PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
1
PŘÍRODNÍ POLYMERY
Polysacharidy I  škrob
RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc.
31. 10. 2018

Časový plán
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
2
LEKCE
téma
1
Úvod do předmětu - Struktura a názvosloví přírodních polymerů, literatura
2
Deriváty kyselin, - přírodní pryskyřice, vysýchavé oleje, šelak
3
Vosky
4
Přírodní gumy, Polyterpeny – přírodní kaučuk, získávání, zpracování a modifikace
5
Polyfenoly – lignin, huminové kyseliny
25.10. & 1. 11.
Polysacharidy I – škrob
8.11. & 15. 11.
Polysacharidy II –  celulóza
22. & 22. 11.
Bílkovinná vlákna I
29. 11. & 6.  12.
Bílkovinná vlákna II
13. & 20. 12.
Kasein, syrovátka, vaječné proteiny
20. 12.
Identifikace přírodních látek
Laboratorní metody hodnocení přírodních polymerů

Time schedule
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
3
LECTURE
SUBJECT
1
Introduction to the subject – Structure & Terminology of nature polymers, literature
2
Derivatives of acids – natural resins, drying oils, shellac
3
Waxes
4
Plant (vegetable) gums, Polyterpene –natural rubber (extracting, processing and modification)
5
Polyphenol  – lignin, humic acids
25.10. & 1. 11.
Polysaccharides I – starch
8.11. & 15. 11.
Polysaccharides II – celullosis
22. & 22. 11.
Protein fibres I
29. 11. & 6.  12.
Protein fibres II
13. & 20. 12.
Casein, whey, protein of eggs
20. 12.
Identification of natural polymers
Laboratory methods of natural polymers’ evaluation

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
4
Emil Votoček
Emil Votoček
Narození
5. října 1872
Hostinné,
Úmrtí
11. října 1950 (ve věku 78 let)
Praha,
Povolání
chemik, hudební skladatel a pedagog
Emil Votoček Rakousko-Uhersko Československo

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
5
Emil Votoček (5. října 1872 Hostinné – 11. října 1950 Praha) byl jeden z nejvýznamnějších českých
chemiků. Jeho specializací byla organická chemie, konkrétně monosacharidy, ale byl i spoluautorem
českého chemického názvosloví a byl významně pedagogicky činný. Kromě toho byl i hudebním
skladatelem a hudebním teoretikem. Významné jsou jeho učebnice chemie a mnohojazyčné slovníky –
chemické i hudební.
Narodil se v rodině velkoobchodníka s papírem. Přes přání otce nešel studovat obchodní akademii,
ale studoval nejprve pražskou techniku, poté dva roky barvířskou školu ve francouzském Mulhouse a
pak několik měsíců chemii cukrů v Göttingenu. V roce 1895 se stal asistentem na pražské technice, v
roce 1905 docentem a od roku 1907 do roku 1939 (kdy nacisté uzavřeli české vysoké školy) byl
profesorem experimentální anorganické a organické chemie.
V době svého působení v Mulhouse vytvořil po něm pojmenované Votočkovo činidlo. Společně s A.
Sommerem Baťkem se podílel na tvorbě českého chemického názvosloví. Sepsal Šestijazyčný chemický
slovník, učebnice Chemie anorganická a Chemie organická, které byly používány řadu desetiletí.
Složil také asi 70 hudebních děl
Zakladatel chemie cukrů v České republice

LITERATURA
•Ing. J. Dvořáková: PŘÍRODNÍ POLYMERY, VŠCHT Praha, Katedra polymerů, skripta 1990 •J. Mleziva, J.
Kálal: Základy makromolekulární chemie, SNTL Praha, 1986 •A. Blažej, V. Szilvová: Prírodné a
syntetické polymery, SVŠT Bratislava, skripta 1985 •J. Kodet, K. Babor: Modifikované škroby,
dextriny a lepidla, SNTL Praha, 1991, ISBN 80-03-00554-X •J. Kodet, S. Štěrba, L. Šlechta:
Modifikované škroby, SNTL Praha, 1982 •P. Kadlec a kol.: Technologie sacharidů, VŠCHT Praha, 2000
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
6

Definice POLYSACHARIDŮ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
7
img351.jpg

LITERATURA KNIHY 1
•Thermoplastic Starch
–ISBN: 978-3-527-32528-3
•Chemie a analytika sacharidů
–ISBN: 80-7080-306-1
•Starches
–ISBN: 978-1-4200-8023-0
•Starch – Chemisty and Technology
–ISBN: 978-0-12-746275-2
•
•
–
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
8

LITERATURA KNIHY 2
•Modifikované škroby, dextriny a lepidla
–ISBN: 80-03-00554-X
•Modifikované škroby (Kodet J., Štěrba S., Šlechta L.)
–ISBN nemá, je to příručka pro pracovníky škrobáren
–
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
9

LITERATURA zahraniční – ČASOPISY
•Starch ‐ Stärke
•Journal of Carbohydrate Chemistry
•Carbohydrate Polymers (IF: 5,1 !!!)
•
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
10

1.Druhy škrobů
2. Výroby škrobů
3. Chemie škrobu
4. Použití škrobu
5. Modifikace škrobu
6. Výroba dextrinů
7. Použití dextrinů
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
11

Druhy PRŮMYSOVĚ VÝZNAMNÝCH škrobů
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
12
img659.jpg
TVARY ZRN
Dva druhy zrn!

PŠENIČNÝ škrob
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
13
TVARY ZRN
Dva druhy zrn!
Jiné větvení

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
14
1280px-Wheat_starch_granules.jpg
Pšeničný škrob – dvě velikosti zrn

Velikosti zrn škrobů
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
15
•Brambory: převážně 10 – 70 mm (ŠIROKÁ distribuce velikostí zrn)
•Kukuřice: převážně 20 mm (úzká distribuce velikostí zrn)
•Pšenice: dva druhy zrn
–velikost 1 – 10 mm  > škrob B (odpadní produkt, obsahuje proteiny)
–velikost 10 – 25 mm > škrob A (výrobek)
•Rýže: převážně cca. 5 mm (úzká distribuce velikostí zrn)
–

Výroba a použití škrobů (data z roku 1991 & 2011)
•Světová výroba(1991): 22 milionů tun
•Světová výroba(2011): 70 milionů tun
•Kukuřičný škrob: 15 milionů tun
•Nejvýznamnější plodiny pro výrobu škrobů: kukuřice, brambory, rýže, maniok •Největší výrobci
škrobů: USA (kukuřice), státy bývalého SSSR, Nizozemsko, Německo, Polsko (brambory)
•Použití pro výživu: cca. 70 %
•Modifikované škroby: cca. 5 milionů tun
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
16

