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{{Infobox Polymer
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| Polymertyp = 1
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| Polymerart = Homopolymer
| Beschreibung = farb- und geruchloses Pulver
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'''Stärke''' (lateinisch ''Amylum'', woher früher deutsch auch ''Amlung'',<REF name="GlobalTimes_1235013"/> im September 2021 berichteten. CO? wurde in überführt, aus dem in weiteren Schritten Stärke synthetisiert wurde. Der chemische Reaktionsweg mit 11 Hauptreaktionen wurde durch ?computergestütztes ? entworfen und wandelt CO? mit 8,5-mal höherer Geschwindigkeit als Stärkesynthese in Mais zu Stärke um. Falls das Verfahren in industriellem Maßstab angewandt werden kann, könnten die Treibhausgasemissionen, sowie der Land-, Pestizid- und Wasserverbrauch in der Produktion stärkehaltiger Produkte reduziert werden.

Stärkespaltung

Durch e (?-, ?-) kann Stärke gespalten werden. Dadurch entstehen e bzw. . Dies geschieht z. B. auch im Innern von Pflanzenzellen, denn im Leben der Pflanze liefert die Stärke z. B. das Material für den Aufbau der . Auf ähnliche Weise kann der tierische und menschliche Körper Energie aus Stärke gewinnen. Dagegen ist für die Verdauungsenzyme unzugänglich. Amylasen werden aber auch als Mehlbehandlungsmittel eingesetzt, um e besser zu machen. Speziell bei muss die Spaltung der Stärke infolge natürlicher Amylase-Tätigkeit in der Regel jedoch eingedämmt werden, um die Backfähigkeit zu gewährleisten. Traditionell geschieht dies durch .

Verhalten beim Erhitzen (Verkleisterung)

Stärke kann unter Hitzeeinwirkung ein Vielfaches ihres Eigengewichtes an physikalisch binden, aufquellen und . Beim Erhitzen mit Wasser quillt die Stärke bei 47?57 °C, die Schichten platzen, und bei 55?87 °C ( bei 62,5 °C, Weizenstärke bei 67,5 °C) entsteht Stärkekleister, welcher je nach der Stärkesorte verschiedenes Steifungsvermögen besitzt (Maisstärkekleister größeres als Weizenstärkekleister, dieser größeres als Kartoffelstärkekleister) und sich mehr oder weniger leicht unter Säuerung zersetzt. In kühler Umgebung bildet sich dieser Effekt langsam wieder zurück ? man spricht von . Verkleisterte Stärke und geronnenes bilden die Basisstruktur oder von Gebäcken jeder Art.

Nach heutigem (2004) Wissen entsteht bei Überhitzung von Stärken, insbesondere beim Backen, , , und , in Gegenwart der Aminosäure das möglicherweise .

Gewinnung

Stärke wurde in Europa früher meistens aus oder gewonnen, heute ist der dominierende Stärkelieferant. 1979 entfielen bei einer Weltproduktion von 13 Mio. Tonnen 76 % auf Mais, 15 % auf Kartoffeln, 4 % auf Maniok und 3 % auf Weizen.

International bedeutsam sind noch Reis (Bruchreis aus den Reisschälfabriken) und () als stärkeliefernde Pflanzen. In der kommt zudem (Kuzuko) und (Katakuriko) zum Einsatz. Bei der industriellen Stärkegewinnung werden je nach Rohstoff verschiedene Technologien eingesetzt. Die Aufarbeitung des angelieferten Rohstoffes beginnt mit der Reinigung, setzt sich fort mit der Zerkleinerung und Auftrennung der Bestandteile (Stärke, Eiweiß und Fasern) und endet mit der Reinigung, Entwässerung und Trocknung der Stärke.

