Obținerea amidonului din cartofi

1. Introducere

Hidraţii de carbon care alcătuiesc grupa polizaharidelor au structură macromoleculară. Polizaharidele sunt mult răspândite în natură, mai ales în vegetale.

Prin hidroliza, polizaharidele se transforma in monozaharide. Se găsesc in natură polizaharide compuse din hexoze, din pentoze si din derivaţi ai celor dintâi. Cele mai însemnate sunt cele două polizaharide derivând de la D-glucoză, celuloză şi amidonul.

Nu toate polizaharidele au aceeaşi funcţiune în plantă: unele servesc ca rezerve de hidraţi de carbon pentru embrion sau chiar pentru planta însăşi. Printre acestea se numără amidonul şi fructozanii. Alte polizaharide, numite ,,de schelet”, au rolul de a conferi soliditate mecanică organelor în care se găsesc. Cea mai importantă dintre acestea este celuloza.

Cea de-a doua polizaharidă , dupa celuloză, răspândită universal în regnul vegetal este amidonul. Ca şi celuloza, amidonul este compus numai din D-glucoza. Plantele îşi constituie în fructe, seminte şi tuberculi, rezerve de amidon, insolubil în apă, dar putând fi uşor transformat în glucoză sau în derivaţi ai acesteia, prin reacţii enzimatice.

Glicogenul (descoperit de Claude Bernard, 1855), mult asemănător amidonului ca structura, îndeplineşte în organismul animal aceeaşi funcţiune ca acesta în organismul vegetal. Glicogenul este depozitat în ficat (pana la 20%) dar se transformă prin hidroliză enzimatică în glucoză, care este transportată pe calea sângelui în muşchi şi alte ţesuturi. Aici se refac mici rezerve de glicogen, care sunt apoi consumate în cursul activităţii acestor organe.

2. Produsul finit

2.1. Caracteristicile produsului finit

Amidonul este un polizaharid de rezervã, specific organismelor vegetale, care se gãseşte atât în ţesuturile fotosintetice, cât şi în majoritatea ţesuturilor de rezervã, seminţe, tubercule etc.

Extragerea amidonului se face din:

- seminţe: amidonurile cerealiere (porumb, orez, secarã, grîu );

- amidonurile leguminoase: amidonul de cartofi;

- tulpini: amidonul de saga;

- fructe: amidonul de banane.

Ponderea amidonului este influenţatã de originea botanicã, varietatea plantei, condiţiile pedoclimatice.

Structura amidonului nativ (A.N.)

Funcţia amidonului în plante este funcţia unui compus de rezervã energeticã, necesarã pãstrãrii vitalitãţii seminţelor în timpul depozitãrii şi este utilizat la germinare, pânã la dezvoltarea frunzelor care, prin fotosintezã, pot ulterior sintetiza zaharuri simple. Pentru îndeplinirea acestei funcţii, planta îşi sintetizeazã amidonul sub formã de granule, acesta fiind modul convenabil de a-l utiliza, ulterior, treptat ca substrat pentru enzime. Granulele se caracterizeazã prin formã şi dimensiuni diferite în funcţie de zestrea geneticã şi de activitatea enzimaticã a celulelor în care se formeazã. Granula de amidon este consideratã o entitate compusã din straturi concentrice denumite striuri, care sunt considerate inele de creştere datorate mecanizmului de biosintezã a amidonului. La nivelul fiecãrui strat, moleculele de amilozã şi amilopectinã sunt întrepãtrunse pe direcţie radialã şi se asociazã prin legãturi de hidrogen şi legãturi van der Waalls pe direcţie transversalã, formînd unitãţi structurale organizate (micelii), orientate radial.

Proprietãţile fizice ale amidonului şi componentelor sale

La temperatura camerei şi pentru pH cuprins între 3 şi 10, granulele de amidon sunt insolubile. Aceastã proprietate este pusã pe seama organizãrii interne a granulelor de A.N. La temperatura camerei, amidonul stabileşte un echilibru cu W din atmosferã, prin adsorbţia reversibilã a apei. Cantitatea de apã adsorbitã este influenţatã de: temperaturã, umiditatea relativã a aerului şi specia botanicã, umiditatea amidonului fiind în condiţii normale de 10-17%. Granulele native de amidon, deşi sunt insolubile în apã rece, ele se umflã reversibil, devenind parţial hidratate. Prin încãlzire la temperaturi de peste 60ºC are loc distrugerea ireversibilã a granulei de amidon, transformare care poartã numele de gelatinizare. În urma unui tratament hidrotermic granula de amidon trece trei stadii: granulã umflatã, granulã gelatinizatã şi granulã solubilizatã. Prin încãlzirea unei suspensii de amidon în apã, granulele se umflã fãrã a-şi modifica înfãţişarea pânã în momentul în care este atinsã o temperaturã criticã numitã şi temperaturã de gelatinizare. Prin rãcirea dispersiei de amidon (pastã sau clei) au loc reorganizãri ale amilozei şi amilopectinei ce conduc la formarea unui gel opac. Aceste reorganizãri constau dintr-o separare de fazã a amilozei de amilopectinã, urmatã de formarea unei reţele tridimensionale stabile. Stadiile ulterioare gelifierii sunt caracterizate printr-o tranziţie de la organizarea tip ghem static la o organizare tip dublu helix a lanţurilor liniare, urmatã în a doua etapã de formarea cristalelor prin agregarea heluxurilor duble. Aceastã cristalizare are loc cu o vitezã ridicatã în cazul amilozei şi mult mai lentã în cazul amilopectinei. Formarea cristalelor este însoţitã de o creştere a rigiditãţii şi o separare a fazelor polimer/solvent (sinerezã). Aceste transformãri sunt cunoscute sub numele de retrogradarea amidonului.