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
17
img741.jpg
Cassava = MANIOK česky
Wheat = PŠENICE česky

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
18
img739.jpg
Cukrovinky, sladkosti

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
19
img740.jpg

Výroba škrobů v ČR & SR
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
20
•Brambory: ČR & SR
•Kukuřice: SR
•Pšenice: ČR
•Rýže:  ani ČR & SR
–

Výroba škrobu z brambor 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
21
•Brambory obsahují 14 – 21 % hmot. škrobu, což není mnoho
•Z 1 ha lze získat průměrně 4 t škrobu
•Spotřeba vody je vysoká, 3,5 – 8 m3/t brambor, ale moderní postupy jsou nižší
•Sušina škrobu je cca. 84 % hmot.
•Ostatní složky jsou:
img663.jpg

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
22
img661.jpg
Brambory se transportují plavením vodou, proto recyklace vody přes usazovák hlíny a písku
Drť se nazývá TŘENKA
PLODOVÁ VODA
KOAGULACE
bílkovin
ZDRTKY
Malozrnný škrob
Další mletí > PŘESTRUHOVÁNÍ

OD ŠKROBU K ETHANOLU
•ŠKROB
–ENZYMY  z obilného sladu
•  jednoduché cukry
– ENZYMY  z kvasinek
»ETHANOL
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
23

OD ŠKROBU K POLYETHYLENU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
24

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
25
BIO PE přes etanol 001.jpg
Většina dílů stavebnice LEGO  je ale z ABS terpolymeru

Výroba škrobu z brambor 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
26
•Bramborová škrobárna se obvykle kombinuje s lihovarem
•LIHOVARNICKÉ SUROVINY  (v tomto případě):
–Jemná frakce škrobu získaná tzv. RAFINACÍ ŠKROBU
–Buněčná šťáva získaná při odstřeďování škrobu
–Bramborové zdrtky - po očistění a nastrouhání brambor se vypírá škrob pomocí vody. Po oddělení
škrobových zrn od ostatní hmoty zůstávají jako krmné zbytky bramborové zdrtky

Výroba škrobu z pšenice
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
27

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
28
img664.jpg
Nic zde nepřijde nazmar!
Malá zrna B škrobu se separují a zpracovávají v oddělených větvích I a J

Výroba škrobu z kukuřice
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
29
•Kukuřičné zrno pro výrobu škrobu má toto složení:
•
img666.jpg
Byly vyšlechtěny odrůdy obsahují buď převážně AMYLÓZU  nebo převážně  AMYLOPEKTIN
Špičkové odrůdy mají v zrnu až 90 % hmot. škrobu
Spotřebu vody  na 1 t zrna NEVÍM
Sušina škrobu je cca. 84 % hmot.

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
30
img665.jpg
Podobné jako výroba z pšenice, až namáčení
Nic zde nepřijde nazmar!

Výrobky ze škrobu pro potravinářství
•Cukrovinky, džemy a marmelády, nápoje, pečivo atd. •Mléčné výrobky, masné výrobky, polévky,
omáčky, salátové dresinky atd.
•Zmrzliny, kojenecká výživa, cukrovinky
•
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
31

Výrobky ze škrobu pro průmysl
•PAPÍRENSKÝ PRŮMYSL
•KLÍŽENÍ VNITŘNÍ VE HMOTĚ, POVRCHOVÉ KLÍŽENÍ, NATÍRÁNÍ PAPÍRU
•TEXTILNÍ PRŮMYSL
•ŠLICHTOVÁNÍ,  TISK, KONEČNÉ ÚPRAVY
•LEPENÍ
•LEPENKA, VLNITÝ PAPÍR, VÍCEVRSTVÉ PYTLE, LAMINOVÁNÍ,
•
•
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
32

ŠKROB  versus CELULÓZA 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
33
img672.jpg
ŠKROB je polymer z a-D-glukopyranosy
CELULÓZA  je polymer z b-D-glukopyranosy
LIŠÍ SE POLOHOU
 –CH2OH  VŮČI  -OH

ŠKROB  versus CELULÓZA 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
34
img669.jpg
ŠKROB
cellobiosa & celulosa.jpg
CELULÓZA
C4
C1
C4
C1
Všimněte si polohy vazby přes kyslík mezi jednotkami glukózy

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
35
img724.jpg
ŠKROB (amylósa - lineární)  versus CELULÓZA 3

ŠKROB  versus CELULÓZA 4
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
36
ŠKROB
CELULÓZA
img232.jpg img231.jpg
GLYKOGEN

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
37
img660.jpg
AMYLOPEKTIN
AMYLÓZA

Dělení 1
AMYLÓZA  - AMYLOPEKTIN 2
•Selektivní enzymatické rozštěpení AMYLOPEKTINU na cukry
•Rozdílná rozpustnost AMYLOPEKTINU a AMYLÓZY
–Směs DMSO + voda > rozdílné rozpustnosti
–Voda + NaOH > vysolit NaCl > AMYLÓZA v roztoku a AMYLOPEKTIN gel (oddělení trvá delší dobu)
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
38

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
39
img987.jpg img986.jpg
Lze to nazvat „VYSOLENÍ“. Je vidět vliv iontů na rozpustnost polymerů různé struktury
Dě
Poznámky

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 3
podobnost s polyetylénem
•LDPE
•Větvený
•Větší elasticita taveniny
•HDPE
•Lineární
•MENŠÍ elasticita taveniny
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
40
AMYLOPEKTIN
•Větvený
•Větší elasticita taveniny ve směsi škrob - glycerol
AMYLÓZA
•Lineární
•Menší elasticita taveniny ve směsi škrob - glycerol

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 4
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
41
img669.jpg img671.jpg
Na AMYLOPEKTIN  může být vázána jako ester kyselina fosforečná, hlavně ve škrobu bramborovém.
Na viskozitu vodných roztoků a/nebo gelů má pak vliv kationt (K+, Ca+2, Mg+2 atd.)
img673.jpg AMYLOPEKTIN.jpg

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 5
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
42
img668.jpg

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 6
Relativně střední molekulová hmotnost
AMYLÓZA
AMYLOPEKTIN
Zdroj, poznámka
M n
105 - 106
107
Kálal
M w
Nebylo nalezeno
M bez udání zda se jedná o n či w
105 - 106
107 - 108
Kodet
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
43
Každopádně se jedná o VYSOKÉ HODNOTY,  na úrovni syntetických polyolefinů (PE, PP)

