Nişasta
| |
| Tanımlayıcılar | |
|---|---|
CAS Numarası
|
|
| ChemSpider |
|
| EC Numarası |
|
| RTECS numarası |
|
| UNII | |
| Özellikler | |
Kimyasal formül
|
(C 6H 10O 5) n +(H 2O) |
| Molar kütle | Değişken |
| Görünüş | Beyaz toz |
| Yoğunluk | Değişken |
| Erime noktası | ayrışır |
Suda çözünürlük
|
çözünmez (bkz. nişasta jelatinizasyonu) |
| Termokimya | |
Std entalpi
yanma (ΔcH⦵298) |
Gram başına 4.1788 kilokalori (17.484 kJ/g) (Daha yüksek ısıl değer) |
| Tehlikeler | |
Otomatik ateşleme
sıcaklık |
410 °C (770 °F; 683 K) |
| NIOSH (ABD sağlık maruziyet limitleri): | |
PEL (İzin Verilebilir)
|
TWA 15 mg/m3 (toplam) TWA 5 mg/m3 (solunum) |
| Güvenlik bilgi formu (SDS) | ICSC 1553 |
Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
 doğrulayın (ne olduğunu   ?)
Bilgi kutusu referansları
| |
Nişasta veya amilum, glikozidik bağlarla birleştirilmiş çok sayıda glikoz biriminden oluşan polimerik bir karbonhidrattır. Bu polisakkarit çoğu yeşil bitki tarafından enerji depolamak için üretilir. Dünya çapında, insan diyetlerinde en yaygın karbonhidrattır ve buğday, patates, mısır, pirinç ve manyok gibi temel gıdalarda büyük miktarlarda bulunur. ⓘ
Saf nişasta, soğuk suda veya alkolde çözünmeyen beyaz, tatsız ve kokusuz bir tozdur. İki tip molekülden oluşur: doğrusal ve sarmal amiloz ve dallanmış amilopektin. Bitkiye bağlı olarak, nişasta genellikle ağırlıkça %20 ila 25 amiloz ve %75 ila 80 amilopektin içerir. Hayvanların enerji rezervi olan glikojen, amilopektinin daha yüksek oranda dallanmış bir versiyonudur. ⓘ
Endüstride nişasta, örneğin maltlama yoluyla şekere dönüştürülür ve bira, viski ve biyoyakıt üretiminde etanol üretmek için fermente edilir. İşlenmiş gıdalarda kullanılan şekerlerin çoğunu üretmek için işlenir. Çoğu nişastanın ılık suda karıştırılmasıyla buğday macunu gibi kıvam arttırıcı, sertleştirici veya yapıştırıcı olarak kullanılabilen bir macun elde edilir. Nişastanın gıda dışı en büyük endüstriyel kullanımı kağıt yapım sürecinde yapıştırıcı olarak kullanılmasıdır. § Giyim nişastası bazı tekstil ürünlerine ütülemeden önce sertleştirmek için uygulanabilir. ⓘ
Etimoloji
"Nişasta" kelimesi, "güçlü, sert, güçlendirmek, sertleştirmek" anlamlarına gelen Cermen kökünden gelmektedir. Modern Almanca Stärke (güç) ile ilgilidir ve yüzyıllardır tekstilde kullanılan ana uygulamaya atıfta bulunur: dokuma için ipliği boyutlandırma ve keteni kolalama. Nişasta için Yunanca terim olan ve "öğütülmemiş" anlamına gelen "amylon" (ἄμυλον) da ilişkilidir. Nişasta ile ilgili veya nişastadan türetilen (örneğin amil alkol) çeşitli 5 karbonlu bileşikler için bir önek olarak kullanılan amil kökünü sağlar. ⓘ
Tarihçe
Typha (kedi kuyruğu, saz) rizomlarından un olarak elde edilen nişasta taneleri, Avrupa'da 30.000 yıl öncesine tarihlenen öğütme taşlarında tespit edilmiştir. Mozambik, Ngalue'deki mağaralarda 100.000 yıl öncesine ait öğütme taşlarında sorgumdan elde edilen nişasta taneleri bulunmuştur. ⓘ
Saf olarak çıkarılmış buğday nişastası macunu Eski Mısır'da muhtemelen papirüsü yapıştırmak için kullanılmıştır. Nişastanın çıkarılması ilk olarak Yaşlı Pliny'nin Doğa Tarihi'nde MS 77-79 yılları arasında tanımlanmıştır. Romalılar bunu kozmetik kremlerde, saçları pudralamak ve sosları koyulaştırmak için de kullanmışlardır. Persler ve Hintliler onu gothumai buğday helvasına benzer yemekler yapmak için kullanmışlardır. Pirinç nişastası MS 700'den beri Çin'de kağıt üretiminde kağıt yüzey işlemi olarak kullanılmaktadır. ⓘ
Nişasta endüstrisi
.jpg)
Doğrudan tüketilen nişastalı bitkilere ek olarak, 2008 yılı itibariyle dünya genelinde yılda 66 milyon ton nişasta üretilmekteydi. Üretim 2011 yılında 73 milyon tona yükselmiştir. ⓘ
AB'de nişasta endüstrisi 2011 yılında yaklaşık 11 milyon ton üretmiş olup, bunun yaklaşık %40'ı endüstriyel uygulamalarda, %60'ı ise çoğu glikoz şurubu olmak üzere gıda amaçlı kullanılmıştır. 2017 yılında AB üretimi 11 milyon ton olmuş, bunun 9,4 milyon tonu AB'de tüketilmiş ve bunun %54'ü nişasta tatlandırıcıları olmuştur. ⓘ
ABD 2017 yılında yaklaşık 27,5 milyon ton nişasta üretmiştir; bunun yaklaşık 8,2 milyon tonu yüksek fruktoz şurubu, 6,2 milyon tonu glikoz şurubu ve 2,5 milyon tonu nişasta ürünleridir. Nişastanın geri kalanı etanol üretiminde kullanılmıştır (1,6 milyar galon). ⓘ
Bitkilerin enerji deposu
.jpg)
Çoğu yeşil bitki enerjiyi yarı kristal granüller halinde paketlenmiş nişasta olarak depolar. Fazladan glikoz, bitkiler tarafından üretilen glikozdan daha karmaşık olan nişastaya dönüştürülür. Genç bitkiler, büyümek için uygun toprak bulana kadar köklerinde, tohumlarında ve meyvelerinde depoladıkları bu enerjiyle yaşarlar. Nişastanın yerini fruktan inülinin aldığı Asteraceae familyası (asterler, papatyalar ve ayçiçekleri) bir istisnadır. İnülin benzeri fruktanlar buğday gibi otlarda, soğan ve sarımsakta, muzda ve kuşkonmazda da bulunur. ⓘ
