Материал: Крахмал и крахмалсодержащие растения

Крахмал и крахмалсодержащие растения

Государственное бюджетное образовательное учреждение  высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет»

Министерства здравоохранения Российской Федерации

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ФАРМАКОГНОЗИИ И БОТАНИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

Фармакогнозия

ТЕМА: «Крахмал и крахмалсодержащие растения »

Исполнитель Сутормина Т.А.

курс 2 группа

Руководитель Жуков И.М.

Кандидат фармацевтических наук ,

старший преподаватель

Курск 2014

Содержание

Введение

Глава 1. Общая характеристика крахмала

1.1 Состав крахмала

1.2 Гидролиз

1.3 Биосинтез

1.4 Физические свойства

1.5 Крахмальные зерна

1.6 Продукты детского лечебного питания

Глава 2. Характеристика растений, содержащих крахмал

2.1 Кукуруза обыкновенная

2.2 Картофель

2.3 Алтей лекарственный

Заключение

Список литературы

крахмал химический питание растение

Введение

Использование крахмала человеком известно давно. В настоящее время заинтересованность в изучении крахмала объясняется тем, что он являясь полисахаридом, способствует увеличению массы тела. Некоторые диетологи считают крахмал главной причиной ожирения. Но нельзя забывать о положительных свойствах крахмала.

Актуальность темы заключается в том, что крахмал получил достаточно широкое применение. Так, например, он используется в пищевой промышленности, в фармацевтических и медицинских целях, в строительной области, в бумажной промышленности используется как наполнитель, в текстильной промышленности используется для обработки тканей. Из всех углеводов в рационе человека, крахмала он потребляет больше всего. Это связано с тем, что крахмал содержится в большинстве основных продуктов питания: муке, крупах, многих овощах. Повсеместное  использование крахмала в России начиналось с ХIII века., когда Петр I привез из Европы картофель.

Цель данной курсовой работы заключается в изучении литературы, в которой описываются основные характеристики крахмала и растения, содержащие крахмал.

Для достижения цели решались следующие задачи:

Изучение состава, биосинтеза крахмала, а так же его физических и химических свойств,

Изучение применения крахмала,

Изучение растений, используемых для получения крахмала.

Глава 1 Общая характеристика крахмала

1.1 Состав крахмала

Крахмал - это основной резервный углевод <#"818538.files/image001.gif">

Рис. 1 строение крахмала

В амилозе связано в среднем около 1000 остатков глюкозы; отдельные линейные участки молекулы амилопектина состоят из 20-30 таких единиц.(17)

1.2 Гидролиз

При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации - декстрины <#"818538.files/image002.jpg">

Рис.2. Крахмальные зерна или крупины: 1. Из семени куколя (Agrostemma Githago). - 2. Из пшеничного зерна. - 3. Из молочая (Euphorbia). - 4. Из семени бобов. - 5. Из зерна маиса. - 6. Из корневища Canna. - 7. Из клубня картофеля (заключенные в клетках). - 8. Из клубня картофеля (изолированные, при очень сильном увеличении). - 9. Из зерна овса. - 10. Из семени Lolium temulentum. - 11. Из луковицеобразного клубня зимовника (Colchicum autumnale). - 12. Из зерна риса. - 13. Из зерна проса. - Все при сильном увеличении.