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 7
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
44
img269.jpg img270.jpg
RETROGRADACE =  z gelu a/nebo roztoku se vylučuje POLYMER
Tento obrázek se týká
 VODNÝCH ROZTOKŮ

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 8
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
45
TERMOPLASTICKÝ ŠKROB007.jpg TERMOPLASTICKÝ ŠKROB008.jpg
G – glukózová jednotka

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN 9
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
46
• OBVYKLE převažuje  AMYLOPEKTIN v poměru 4/1
• AMYLOPEKTIN nedává modré zbarvení s jodem
• některé škroby, např. hrachový, mají jen AMYLÓZU
• Jiné škroby, např. odrůda kukuřice zvaná vosková, mají jen AMYLOPEKTIN
• AMYLOPEKTIN na vyšší MW
• ……………….

MWD škrobů 1 (metoda GPC)
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
47
MWD škrobu scan 18112017001.jpg
OXIDACE ŠTĚPÍ HLAVNÍ ŘETĚZEC > SNÍŽENÍ MW

MWD škrobů 2 (metoda GPC)
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
48
MWD škrobu scan 18112017002.jpg
Co s tím mohl udělat DMSO, to tedy nevím
Různé škroby > různá MWD

MWD škrobů 3
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
49
MWD škrobu scan 18112017003.jpg
Různé škroby > téměř stejná MWD
Škrob je PŘÍRODNÍ POLYMER  a tak se MWD liší i pro stejné plodiny (zdroje)

Možné uložení molekul TUKU  v obilném škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
50
TERMOPLASTICKÝ ŠKROB006.jpg
Molekula tuku v šroubovici amylózy
Mě se toto moc nezdá, protože tuky jsou TRIGLYCERIDY!
Na tři řetězce je v šroubovici asi málo místa?

NADMOLEKULÁRNÍ STRUKTURA škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
51
img675.jpg img674.jpg
Lineární AMYLOZA  krystalizuje – vodíkové můstky
Rozvětvený AMYLOPEKTIN – mohou krystalizovat jen větve, pokud jsou dost dlouhé. Základní řetězec
může procházet řadou takových krystalických částí.
Krystalické části jsou prostoupeny a propojeny částmi amorfními (nekrystalickými), stejně jako je
tomu u syntetických SEMIKRYSTALICKÝCH polymerů

ROZPUSTNOST versus BOTNÁNÍ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
52
rozpust verus botnání.jpg
nebo jiného rozpouštědla (solvatačního činidla)

ROZPOUŠTĚNÍ ŠKROBU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
53
• NATIVNÍ ŠKROB není ve STUDENÉ VODĚ  rozpustný, má pouze vodu v kapilárách a ve vodíkových
můstcích, cca. 14 – 16 % vody
• Při vložení NATIVNÍHO ŠKROBU do vody za laboratorní teploty se jen zaplňují další kapiláry vodou
• Při zvyšování teploty nad cca. 50 °C BOTNÁ , vodíkové můstky se rozrušují  a vzniká DISPERZE
ZBOTNANÝCH (hydratovaných) ČÁSTIC VE VODĚ
• Po přijetí další vody dojde k PLNÉ (maximální pro daný škrob) HYDRATACI, rozpadají se zrna škrobu
a vzniká GEL (AMYLOPEKTIN) A VYSOKOVISKÓZNÍ KOLOIDNÍ ROZTOK (AMYLÓZA)
• VÝSLEDNÝ STAV SE NAZÝVÁ MAZOVATĚNÍ ŠKROBU

Chování škrobu ve vodě
•Laboratorní teplota: pouze vratné zaplnění kapilár v zrnu škrobu •Zvyšování teploty: postupná
hydratace a rozpad vodíkových můstků, rozpouštění AMYLÓZY, AMYLOPEKTIN  pouze botná  •Zvyšující se
teplota & míchání: rozpad hydratovaných zrn a dosažení „BODU MAZOVATĚNÍ ŠKROBU (peptizace)“ •BOD
MAZOVATĚNÍ ŠKROBU  je charakteristický pro různé škroby
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
54

Křivky MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
55
•Suited for starch and flour
•Usage for acid and lye
•Small sample size (5 - 15 g)
•Short measuring times
•Speed (0 - 300 min-1)
•Temperature measurement within the sample
•Heating / cooling rates of up to 10°C / min
•No follow-up costs
•Evaluation in BU, mPas, cP or cmg
img676.jpg
Upravený ROTAČNÍ VISKOZIMETR

ROTAČNÍ VISKOZIMETR
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
56
img676.jpg
Upravený ROTAČNÍ VISKOZIMETR
472px-Rotationsviskosimeter.jpg
Standardní ROTAČNÍ VISKOZIMETR

SOL > GEL (obecně)
•GEL je DISPERZNÍ SOUSTAVA, ve které spojitý DISPERZNÍ PODÍL je prostupuje spojité DISPERZNÍ
PROSTŘEDÍ
•PŘÍKLADY
•PVC pasta > SOL (disperze částic PVC ve směsi změkčovadel) > zahřátí (interakce PVC částic se
změkčovadly = ŽELATINACE) > ochlazení > GEL  •KLÍH (vyroben z KOLAGENU) > SOL (zředěný roztok v
teplé vodě) > zahuštění a ochlazení > KLIHOVÁ GALERTA = GEL
•POTRAVINÁŘSTVÍ > ROSOL Z ŽELATINY
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
57

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
58
Sol-Gel_Scheme_svg WIKI ENG 09112016.png
Škrobu se týká toto

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
59
SolGelCartoon WIKI ENG 09112016.png
SOL – velké částice v roztoku
Po vyžíhání vznikne pevný GEL

Křivka MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě - OBECNĚ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
60
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
mazovatění Google 05112017.jpg
RETROGRADATION

Křivky MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
61
Micro-Visco-Amylo-Graph-Diagramm_01.jpg
•Suited for starch and flour
•Usage for acid and lye
•Small sample size (5 - 15 g)
•Short measuring times
•Speed (0 - 300 min-1)
•Temperature measurement within the sample
•Heating / cooling rates of up to 10°C / min
•No follow-up costs
•Evaluation in BU, mPas, cP or cmg
BU = Brabender Unit
Brabender je název VÝROBCE přístrojů  v Německu
Všimněte si  PRŮBĚHU TEPLOTY MĚŘENÍ  a bodů jejích změn!
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU

