Skrobia
Skrobia jest biodegradowalnym, nietoksycznym, jadalnym polimerem należącym do grupy polisacharydów (wielocukrów). Skrobia jest bardzo rozpowszechniona w przyrodzie, występuje ona w roślinach np. w kukurydzy, pszenicy, ziemniakach, jęczmieniu, ryżu, korzeniach tapioka [1]. Skrobia w roślinach pełni rolę magazynu energii. Skrobia składa się z dwóch frakcji: zasadniczo liniowego polisacharydu amylozy i rozgałęzionej amylopektyny ( Rys. 1 ). Obie frakcje skrobi są polimerami α-D-glukozy. W przypadku amylozy mery α-D-glukozy są połączone ze sobą atomami tlenu za pomocą wiązań α-1,4-glikozydydowych, natomiast w przypadku rozgałęzionej amylopektyny występują dodatkowe wiązania α-1,6-glikozydowe. Zawartość amylozy i amylopektyny w skrobi zależy od jej botanicznego pochodzenia. Naturalna skrobia pszenna zawiera od \( 20-30\% \) amylozy oraz od \( 70-80\% \) amylopektyny [2].
Masa cząsteczkowa amylozy wynosi od 30 000 do 60 000 Da, natomiast średnia masa cząsteczkowa amylopektyny wynosi 400 000 Da.
Skrobia jest substancją koloru białego, semikrystaliczną, nierozpuszczalną w zimnej wodzie ze względu na spolimeryzowaną strukturę oraz obecność wiązań wodorowych między sąsiednimi łańcuchami. W gorącej wodzie skrobia tworzy kleik skrobiowy potocznie zwany krochmalem. Kleik skrobiowy jest koloidalnym roztworem skrobi, w którym ziarna skrobiowe adsorbują wodę, pęcznieją, co prowadzi do rozerwania międzycząsteczkowych wiązań wodorowych. Powstaje on po podgrzaniu roztworu skrobi w wodzie do temperatury powyżej temperatury kleikowania, zwykle powyżej \( 60^{\circ} C \). Temperatura kleikowania zależy od pochodzenia skrobi. Skrobia wyekstrahowana z surowców naturalnych (roślinnych) jest nazywana skrobią rodzimą lub natywną. Skrobia poddana modyfikacjom enzymatycznym lub chemicznym nazywana jest skrobią modyfikowaną. Skrobia posiada zdolność sieciowania międzycząsteczkowego i wewnątrzcząsteczkowego z polianionami. Najpopularniejszym polianionem stosowanym jako skuteczny środek sieciujący jest tripolifosforan sodu (STPP), który jest nietoksyczny i nie powoduje skutków ubocznych dla organizmu ludzkiego [3].
W ostatnich latach skrobia przyciąga uwagę jako substancja, która może być stosowana do kontrolowanego uwalniania leków. Skrobia zwiększa rozpuszczalność i stabilność leku, zmniejsza jego toksyczność, wykazuje bardzo dobrą biozgodność i zdolność do przechowywania [1]. Do kontrolowanego uwalniania leków najbardziej odpowiednia jest skrobia modyfikowana chemicznie poprzez utlenianie, sieciowanie, hydroksypropylację, co prowadzi do poprawy jej właściwości. Pewne frakcje skrobi zwane skrobią odporną przechodzą przez przewód pokarmowy do jelita grubego i nie ulegają trawieniu, ani nie są wchłaniane w jelicie cienkim. W związku z tym odporna skrobia stała się alternatywną substancją pozwalającą na dostarczenie leków w specyficzne miejsce jakim jest jelito grube. Odporna skrobia przechodząc z górnego odcinka przewodu pokarmowego w stanie niezmienionym, dociera do okrężnicy i tam wywołuje efekt prebiotyczny. Skrobia ta pobudza wzrost i aktywność korzystnych bakterii typu bifidobacteria i lactobacillus. Podczas fermentacji wytwarzane są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które zmieniają pH jelit i zwiększają dostępność dwuwartościowych kationów. Takie zachowanie skrobi odpornej sprawia, że może ona być potencjalnym materiałem kapsułkującym do specyficznego dostarczania leków do jelita grubego.
Skrobię w różnych produktach można wykryć za pomocą tak zwanej próby jodowej, czyli dodaniu do badanej substancji jodyny lub płynu Lugola. Płyn Lugola w obecności skrobi zmienia swoja barwę z pomarańczowej na granatową lub niebieską w zależności od długości łańcucha cukrowego.
Bibliografia
1. George A., Shah P. A., Shrivastav P. S.: Natural biodegradable polymers based nano-formulations for drug delivery: A review, International Journal of Pharmaceutics 2019, Vol. 561, pp. 244-264, dostęp:14.12.20202. Fujita S., Kumagaia T., Yanagimachia M., Sakuraba S., Sanpei R., Yamotoa M., Toharab H.: Waxy wheat as a functional food for human consumption, Journal of Cereal Science 2012, Vol. 55, Iss. 3, pp. 361-365, dostęp:14.12.2020
3. El-Naggar M. E., El-Rafie M. H., El-sheikh M. A., El-Feky G. S., Hebeish A.: Synthesis, characterization, release kinetics and toxicity profile of drug-loaded starch nanoparticles, International Journal of Biological Macromolecules 2015, Vol. 81, pp. 718-729, dostęp:14.12.2020