Autor: Aleksandar Novaković
Mentor: Biserka Vujičić
Skrob (amylum), štirak, je najvažniji rezervni polisaharid biljnog porekla, kao što je glikogen životinjskog. Nastaje u procesu fotosinteze i nagomilava se u korenu, krtolama, semenu, stablu i plodovima biljaka, a ima ga i u nekim mikroorganizmima. Deponovan je u amiloplastu u vidu zrnaca. Izdvojen se takođe nalazi u obliku zrnaca veličine od 2 do 130 µm. Služi kao rezervna hrana u toku rasta biljaka ili kao polazni energetski materijal semena i krtola pri klijanju.
Bez obzira na poreklo, prirodni skrob se nalazi u obliku granula koje su karakteristične za svaku biljnu vrstu (slika 1).
Slika 1. Izgled skroba nekih vrsta biljaka (http://food.oregonstate.edu)
Granule skroba imaju složen unutrašnji raspored gde su molekuli homopolisaharida sređeni i imaju sferno kristalnu strukturu (slika 2).
Slika 2. Izgled kristalne strukture skroba (http://food.oregonstate.edu)
Ispitivanjem rastvora frakcionim taloženjem zaključeno je da se skrob uglavnom sastoji iz dve komponente: amiloze i amilopektina. Amiloza i amilopektin su bitno različiti molekuli. U prirodnom stanju, amiloza čini 20-30% od ukupne količine skroba. Skrob nekih biljaka, kao npr. skrob voštanog kukuruza, sastoji se samo od amilopektina. Razdvajanje ovih komponenata obično se izvodi tako što se vrućem vodenom rastvoru skroba doda butanol, timol, nitrobenzen ili neko drugo sredstvo za taloženje, amiloza se izdvaja u obliku nerastvornog kompleksa koji se razara pomoću etanola (Lajšić i Grujić-Injac, 1998).
Amiloza je manje zastupljena komponenta u skrobu. To je linearni homoglukan koji sadrži 200-350 ostataka D-glukoze vezanih α-(l→4) vezom (slika 3). Iako su α-(l→4) veze sposobne za relativno laku rotaciju oko φ i ψ ose, kratka vodonična veza između drugog i trećeg atoma kiseonika izaziva relativno krutu heličnu strukturu. Ova helična struktura može sadržati hidrofobnu dodirnu površinu (www.lsbu.ac.uk). Amiloza se ne rastvara u hladnoj vodi. Daje plavu boju sa jodom, a sa alkoholima, ketonima, masnim kiselinama gradi mikrokristalne taloge. Ovakvo ponašanje objašnjava se spiralnom strukturom amiloze u čiju šupljinu mogu da uđu neka druga jedinjenja (inkluziona jedinjenja).
Slika 3. Amiloza (www.lsbu.ac.uk)
Amilopektin je glavna komponenta skroba (oko 75%). To je razgranati homoglukan koji se sastoji iz ostataka D-glukoze vezanih α-(l→4) i α-(l→6) glikozidnim vezama (slika 4). Amilopektin ima stepen polimerizacije (SP) iznad l0000 i sa jodom daje crvenu boju. Sastoji se iz kratkih razgranatih lanaca i ne retrogradira iz vodenih rastvora. Za razliku od amiloze, amilopektin sadrži oko 0,3% estarski vezane fosforne kiseline. Dejstvom α-amilaze na amilopektin dolazi do parcijalne hidrolize pri čemu nastaju maltoza i takozvani granični dekstrini koji predstavljaju delove molekula u kojima se nalaze mesta grananja odnosno α-(l→6) glikozidne veze (Lajšić i Grujić-Injac, 1998).