Křivky MAZOVATĚNÍ různých škrobů ve vodě 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
62
img677.jpg
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
img678.jpg

Vliv sacharidů a solí na teplotu mazovatění – PROČ ASI?
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
63
img679.jpg

Vliv sacharidů a solí na teplotu mazovatění – PROČ ASI?
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
64
img680.jpg
Kukuřičný škrob má normálně hodnoty: 62 – 72 – 67 °C

Chování škrobového mazu ve vodě
•Snižování teploty: postupné obnovování vodíkových můstků, hlavně u  AMYLÓZY, škrob s vysokým
podílem AMYLOPEKTINU (VĚTVENÁ MAKROMOLEKULA) má menší tendenci k RETROGRADACI •U nízkých
koncentrací do cca. 3 % vypadávání z roztoku ve formě vloček •U vyšších koncentrací vznik GELU  s
vysokou viskozitou •Tento proces se nazývá RETROGRADACE a lze ho omezit přídavkem glukózy, tuků,
NaNO3
•
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
65

Křivky MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 3
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
66
Micro-Visco-Amylo-Graph-Diagramm_01.jpg
Všimněte si  PRŮBĚHU TEPLOTY MĚŘENÍ  a bodů jejích změn!
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
RETROGRADACE = zvyšování viskozity se snižující se teplotou > VZNIK GELU
SETRVAČNOST PŘI VYPNUTÍ NÁRŮSTU TEPLOTY A PŘEPNUTÍ NA KONSTANTNÍ TEPLOTU

Křivky MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 4
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
67
Micro-Visco-Amylo-Graph-Diagramm_01.jpg
Postupné rozpouštění kratších řetězců a jejich difůze do vody > ZVYŠOVÁNÍ VISKOZITY
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
RETROGRADACE = zvyšování viskozity se snižující se teplotou > VZNIK GELU
SETRVAČNOST PŘI VYPNUTÍ NÁRŮSTU TEPLOTY A PŘEPNUTÍ NA KONSTANTNÍ TEPLOTU
Rozpad vodíkových můstků mezi řetězci škrobu a hydratace celého zrna, trojrozměrná síť > GEL
Uvolňování menších hydratovaných útvarů > SOL

Křivka MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 5
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
68
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
mazovatění Google 05112017.jpg
RETROGRADATION

Křivka MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 6
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
69
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
MAZOVATĚNÍ RŮZNÝCH ŠKROBŮ foods-05-00030-g003_05112017.png
RETROGRADATION

Křivka MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 7
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
70
MAZOVATĚNÍ ŠKROBU KŘIVKY 001.jpg
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
RETROGRADATION

Křivka MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 8
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
71
MAZOVATĚNÍ ŠKROBU KŘIVKY 002.jpg
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
RETROGRADATION

MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 9
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
72
stages_of_starch_conversion 05112017.gif
Těsto
Postupné štěpení enzymy
MAZOVATĚNÍ

Křivka MAZOVATĚNÍ škrobu ve vodě 11
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
73
BOD MAZOVATĚNÍ ŠKROBU
želatice škrobu scan 18112017001.jpg
RETROGRADATION

Jiný typ viskozimetru na měření bodu mazovatění škrobu 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
74
img645.jpg img647.jpg

Jiný typ viskozimetru na měření bodu mazovatění škrobu 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
75
img652.jpg
VISKOZITA UDÁNA V JEDNOTKÁCH SI!
RŮZNÉ DRUHY KUKUŘICE
Přechod GEL > SOL

Princip barevné reakce roztoku škrobu s jódem
•AMYLÓZA
•Helixová struktura částečně zachovaná v klubcích makromolekuly •Interakce  I3-1 a/nebo I5-1 s
touto strukturou
•„Charge transfer complex“
•Změna barvy  jódu na tmavě modrou
•Využití při jodometrických titracích
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
76

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
77
Barevná reakce škrobu 1
Dextrin_and_triiodide.gif starch_complexation of Iodine.jpg
Nad 70 °C zbarvení mizí > škrobový maz je nutno ochladit (nejlépe na pokojovou teplotu), aby se
reakce barevně projevila
I2(l) + I-(aq) <---> I3-(aq)
I3-(aq) <---> starch I3- complex
--------------------------------------...
I2(l) + I-(aq) <---> starch I3- complex

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
78
Barevná reakce škrobu 2
547starchiodine.gif
Amylose in starch is responsible for the formation of a DEEP BLUE COLOR in the presence of iodine.
The iodine molecule slips inside of the amylose coil. Iodine - KI Reagent: Iodine is not very
soluble in water, therefore the iodine reagent is made by dissolving iodine in water in the
presence of potassium iodide. This makes a linear triiodide ion complex with is soluble that slips
into the coil of the starch causing an intense blue-black color.

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
79
Barevná reakce škrobu 3
Nad 70 °C zbarvení mizí > škrobový maz je nutno ochladit (nejlépe na pokojovou teplotu), aby se
reakce barevně projevila
I2(l) + I-(aq) <---> I3-(aq)
I3-(aq) <---> starch I3- complex
--------------------------------------...
I2(l) + I-(aq) <---> starch I3- complex
Zubay291

•Důkaz škrobu v potravinách a rostlinném materiálů
•Důkaz jodu
•Jodometrická titrace
1.The triiodide ion solution is then titrated against standard thiosulfate solution to give iodide
again using starch indicator:
2.I3− + 2 e− ⇌ 3 I− (Eo = + 0.5355 V)Together with reduction potential of thiosulfate:[1]
3.S4O62− + 2 e− ⇌ 2 S2O32− (Eo = + 0.08 V)
•The overall reaction is thus:
•I3− + 2 S2O32− → S4O62− + 3 I− (Eo = + 0.4555 V) For simplicity, the equations will usually be
written in terms of aqueous molecular iodine rather than the triiodide ion, as the iodide ion did
not participate in the reaction in terms of mole ratio analysis.
–
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
80
Barevná reakce škrobu v analytické chemii

Proč modifikujeme škrob
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
81
•Vysoká viskozita i při nízkých koncentracích •Nízká dispergovatelnost a rozpustnost škrobových zrn
•Silná tendence vytvářet tuhý, trojrozměrně provázaný gel (někdy je toto ale výhodné > PUDINK)