Fotosentezde bitkiler karbondioksitten glikoz üretmek için ışık enerjisini kullanır. Glikoz, genel metabolizma için gerekli kimyasal enerjiyi üretmek, nükleik asitler, lipidler, proteinler ve selüloz gibi yapısal polisakkaritler gibi organik bileşikler yapmak için kullanılır veya amiloplastlarda nişasta granülleri şeklinde depolanır. Büyüme mevsiminin sonuna doğru nişasta, tomurcukların yakınındaki ağaç dallarında birikir. Meyveler, tohumlar, rizomlar ve yumrular bir sonraki büyüme mevsimine hazırlanmak için nişasta depolar. ⓘ
Glikoz suda çözünür, hidrofiliktir, su ile bağlanır ve daha sonra çok fazla yer kaplar ve ozmotik olarak aktiftir; nişasta formundaki glikoz ise çözünmez, bu nedenle ozmotik olarak aktif değildir ve çok daha kompakt bir şekilde depolanabilir. Yarı kristal granüller genellikle amiloz ve amilopektinin konsantrik katmanlarından oluşur ve bitkide hücresel talep üzerine biyolojik olarak kullanılabilir hale getirilebilir. ⓘ
Glikoz molekülleri nişastaya kolayca hidrolize olan alfa bağları ile bağlanır. Aynı bağ türü hayvan rezervi polisakkarit glikojende de bulunur. Bu durum, beta bağlarıyla bağlanan ve hidrolize karşı çok daha dirençli olan kitin, selüloz ve peptidoglikan gibi birçok yapısal polisakkaritin tersidir. ⓘ
Biyosentez
Bitkiler, glikoz-1-fosfat adenililtransferaz enzimini kullanarak önce glikoz 1-fosfatı ADP-glikoza dönüştürerek nişasta üretir. Bu adım ATP şeklinde enerji gerektirir. Nişasta sentaz enzimi daha sonra ADP-glikozu 1,4-alfa glikozidik bağ yoluyla büyüyen bir glikoz kalıntıları zincirine ekleyerek ADP'yi serbest bırakır ve amiloz oluşturur. Glikojen sentezi sırasında UDP-glikozun glikojenin indirgenmeyen ucuna eklenmesi gibi ADP-glikoz da neredeyse kesinlikle amiloz polimerinin indirgenmeyen ucuna eklenir. ⓘ
Nişasta dallanma enzimi, amiloz zincirleri arasına 1,6-alfa glikozidik bağlar ekleyerek dallanmış amilopektini oluşturur. Nişasta parçalayıcı enzim izoamilaz bu dalların bir kısmını ortadan kaldırır. Bu enzimlerin çeşitli izoformları mevcuttur ve bu da oldukça karmaşık bir sentez sürecine yol açar. ⓘ
Glikojen ve amilopektin benzer yapıya sahiptir, ancak birincisinde her on 1,4-alfa bağı başına yaklaşık bir dallanma noktası bulunurken, amilopektinde her otuz 1,4-alfa bağı başına yaklaşık bir dallanma noktası bulunur. Amilopektin ADP-glukozdan sentezlenirken, memeliler ve mantarlar glikojeni UDP-glukozdan sentezler; çoğu durumda bakteriler glikojeni ADP-glukozdan sentezler (nişastaya benzer şekilde). ⓘ
Bitkilerdeki nişasta sentezine ek olarak, nişasta bir enzim kokteyli aracılığı ile gıda olmayan nişastadan da sentezlenebilir. Bu hücresiz biyosistemde, beta-1,4-glikozidik bağla bağlı selüloz kısmen hidrolize edilerek selobiyoza dönüştürülür. Selobiyoz fosforilaz, glukoz 1-fosfat ve glukoza ayrılır; diğer enzim-patates alfa-glukan fosforilaz, glukoz 1-fosforilazdan nişastanın indirgeyici olmayan uçlarına bir glukoz birimi ekleyebilir. İçinde fosfat dahili olarak geri dönüştürülür. Diğer ürün olan glikoz, bir maya tarafından asimile edilebilir. Bu hücresiz biyoişlem, herhangi bir maliyetli kimyasal ve enerji girdisine ihtiyaç duymaz, sulu çözelti içinde gerçekleştirilebilir ve şeker kayıpları olmaz. ⓘ
Bozunma
Nişasta gün boyunca bitki yapraklarında sentezlenir ve granüller halinde depolanır; geceleri enerji kaynağı olarak hizmet eder. Çözünmeyen, çok dallanmış nişasta zincirlerinin parçalayıcı enzimler tarafından erişilebilir olması için fosforile edilmesi gerekir. Glukan, su dikinaz (GWD) enzimi, bir glukoz molekülünün C-6 pozisyonunda, zincirlerin 1,6-alfa dallanma bağlarına yakın bir yerde fosforile olur. İkinci bir enzim olan fosfoglukan, su dikinaz (PWD) ise glukoz molekülünü C-3 pozisyonunda fosforilize eder. Bu enzimlerin kaybı, örneğin GWD'nin kaybı, nişasta fazlalığı (cinsiyet) fenotipine yol açar ve nişasta fosforile edilemediği için plastidlerde birikir. ⓘ
Fosforilasyondan sonra, ilk parçalayıcı enzim olan beta-amilaz (BAM) glikoz zincirine indirgeyici olmayan ucundan saldırabilir. Nişasta parçalanmasının ana ürünü olarak maltoz açığa çıkar. Eğer glikoz zinciri üç ya da daha az molekülden oluşuyorsa, BAM maltozu serbest bırakamaz. İkinci bir enzim olan orantısızlaştırıcı enzim-1 (DPE1) iki maltotrioz molekülünü birleştirir. Bu zincirden bir glikoz molekülü serbest kalır. Şimdi, BAM kalan zincirden başka bir maltoz molekülünü serbest bırakabilir. Bu döngü nişasta tamamen parçalanana kadar tekrar eder. BAM glikoz zincirinin fosforlanmış dallanma noktasına yaklaşırsa, artık maltoz salamaz. Fosforlanmış zincirin parçalanabilmesi için izoamilaz (ISA) enzimi gereklidir. ⓘ