Historische Verfahren der Stärkeproduktion

Kartoffelstärke (lat. ''Amylum Solani'')

n enthalten etwa 75 % Wasser, 21 % Stärke und 4 % andere Substanzen. Zur Herstellung von werden sie traditionell auf schnell rotierenden, mit Sägezähnen besetzten Zylindern unter Zufluss von Wasser möglichst fein zerrieben. Daraufhin wäscht man den Brei ? in dem die Zellen möglichst vollständig zerrissen, die Stärkekörner also bloßgelegt sein sollten ? auf einem Metallsieb, auf dem Bürsten langsam rotieren, mit Wasser aus. Bei größeren Betrieben benutzt man kontinuierlich wirkende Apparate, bei denen der Brei durch eine Kette allmählich über ein langes geneigtes Sieb transportiert und dabei ausgewaschen wird. Das aus dem schon fast erschöpften Brei am Ende des Siebes fließende Wasser, das nur noch sehr wenig Stärkemehl enthält, wird zur maximalen Ausnutzung wieder auf frischen Brei geleitet. Der ausgewaschene Brei () enthält 80?95 % Wasser, in der Trockensubstanz aber noch etwa 60 % Stärke und dient als Viehfutter, auch zur Stärkezucker-, Branntwein- und Papierherstellung; das Waschwasser hat man zum Berieseln der Wiesen benutzt, doch gelang es auch, die stickstoffhaltigen Bestandteile des Kartoffelfruchtwassers als Viehfutter zu verwerten. Da die Pülpe noch sehr viel Stärke enthält, zerreibt man sie zwischen Walzen, um alle Zellen zu öffnen, und wäscht sie noch einmal aus. Nach einer anderen Methode schneidet man die Kartoffeln in Scheiben, befreit sie durch Mazeration in Wasser von ihrem Saft und schichtet sie mit Reisigholz oder Horden zu Haufen, in welchen sie bei einer Temperatur von 30?40 °C in etwa acht Tagen vollständig verrotten und in eine lockere, breiartige Masse verwandelt werden, aus welcher die Stärke leicht ausgewaschen werden kann.
Das von den Sieben abfließende Wasser enthält die Saftbestandteile der Kartoffeln gelöst und Stärke und feine Fasern, die durch das Sieb gegangen sind, suspendiert. Man rührt dieses Wasser in Bottichen auf, lässt es kurze Zeit stehen, damit Sand und kleine Steinchen zu Boden fallen können, lässt es dann durch ein feines Sieb fließen, um gröbere Fasern zurückzuhalten, und bringt es dann in einen Bottich, in welchem sich die Stärke und auf ihr die Faser ablagert. Die obere Schicht des Bodensatzes wird deshalb nach dem Ablassen des Wassers entfernt und als Schlammstärke direkt verwertet oder weiter gereinigt, indem man sie auf einem Schüttelsieb aus feiner Seidengaze, durch deren Maschen die Stärke, aber nicht die Fasern hindurchgehen, mit viel Wasser auswäscht. Die Hauptmasse der Stärke wird im Bottich wiederholt mit reinem Wasser angerührt und nach jedesmaligem Absetzen von der oberen unreinen Stärke befreit. Man kann auch die rohe Stärke mit Wasser durch eine sehr schwach geneigte Rinne fließen lassen, in deren oberem Teil sich die schwere reine Stärke ablagert, während die leichteren Fasern von dem Wasser weiter fortgeführt werden.