AMYLÓZA  & AMYLOPEKTIN
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
82
img669.jpg img671.jpg
KDE JSOU POTENCIÁLNÍ REAKČNÍ CENTRA V TĚCHTO MAKROMOLEKULÁCH
VĚTVENÍ
HLAVNÍ ŘETĚZEC
AMYLOPEKTIN.jpg

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
83
img742.jpg
AMYLOSA
• Vytváří ŠROUBOVICI neboli HELIX
• Šest jednotek GLUKOSY na jednu otočku  (závit)
• Vazba 1 ® 4 přes –OH
• 300 – 1000 jednotek v makromolekule

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
84
AMYLOSA
  INTRAMOLEKULÁRNÍ  VODÍKOVÉ MŮSTKY
vodíkové můstky ve škrobu001.jpg
Tyto MŮSTKY jdou přes – OH skupiny, ne přes molekuly vody.
Voda dělá můstky MŮSTKY hlavně mezi makromolekulami amylózy, ale nejen tam (zapojí se i
AMYLOPEKTIN).
KYSLÍK

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
85
img743.jpg
AMYLOPEKTIN
• NEVYTVÁŘÍ ŠROUBOVICI neboli HELIX
• Vazba 1 ® 6 přes –OH a přes – CH2OH v místě rozvětvení
• Vazba 1 ® 4 přes –OH v hlavním i bočních řetězcích
• 15 – 25 jednotek ve větvích

Postupy ENZYMATICKÉ
modifikace škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
86
img681.jpg
PRUDKÝ POKLES VISKOZITY ROZTOKU (MAZU)
ENZYM

Postupy ENZYMATICKÉ
modifikace škrobu
img682.jpg
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
87
Štěpení na MALTÓZU enzymy a a b AMYLÓZAMI
MALTÓZU lze dále rozštěpit enzymem MALTÁZOU na GLUKÓZU
Podle stupně konverze dělíme produkty na:
1. Kapalné sirupy
2. Sušené nebo zahuštěné sirupy
3. Glukózu

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
88
img744.jpg

Postupy HYDROLYTICKÉ
modifikace škrobu
img682.jpg
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
89
Katalýza pomocí HCl nebo H2SO4 s neutralizací na konci procesu
Lze kombinovat s enzymatickým procesem  a dostat se na GLUKÓZU
Podle stupně konverze dělíme produkty na:
1. Kapalné sirupy
2. Sušené nebo zahuštěné sirupy
3. Glukózu

Postupy HYDROLYTICKÉ
modifikace škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
90
img684.jpg img683.jpg
Nejsou informace o tom, zda proces probíhá náhodně či zda je některé místo v řetězci při hydrolýze
preferováno

ENZYMATICKÉ VYUŽITÍ GLUKÓZY
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
91
Alpha-D-Glucopyranose_svg.png 120px-Pyruvate.png 120px-Acetaldehyde-2D-flat_svg.png
Ethanol-structure_svg.png
Pyruvát konjugovaná báze od kyseliny pyrohroznové
Vodka (RUSKY)
Gorilka (UKRAJINSKY)
Schnaps (NĚMECKY)
Prostějovská starorežná (ŽITNÁ)
Whisky (ANGLICKY)
Bramborový líh > TUZEMSKÝ RUM

ENZYMATICKÁ (Xylose isomerase)
izomerizace GLUKÓZY na FRUKTÓZU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
92
490px-D-Fructose_vs__D-Glucose_Structural_Formulae_V_1_svg.png
GLUKÓZY
(ALDÓZA)
FRUKTÓZU
(KETÓZA)
D-xylose aldose-ketose-isomerase
Fruktóza je asi o 1/5 sladší než GLUKÓZA
Vyskytuje se hlavně v ovoci

OBECNÉ ROZDĚLENÍ REAKCÍ POLYMERŮ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
93
•POLYMERANALOGICKÉ
–Nedochází ZÁMĚRNĚ  ke štěpení hlavního řetězce
•DESTRUKČNÍ
–Dochází ZÁMĚRNĚ  ke štěpení hlavního řetězce
–
U POLYSACHARIDŮ  jsou obvyklé oba typy reakcí

PŘEHLED modifikace škrobu
•Enzymatický
•Termický
•Chemický
–Hydrolýza
–Oxidace
–Esterifikace (několik variant)
–Xantace
–Karbamace
–Škrobové étery
•Síťování
•Roubování
–
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
94

POUŽITÍ ŠROBU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
95
img271.jpg

MODIFIKACE ŠKROBU 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
96
MODIFIKACE ŠKROBU 1.jpg
Může být mechanická (velikost zrn) nebo roztoková (oddělení amylosy od amylopektinu)

MODIFIKACE ŠKROBU 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
97
MODIFIKACE ŠKROBU 2.jpg
Obvykle mechanická (velikost zrn)
Jedná se tedy většinou o HETEROGENNÍ REAKCE
Je snaha provádět procesy v suspenzi a ne v roztoku
PROČ ?

MODIFIKACE ŠKROBU 3
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
98
MODIFIKACE ŠKROBU 3.jpg
PREFEROVÁNO

Termická modifikace škrobu 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
99
•Nános škrobové suspenze na vyhřívaný válec •Vznik mazu a rozrušení vodíkových můstků mezi
molekulami škrobu •Voda se tak rychle odsuší, že nestačí dojít ke vzniku (obnovení) vodíkových
můstků mezi molekulami škrobu •Suchý škrob složený z neasociovaných molekul
•Snadná rozpustnost i ve studené vodě

Termická modifikace škrobu 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
100
termická modifikace škrobu 001.jpg
Vznik mazu a rozrušení vodíkových můstků mezi molekulami škrobu
Voda se tak rychle odsuší, že NESTAČÍ DOJÍT ke vzniku (obnovení) vodíkových můstků mezi molekulami
škrobu
Suchý škrob složený z NEASOCIOVANÝCH MOLEKUL
ASOCIOVANÉ MOLEKULY ŠKROBU

Termická modifikace škrobu 3
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
101
img685.jpg
Zde probíhá vlastní proces
Seškrábnutí suchého filmu

NESELEKTIVNÍ Oxidace škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
102
img687.jpg
Oxidace KARBONYLU v  otevřené formy glukózy
Oxidace – OH v CYKLICKÉ formě glukózy
Oxidace v CYKLICKÉ formě glukózy otevřením mezi C2 a C3
C2
C3
C6