При рассматривании в воде большинства крахмальных зерен, ясно обнаруживают слоистое строение; при этом более бледные слои чередуются с более блестящими, т. е. сильнее преломляющими свет. Первые обыкновенно называют “мягкими” слоями, вторые “плотными”. Самый наружный слой всегда бывает плотным; наоборот - самая внутренняя часть у всех ясно слоистых зерен всегда состоит из мягкого вещества и во многих случаях (анатомический) центр слоев и называют “ядром” крахмального зерна. Бывают, однако, зерна, у которых совершенно незаметно ни ядра, ни слоистости (все очень маленькие зернышки и некоторые сорта довольно крупных): вещество их под микроскопом представляется совершенно гомогенным. Смотря по расположению слоев в зерне, различают слоистость концентрическую и эксцентрическую. В зернах шарообразных, чечевицеобразных, эллиптических и некоторых овальных - центр слоев, ядро - совпадает с математическим центром зерна и слои идут параллельно поверхности зерна и параллельно друг другу, сохраняя притом кругом одинаковую толщину; это - слоистость концентрическая. У картофельных же крахмальных зерен и у многих им подобных ядро не совпадает с математическим центром, а лежит всегда ближе к одному из концов зерна, стало быть, имеет эксцентрическое положение. При такой эксцентрической слоистости слои гораздо шире по одну сторону ядра, нежели на другую. Эксцентричность ядра бывает различной. В зернах с очень эксцентрическим ядром (например, у Canna, Phajus и др.) обыкновенно не все слои окружают ядро, а многие образуются лишь с одного, более удаленного от ядра, конца зерна, представляя из себя различной формы скорлупки, вложенные одна в другую. Причина слоистости, равно как и других физических особенностей (напр., замечательных оптических свойств) крахмальных зерен лежит в их особом внутреннем строении, в так называемой организации зерна. По теории Негели <#"818538.files/image003.jpg">

Рис.3 Лейкопласты с зернами крахмала из надземного клубня Phajus grandifolius. A, C, D и Е - сбоку; В - сверху. Увелич. 540.

Вообще, если зерно залагается в центре лейкопласта, то оно со всех сторон питается равномерно и выходит концентрически-слоистым, если же оно залагается близ его края, то питается с одной стороны гораздо сильнее, нежели с другой и вырастает эксцентрически-слоистым (ср. рис. лейкопластов Phajus grandifolius). Когда зерно вполне вырастет, то остаток лейкопласта совсем исчезает и зерно оказывается лежащим в массе протоплазмы. Возможно, что в некоторых случаях крахмалье зерна образуются и прямо (Бельцунг), в вакуолях протоплазмы (“зародышевый крахмал”). Допустив возникновение крахмальные зерна так или иначе, требуется еще уяснить особенно происхождение их характерной слоистости. Первоначально (годов с 30-х, начиная) полагали, что на ядро зерна постепенно отлагается с поверхности крахмальное вещество слоями. В конце пятидесятых годов эту теорию наслоения или аппозиции (appositio) сменила теория внедрения или интуссусцепции (intussusceptio), подробно разработанная К. Негели; в крахмальных зернах из воспринимаемого ими из окружающей среды крахмалообразовательного вещества образуются очень маленькие частички - “мицеллы” крахмального вещества, из коих каждая, однако, представляет целый комплекс химических молекул. Путем внедрения таких частичек между прежними и разрастаются крахмальные зерна. Слоистость же происходит лишь впоследствии через внутреннюю дифференцировку первоначального гомогенного вещества зерна: по мере возрастания, последнее постепенно дифференцируется на плотные и мягкие слои. В пользу теории Негели говорит особенно то, что ядро зерна всегда мягкое, а самый наружный слой всегда плотный, в то время как маленькие молодые зернышки всегда состоят из плотного вещества. Кроме того, часто наблюдаемое появление при разрастании зерен радиальных трещин лучше согласуется с теорией внедрения. Тем не менее, в последнее время (с конца 70-х годов) снова стали раздаваться голоса в пользу старой теории наслоения, так что некоторые стороны воззрения Негели несомненно должны быть изменены. Так образование сложных и полусложных зерен происходит обыкновенно через срастание отдельных зернышек (Шимпер), а не через внутреннюю дифференцировку простых зерен. (14, 16)

1.5 Продукты детского лечебного питания на основе крахмала и крахмалсодержащего сырья

Во ВНИИ крахмалопродуктов ведутся исследования по созданию малобелковых лечебных продуктов питания для детей с наследственным нарушением аминокислотного обмена, больных фенилкетонурией и страдающих почечными заболеваниями, которым необходима диета с резким ограничением белка. Из всех содержащихся в белке аминокислот опасность для здоровья больного фенилкетонурией ребенка представляет накапливающийся в крови фенилаланин, содержание именно его в ежедневном рационе должно составлять не более 2 %.