Nişasta parçalanmasının ürünleri ağırlıklı olarak maltoz ve daha az miktarda glikozdur. Bu moleküller plastidden sitozole ihraç edilir, maltoz maltoz taşıyıcısı aracılığıyla ihraç edilir, bu taşıyıcı mutasyona uğrarsa (MEX1-mutant) plastidde maltoz birikimine neden olur. Glikoz, plastidik glikoz translokatörü (pGlcT) aracılığıyla ihraç edilir. Bu iki şeker sükroz sentezi için bir öncü görevi görür. Sükroz daha sonra mitokondride oksidatif pentoz fosfat yolunda kullanılarak geceleri ATP üretilebilir. ⓘ
Özellikler
Yapı
Amilozun tamamen dallanmamış olduğu düşünülürken, artık bazı moleküllerinin birkaç dallanma noktası içerdiği bilinmektedir. Amiloz, amilopektinden çok daha küçük bir moleküldür. Bitkilerdeki nişasta granüllerinin kütlesinin yaklaşık dörtte biri amilozdan oluşur, ancak amilopektin moleküllerinden yaklaşık 150 kat daha fazla amiloz vardır. ⓘ
Nişasta molekülleri bitkide yarı kristal granüller halinde düzenlenir. Her bitki türünün kendine özgü bir nişasta granül boyutu vardır: pirinç nişastası nispeten küçüktür (yaklaşık 2 μm), patates nişastaları daha büyük granüllere sahiptir (100 μm'ye kadar) ve buğday ve tapyoka bu ikisinin arasındadır. Diğer bitkisel nişasta kaynaklarından farklı olarak buğday nişastası, 2 ila 55 μm arasında değişen hem daha küçük hem de daha büyük granüller içeren iki modlu bir boyut dağılımına sahiptir. ⓘ
Bazı ekili bitki çeşitleri, mumsu nişastalar olarak bilinen amiloz içermeyen saf amilopektin nişastasına sahiptir. En çok kullanılan mumsu mısırdır, diğerleri yapışkan pirinç ve mumsu patates nişastasıdır. Mumsu nişastalar daha az retrogradasyona sahiptir, bu da daha kararlı bir hamurla sonuçlanır. Yüksek amiloz nişastası, amilomize, jel gücünün kullanımı ve gıda ürünlerinde dirençli nişasta (sindirime direnen bir nişasta) olarak kullanılmak üzere yetiştirilmektedir. ⓘ
Selülozdan yapılan sentetik amiloz, iyi kontrol edilen bir polimerizasyon derecesine sahiptir. Bu nedenle, potansiyel bir ilaç taşıyıcı olarak kullanılabilir. ⓘ
Çözünme ve jelatinleşme
Bol suda ısıtıldığında, doğal nişasta granülleri şişer ve patlar, yarı kristal yapı kaybolur ve daha küçük amiloz molekülleri granülden dışarı sızmaya başlar, suyu tutan ve karışımın viskozitesini artıran bir ağ oluşturur. Bu sürece nişasta jelatinizasyonu denir. Nişastanın jelatinleşme sıcaklığı nişasta çeşidine, amiloz/amilopektin içeriğine ve su içeriğine bağlı olarak değişir. Su içeren nişasta, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) sıcaklık taraması sırasında karmaşık çok fazlı geçişler yaşayabilir. Fazla su içeren nişasta için genellikle düşük sıcaklık aralığında (54-73 °C) tek bir jelatinleşme endotermi gözlemlenebilir. Nişastadaki su içeriğinin azaltılmasıyla (<%64), farklı yapısal değişiklikleri temsil eden daha fazla endotermik geçiş görülebilir, çünkü bunlar ayrılır ve daha yüksek sıcaklıklara taşınırlar. Sınırlı su içeriğiyle, şişme kuvvetleri çok daha az önemli olacaktır ve düşük nem içerikli bir ortamda jelatinleşme süreci daha doğru bir şekilde nişastanın "erimesi" olarak tanımlanabilir. Ayrıca, endotermlerin ve entalpilerin sayısı amiloz/amilopektin oranına bağlıydı ve amilopektin bakımından zengin nişastanın jelatinleşme entalpisi amiloz bakımından zengin nişastanınkinden daha yüksekti. Özellikle, mumsu ve normal mısır nişastaları yaklaşık 70 °C'de büyük bir jelatinleşme endotermi gösterir; normal mısır nişastaları için, yaklaşık 90 °C'de bir amiloz-lipit kompleksi içindeki faz geçişi olarak kabul edilen ikinci bir endoterm de vardı; Buna karşılık, yüksek amiloz içerikli nişastalar (örneğin Gelose 50 ve Gelose 80) için, 65 ila 115 °C arasındaki sıcaklık aralığında, ana jelatinleşme endoterminden ve bir amiloz-lipit kompleksi içindeki faz geçişinden oluşan çok geniş bir endoterm vardır. ⓘ
Pişirme sırasında nişasta bir hamur haline gelir ve viskozitesi daha da artar. Hamurun soğutulması veya uzun süreli depolanması sırasında, yarı kristal yapı kısmen iyileşir ve nişasta hamuru kalınlaşarak suyu dışarı atar. Bunun başlıca nedeni amilozun retrogradasyonudur. Bu süreç, ekmeğin sertleşmesinden veya bayatlamasından ve nişasta jelinin üstündeki su tabakasından (sinerezis) sorumludur. ⓘ
Bazı nişastalar su ile karıştırıldığında, bazen "oobleck" olarak adlandırılan Newtonyen olmayan bir sıvı üretecektir. ⓘ