Oft benutzt man auch Zentrifugalmaschinen, in welchen sich die schwere Stärke zunächst an der senkrechten Wand der schnell rotierenden Siebtrommel ablagert, während die leichte Faser noch im Wasser suspendiert bleibt. Das Wasser aber entweicht durch die Siebwand, und man kann schließlich die Stärke aus der Zentrifugalmaschine in festen Blöcken herausheben, deren innere Schicht die Faser bildet. Die feuchte (grüne) Stärke, welche etwa 33?45 % Wasser enthält, wird ohne weiteres zu Traubenzucker verarbeitet, für alle anderen Zwecke aber auf Filterpressen oder auf Platten aus gebranntem Gips, die begierig Wasser einsaugen, auch unter Anwendung der Luftpumpe entwässert und bei einer Temperatur unter 60 °C getrocknet. Man bringt sie in Brocken oder, zwischen Walzen zerdrückt und gesiebt, als Mehl in den Handel. Bisweilen wird die feuchte Stärke mit etwas Kleister angeknetet und durch eine durchlöcherte eiserne Platte getrieben, worauf man die erhaltenen Stängel auf Horden trocknet. Um einen gelblichen Ton der Stärke zu verdecken, setzt man ihr vor dem letzten Waschen etwas zu.

Weizenstärke (lat. ''Amylum Tritici'')

Stärkemehl, insbesondere das aus Weizen hergestellte, wurde bereits in alten Schriften lateinisch als ''Amylum'' bezeichnet. Weizenstärke wird aus weißem, dünnhülsigem, mehligem hergestellt. Dieser enthält etwa 58?64 % Stärke, außerdem etwa 10 % und 3?4 % Zellstoff, welcher hauptsächlich die Hülsen des Korns bildet. Die Eigenschaften des Klebers bedingen die Abweichungen der Weizenstärkefabrikation von der Gewinnung der Stärke aus Kartoffeln. Nach dem traditionellen Halleschen oder Sauerverfahren weicht man den Weizen in Wasser, zerquetscht ihn zwischen Walzen und überlässt ihn, mit Wasser übergossen, der Gärung, die durch Sauerwasser aus einem früheren Prozess eingeleitet wird und Essig- und Milchsäure liefert, in welcher sich der Kleber löst oder wenigstens seine zähe Beschaffenheit so weit verliert, dass man nach 10?20 Tagen in einer siebartig durchlöcherten Waschtrommel die Stärke abscheiden kann. Das aus der Trommel abfließende Wasser setzt in einem Bottich zunächst Stärke, dann eine innige Mischung von Stärke mit Kleber und Hülsenteilchen (Schlichte, Schlammstärke), zuletzt eine schlammige, vorwiegend aus Kleber bestehende Masse ab. Diese Rohstärke wird ähnlich wie die Kartoffelstärke gereinigt und dann getrocknet, wobei sie zu Pulver zerfällt oder, wenn sie noch geringe Mengen Kleber enthält, die so genannte Strahlenstärke liefert, die von den Normalverbrauchern irrtümlich für besonders rein gehalten wird.

Nach dem traditionellen Elsässer Verfahren wird der gequollene Weizen durch aufrechte Mühlsteine unter starkem Wasserzufluss zerquetscht und sofort ausgewaschen. Das abfließende Wasser enthält neben Stärke viel Kleber und Hülsenteilchen und wird entweder der Gärung überlassen und dann wie beim vorigen Verfahren weiter verarbeitet, oder direkt in Zentrifugalmaschinen gebracht, wo viel Kleber abgeschieden und eine Rohstärke erhalten wird, die man durch Gärung etc. weiter reinigt. Die bei diesem Verfahren erhaltenen Rückstände besitzen beträchtlich höheren landwirtschaftlichen Wert als die bei dem Halleschen Verfahren entstehenden. Will man aber den Kleber noch vorteilhafter verwerten, so macht man aus Weizenmehl einen festen, zähen Teig und bearbeitet diesen nach etwa einer Stunde in Stücken von 1 kg in einem rinnenförmigen Trog unter Zufluss von Wasser mit einer leicht kannelierten Walze. Hierbei wird die Stärke aus dem Kleber ausgewaschen und fließt mit dem Wasser ab, während der Kleber als zähe, fadenziehende Masse zurückbleibt.