Slika 4. Amilopektin (www.lsbu.ac.uk)
Sirovi skrob, kada se odvoji iz biljnog materijala, zbog jakih vodoničnih veza u granulama, nerastvoran je u vodi na običnoj temperaturi. Kada se granule skroba zagrevaju sa vodom one nabubre 40-50% od svoje težine ne gubeći svoj karakteristični oblik. Ako se ovakva suspenzija skroba zagreva do neke kritične temperature granule bubre nekoliko puta više od svoje originalne zapremine. Uzrok ovoj pojavi je hidratacija i raskidanje vodoničnih veza između prisutnih polisaharida u granulama skroba (www.food.oregonstate.edu).
To prouzrokuje razmicanje makromolekula i sve veće prodiranje i vezivanje vode unutar agregata makromolekulskih lanaca. One međumolekularne veze na koje voda ne može da deluje, određuju celinu makromolekulskog skeleta i obrazovanje kompaktne nabubrele mase (Popov-Raljić, 1999). Sa produženjem bubrenja hidratisani molekuli skroba se izdvajaju i difunduju u vodenu sredinu.
Stepen bubrenja na nižoj temperaturi je ograničen (slika 5).
Slika 5. Bubrenje pri 30°C (http://food.oregonstate.edu)
Tokom zagrevanja, pojačava se adsorpcija (vezivanje vode na površini granula), a može početi i prodiranje vode unutar skrobnih zrnaca (slika 6).
Izgled skroba na 40ºC Izgled skroba na 50ºC
Izgled skroba na 60°C
Slika 6. Adsorpcija vode pri povećanju temperature (http://food.oregonstate.edu)
Na temperaturi između 70-90°C, dolazi do pojave apsorpcije (prodiranja vode unutar granula). Ovo se može odrediti merenjem uvećanja lepljivosti, dvojnog prelamanja, prozračnosti, difrakcije X zraka ili na neki drugi način. Na ovoj tački, zrnca skroba su maksimalno nabubrena (slika 7). Rastvor je u obliku sola, sve dok ne prestane dovođenje toplote.
Slika 7. Apsorpcija vode (http://food.oregonstate.edu)
Zgušnjavanje rastvora nije izazvano samo povećanjem zrnaca skroba, što onemogućava u izvesnom stepenu kretanje vode, već i izvlačenjem znatne količine vode iz tečne faze i njenim vezivanjem u zrncima skroba (Oluški, 1988). Kada se rastvor skroba koji je nabubreo ohladi, dolazi do želiranja tog rastvora, sol prelazi u gel u kome su molekuli amiloze uklopljeni u mrežu nabubrelih molekula amilopektina. U mrežu se uklapaju i molekuli vode. Čvrstina tako nastalog gela zavisi od više faktora: koncentracije skroba, količine oslobođene amiloze iz skrobnih zrnaca, temperature i trajanja zagrevanja, temperature do koje je rastvor ohlađen itd. Ukoliko se tako fomiran gel preseče i ostavi, zapaziće se da vremenom dolazi do izlučivanja molekula vode, odnosno do sinerezisa ili retrogradacije (Popov-Raljić, 1999).
Pri postepenoj hidrolizi skroba dolazi do stupnjevite depolimerizacije uz obrazovanje niza proizvoda sve manje molekulske mase. Prvo se dobija dekstrin, a daljom hidrolizom, maltoza. Iz maltoze, kao krajnji proizvod, obrazuje se D-glukoza (Piletić i sar., 1993).
U procesima varenja u organizmu životinja i čoveka, skrob se hidrolizuje postepeno pod dejstvom amilaze u pljuvački, ali pošto hlorovodonična kiselina u želucu razara amilaze, varenje skroba se nastavlja tek u crevima gde se HCl neutrališe i gde enzimi iz pankreasa dovrše hidrolizu do maltoze, koja se zatim drugim enzimima prevede u glukozu. Ona prolazi kroz zid creva u krv i koncentriše se u jetri i mišićima, gde se opet prevodi u polisaharid glikogen, koji je rezervni polisaharid životinja, analogno skrobu kod biljaka (Piletić i sar., 1993).
Sadržaj skroba u povrću se povećava stepenom sazrevanja (naročito kod graška) i može poslužiti kао indeks zrelosti (Vračar, 2001).
Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Hemija hrane