Nişasta ayrıca iyonik sıvılarda veya metal klorür tuzu çözeltilerinde çözülebilir veya jelleşmeye uğrayabilir. Nişastanın termal geçişi büyük ölçüde iyonik sıvı/su oranından etkilenir. Belirli bir iyonik sıvı/su oranına sahip sulu iyonik sıvı, önemli ölçüde düşük sıcaklıkta (oda sıcaklığında bile) bazı nişastaların en etkili yapısal düzensizliğine yol açar. Bu fenomen, selülozun çözünmesinden çok farklıdır, çünkü ikincisi saf iyonik sıvılarda en verimli şekilde gerçekleşir ve iyonik sıvılarda bulunan herhangi bir su çözünmeyi önemli ölçüde engelleyecektir. Granül yüzey gözeneklerine sahip nişastalar için (örneğin darı, mumsu mısır, normal mısır ve buğday nişastaları), sulu IL tarafından korozyonun içten dışa bir model izlediği ve granüllere verilen tahribatın hızlı ve eşit olduğu, nispeten pürüzsüz bir yüzeye sahip nişastalar için (örneğin yüksek amilozlu mısır, patates, mor yer elması ve bezelye nişastaları), korozyonun sadece yüzeyden başlayabileceği ve bu nedenle sulu IL'nin neden olduğu değişimin yavaş olduğu önerilmektedir. Ayrıca, nişasta, hatta yüksek amilozlu nişasta bile, orta sıcaklıkta (≤50 °C) sulu metal klorür tuzları (örneğin ZnCl2, CaCl2 ve MgCl2) tarafından tamamen çözülebilir ve bu çözünme işlemi sırasında nişasta nanopartikülleri oluşabilir. ⓘ
Hidroliz
Nişastayı oluşturan şekerlere parçalayan veya hidrolize eden enzimler amilazlar olarak bilinir. ⓘ
Alfa-amilazlar bitkilerde ve hayvanlarda bulunur. İnsan tükürüğü amilaz bakımından zengindir ve pankreas da bu enzimi salgılar. Yüksek nişasta diyetine sahip popülasyonlardan gelen bireyler, düşük nişasta diyetine sahip olanlara göre daha fazla amilaz genine sahip olma eğilimindedir; ⓘ
Beta-amilaz nişastayı maltoz birimlerine ayırır. Bu süreç nişastanın sindiriminde önemlidir ve aynı zamanda tohum tanelerinin kabuğundan gelen amilazın nişastayı maltoza dönüştürmekten sorumlu olduğu bira yapımında da kullanılır (Malting, Mashing). ⓘ
Glikozun yanma ısısı mol başına 2.805 kilojul (670 kcal/mol), nişastanınki ise glikoz monomerinin molü başına 2.835 kJ (678 kcal) olduğu göz önüne alındığında, hidroliz mol başına yaklaşık 30 kJ (7,2 kcal) veya glikoz ürününün gramı başına 166 J (40 cal) açığa çıkarır. ⓘ
Dekstrinizasyon
Nişasta kuru ısıya maruz bırakılırsa, bu bağlamda "pirodekstrinler" olarak da adlandırılan dekstrinleri oluşturmak üzere parçalanır. Bu parçalanma süreci dekstrinizasyon olarak bilinir. (Pyro)dekstrinler çoğunlukla sarı ila kahverengi renktedir ve dekstrinizasyon kızarmış ekmeğin esmerleşmesinden kısmen sorumludur. ⓘ
Kimyasal testler
İyot ve iyodürün (genellikle potasyum iyodürden) karıştırılmasıyla oluşturulan bir triiyodür (I3-) çözeltisi nişastayı test etmek için kullanılır; koyu mavi renk nişastanın varlığını gösterir. Bu reaksiyonun ayrıntıları tam olarak bilinmemektedir, ancak tek kristal X-ışını kristalografisi ve karşılaştırmalı Raman spektroskopisi kullanılarak yapılan son bilimsel çalışmalar, nihai nişasta-iyot kompleksinin piroloperylen-iyot kompleksinde bulunan gibi sonsuz bir poliodid zincirine benzer olduğunu göstermektedir. Ortaya çıkan mavi rengin gücü, mevcut amiloz miktarına bağlıdır. Çok az amiloz içeren veya hiç amiloz içermeyen mumsu nişastalar kırmızı renkte olacaktır. Benedict testi ve Fehling testi de nişasta varlığını göstermek için yapılır. ⓘ
Su, nişasta ve iyodürden oluşan nişasta indikatör çözeltisi genellikle redoks titrasyonlarında kullanılır: oksitleyici bir ajanın varlığında çözelti maviye döner, indirgeyici ajanın varlığında mavi renk kaybolur çünkü triiyodür (I3-) iyonları üç iyodür iyonuna ayrılarak nişasta-iyot kompleksini parçalara ayırır. Nişasta çözeltisi, Briggs-Rauscher salınımlı reaksiyonunda triiyodür ara maddesinin periyodik oluşumunu ve tüketimini görselleştirmek için indikatör olarak kullanılmıştır. Ancak nişasta, triiyodür iyonu içeren reaksiyon adımlarının kinetiğini değiştirmektedir. Nişasta indikatörü için standart konsantrasyon %0,3 w/w çözeltisidir. Bu çözelti 1 litre ısıtılmış suya 3 gram çözünür nişasta eklenerek hazırlanır; çözelti kullanılmadan önce soğutulur (nişasta-iyot kompleksi 35 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kararsız hale gelir). ⓘ
Her bitki türü, granül boyutu, şekli ve kristalleşme modeli bakımından benzersiz bir nişasta granülü türüne sahiptir. Mikroskop altında, polarize ışıkla arkadan aydınlatılan iyotla boyanmış nişasta taneleri belirgin bir Malta haçı etkisi (sönme haçı ve çift kırılma olarak da bilinir) gösterir. ⓘ
Gıda
.jpg)