Reisstärke (lat. ''Amylum Oryzae'')

 enth�lt 70?75 % St�rke neben 7?9 % unl�slichen, eiwei�artigen Stoffen, die aber durch Einweichen des Reises in ganz schwacher Natronlauge gr��tenteils gel�st werden. Man zerreibt den Reis dann in einer M�hle unter best�ndigem Zufluss schwacher Lauge, behandelt den Brei in einem Bottich anhaltend mit Lauge und Wasser, l�sst kurze Zeit absetzen, damit sich gr�bere Teile zu Boden senken, und zieht das Wasser, in welchem reine St�rke suspendiert ist, ab. Aus dem Bodensatz wird die St�rke in einem rotierenden Siebzylinder durch Wasser ausgewaschen, worauf man sie durch Behandeln mit Lauge und Abschl�mmen vom Kleber befreit. Die zuerst erhaltene reinere St�rke l�sst man absetzen, entfernt die obere unreine Schicht, behandelt das �brige auf der Zentrifugalmaschine und trocknet die reine St�rke.

Maisstärke (lat. ''Amylum Maydis'')

 weicht man vier- bis f�nfmal je 24 Stunden in Wasser von 35��C, w�scht ihn und l�sst ihn dann durch zwei Mahlg�nge gehen. Das Mehl f�llt in eine mit Wasser gef�llte Kufe mit Fl�gelr�hrer und gelangt aus dieser auf Seidengewebe, das nur die grobe Kleie zur�ckh�lt. Das mit der St�rke beladene, durch das Gewebe hindurchgegangene Wasser gelangt in Tr�ge, dann durch zwei feine Gewebe und endlich auf wenig geneigte, 80?100�m lange Schiefertafeln, auf welchen sich die St�rke ablagert. Das abflie�ende, nur noch Spuren von St�rke enthaltende Wasser l�sst man stehen und presst den Absatz zu Kuchen, um ihn als Viehfutter zu verwenden.

Die Bezeichnung ?Speisestärke? wird häufig für Maisstärke verwendet, ''siehe auch'' die industriell hergestellten Produkte , , .

Rosskastanienstärke

Auch aus n kann Stärke gewonnen werden, doch ist diese nur für technische Zwecke verwendbar, da ein ihr anhaftender Bitterstoff durch Behandeln mit kaum vollständig entfernt werden kann. Die Ausbeute beträgt 19?20 %. Die handelsübliche Stärke dagegen enthält etwa 80?84 % reine Stärke, 14?18 % Wasser und in den billigeren Sorten bis 5 % Kleber, 2,5 % Fasern und 1,3 % , während der Aschengehalt in den besten Sorten nur 0,01 % beträgt.

Verwendung

Der Hauptteil von Stärke und deren Produkte wird in der Lebensmittelindustrie bei der Herstellung von Süßwaren, Backwaren, Milchprodukten und insbesondere Getränken in Form von stärkebasierten Zuckerstoffen (vor allem ) relativ gering.

Stärkeerzeugnisse

Im Lebensmittel-Lexikon von Ternes, Täufel, Tunger und Zobel sind folgende Stärkeerzeugnisse aufgeführt:

  • Stärkefraktionen
  • verformte Stärke
    • ohne Hitze
      • Brockenstärke
      • Strahlenstärke
    • mit Hitze
      • Flockenstärke
      • Quellstärke (Instantstärke)
  • /
    • Perlsago
    • Perltapioka
  • teilabgebaute Stärke
    • dünnkochende Stärke
      • Röstdextrin
      • Säuredextrin
  • Hydrolyseprodukte
  • Verdickungsmittel
    • Stärkeester
    • Stärkeether

Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie

Stärke wird als und in der Nahrungsmittelindustrie auf vielfältige Weise genutzt. Stärkehaltige Pflanzen wie n, , und stellen international die wichtigsten zur Versorgung mit n dar. Hinzu kommen , und andere , für deren Herstellung aus verschiedenen stärkehaltigen Getreidearten wie Weizen, oder genutzt wird. Darüber hinaus dient Stärke zur Herstellung von verschiedenen stärkebasierten Zuckerstoffen wie n, , sowie , der als in der gesamten Lebensmittelindustrie eingesetzt wird (z. B. n, , n, ), allerdings mit z. T. kontrovers diskutierten Folgen (siehe ).

