Stärkelse
Innehållsförteckning
Reviewed by: Todd Smith, PhD
Stärkelse Definition
noun
plural: Stärkelse, stärkelse
Stärkelse, stɑɹtʃ
En polysackaridkolhydrat (C6H10O5)n som består av ett stort antal glukosmolekyler som är sammanfogade genom glykosidbindningar, och finns särskilt i frön, lökar och knölar
Översikt
Stärkelse tillhör en grupp polysackaridkolhydrater. Kolhydrater är organiska föreningar som består av kol, väte och syre, vanligtvis i förhållandet 1:2:1. De är en av de viktigaste klasserna av biomolekyler. Som näringsämnen kan de klassificeras i två huvudgrupper: enkla kolhydrater och komplexa kolhydrater. Enkla kolhydrater, som ibland kallas socker, består av en eller två sackaridrester. De smälts lätt och fungerar som en snabb energikälla. Komplexa kolhydrater (t.ex. cellulosa, stärkelse, kitin och glykogen) är sådana som behöver mer tid för att smälta och metaboliseras. De är ofta fiberrika och till skillnad från enkla kolhydrater är de mindre benägna att orsaka toppar i blodsockernivån. Särskilt glykogen lagras i levern för snabb tillgång till energi eftersom det förbränns före fett.
Historia och terminologi
Stärkelse har länge varit känt och använts så tidigt som för 100 000 år sedan. Man tror att den används i matberedningar, till exempel vid tillverkning av bröd och i grytor. Denna hypotes grundar sig på stenverktyg som grävts fram i gamla grottor. Verktygen användes sannolikt för att skrapa och mala stärkelsekornen från vild sorghum. Denna observation fick forskarna att anta att införandet av stärkelse i de tidiga människornas förhistoriska kost på de afrikanska savannerna och skogsmarkerna förbättrade kostkvaliteten. Bearbetningen av korn till en basprodukt markerade en förändring av den förhistoriska kosten och tros vara ett avgörande steg i människans utveckling. (Ref.1) Ordet stärkelse kan komma från det gamla engelska stearc (”stark, stark, grov”), som i sin tur kan ha ett germanskt ursprung, dvs. starchī, som betyder ”stark”.
Egenskaper
En stärkelse är en komplex polysackarid som består av ett stort antal glukosenheter som är sammanfogade med hjälp av glykosidiska bindningar. Det är ett vitt, smaklöst och luktfritt pulver. Den har en variabel molmassa. Den är olöslig i alkohol och i kallt vatten. Dess kemiska formel är (C6H10O5)n. En ren stärkelse består av två typer av molekyler: amylos och amylopektin. Både amylos och amylopektin är polysackarider som består av glukosrester. De skiljer sig åt i struktur: amylos är en linjär kedja av glukosmolekyler som är sammankopplade med α-(1,4)-glykosidbindningar, medan amylopektin är en förgrenad kedja av glukosmolekyler som är linjärt sammankopplade med α-(1,4)-glykosidbindningar och α-(1,6)-bindningar i intervaller av 24 till 30 glukosunderenheter. Eftersom stärkelse är en polysackarid som huvudsakligen består av D-glukos tillhör den därför en grupp α-glukaner.
Amylopektin är mer vattenlösligt och lättare att smälta än amylos. Dess löslighet beror på de många ändpunkterna, som kan bilda vätebindningar med vatten. I allmänhet innehåller stärkelse 75-80 viktprocent amylopektin och 20-25 viktprocent amylos.
Dehydratiseringssyntes
Den kemiska processen att sammanfoga monosackaridenheter kallas för dehydratiseringssyntes eftersom den resulterar i att vatten frigörs som en biprodukt. Stärkelse framställs genom dehydratiseringssyntes. Växter lagrar glukos som inte används som stärkelse. Först fosforyleras glukos till glukos-1-fosfat. Stärkekorn lagras inuti amyloplasterna som finns inuti cellerna i olika växtorgan. Stärkekorn kan finnas i frukter, frön, knölar och rhizomer. Tusensköna, solrosor och jordärtskockor är exempel på växter som lagrar inulin (som är en fruktan) i stället för stärkelse.
Nedbrytning
I växter sker stärkelsenedbrytningen naturligt på natten. Enzymet glukanvattendikinas fosforylerar stärkelsen, särskilt vid C-6 i en av glukosresterna. Därefter fosforylerar ett annat enzym (fosfoglukanvattendikinas) glukosresterna vid C-3. Efter fosforyleringen kan de nedbrytande enzymerna nu agera på stärkelsen för att frigöra enkla sockerarter. Beta-amylas frigör till exempel två glukosrester som maltos. Ett annat nedbrytande enzym är det disproportionerande enzymet-1 som i slutet av nedbrytningsprocessen frigör glukosmolekyler. Vid nedbrytning av stärkelse bildas främst maltos och mindre mängder glukos. Dessa enkla sockerarter flyttas sedan från plastiden till cytosolen via transportörer: maltostransportör för maltos och plastidisk glukostransportör för glukos. De kan senare användas som substrat för biosyntesen av sackaros, som är viktigt för mitokondriernas oxidativa pentosväg som genererar ATP på natten. (Ref.2)
Hydrolys
Hydrolys är processen att omvandla en polysackarid, till exempel stärkelse, till enkla sockerkomponenter. Processen att omvandla polysackarider till monosackarider, i synnerhet, kallas för förkalkning. Hos människor smälts komplexa kolhydrater som stärkelse genom en rad enzymatiska reaktioner. Dessa enzymer är salivamylas, pankreasamylas och maltas. Spottämnesamylas verkar på stärkelsen och bryter ner den till maltos. När de delvis nedbrutna kolhydraterna når tunntarmen utsöndrar bukspottkörteln bukspottkörtelsaft som innehåller pankreasamylas. Detta enzym verkar på de delvis smälta kolhydraterna genom att bryta ner dem till enkla sockerarter. I tunntarmens borstkant frigörs matsmältningsenzymer som isomaltas, maltas, sukras och laktas. Isomaltas smälter polysackarider vid alfa 1-6-länkarna och omvandlar alfa-limiterat dextrin till maltos. Maltas bryter ner maltos (en disackarid) till två glukosenheter. Sucrase och laktas smälter sackaros och laktos till monosackaridkomponenter respektive. Epitelcellerna (enterocyter) vid tunntarmens borstkant absorberar monosackarider och släpper sedan ut dem i kapillärerna. De enkla sockerarterna transporteras sedan från blodomloppet till cellerna i andra vävnader, särskilt till levern. Glukos i blodet kan användas av kroppen för att producera ATP. Annars transporteras det till levern tillsammans med galaktos och fruktos (som till stor del omvandlas till glukos) för lagring som glykogen.