Nişasta, insan beslenmesinde en yaygın karbonhidrattır ve birçok temel gıdada bulunur. Dünya çapında nişasta alımının başlıca kaynakları tahıllar (pirinç, buğday ve mısır) ve kök sebzelerdir (patates ve manyok). Meşe palamudu, ararot, arracacha, muz, arpa, ekmek meyvesi, karabuğday, canna, colocasia, katakuri, kudzu, malanga, darı gibi bazıları sadece belirli iklimlerde yetişen birçok başka nişastalı gıda da bulunmaktadır, yulaf, oca, polinezya ararotu, sago, sorgum, tatlı patates, çavdar, taro, kestane, su kestanesi ve yer elması ve favas, mercimek, maş fasulyesi, bezelye ve nohut gibi birçok fasulye türü. ⓘ
İşlenmiş gıdalardan önce insanlar, yüksek miktarda dirençli nişasta içeren pişmemiş ve işlenmemiş nişasta içeren bitkileri büyük miktarlarda tüketiyordu. Kalın bağırsaktaki mikroplar nişastayı fermente ederek veya tüketerek enerji olarak kullanılan ve mikropların bakımını ve büyümesini destekleyen kısa zincirli yağ asitleri üretir. Nişasta pişirildiğinde çözünmeyen, sindirimi zor bir granülden, çok farklı besinsel ve işlevsel özelliklere sahip, kolay erişilebilir glikoz zincirlerine dönüşür. ⓘ
Mevcut diyetlerde, yüksek oranda işlenmiş gıdalar daha kolay sindirilir ve ince bağırsakta daha fazla glikoz açığa çıkar; kalın bağırsağa daha az nişasta ulaşır ve vücut tarafından daha fazla enerji emilir. Enerji dağıtımındaki bu değişimin (daha fazla işlenmiş gıda yemenin bir sonucu olarak) obezite ve diyabet de dahil olmak üzere modern yaşamın metabolik bozukluklarının gelişimine katkıda bulunan faktörlerden biri olabileceği düşünülmektedir. ⓘ
Amiloz/amilopektin oranı, moleküler ağırlık ve moleküler ince yapı, farklı nişasta türlerinin fizikokimyasal özelliklerinin yanı sıra enerji salınımını da etkilemektedir. Buna ek olarak, pişirme ve gıda işleme, nişastanın sindirilebilirliğini ve enerji salınımını önemli ölçüde etkiler. Nişasta, sindirim profiline bağlı olarak hızlı sindirilebilir nişasta, yavaş sindirilebilir nişasta ve dirençli nişasta olarak sınıflandırılmıştır. Ham nişasta granülleri insan enzimleri tarafından sindirime direnç gösterir ve ince bağırsakta glikoza parçalanmaz - bunun yerine kalın bağırsağa ulaşır ve prebiyotik diyet lifi olarak işlev görür. Nişasta granülleri tamamen jelatinleştiğinde ve pişirildiğinde, nişasta kolayca sindirilebilir hale gelir ve ince bağırsakta hızla glikoz açığa çıkarır. Nişastalı gıdalar pişirilip soğutulduğunda, glikoz zincirlerinin bir kısmı yeniden kristalleşir ve tekrar sindirime dirençli hale gelir. Yavaş sindirilebilen nişasta, ince bağırsakta sindirimin yavaş ama nispeten tam olduğu çiğ tahıllarda bulunabilir. Nişasta içeren ve yaygın olarak kullanılan hazır gıdalar ekmek, krep, tahıl, erişte, makarna, yulaf lapası ve tortilladır. ⓘ
Yüksek ısıda pişirme sırasında, nişastadan salınan şekerler Maillard reaksiyonu yoluyla amino asitlerle reaksiyona girerek ileri glikasyon son ürünlerini (AGE'ler) oluşturabilir ve gıdalara aroma, tat ve doku katabilir. Diyetle alınan AGE'lere bir örnek akrilamiddir. Son kanıtlar, diyet AGE'lerinin bağırsak fermantasyonunun insülin direnci, ateroskleroz, diyabet ve diğer enflamatuar hastalıklarla ilişkili olabileceğini göstermektedir. Bu durum, AGE'lerin bağırsak geçirgenliği üzerindeki etkisinden kaynaklanıyor olabilir. ⓘ
Kek pişirme sırasında nişasta jelatinleşmesi, şekerin su için rekabet ederek jelatinleşmeyi önlemesi ve dokuyu iyileştirmesi nedeniyle bozulabilir. ⓘ
Nişasta üretimi
Nişasta endüstrisi nişastaları tohumlardan, köklerden ve yumrulardan ıslak öğütme, yıkama, eleme ve kurutma yoluyla çıkarır ve rafine eder. Günümüzde başlıca ticari rafine nişastalar mısır nişastası, tapyoka, ararot ve buğday, pirinç ve patates nişastalarıdır. Daha az ölçüde, rafine nişasta kaynakları tatlı patates, sago ve maş fasulyesidir. Günümüzde nişasta 50'den fazla bitki türünden elde edilmektedir. ⓘ
İşlenmemiş nişastanın koyulaşması veya jelatinleşmesi için ısı gerekir. Bir nişasta önceden pişirildiğinde, soğuk suda anında koyulaşmak için kullanılabilir. Bu, önceden jelatinleştirilmiş nişasta olarak adlandırılır. ⓘ
Nişasta şekerleri
.jpg)
_(ADVERT_72).jpeg)
Nişasta, asitler, çeşitli enzimler veya ikisinin bir kombinasyonu ile daha basit karbonhidratlara hidrolize edilebilir. Ortaya çıkan parçalar dekstrin olarak bilinir. Dönüşümün derecesi tipik olarak dekstroz eşdeğeri (DE) ile ölçülür, bu da kabaca nişastadaki glikozidik bağların kırılan kısmıdır. ⓘ
Bu nişasta şekerleri açık ara en yaygın nişasta bazlı gıda bileşenleridir ve birçok içecek ve gıdada tatlandırıcı olarak kullanılırlar. Bunlar şunları içerir:
- Maltodekstrin, hafif hidrolize edilmiş (DE 10-20) bir nişasta ürünü olup yumuşak tat veren bir dolgu maddesi ve kıvam arttırıcı olarak kullanılır.
