Нишестето е основният резервен полизахарид на повечето зеленчуци и основният източник на калории за по-голямата част от човечеството. Важен е като съставна част на храните, в които присъства, както от хранителна, така и от технологична гледна точка. Голяма част от свойствата на брашното и хлебните и сладкарските изделия могат да бъдат обяснени чрез познаване на поведението на нишестето.

Освен това нишестето, изолирано, е важен материал в различни индустрии, включително храните. Техниката за нейното приготвяне е била известна още в древен Египет и е описана от различни класически римски автори. По онова време той се използваше особено за придаване на сила на папируса и като подготовка за тъкани. В момента хранителната индустрия е голям потребител, тъй като е най-евтиният от желиращите материали.

В световен мащаб царевицата, пшеницата, картофите и маниоката са важни източници на нишесте. В местен мащаб или за специални приложения нишестето се получава също от ечемик, овес, ръж, сорго, увиснал грах, сладък картоф и маранта.

Най-важното нишесте от индустриална гледна точка е царевицата. Около 60 милиона тона царевица се използват всяка година за производството на нишесте, било за неговото използване като такова, или като суровина за получаване на глюкоза и фруктоза.

Съставни части на полизахаридите на нишестето

Това, което наричаме нишесте, всъщност не е полизахарид, а смес от две, амилоза и амилопектин. И двете се състоят от глюкозни единици, в случай на амилоза, свързани заедно с връзки при 1-4, което води до линейна верига. В случая на амилопектин клоните се появяват поради връзки към 1-6.

амилоза амилопектин

Връзки към 1-4 между глюкозните молекули


Амилозата е теоретично линейна верига, но на практика има някои замествания, равни на тези на амилопектина, по един на всеки няколкостотин молекули, които не променят свойствата му. Молекулното тегло на амилозните вериги е от порядъка на един милион.


В амилопектина има два вида връзка между глюкозните единици, тези при 1-4 като в амилозата, и тези при 1-6, които пораждат клоните


Връзки в амилопектин. Червените стрелки показват връзките на 1-4, зелената връзка към 1-6, а синята терминал, редуциращ край.
В амилопектина клоните се появяват на всеки 20 или 30 глюкози. Веригите на клоните се разклоняват на свой ред и въпреки че структурата не е напълно ясна, изглежда вероятно те да не са разклонени на случаен принцип, а да образуват структура, която бихме могли да наречем „фрактал“, около централна верига, която е Единственият, който има външен редуктор. Резултатът е огромни молекули с молекулно тегло между 10 милиона и 500 милиона. В някои нишестета, като картофено нишесте, амилопектинът има и някои фосфатни естери.

Триизмерна структура

Нишестените вериги са свързани с водородни връзки, образувайки двойна спирала.

Тази асоциация възниква по протежение на участъци от амилозни вериги и между клоновете на амилопектиновите вериги. Двойните спирални зони са отговорни за кристалните домейни, наблюдавани в гранулите на нишестето.

Нишестени гранули

В зърнените култури и клубените, които го съдържат, нишестето се намира в клетките, образуващи дискретни структури, нишестените гранули. Тези гранули имат размер между 2 и 100 микрона, в зависимост от растението, въпреки че в едно и също растение се появява известна хетерогенност по размер. Гранулите оризово нишесте са сред най-малките, а тези на картофеното нишесте - сред най-големите. крайности от посочения диапазон на размера. Формата обикновено е закръглена, но се появяват и гранули с удължена или повече или по-малко неправилна форма.

В гранули от нишесте, които не са заобиколени от обвивка, молекулите на амилозата и амилопектина са подредени радиално, образувайки поредица от концентрични слоеве. Тези слоеве редуват аморфна структура и частично кристална структура, при която веригите са свързани под формата на спирали, които от своя страна са подредени подредено.

Вътрешна структура на нишестената гранула, абсорбирана със сканиращ електронен микроскоп. Аморфните слоеве на амилозата са отстранени чрез обработка с амилази, така че полукристалните слоеве на амилопектина се открояват.
Снимка, получена от Braukaiser.com .

Видове нишесте

Нишестетата са смеси от амилоза и амилопектин. По принцип нишестето съдържа между 20% и 30% амилоза, въпреки че има изключения. Във восъчната царевица, наречена поради външния вид на вътрешността на зърното, почти няма амилоза, докато при нишестените сортове тя представлява между 50% и 70%. При картофите наличието на фосфатни групи създава отблъсквания между отрицателните заряди, което улеснява отделянето на веригите и взаимодействието им с водата.

Технологичните свойства на нишестето силно зависят от произхода и от съотношението амилоза/амилопектин, както когато е част от сложен материал (брашно), така и когато се използва пречистен, което е много често. По този начин, восъчното царевично нишесте произвежда прозрачни, сплотени гелове, докато оризовото нишесте образува непрозрачни гелове. Картофеното нишесте (познато като "нишесте") и маниока (тапиока) хидратират много лесно, като дават силно вискозни дисперсии, но те не произвеждат устойчиви гелове.