwaterdikinase) het glucoseresidu op C-3. Na de fosforylering kunnen de afbrekende enzymen nu op het zetmeel inwerken om eenvoudige suikers vrij te maken. Bèta-amylase bijvoorbeeld maakt twee glucoseresiduen vrij in de vorm van maltose. Een ander afbrekend enzym is het disproportionerend enzym-1 dat aan het eind van het afbraakproces glucosemolecule vrijmaakt. Bij de afbraak van zetmeel ontstaat voornamelijk maltose en kleinere hoeveelheden glucose. Deze eenvoudige suikers worden vervolgens uit de plastide verplaatst naar het cytosol via transporters: maltose-transporter voor maltose en plastidische glucose-translator voor glucose. Zij kunnen later worden gebruikt als substraat voor de biosynthese van sucrose, die essentieel is in de mitochondriale oxidatieve pentose-route die ’s nachts ATP genereert. (Ref.2)

Hydrolyse

Hydrolyse is het proces van omzetting van een polysaccharide, zoals zetmeel, in eenvoudige suikercomponenten. Het proces van omzetting van polysacchariden in monosacchariden, in het bijzonder, wordt versuikering genoemd. Bij de mens worden complexe koolhydraten, zoals zetmeel, verteerd door middel van een reeks enzymatische reacties. Deze enzymen zijn speekselamylase, pancreasamylase en maltase. Speekselamylase werkt in op het zetmeel en breekt het af tot maltose. Wanneer de gedeeltelijk verteerde koolhydraten de dunne darm bereiken, scheidt de alvleesklier pancreassappen af die het pancreasamylase bevatten. Dit enzym werkt in op de gedeeltelijk verteerde koolhydraten door ze af te breken tot eenvoudige suikers. De borstelgrens van de dunne darm scheidt spijsverteringsenzymen af zoals isomaltase, maltase, sucrase en lactase. Isomaltase verteert polysachariden aan de alfa 1-6 bindingen, en zet alfa-limiet dextrine om in maltose. Maltase breekt maltose (een disacharide) af tot twee glucose-eenheden. Sucrase en lactase verteren respectievelijk sucrose en lactose tot monosaccharide bestanddelen. De epitheelcellen (enterocyten) aan de borstelgrens van de dunne darm absorberen de monosacchariden en geven ze vervolgens af aan de haarvaten. De enkelvoudige suikers worden vervolgens vanuit de bloedbaan naar de cellen van andere weefsels, met name naar de lever, getransporteerd. Glucose in het bloed kan door het lichaam worden gebruikt om ATP te produceren. Anders wordt het naar de lever getransporteerd, samen met de galactose en fructose (die grotendeels in glucose worden omgezet), om als glycogeen te worden opgeslagen.

Resistent zetmeel

Resistent zetmeel is een vorm van zetmeel die in de dunne darm van de mens tegen vertering bestand is. Het is ook een voedingsvezel. In plaats daarvan wordt het in de dikke darm gemetaboliseerd door de colonmicrobiota. De microben in de dikke darm fermenteren het en produceren metabolische bijproducten zoals gassen en vetzuren met een korte keten. Vooral de vetzuren met een korte keten worden geabsorbeerd en leveren gezondheidsvoordelen op voor het menselijk lichaam. Fermentatie van resistent zetmeel helpt ook de groei van nuttige bacteriën te bevorderen.

Plantenzetmeel vs. Dierlijk zetmeel

Dierlijk zetmeel is niet per se een zetmeel. Het verwijst naar het bestanddeel van het glycogeen van het dier vanwege de gelijkenis in structuur en samenstelling van amylopectine. Terwijl planten overtollige glucose opslaan in de vorm van zetmeel, doen de dieren dat ook in de vorm van glycogeen. Glycogeen is een vertakt polymeer van glucose dat hoofdzakelijk wordt geproduceerd in lever- en spiercellen, en fungeert als secundaire energieopslag op lange termijn in dierlijke cellen. Net als zetmeel is glycogeen een complex koolhydraat dat hoofdzakelijk dient als opslagkoolhydraat. Het verschil tussen de amylopectine in planten en de amylopectine in dieren is dat de laatste een uitgebreidere vertakking heeft op elke 8 tot 12 glucose-eenheden.