Oxidace škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
103
•Nejdůležitější z modifikačních reakcí
•Může probíhat v oblasti nízkých nebo vyšších pH •Nejdůležitější je oxidace chlornanen sodným v
oblasti pH cca. 8 – 9 (mírně zásadité prostředí) •Používají se hlavně bramborové škroby (kapilarita
zrna), s malým sklonem k RETROGRADACI
•

NESELEKTIVNÍ Oxidace škrobu - schéma
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
104
img686.jpg
TYPICKÁ RECEPTURA
• pH = 8 – 9
• Teplota = 35 – 43 °C
• reakční doba = 2 – 8 hodin
• aktivní chlór (NaClO) = 3 – 45 g/kg škrobu
DEPOLYMERACE V ALKALICKÉM PROSTŘEDÍ > SNIŽOVÁNÍ MOLEKULOVÉ HMOTNOSTI

SELEKTIVNÍ Oxidace škrobu na C 6
z –OH na – COOH pomocí HNO3
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
105
Alpha-D-Glucopyranose_svg.png
C 6
Při takové oxidaci  se nemění polymerační stupeň > přeměna polymeranalogická

SELEKTIVNÍ Oxidace škrobu na dialdehyd škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
106
img688.jpg
V IDEÁLNÍM PŘÍPADĚ JE MAKROMOLEKULA ZACHOVÁNA

Oxidace škrobu - SHRNUTÍ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
107
•Vyšší míra oxidace > vyšší je i míra štěpení řetězců > nižší viskozita •Vyšší je míra štěpení
řetězců > NIŽŠÍ POJIVÁ SCHOPNOST •Vyšší míra oxidace > vyšší disperzní stabilita, tj. nižší sklon k
RETROGRADACI •Pro heterogenní reakci jsou vhodné škroby s velkým počtem kapilár > vyšší povrch
•

VÝROBA DEXTRINŮ 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
108
img689.jpg img690.jpg
12 – 24 hodin, aby kyseliny & roztoky přísad prostoupily zrno škrobu

VÝROBA DEXTRINŮ 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
109
img691.jpg
Je to vlastně HYDROLÝZA ŠKROBU  následovaná POLYMERACÍ (KOMBINACÍ) FRAGMENTŮ

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
110
img113.jpg img114.jpg
VÝROBA DEXTRINU

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
111
img115.jpg
DE – Dextrose Equivalent = GLUKOZOVÝ EKVIVALENT = % hm. redukujících sacharidů v sušině dextrinu
ŠKROB SAMOTNÝ NENÍ REDUKUJÍCÍ SACHARID

STRUKTURA DEXTRINŮ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
112
320px-Dextrin_skeletal_svg.png
Proces DEXTRINACE  nastává i při pečení např. chleba a je to ona hnědá kůrka

VLASTNOSTI DEXTRINŮ & DALŠÍ TYPY DEXTRINŮ
•Barva od bílé přes žlutou po hnědou
•Většinou zcela rozpustné ve vodě
•DALŠÍ TYPY DEXTRINŮ
•Maltodextrin
•is a shortchain starch sugar used as a food additive. It is produced also by enzymatic hydrolysis
from gelled starch and is usually found as a creamy-white hygroscopic spraydried powder.
Maltodextrin is easily digestible, being absorbed as rapidly as glucose, and might either be
moderately sweet or have hardly any flavor at
•all.
•Cyclodextrin
•The cyclical dextrins are known as cyclodextrins. They are formed by enzymatic degradation of
starch by certain •bacteria, for example, Bacillus macerans. Cyclodextrins have toroidal structures
formed by 6-8 glucose residues.
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
113
Energetické gely a tyčinky

POUŽITÍ DEXTRINŮ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
114
•Yellow dextrins
•water-soluble glues in remoistable envelope adhesives and paper tubes, •in the mining industry as
additives in froth flotation, in the foundry industry as green strength additives in •sand casting,
as printing thickener for batik resist dyeing, and as binders in gouache paint.
•White dextrins
•a crispness enhancer for food processing, in food batters, coatings, and glazes, (E number 1400)
•a textile finishing and coating agent to increase weight and stiffness of textile fabrics
•a thickening and binding agent in pharmaceuticals and paper coatings.
•As pyrotechnic binder and fuel, they are added to fireworks and sparklers, allowing them to
solidify as pellets or "stars." •Due to the rebranching, dextrins are less digestible; indigestible
dextrin are developed as soluble fiber supplements for food products.

Maltodextrin v tuzemsku
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
115
•Jako složku energetických gelů pro sportovce to vyvinul
•ing. Josef KODET, CSc.
•Testovali to na hokejistech Kladna

CYKLODEXTRINY
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
116
820px-Cyclodextrin_svg.png
V molekule CYKLODEXTRINU  může být absorbován ethanol (alkohol) a tak vzniká „alkohol v prášku“,
který ve vodě uvolní alkohol

DEXTRINY - SHRNUTÍ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
117
•PATRNĚ  nejrozšířenější produkt modifikace škrobu
•Hluboká chemická přeměna škrobu
•Široká škála typů a použití
•Dobře propracované kontinuální i diskontinuální technologie •Proces je používaný již minimálně od
19. století

Acetylace škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
118
img693.jpg img694.jpg
Vedlejší reakce snižující výtěžek

Monofosfát škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
119
img695.jpg
• Výsledkem je ANIONICKÝ ŠKROB  s NÍZKÝM STUPNĚM SUBSTITUCE (0,02 – 0,1 g substitučního činidla na
1000 g suchého škrobu), což stačí na dobrou rozpustnost zastudena
• Souběžně může probíhat SESÍŤOVÁNÍ ŠKROBU, kde je ale vysoký STUPEŇ SUBSTITUCE (0,1 – 0,2 g
substitučního činidla na 1000 g suchého škrobu), někdy až nad 1 (kukuřičné škroby nebotnající ani
varem ve vodě
Zde je použit fosforečnan MONOSODNÝ!