- ABD'de mısır şurubu olarak da adlandırılan çeşitli glikoz şurupları (DE 30-70), birçok çeşit işlenmiş gıdada tatlandırıcı ve kıvam arttırıcı olarak kullanılan viskoz çözeltiler.
- Dekstroz (DE 100), nişastanın tamamen hidrolizi ile hazırlanan ticari glikoz.
- Yüksek fruktoz şurubu, glikozun önemli bir kısmı fruktoza dönüştürülene kadar dekstroz çözeltilerinin glikoz izomeraz enzimi ile muamele edilmesiyle elde edilir. ABD'de yüksek fruktozlu mısır şurubu şekerden önemli ölçüde daha ucuzdur ve işlenmiş gıda ve içeceklerde kullanılan başlıca tatlandırıcıdır. Fruktoz ayrıca daha iyi mikrobiyolojik stabiliteye sahiptir. Bir tür yüksek fruktozlu mısır şurubu olan HFCS-55, daha fazla fruktoz ile yapıldığı için sakarozdan daha tatlıdır, HFCS-42'nin tatlılığı ise sakaroz ile eşittir.
- Maltitol, eritritol, sorbitol, mannitol ve hidrojene nişasta hidrolizatı gibi şeker alkolleri, şekerlerin indirgenmesiyle elde edilen tatlandırıcılardır. ⓘ
Modifiye nişastalar
Modifiye nişasta, nişastanın işleme veya depolama sırasında sıklıkla karşılaşılan yüksek ısı, yüksek kesme, düşük pH, donma/çözülme ve soğutma gibi koşullar altında düzgün çalışmasını sağlamak için kimyasal olarak modifiye edilmiş bir nişastadır. ⓘ
Modifiye edilmiş gıda nişastaları Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesine göre E kodlu ve Codex Alimentarius'a göre INS kodlu Gıda Katkı Maddeleridir:
- 1400 Dekstrin
- 1401 Asitle muamele edilmiş nişasta
- 1402 Alkali ile muamele edilmiş nişasta
- 1403 Ağartılmış nişasta
- 1404 Oksitlenmiş nişasta
- 1405 Nişastalar, enzimle muamele edilmiş
- 1410 Monostark fosfat
- 1412 Distarch fosfat
- 1413 Fosfatlanmış distarch fosfat
- 1414 Asetillenmiş distarch fosfat
- 1420 Nişasta asetat
- 1422 Asetillenmiş distarch adipate
- 1440 Hidroksipropil nişasta
- 1442 Hidroksipropil distarş fosfat
- 1443 Hidroksipropil distarş gliserol
- 1450 Nişasta sodyum oktenil süksinat
- 1451 Asetillenmiş oksitlenmiş nişasta ⓘ
INS 1400, 1401, 1402, 1403 ve 1405, AB gıda bileşenleri listesinde E-numarası olmadan yer almaktadır. Teknik uygulamalar için tipik modifiye nişastalar katyonik nişastalar, hidroksietil nişasta ve karboksimetillenmiş nişastalardır. ⓘ
Gıda katkı maddesi olarak kullanım
Gıda işleme için bir katkı maddesi olarak, gıda nişastaları tipik olarak pudingler, muhallebiler, çorbalar, soslar, et suyu, turta dolguları ve salata sosları gibi gıdalarda koyulaştırıcı ve stabilizatör olarak ve erişte ve makarna yapımında kullanılır. Kıvam arttırıcı, genişletici, emülsiyon stabilizatörü olarak işlev görürler ve işlenmiş etlerde olağanüstü bağlayıcıdırlar. ⓘ
Jelibon ve şarap sakızı gibi sakızlı tatlılar geleneksel anlamda bir kalıp kullanılarak üretilmez. Bir tepsi doğal nişasta ile doldurulur ve düzleştirilir. Daha sonra pozitif bir kalıp nişastanın içine bastırılır ve 1.000 kadar jelibondan oluşan bir iz bırakılır. Jöle karışımı daha sonra kalıpların içine dökülür ve sertleşmesi için bir ocağın üzerine konur. Bu yöntem, üretilmesi gereken kalıp sayısını büyük ölçüde azaltır. ⓘ
İlaç endüstrisinde kullanım
İlaç endüstrisinde nişasta aynı zamanda yardımcı madde, tablet parçalayıcı ve bağlayıcı olarak da kullanılır. ⓘ
Dirençli nişasta
Dirençli nişasta, sağlıklı bireylerin ince bağırsağında sindirimden kaçan nişastadır. Buğday veya mısırdan elde edilen yüksek amilozlu nişasta, diğer nişasta türlerine göre daha yüksek jelatinleşme sıcaklığına sahiptir ve fırınlama, hafif ekstrüzyon ve diğer gıda işleme teknikleriyle dirençli nişasta içeriğini korur. Ekmek, makarna, kurabiye, kraker, simit ve diğer düşük nemli gıdalar gibi işlenmiş gıdalarda çözünmeyen bir diyet lifi olarak kullanılır. Sağlığa faydaları nedeniyle besin takviyesi olarak da kullanılmaktadır. Yayınlanan çalışmalar, dirençli nişastanın insülin duyarlılığını artırmaya yardımcı olduğunu, pro-inflamatuar biyobelirteçler olan interlökin 6 ve tümör nekroz faktör alfayı azalttığını ve kolonik fonksiyon belirteçlerini iyileştirdiğini göstermiştir. Dirençli nişastanın bozulmamış tam tahılların sağlığa faydalarına katkıda bulunduğu öne sürülmüştür. ⓘ
Sentetik nişasta
2021 yılında araştırmacılar, laboratuvarda dünyanın ilk yapay nişasta sentezini gerçekleştirdiklerini bildirdiler. CO2 ve hidrojenden nişasta sentezlemek için hücre içermeyen kemoenzimatik bir süreç kullanıldı. Süreç uygulanabilir ve ölçeklendirilebilirse, gıda güvenliğini artırırken toprak, pestisit ve su kullanımının yanı sıra sera gazı emisyonlarını önemli ölçüde azaltabilir. Hesaplamalı yol tasarımı ile hazırlanan 11 temel reaksiyondan oluşan kimyasal yol, CO2'yi mısırdaki nişasta sentezinden ~8,5 kat daha yüksek bir oranda nişastaya dönüştürmektedir. ⓘ