Biologisch belang

Alle plantenzaden en knollen bevatten zetmeel dat voornamelijk aanwezig is als amylose en amylopectine. Planten gebruiken zetmeel als een manier om overtollige glucose op te slaan, en gebruiken zetmeel dus ook als voedsel via de mitochondriale oxidatieve fosforylering tijdens de nacht of wanneer fotosynthese onwaarschijnlijk is. Planten slaan overtollig zetmeel op in amyloplasten, die leucoplasten zijn die in de eerste plaats zetmeelkorrels opslaan door polymerisatie van glucose en deze reserves weer omzetten in eenvoudiger suikers (b.v. maltose en glucose), vooral wanneer er geen licht beschikbaar is. Chloroplasten, gepigmenteerde organellen die hoofdzakelijk bij de fotosynthese betrokken zijn, kunnen ook zetmeel opslaan.

Dieren slaan overtollige glucose niet op als zetmeel; zij slaan het op als glycogeen. Sommige dieren voeden zich echter met zetmeelrijk voedsel.
Dieetzetmeel is aanwezig in veel basisvoedingsmiddelen, zoals maïs, rijst, tarwe, aardappelen, maniok, gerst, rogge, taro, yams, enz. Het is ook aanwezig in verschillende voedingsproducten zoals granen, noedels, pannenkoeken, brood, pasta, enz. Zetmeel levert ongeveer 4,2 kilocalorieën per gram. Bij de mens kan zetmeel dienen als een belangrijke bron van glucose. Glucose is essentieel omdat het betrokken is bij de algemene stofwisseling, b.v. de glycolyse (voor de synthese van energie), de glycogenese (voor de synthese van glycogeen), de pentosefosfaatroute (voor de synthese van pentoses en NADPH voor gebruik in respectievelijk de nucleïnezuur- en de vetsynthese).
Zetmeel heeft vele commerciële toepassingen, zoals in de papierfabricage, als voedingsmiddel, bij de productie van commerciële druivensuiker, voor het stijven van linnen in wasserijen, bij het maken van een pasta, in de drukindustrie, bij de productie van waterstof, enz.

Gezondheidsrisico

Te veel zetmeel in de voeding wordt in verband gebracht met tandcariës, obesitas en diabetes mellitus. Zetmeel (vooral gekookt en in bewerkte voedingsmiddelen) kan na een maaltijd pieken in de bloedglucosespiegel veroorzaken. Daarom wordt geadviseerd zetmeel met mate te gebruiken. Personen met coeliakie en aangeboren sucrase-isomaltase-deficiëntie moeten zetmeelrijke voedingsmiddelen mogelijk vermijden. (Ref.3)

Etymologie

• Old Engels stearc (“stark, strong, ruw”)

Chemische formule

• (C6H10O5)n

Verwante termen

• Dierlijk zetmeel
• oplosbaar zetmeel
• zetmeelequivalent
• zetmeelgom
• zetmeelsuiker
• zetmeelsynthase
• zetmeel-eten
• Zetmeel-jodiumtest

Vergelijk

• glycogeen

Zie ook

• polysacharide
• koolhydraat
• amylose
• amylopectine
• iodinetest

1. Porridge werd 100,000 jaar geleden. (2009, 18 december). Retrieved from telegraph.co.uk/news/uknews/6834609/Porridge-was-eaten-100000-years-ago.html Link
2. Wikipedia Contributors. (2019, 25 februari). Zetmeel. Opgehaald van en.wikipedia.org/wiki/Starch#Energy-store-of-plants Link
3. Zetmeel: Voedingsmiddelen, Spijsvertering, Glycemische index. (2016, 4 juni). Opgehaald van nutrientsreview.com/carbs/polysaccharides-starch.html Link