При заболеваниях фенилкетонурией в случае отсутствия специальных малобелковых продуктов питания у ребенка от рождения до 10-12 лет происходит существенное нарушение психики, задерживаются его рост, умственное развитие.

Разработка технологий малобелковых продуктов проводится в сотрудничестве с Научным центром здоровья детей РАМН и Генетическим центром неонатального скрининга Минздравсоцразвития РФ.

Цель исследований - создание продуктов не только с заданным химическим составом, но и с требуемыми органолептическими свойствами, близкими к свойствам традиционных пищевых продуктов.

Технологии малобелковых продуктов на основе кукурузного крахмала с применением термовлагомеханической обработки обеспечивают разрушение крахмальных зерен и образование новой структуры полисахаридов и, соответственно, новых продуктов, которые обладают способностью интенсивно набухать и растворяться в горячей воде.

Обогащение малобелковых продуктов витаминами (13-каротин, витамины С и Е) и минеральными добавками значительно повышает эффективность их применения в детском лечебном питании. Установлено оптимальное их содержание в продуктах (мг/100 г): кальций - 200, фосфор - 100, в-каротин - 7, витамин С - 3, витамин Е - 13.

Для детей, больных целиакией, которая характеризуется повреждением слизистой оболочки глютеном пшеницы, ржи, ячменя, разработаны рецептуры малобелковых продуктов на основе картофельного и кукурузного крахмала с добавлением сывороточных белков. Влаготермомеханическая обработка крахмаломолочной суспензии на вальцовой сушилке контактного типа обеспечивает однородность продукта, создавая связь крахмала с сывороткой и заданный углеводно-белковый состав продукта.

В условиях опытного производства института выработана опытная партия малобелковой смеси на крахмаломолочной основе для выпечки.

Опытная партия смеси прошла клиническую апробацию во Всероссийском генетическом центре неонатального скрининга, где крахмальные продукты на молочной основе получили высокую дегустационную оценку. Новый вид продукта значительно расширяет ассортимент малобелковых блюд, особенно для детей дошкольного и младшего школьного возраста.

К малобелковым продуктам детского питания относится также разработанный во ВНИИ крахмалопродуктов продукт - глюкозная помадка на основе глюкозы и водных растворов лекарственного растительного сырья и плодово-ягодных соков. Наличие высокой гигроскопичности у компонентов, вводимых в состав рецептуры глюкозной помадки, играет важную роль для поддержания влагоудерживающей способности продукта при хранении. Включение фруктозы в рецептуру глюкозной помадки позволило повысить ее сладость.

Глюкозная помадка применяется в качестве высокопитательного продукта с витаминной и иммуностимулирующей активностью. Разработаны рецептуры, утверждена нормативная документация на глюкозную помадку с клюквой, облепихой, черникой, черной смородиной, боярышником, шиповником и эхинацеей.

На производственной базе ВНИИ крахмалопродуктов организован выпуск глюкозной помадки и малобелковых продуктов питания в виде крахмальной крупы «Саго», набухающего крахмала для приготовления пудингов, киселей, муссов, галушек; крахмальной вермишели, лапши; крахмального полуфабриката (набора) для выпечки хлеба, кексов, оладьев, крахмальных закусочных гранул «Снежок».

На детей, больных фенилкетонурией, ведется адресная картотека, насчитывающая около 3000 детей России и стран СНГ, осуществляется отправка посылок с указанными продуктами.