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
120
Xantát škrobu
img696.jpg

Alkylétery škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
121
Karbamát škrobu
img698.jpg img700.jpg

Hydroxymetyléter škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
122
Karboxymetyléter škrobu
img699.jpg img701.jpg img702.jpg

Kyanoéter škrobu
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
123
Karboxymetyléter škrobu – reakce v ethanolu
img703.jpg img704.jpg

Kationtové škroby 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
124
img705.jpg
+

Kationtové škroby 2 - VÝROBA PAPÍRU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
125
škroby katio a anio v papírovině001.jpg
Z CELULÓZY!
škroby katio a anio v papírovině002.jpg
Přídavek KATIONICKÉHO ŠKROBU  zlepšuje retenci tzv. NULITNÍCH VLÁKEN, která pocházejí jak ze
sběrového papíru, tak z odpadu při výrobě
ANIONTOVÝ ŠKROB  potřebuje k účinku kationt Al+3, obvykle z KAl(SO4)4 (kamenec hlinitodraselný)

Sesíťované škroby 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
126
img706.jpg

Sesíťované škroby 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
127
síťování škrobu trifosfátem sodným 001.jpg
• Sesíťované škroby mají VYSOKÝ STUPEŇ SUBSTITUCE někdy až nad 1 (kukuřičné škroby nebotnající ani
varem ve vodě)  > zasypávací prášky
• Souběžně může probíhat ANIONIZACE ŠKROBU, kde je ale NÍZKÝ STUPEŇ SUBSTITUCE (0,02 – 0,1 g
substitučního činidla na 1000 g suchého škrobu),
Zde je použit fosforečnan TRISODNÝ!

Roubované & blokové kopolymery škrobů
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
128
img710.jpg img709.jpg img708.jpg

Použití modifikovaných škrobů
•Výroba a úpravy papíru
•Potraviny
•Textilní průmysl
•Lepidla
•Farmacie
•Flokulanty při čištění vod
•……………..
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
129

Lepidla ze škrobů
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
130
škrob + NaOH.jpg lepidlo ze škrobu.jpg
Obvykle se PRŮMYSLOVĚ používá směs bramborového a kukuřičného škrobu

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
131
Výrobu dextrinů asi dám do laborek
Výrobu ŠKROBOVÉHO LEPIDLA asi také dám do laborek

Příklad technologie výrobku ze škrobu
ŠKROB NA PRÁDLO
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
132
Nativní škrob se musí vařit a proto jsou používány MODIFIKOVANÉ ŠKROBY
img116.jpg
BORAX – rozrušuje vodíkové můstky mezi makromolekulami a tak zvyšuje rozpustnost zastudena, vytváří
DIESTER ŠKROBU
Na2SO4 – zvyšuje rozpustnost
PEO (polyethylenový oxidovaný) vosk – proti shlukování při rozpouštění, regulace lepivosti při
žehlení
Může se přidat i PARAFÍNOVÝ VOSK > regulace lepivosti při žehlení
Modřidlo, pro potlačení žlutého odstínu

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
133
img117.jpg img118.jpg img119.jpg
HEREROGENNÍ REAKCE > PROČ???
Běžná sušina škrobu

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
134
BORAX – rozrušuje vodíkové můstky mezi makromolekulami a tak zvyšuje rozpustnost zastudena, vytváří
DIESTER ŠKROBU
BORAX se proto přidává do lepidla při výrobě VLNITÉ LEPENKY

ŠKROBY JAKO BIODEGRADABILNÍ ADITIVA DO SYNTETICKÝCH TERMOPLASTŮ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
135
•VĚTŠINOU NUTNO „POPOHNAT“ termooxidací
•Co jsem dělal já
•LDPE fólie (až 40 % škrobu kukuřičného) – vzorek nemůžu najít
•Části brokového střeliva
•Vlákna - vzorek

Polypropylénová vlákna s kukuřičným škrobem 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
136
PP skrob 1kx.jpg PP skrob 2kx.jpg

Polypropylénová vlákna s kukuřičným škrobem 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
137
PP skrob 5kx b.jpg PP skrob 5kx M.jpg
FIBRILACE PP vlákna

TERMOPLASTICKÉ ŠKROBY
•ZPRACOVÁNÍ TECHNOLOGIEMI PRO SYNTETICKÉ TERMOPLASTY, ale velmi náročné (zatím) •Nutno ale použít
změkčovadla – voda & glycerol
•Výrobky jsou BIODEGRADOVATELNÉ
•Ve spojení s PŘÍRODNÍMI VLÁKNY  (např. len) > BIODEGRADOVATELNÉ KOMPOZITY
•
•
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
138

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
139
Ewa Rudnik: Compostable Polymer Materials, ISBN: 978-0-08-045371-2
TERMOPLASTICKÝ ŠKROB010.jpg

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
140
TERMOPLASTICKÝ ŠKROB002.jpg TERMOPLASTICKÝ ŠKROB009.jpg
NEJBĚŽNĚJŠÍ  jsou VODA & GLYCEROL

Škrob v práci konzervátora a restaurátora
Typ škrobu nebo jeho derivátu
Fyzikální forma
Použití
poznámka
Nativní škrob
Maz
Rentoaláž
Přídavek formalínu proti napadení plísněmi
Emulgace s balzámy > vyšší lepivost
Dextrin
Roztok
Lepidlo na papír a knihy (UMĚLÁ KLOVATINA)
Křehké filmy > MĚKČENÍ GLYCERINEM NEBO MEDEM
Dextrin
Roztok
Pojivo barev
Nativní škrob
Maz
Pojivo barev (kvaš, tempera)
Přídavek formalínu proti napadení plísněmi
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
141

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
142
Skrob brambor 200x.jpg Skrob brambor 2kxb.jpg
ŠKROB BRAMBOROVÝ
NEVIDÍTE tam žádné ZVRÁSNĚNÍ POVRCHU,  jako na kresbě (viz snímek 8). Asi proto, že tady nebyla
zrna škrobu před snímkování vysušena.

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
143
ŠKROB BRAMBOROVÝ
Skrob brambor 5kx.jpg Skrob brambor 10kx.jpg

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
144
ŠKROB BRAMBOROVÝ
Skrob brambor 1kx M.jpg

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
145
ŠKROB KUKUŘIČNÝ
Skrob kukurice 2kx M.jpg

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
146
ŠKROB KUKUŘIČNÝ
Skrob kukurice 200x.jpg Skrob kukurice 1kx.jpg
NEVIDÍTE tam žádné ZVRÁSNĚNÍ POVRCHU,  jako na kresbě (viz snímek 8). Asi proto, že tady nebyla
zrna škrobu před snímkování vysušena.

