Skrobia. Niezwykłe technologie z ziemniaka

Czym jest skrobia?

Skrobia jest polisacharydem, czyli złożonym węglowodanem zbudowanym z wielu połączonych cząsteczek glukozy. Pełni funkcję głównego materiału zapasowego u roślin – to dzięki niej roślina magazynuje energię potrzebną do wzrostu i rozwoju. Występuje powszechnie w przyrodzie, szczególnie w bulwach ziemniaka, ale także w zbożach, ryżu czy roślinach strączkowych.

‍

Nie jest substancją jednorodną, lecz mieszaniną dwóch typów polimerów glukozy: amylozy i amylopektyny. Amyloza tworzy długie, nierozgałęzione łańcuchy, które zwijają się w spiralne struktury i odpowiadają za zdolność żelowania, natomiast amylopektyna ma budowę silnie rozgałęzioną i odpowiada za lepkość oraz właściwości zagęszczające. Proporcje tych składników decydują o właściwościach skrobi – zarówno kulinarnych, jak i technologicznych.

‍

W komórkach roślinnych skrobia występuje w postaci charakterystycznych ziaren. W stanie surowym ma strukturę częściowo krystaliczną i jest trudno strawna. Dopiero pod wpływem temperatury, podczas gotowania lub pieczenia, chłonie wodę, pęcznieje i ulega kleikowaniu, stając się łatwo przyswajalnym źródłem energii.

‍

Skrobia jako składnik diety i źródło energii

Skrobia jest jednym z najważniejszych składników diety człowieka i stanowi podstawowe źródło energii. W wielu dietach roślinnych odpowiada za znaczną część spożywanych węglowodanów.

Nie każda skrobia działa jednak w organizmie w taki sam sposób. Szczególną rolę odgrywa tzw. skrobia oporna, która nie ulega trawieniu w jelicie cienkim, lecz trafia do jelita grubego, gdzie staje się pożywką dla mikroorganizmów. Powstaje ona między innymi w wyniku schładzania ugotowanych produktów skrobiowych, takich jak ziemniaki, kiedy dochodzi do procesu retrogradacji cząsteczek skrobi. W efekcie może działać podobnie jak błonnik pokarmowy i wpływać na sposób przyswajania energii przez organizm. Schłodzone ziemniaki będą mieć zatem niższy indeks glikemiczny i zawarty w nich cukier nie będzie tak szybko wchłaniany do krwi, co ogranicza gwałtowne skoki poziomu glukozy.

‍

Produkcja skrobi w Polsce i na świecie

Skrobia jest jednym z najważniejszych biopolimerów wykorzystywanych przez człowieka i ma istotne znaczenie gospodarcze. Na świecie dominuje produkcja skrobi z kukurydzy, jednak w Europie szczególne miejsce zajmuje skrobia ziemniaczana, ceniona za wysoką czystość i dobre właściwości technologiczne.

Polska należy do ważnych producentów skrobi ziemniaczanej. W sezonie 2021/2022 zbiory ziemniaków wyniosły około 7,1 mln ton, z czego około 15% przeznaczono na cele skrobiowe¹. Wraz z krajami takimi jak Niemcy, Francja i Holandia tworzy to istotny sektor produkcji skrobi w Europie.

Produkcja skrobi jest również przykładem efektywnego wykorzystania surowców. Oprócz samej skrobi z ziemniaka pozyskuje się także białko, włókno oraz produkty uboczne wykorzystywane jako pasze, co wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym.

‍

Historyczne zastosowania skrobi

Skrobia była wykorzystywana przez człowieka od tysięcy lat i pełniła wiele funkcji jeszcze przed rozwojem nowoczesnego przemysłu. W starożytnym Egipcie stosowano ją jako klej do papirusu, a w Chinach wykorzystywano ją przy produkcji papieru. W Europie była używana w introligatorstwie, do klejenia tapet oraz jako składnik zapraw.

W starożytnej Grecji i Rzymie pełniła również funkcję kosmetyczną, stosowana była jako puder do matowienia skóry, a także w medycynie do łagodzenia podrażnień i jako składnik opatrunków. Szczególnie ważną rolę odegrała w przemyśle tekstylnym, gdzie używano jej do usztywniania tkanin, na przykład kołnierzy i mankietów. Jeszcze do niedawna była powszechnie stosowana do krochmalenia pościeli.

Skrobia była także istotnym składnikiem w produkcji papieru, poprawiając jego wytrzymałość i jakość, oraz w przemyśle spożywczym i alkoholowym, gdzie po rozkładzie na cukry ulegała fermentacji.

‍

Skrobia jako surowiec przemysłowy

Współcześnie skrobia znajduje szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Znaczna jej część trafia do przemysłu spożywczego, ale duże ilości wykorzystywane są także w papiernictwie, przemyśle chemicznym i farmaceutycznym. Szacuje się, że około 60% produkowanej skrobi wykorzystywane jest w przemyśle spożywczym, około 28% w papiernictwie, a pozostała część w innych sektorach gospodarki¹. .

Skrobia ziemniaczana wyróżnia się wysoką czystością, dużymi ziarnami oraz korzystnymi właściwościami fizykochemicznymi, co sprawia, że jest szczególnie ceniona w zastosowaniach wymagających stabilności i przewidywalności procesów technologicznych¹. Jej właściwości mogą być dodatkowo modyfikowane metodami fizycznymi, chemicznymi i enzymatycznymi, co pozwala dostosować ją do konkretnych potrzeb przemysłowych.

Skrobia w technologiach współczesnych i przyszłości

Skrobia coraz częściej postrzegana jest jako surowiec przyszłości, zwłaszcza w kontekście poszukiwania materiałów przyjaznych środowisku. Na jej bazie powstają biodegradowalne tworzywa sztuczne wykorzystywane do produkcji opakowań, które mogą zastępować tradycyjne plastiki.

W farmacji pełni funkcję składnika tabletek oraz nośnika substancji aktywnych, a w nowoczesnych badaniach wykorzystywana jest jako biomateriał, między innymi w inżynierii tkankowej, gdzie może służyć jako struktura wspierająca rozwój.

Znajduje także zastosowanie w produkcji klejów, papieru, tekstyliów oraz nowoczesnych materiałów, w tym biopolimerów stosowanych w druku 3D, co pokazuje, że jest nie tylko surowcem tradycyjnym, ale również elementem nowoczesnych technologii.

‍

‍Ciekawostki i nietypowe zastosowania

Skrobia znajduje również wiele mniej oczywistych zastosowań. Wykorzystuje się ją jako składnik sztucznej krwi w filmach i teatrze, ponieważ nadaje odpowiednią gęstość i konsystencję. Dzięki właściwościom absorpcyjnym sprawdza się jako środek do usuwania tłustych plam oraz jako suchy szampon. Wykorzystuje się ją także do produkcji biodegradowalnych wypełniaczy do paczek, które stanowią alternatywę dla styropianu. W przeszłości była nawet składnikiem niektórych materiałów wybuchowych, gdzie pełniła funkcję stabilizującą mieszanki.

‍

¹W artykule wykorzystano informacje z A.Ginter, 2023, Herbalism, Znaczenie skrobi ze szczególnym wskazaniem na produkt przemysłowego przetwórstwa ziemniaków – skrobię ziemniaczaną

‍