Gıda dışı uygulamalar
Kağıt Yapımı
Kağıt yapımı, nişastalar için küresel olarak en büyük gıda dışı uygulama olup, yılda milyonlarca metrik ton tüketmektedir. Örneğin tipik bir fotokopi kağıdında nişasta içeriği %8 kadar yüksek olabilir. Kağıt yapımında hem kimyasal olarak modifiye edilmiş hem de edilmemiş nişastalar kullanılır. Kağıt yapım sürecinin genellikle "ıslak uç" olarak adlandırılan ıslak kısmında, kullanılan nişastalar katyoniktir ve nişasta polimerine bağlı pozitif bir yüke sahiptir. Bu nişasta türevleri, anyonik veya negatif yüklü kağıt lifleri / selüloz ve inorganik dolgu maddeleri ile birleşir. Katyonik nişastalar, diğer tutucu ve iç boyutlandırıcı maddelerle birlikte, kağıt yapım sürecinde oluşan kağıt ağına gerekli mukavemet özelliklerini kazandırmaya (yaş mukavemet) ve nihai kağıt tabakasına mukavemet sağlamaya (kuru mukavemet) yardımcı olur. ⓘ
Kağıt yapım sürecinin kuru ucunda, kağıt tülbenti nişasta bazlı bir çözelti ile yeniden ıslatılır. Bu işlem yüzey boyutlandırma olarak adlandırılır. Kullanılan nişastalar, kağıt fabrikasında veya nişasta endüstrisi tarafından kimyasal veya enzimatik olarak depolimerize edilmiştir (oksitlenmiş nişasta). Boyut/nişasta çözeltileri çeşitli mekanik presler (boyut presleri) vasıtasıyla kağıt tülbentine uygulanır. Yüzey boyutlandırma ajanları ile birlikte yüzey nişastaları kağıt tülbentine ilave mukavemet kazandırır ve ayrıca üstün baskı özellikleri için su tutma veya "boyut" sağlar. Nişasta aynı zamanda kağıt kaplamalarında pigment, bağlayıcı ve kıvam arttırıcı karışımı içeren kaplama formülasyonları için bağlayıcılardan biri olarak kullanılır. Kaplanmış kağıdın pürüzsüzlüğü, sertliği, beyazlığı ve parlaklığı artar ve böylece baskı özellikleri iyileşir. ⓘ
Oluklu mukavva yapıştırıcıları
Oluklu mukavva yapıştırıcıları, gıda dışı nişastaların küresel olarak bir sonraki en büyük uygulamasıdır. Nişasta tutkalları çoğunlukla modifiye edilmemiş doğal nişastalara ve boraks ve kostik soda gibi bazı katkı maddelerine dayanmaktadır. Nişastanın bir kısmı, pişmemiş nişastaların bulamacını taşımak ve tortulaşmayı önlemek için jelatinleştirilir. Bu opak tutkal SteinHall yapıştırıcısı olarak adlandırılır. Tutkal yivlerin uçlarına sürülür. Yivli kağıt, astar adı verilen kağıda bastırılır. Bu kağıt daha sonra yüksek ısı altında kurutulur, bu da tutkaldaki pişmemiş nişastanın geri kalanının şişmesine/jelatinleşmesine neden olur. Bu jelatinleşme, tutkalı oluklu mukavva üretimi için hızlı ve güçlü bir yapıştırıcı haline getirir. ⓘ
Giyim nişastası
Giysi veya çamaşır nişastası, bitkisel bir nişastanın suda karıştırılmasıyla hazırlanan bir sıvıdır (değiştirilmemiş nişasta sadece kaynama noktasına yakın suda jelleşir, ticari ürünler ise ısı gerektirmeyebilir) ve giysilerin yıkanmasında kullanılır. Nişasta, 16. ve 17. yüzyıllarda Avrupa'da, varlıklı kişilerin boyunlarını çevreleyen geniş yakaları ve ince keten fırfırları sertleştirmek için yaygın olarak kullanılmıştır. 19. yüzyılda ve 20. yüzyılın başlarında erkek gömleklerinin yakalarını ve kollarını ve kadın kombinezonlarının fırfırlarını temiz giysiler ütülenmeden önce kolalayarak sertleştirmek şık bir uygulamaydı. Nişasta, giysilere pürüzsüz, keskin kenarlar verirdi ve ek bir pratik amacı daha vardı: Bir kişinin boynundaki ve bileklerindeki kir ve ter, giysinin lifleri yerine nişastaya yapışırdı. Kir, nişasta ile birlikte yıkanır; yıkandıktan sonra nişasta yeniden uygulanırdı. Nişasta, suyla karıştırmak için normal granüllere ek olarak sprey kutularında da mevcuttur. ⓘ
Biyoplastik
Biyoplastik § Nişasta bazlı plastikler ⓘ
Nişasta, biyoplastik yapımında kullanılan önemli bir doğal polimerdir. Su ve gliserol gibi plastikleştiriciler ile nişasta, ekstrüzyon, enjeksiyon kalıplama ve sıkıştırma kalıplama gibi geleneksel polimer işleme teknikleri kullanılarak "termoplastik nişasta" olarak adlandırılan şekilde işlenebilir. Sadece doğal nişastaya dayalı malzemeler zayıf işlenebilirliğe, mekanik özelliklere ve stabiliteye sahip olduğundan, daha yaygın olarak modifiye nişastalar (örneğin hidroksipropil nişasta) kullanılır ve piyasada bulunan bazı ticari ürünlerde (örneğin PLANTIC™ HP ve Mater-Bi®) olduğu gibi nişasta diğer polimerlerle (tercihen polikaprolakton gibi biyolojik olarak parçalanabilen polimerler) birleştirilir. ⓘ
Diğer