Таблица 1 « состав малобелковых продуктов на крахмаломолочной основе »

Адаптированные продукты питания детей грудного возраста должны характеризоваться кислотностью и осмолярностью, свойственными грудному молоку, и приближаться к нему по соотношению питательных веществ, аминокислотному, углеводному составу, а также по качественному и количественному набору витаминов и минеральных веществ.

Одни из важнейших пищевых веществ в питании ребенка - углеводы, потребность в которых в 3-4 раза превышает потребность в белках и жирах.

В связи с широким использованием заменителей женского молока в питании детей раннего возраста проблема создания высококачественного углеводного компонента в этих смесях весьма актуальна.

Во ВНИИ крахмалопродуктов разработана технология мальтодекстринов. которые получают путем частичного гидролиза крахмала с применением биологических катализаторов - ферментных препаратов.

Технология мальтодекстринов предусматривает частичный гидролиз кукурузного крахмала, содержащего не более 0,5 % белка в качестве примеси, и включает следующие технологические операции.

Крахмальная суспензия концентрацией 25-30 % СВ обрабатывается ферментными препаратами бактериальной альфа-амилазы при 85 °С с двукратным дозированием и промежуточной термообработкой при 125 - 130 °С. Затем гидролизат подвергают очистке фильтрованием для удаления жиробелковых примесей последующим обесцвечиванием с помощью активного древесного порошкообразного угля и далее распылительной сушке.

Применение высокоочищенных амилолитических ферментных препаратов грибной альфа-амилазы позволило усовершенствовать технологию производства мальтодекстринов, при которой процесс декстринизации разжиженного крахмала проводится в более мягких температурных условиях (55-60 °С), что обеспечивает получение более прозрачных растворов мальтодекстринов с пониженной цветностью.

Мальтодекстрины с содержанием редуцирующих веществ (РВ) 15-20 % широко используются для приготовления лечебных смесей для детей, страдающих лактазной недостаточностью, а также для искусственного и смешанного литания здоровых детей.

Мальтодекстрины представляют собой белый порошкообразный продукт, с содержанием влаги 3-5 %, хорошо растворимый в воде, слегка сладкого вкуса, без запаха. Применение мальтодекстринов с РВ 15-20 % в приготовлении сухих смесей для детского питания с физиологической точки зрения не приводит к нарушениям углеводного и липидного обмена, всасывание моносахаридов происходит постепенно, дифференцированно по времени, уровень сахара в крови не превышает 30 % от исходного уровня.

Разработана также технология низкосахаренной патоки с содержанием РВ 27-34 %, предназначенной для корректировки углеводного состава при выработке широкого ассортимента сухих и жидких молочных продуктов для детского и диетического питания. Разработано аппаратурное оформление этого производства. Низкоосахаренная патока производится в сиропообразном виде с массовой долей сухих веществ 78-80 % и порошкообразном виде с массовой долей влаги 3-5 %. В табл. 2 показан углеводный состав этих продуктов.

При разработке адаптированных продуктов детского и профилактического питания, а также продуктов с повышенным содержанием белка часто

Возникают трудности поиска растворимых белковых компонентов при использовании их в указанных продуктах.

Во ВНИИ крахмалопродуктов разработана технология углеводнобелкового концентрата из муки злаковых культуронизкой степени расщепления с сохранением в них целого комплекса полезных веществ.

Углеводно-белковый концентрат - это низкоосахаренный продукт, получаемый путем биоконверсии крахмалсодержащего сырья, минуя стадию выделения крахмала, с последующим отделением осадка, очисткой активным углем, увариванием сиропа до содержания 78-80 % сухих веществ или высушиванием его на распылительной сушилке до содержания влаги 3-5 %.

Использование углеводно-белкового концентрата на основе зерновых компонентов позволит решить проблему поиска растворимых белковых ком­понентов при разработке адаптированных продуктов детского и профилакти­ческого питания, а также продуктов с повышенным содержанием белка.