Als Zutat bei Kochrezepten wird Stärke in der Nahrungsmittelindustrie häufig in Form von verwendet (siehe ). Stärke ist das wichtigste Verdickungsmittel in der Lebensmittelindustrie und wird z. B. in Fertiggerichten eingesetzt.

Verwendung in der Küche

In der wird Stärke unter anderem aufgrund ihrer Quellwirkung bzw. Verkleisterung beim Erhitzen zur Verdickung und Stabilisierung von n, n oder n wie genutzt. Als separat zugefügte ''Speisestärke'' kommen dabei vor allem Maisstärke, Kartoffelstärke oder Weizenstärke (zum Beispiel in Form von oder einer ) zum Einsatz. Aber auch die in anderen Zutaten bereits enthaltene Stärke kann für die Konsistenz des Endprodukts entscheidend sein. So sorgt bei vielen italienischen Nudelgerichten erst die abschließende Zugabe von Nudelkochwasser, das sich während des Kochens mit Stärke aus den Nudeln angereichert hat, für eine leicht gebundene Sauce. Entsprechend entsteht die cremige Konsistenz eines s durch die während des Kochens austretende Reisstärke.

Verwendung in der Industrie und als Werkstoff

Stärke gehört vor allem in Form von Kartoffelstärke, Maisstärke und Weizenstärke, aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungen in der chemisch-technischen Industrie neben und Zucker (Saccharose) zu den wichtigsten . Die Hauptanwendungsbereiche für Stärke liegen dabei in der Herstellung von und n als Papierstärke sowie in der sindustrie als fermentierbares Substrat zur Herstellung verschiedener n und als . In den USA stellt Maisstärke den Hauptrohstoff für Bioethanol dar. Nach Angaben der deutschen Bioethanolwirtschaft 2009 (BDB 2009) wird auch in Deutschland der größte Teil des Bioethanols aus stärkehaltigen Pflanzen, vor allem Weizen, gewonnen. In einigen anderen Ländern wird der Biokraftstoff vorwiegend aus Zucker gewonnen, beispielsweise in aus dem Anbau von .

Stärke dient auch zum von , zur Färbung mit n, zum Leimen von , sowie zum Verdicken von in der . Im wird ein Stärkepuder-Luftgemisch, häufig aus Mais, mittels en auf die frisch bedruckte Oberfläche aufgetragen. Das Puder wirkt als Abstandhalter zwischen den übereinandergestapelten Papierbögen und fördert wegen der mit eingeschlossenen Luft das oxidative Trocknen der .

Relativ neu ist der werkstoffliche Einsatz als in Form der sogenannten z. B. für kompostierbares Einweg-Geschirr und -Besteck oder als aufgeschäumtes Polstermaterial in Paketen (Stärke-Duroplast). In der verwendet man Stärke bei der nherstellung, bei der sie als , und dienen kann, sowie als grundlage.

Verwendung in der Medizin

Ungekochte Maisstärke spielt eine wichtige Rolle bei der Behandlung von en. Bei einigen dieser en kommt es nach kurzer Zeit ohne Nahrungsaufnahme zur , da die Freigabe der vorräte aus der gestört ist. Ungekochte Maisstärke wird besonders langsam verdaut und kann somit den Blutzuckerspiegel über mehrere Stunden hinweg stützen. Neben den haushaltsüblichen Speisestärke-Produkten werden auch medizinische Produkte aus modifizierter Maisstärke eingesetzt, bei denen die Energiefreisetzung noch langsamer erfolgt.<ref name="Weinstein2016"></ref>

Geschichte

Im Gegensatz zu verbreiteten Vorstellungen einer (etwa 27.000 Jahre) stammt von der Fundstelle Cuddie Springs in Südost-Australien.