Gıda dışı bir diğer büyük nişasta uygulaması, nişastanın alçı duvar levhası üretim sürecinde kullanıldığı inşaat endüstrisidir. Kimyasal olarak modifiye edilmiş veya edilmemiş nişastalar, esas olarak alçı içeren sıvaya eklenir. Üst ve alt ağır kağıt tabakaları formülasyona uygulanır ve nihai sert duvar levhasını oluşturmak için işlemin ısınmasına ve sertleşmesine izin verilir. Nişastalar, kağıt kaplama ile kürlenmiş alçı taşı için bir tutkal görevi görür ve ayrıca levhaya sertlik sağlar. ⓘ
Nişasta, kitap ciltleme, duvar kağıdı yapıştırıcıları, kağıt çuval üretimi, tüp sarma, zamklı kağıt, zarf yapıştırıcıları, okul yapıştırıcıları ve şişe etiketleme için çeşitli yapıştırıcıların veya tutkalların üretiminde kullanılır. Sarı dekstrinler gibi nişasta türevleri, kağıt işleri için sert bir yapıştırıcı oluşturmak üzere bazı kimyasalların eklenmesiyle modifiye edilebilir; bu formlardan bazıları, çok iyi bir yapıştırıcı oluşturmak için 50-70 °C'de (122-158 °F) nişasta çözeltisiyle karıştırılan boraks veya soda külü kullanır. Bu formülleri güçlendirmek için sodyum silikat eklenebilir. ⓘ
- Nişastadan elde edilen tekstil kimyasalları: çözgü haşıl maddeleri, dokuma sırasında ipliklerin kopmasını azaltmak için kullanılır. Nişasta esas olarak pamuk bazlı iplikleri boyutlandırmak için kullanılır. Modifiye nişasta ayrıca tekstil baskı kalınlaştırıcısı olarak da kullanılır.
- Petrol aramalarında nişasta, sondaj kafasını yağlamak ve petrol çıkarma işleminde öğütme kalıntısını askıya almak için kullanılan sondaj sıvısının viskozitesini ayarlamak için kullanılır.
- Nişasta ayrıca bazı ambalaj fıstıkları ve bazı asma tavan karoları yapmak için de kullanılır.
- Baskı endüstrisinde, gıda sınıfı nişasta, ıslak mürekkebin çıkmasını önlemek için basılı kağıt tabakalarını ayırmak için kullanılan anti-set-off sprey tozunun üretiminde kullanılır.
- Vücut pudrası için, toz haline getirilmiş mısır nişastası talk pudrası yerine kullanılır ve benzer şekilde diğer sağlık ve güzellik ürünlerinde de kullanılır.
- Nişasta, biyolojik olarak parçalanabilen sentetik polimerler olan çeşitli biyoplastiklerin üretiminde kullanılmaktadır. Nişastadan elde edilen glikoza dayalı polilaktik asit buna bir örnektir.
- Nişastadan elde edilen glikoz, ıslak öğütme işlemi kullanılarak biyoyakıt mısır etanolüne fermente edilebilir. Günümüzde çoğu biyoetanol üretim tesisi, mısır veya diğer hammaddeleri doğrudan etanole fermente etmek için kuru öğütme işlemini kullanmaktadır.
- Hidrojen üretimi, enzimler kullanılarak nişastadan elde edilen glikozu hammadde olarak kullanabilir. ⓘ
İş güvenliği ve sağlığı
ABD'de Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA) işyerinde nişasta maruziyeti için yasal sınırı (İzin verilen maruziyet sınırı) 8 saatlik bir iş gününde 15 mg/m3 toplam maruziyet ve 5 mg/m3 solunum maruziyeti olarak belirlemiştir. Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH), 8 saatlik bir iş gününde 10 mg/m3 toplam maruziyet ve 5 mg/m3 solunum maruziyeti için Tavsiye edilen maruziyet sınırı (REL) belirlemiştir. ⓘ
Kimyası
Nişasta modifikasyonu
Nişastanın suyunu salmamasını sağlamak için kullanılan yöntemlerden biri kimyasal olarak çapraz bağlar kurmaktır. Ancak bu işlemden geçen nişastalar dondurulma halinde bozulduklarından bir diğer modifikasyon daha uygulanır, şekerlerin hidroksil gruplarının belli bir oranına şekerlerin birbiriyle etkileşmesine engel olmak için asetil veya hidroproksil grupları eklenir. ⓘ
Bir başka modifikasyon türü ise jelatinasyon sırasında asit kullanarak polimerlerin az miktarda parçalanarak boylarının kısalmasıdır. Bunun avantajı hidroliz edilmiş nişastanın ısınmayla daha az genişleyip daha az su emmesi, dolayısıyla soğuduğunda da fazla su salmamasıdır. ⓘ
Polimerlerin boyunu kısaltmanın bir diğer yöntemi de oksidasyondur. Nişastaya sodyum hipoklorit katılınca hem şekerler arasındaki bağlar kopar, hem şeker halkalarının bazılarının parçalanması sonucunda karboksil ve karbonil grupları oluşur. Zincirlerin kısalması nişastanın su emme kapasitesini azaltır, karbonil ve karboksil grupları ise bu nişastayı asit hidrozli nişastadan daha dayanıklı kılar. Oksitlenmiş nişasta ayrıca daha yapışkandır. ⓘ
Bu modifikasyonların her biri nişastaya farklı özellikler verir ve farklı uygulamalarda kullanılmasını sağlar. Bu modifikasyonlar, endüstriyel ürünlerde kullanımı esnasında pH, sıcaklık, basınç ve diğer faktörlere karşı direnç sağlar. Modifiye nişastalar Çerez, Ketçap, toz içecek ve çorba, et sanayi, unlu mamüller gibi gıda ürünlerinin yanında tekstil, kâğıt ve tutkal sanayinde de geniş bir kullanım alanı sunar. ⓘ
Fiziksel modifikasyonlarda ürünlerde E numarası bulunmaz. Ancak kimyasal ve enzimatik modifikasyonların hemen hemen tamamında ürüne E numarası eklenir. ⓘ