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
147
ŠKROB KUKUŘIČNÝ
Skrob kukurice 5kx.jpg Skrob kukurice 10kx.jpg

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
148
ŠKROB KUKUŘIČNÝ X BRAMBOROVÝ
Skrob kukurice 1kx.jpg Skrob brambor 1kx b.jpg

SEM  škrobů – vlastní práce na MU
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
149
ŠKROB KUKUŘIČNÝ X BRAMBOROVÝ
Skrob kukurice 5kx.jpg Skrob brambor 5kx.jpg

SEM  škrobů – PŠENIČNÝ
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
150
Pšeničný škrob SEM GOOGLE 05112017.jpg
A zrna
B zrna

AGAR
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
151
agar 15012016.jpg
AGAR & potravinářství
• ČIŘENÍ ovocných šťáv
• Zahušťovadlo
AGAR & medicína
Živná půda pro růst plísní a baktérií
Agar consists of a mixture of agarose and agaropectin. Agarose, the predominant component of agar,
is a linear polymer, made up of the repeating monomeric unit of agarobiose. Agarobiose is a
disaccharide made up of D-galactose and 3,6-anhydro-L-galactopyranose. Agaropectin is a
heterogeneous mixture of smaller molecules that occur in lesser amounts, and is made up of
alternating units of D-galactose and L-galactose heavily modified with acidic side-groups, such as
sulfate and pyruvate.
Kyselina pyrohroznová
1024px-Pyruvic-acid-2D-skeletal.png

Jiné užitečné polysacharidy 1
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
152
Tento druh jitrocele se pro farmakologické účinky semen pěstuje na plantážích např. v Indii,
Brazílií, na Blízkém východě i na severu Afriky. Hlavní léčebnou látkou je rozpustná vláknina ve
formě bezbarvého slizu který po zvlhnutí bobtná. Získává se z osemení které se ze suchých semen
sdírá a mele na prášek, osemení tvoří asi čtvrtinu objemu semene. Je schopno absorbovat vodu a tím
asi desetinásobně zvětšit svůj objem, nejčastěji se používá jako šetrné projímadlo.
Jitrocel vejčitý (Plantago ovata, Psyllium plantago)
je jednoletá rostlina, druh rodu jitrocel. Je jedním z mála jitrocelů který nepovažujeme za plevel,
nýbrž za léčivku a je pěstován pro léčivé účinky semen.

Jiné užitečné polysacharidy 2
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
153
img378.jpg arabinose.jpg glucose.jpg mannose.jpg xylose.jpg
Jsou to HETEROPLYSACHARIDY
PENTÓZY
HEXÓZY

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
154
Stavební jednotka
Strukturní jednotka
453px-Alginsäure_svg.png
ALGINÁT
Molar mass
10,000 – 600,000
img145.jpg
Alginic acid is a linear copolymer with homopolymeric blocks of (1-4)-linked β-D-mannuronate (M)
and its C-5 epimer α-L-guluronate (G) residues, respectively, covalently linked together in
different sequences or blocks.

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
155
Alginate absorbs water quickly, which makes it useful as an additive in dehydrated products such as
slimming aids, and in the manufacture of paper and textiles. It is also used for waterproofing and
fireproofing fabrics, in the food industry as a thickening agent for drinks, ice cream and
cosmetics, and as a gelling agent for jellies.[citation needed]
Alginate is used as an ingredient in various pharmaceutical preparations, such as Gaviscon, in
which it combines with bicarbonate to inhibit reflux. Sodium alginate is used as an
impression-making material in dentistry, prosthetics, lifecasting and for creating positives for
small-scale casting.
Sodium alginate is used in reactive dye printing and as a thickener for reactive dyes in textile
screen-printing.[citation needed] Alginates do not react with these dyes and wash out easily,
unlike starch-based thickeners.
As a material for micro-encapsulation.[7]
Calcium alginate is used in different types of medical products including skin wound dressings to
promote healing[8] and can be removed with less pain than conventional dressings.[

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
156
komplexa kationtu Ca+2 alginátem 05082017.jpg
Komplexa kationtu Ca+2 alginátem – model „vejce v kartónu“

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
157
Stavební jednotka
Strukturní jednotka
Chondroitin_Sulfate_Structure_NTP.png
Chondroitin
Jde o polysacharid složený z pravidelně se opakujících monomerů glukuronátu a N-acetylgalaktosaminu
img139.jpg
Chemical structure of one unit in a chondroitin sulfate chain. Chondroitin-4-sulfate: R1 = H; R2 =
SO3H; R3 = H. Chondroitin-6-sulfate: R1 = SO3H; R2, R3 = H.

Medicínský profil látky
Mechanismus účinku
Působí patrně galaktosamin vzniklý odbouráním polysacharidového řetězce, mechanismus účinku je
pravděpodobně shodný s glukosaminem. K výstavbě chrupavky není využíván polysacharidový řetězec či
jeho štěpy, ale jednotlivé monomery (vzhledem k výše uvedené biosyntéze proteoglykanů).
Účinky
Chondroitin sulfát patří mezi symptomaticky pomalu působící léky při osteoartróze.To znamená, že
při dlouhodobém užívání (alespoň 2 měsíce) má příznivé účinky proti bolesti a zánětu při artróze
kloubů. Na rozdíl od analgetik a nesteroidních antiflogistik je tento účinek opožděný, projeví se
až po 4-6 týdnech pravidelného užívaní. Po vysazení však tento účinek obvykle přetrvává nějakou
dobu. Proto je možné po 2-3 měsících užívání udělat další asi 2-3měsíční přestávku.
Chondroitin sulfát též zřejmě dokáže zastavit ztrátu kloubní chrupavky, ke které při artróze
dochází.
Chondroitin
31. 10. 2018
158
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018

GUAROVÁ GUMA  - rostlinná guma
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
159
620px-Guaran_svg.png
Chemically, GUAR GUM IS A POLYSACCHARIDE composed of the sugars galactose and mannose. The backbone
is a linear chain of β 1,4-linked mannose residues to which galactose residues are 1,6-linked at
every second mannose, forming short sidebranches.
Zahušťovadlo do potravin, protože už při nízkých koncentracích má velkou viskozitu

EXAKTNÍ HODNOCENÍ biodegradace ODNOSNÝCH PLASTOVÝCH TAŠEK
31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
160
biodegradace ODNOSNÝCH PLASTOVÝCH TAŠEK 003.jpg biodegradace ODNOSNÝCH PLASTOVÝCH TAŠEK 001.jpg

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
161
biodegradace ODNOSNÝCH PLASTOVÝCH TAŠEK 002.jpg

31. 10. 2018
PŘÍRODNÍ POLYMERY polysacharidy škrob PŘF MU 6 2018
162
biodegradace ODNOSNÝCH PLASTOVÝCH TAŠEK 004.jpg biodegradace ODNOSNÝCH PLASTOVÝCH TAŠEK 005.jpg
Všechny materiály jsou na bázi ŠKROBU!