In der wurde Stärke zufolge ''amylon'' genannt, weil sie nicht wie andere mehlartige Stoffe in Mühlen gewonnen wird. Nach wurde sie auf aus Weizenmehl hergestellt.

Im : ''?Umerdum?. Bemerkungen zur Wortgeschichte und zur Textkritik von 17r.9 im Kochbuch des Maister Hanns von 1460.'' In: ''Würzburger medizinhistorische Mitteilungen'' 17, 1998, S. 197?204; hier: S. 197 f.</ref> genannt und nicht nur als Klebstoff, sondern beispielsweise auch als Haarpuder gebraucht. 1840 belief sich die Produktionsmenge der 20 vorhandenen schleswig-holsteinischen Amidam-Fabriken auf 180 Tonnen im Jahr. Das Lübecker Amidam galt im 18. und 19. Jahrhundert europaweit als besonderes Qualitätsprodukt.

Die Spaltung der Stärke in entdeckte der Apotheker .

Stärkefabrikanten

  • (Stärke aus Kartoffel, Mais, Wachsmais und Weizen)
  • (Kartoffelstärke)
  • (incl. ''Cerestar'')
  • (Weizenstärke)
  • (Kartoffelstärke / Erbsenstärke)
  • (Weizenstärke)
  • (ehem. ''National Starch'' und amerikanische ''Corn Products International (CPI)'')
  • (Kartoffel-/Mais-/Weizen-/Erbsenstärke)
  • (Mais-/Weizenstärke)
  • (Weizenstärke und Kartoffelstärke)
  • Ehemalige in Bad Salzuflen (Kartoffel-, Reis- und Weizenstärke)
  • Ehemalige in Hamm, später in Ahlen/Westf. (Weizenstärke)

Siehe auch

Literatur

  • G. Tegge (Hrsg.): ''Stärke und Stärkederivate''. 3. Auflage. Behr?s Verlag, Hamburg, 2004
  • International Starch Institute (Hrsg.): .

Einzelnachweise

<references>

<REF name="science.abh4049">{{cite_journal|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh4049
|title=Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide
|author=Tao Cai, Hongbing Sun, Jing Qiao, Leilei Zhu, Fan Zhang, Jie Zhang, Zijing Tang, Xinlei Wei, Jiangang Yang, et al.
|date=2021-09-24
|journal=Science |volume=373|issue=6562|pages=1523?1527
|doi=10.1126/science.abh4049
|quote=Starches, a storage form of carbohydrates, are a major source of calories in the human diet and a primary feedstock for bioindustry. We report a chemical-biochemical hybrid pathway for starch synthesis from carbon dioxide (CO2) and hydrogen in a cell-free system. The artificial starch anabolic pathway (ASAP), consisting of 11 core reactions, was drafted by computational pathway design, established through modular assembly and substitution, and optimized by protein engineering of three bottleneck-associated enzymes. In a chemoenzymatic system with spatial and temporal segregation, ASAP, driven by hydrogen, converts CO2 to starch at a rate of 22 nanomoles of CO2 per minute per milligram of total catalyst, an ~8.5-fold higher rate than starch synthesis in maize. This approach opens the way toward future chemo-biohybrid starch synthesis from CO2.
}}</REF>

<REF name="GlobalTimes_1235013">{{cite_news|url=https://www.globaltimes.cn/page/202109/1235013.shtml
|title=Chinese scientists complete starch synthesis from CO2, revolutionary for agricultural production and promoting carbon neutrality
|author=Wang Qi
|journal=Global Times |location=Beijing
|date=2021-09-24
|quote="It also means starch could in future be made from carbon dioxide in a process similar to brewing beer," Ma said, noting carbon dioxide can be reduced to methanol, which can be converted to starch.
}}</REF>

</references>