Resistent stärkelse
Resistent stärkelse är en form av stärkelse som motstår matsmältning i tunntarmen hos människor. Det är också kostfiber. Den metaboliseras i stället i tjocktarmen av kolonens mikrobiota. Mikroberna i tjocktarmen fermenterar den och producerar metaboliska biprodukter som gaser och kortkedjiga fettsyror. Särskilt de kortkedjiga fettsyrorna absorberas och ger hälsofördelar för människokroppen. Fermentering av resistent stärkelse bidrar också till att främja tillväxten av nyttiga bakterier.
Växtstärkelse vs. animalisk stärkelse
Djurisk stärkelse är inte en stärkelse i sig själv. Det hänvisar till beståndsdelen i djurets glykogen på grund av likheten i struktur och sammansättning av amylopektin. Medan växter lagrar överskott av glukos i form av stärkelse gör djuren det också i form av glykogen. Glykogen är en förgrenad polymer av glukos som huvudsakligen produceras i lever- och muskelceller och fungerar som sekundär långsiktig energilagring i djurceller. I likhet med stärkelse är glykogen en komplex kolhydrat som i första hand fungerar som en kolhydrat för lagring. Skillnaden mellan amylopektin i växter och amylopektin i djur är att det senare har en mer omfattande förgrening vid var 8:e till var 12:e glukosenhet.
Biologisk betydelse
Alla växtfrön och -knölar innehåller stärkelse som huvudsakligen förekommer som amylos och amylopektin. Växter använder stärkelse som ett sätt att lagra överskottsglukos och använder därmed också stärkelse som föda via mitokondriell oxidativ fosforylering under natten eller när fotosyntesen är osannolik. Växter lagrar överskottsstärkelse i amyloplaster, som är leukoplaster som främst fungerar för att lagra stärkelsegranuler genom polymerisering av glukos och för att omvandla dessa reserver tillbaka till enklare sockerarter (t.ex. maltos och glukos), särskilt när ljuset inte är tillgängligt. Kloroplaster, pigmenterade organeller som främst deltar i fotosyntesen, kan också lagra stärkelse.
Djur lagrar inte överskottsglukos som stärkelse utan som glykogen. Vissa djur livnär sig dock på stärkelseladdad föda.
Stärkelse finns i många baslivsmedel, t.ex. majs, ris, vete, potatis, kassava, korn, råg, taro, jams osv. Den finns också i olika livsmedelsprodukter som spannmål, nudlar, pannkakor, bröd, pasta osv. Stärkelse ger cirka 4,2 kilokalorier per gram. Hos människor kan stärkelse fungera som en viktig källa till glukos. Glukos är viktigt eftersom det är involverat i den allmänna ämnesomsättningen, t.ex. glykolys (för energisyntes), glykogenes (för glykogensyntes), pentosfosfatvägen (för pentos- och NADPH-synteser för användning i nukleinsyrasyntesen respektive lipidsyntesen).
Stärkelse har många kommersiella användningsområden, t.ex. vid papperstillverkning, som livsmedel, vid framställning av kommersiellt druvsocker, för att styva upp linne i tvätterier, för att göra en pasta, inom tryckeriindustrin, vid vätgasframställning m.m.
Hälsorisk
För mycket stärkelse i kosten förknippas med tandkaries, fetma och diabetes mellitus. Stärkelse (särskilt kokt och som ingår i bearbetade livsmedel) kan orsaka toppar i blodglukosnivåerna efter en måltid. Stärkelsekonsumtionen bör därför vara måttlig. Personer med celiaki och medfödd sucrase-isomaltasbrist kan behöva undvika stärkelserika livsmedel. (Ref.3)
Etymologi
- Oldengelska stearc (”stark, stark, grov”)
Kemisk formel
- (C6H10O5)n
Relaterade termer
- Djur stärkelse
- Löslig stärkelse
- Stärkelseekvivalent
- Stärkelsegummi
- Stärkelsesocker
- Stärkelsesyntas
- Stärkelse-äta
- Stärkelse-jodtest
Jämför
- glykogen
Se även
- polysackarid
- kolhydrat
- amylose
- amylopektin
- jodtest
- Porridge åt man 100,000 år sedan. (2009, december 18). Hämtad från telegraph.co.uk/news/uknews/6834609/Porridge-was-eaten-100000-years-ago.html Länk
- Wikipedia Contributors. (2019, 25 februari). Stärkelse. Hämtad från sv.wikipedia.org/wiki/Starch#Energy-store-of-plants Link
- Stärkelse: Livsmedel, matsmältning, glykemiskt index. (2016, 4 juni). Hämtad från nutrientsreview.com/carbs/polysaccharides-starch.html Länk