S ł u p s k i e P r a c e B i o l o g i c z n e 4 2007 WYKORZYSTANIE METODY MIKROSKOPOWEJ DO BADANIA WIELKOŚCI ZIAREN SKROBI U RÓśNYCH GATUNKÓW ROŚLIN USING THE MICROSCOPIC METHOD TO THE INVESTIGATION THE SIZE OF THE STARCH GRAINS FOR VARIOUS PLANT SPECIES Edward Ratuszniak, Aldona Kubas Akademia Pomorska Zakład Botaniki i Genetyki Instytut Biologii i Ochrony Środowiska ul. Arciszewskiego 22b, 76-200 Słupsk e-mail: ratuszniak@pap.edu.pl ABSTRACT The aim of the present paper was to evaluate the possibility of using an optical microscope for analyzing the size of starch grains of different plant species and researching the variability of this trait. The research material consisted of starch from a variety of plants. Slides for the microscope were made of fresh plant juice or starch solution. The slides were ingrained using the Lugola liquid. The images from the microscope were transferred to a computer and the diameter of the grains was measured, using the Lucia computer image analysis software. Potato was the plant with the biggest average starch grain size. Among its various cultivars the Andromeda (40,08 µm) and Hinga (38,32 µm) had the biggest grain diameters. The cultivar Bila had the smallest average diameter (32,12 µm). Among the other plant species corn, banana and buckwheat had the biggest grains. By far, the smallest starch grain diameter was to be found among: rice starch (3,75 µm), oat starch (6,18 µm), and apple starch (6,08 µm). Wheat and buckwheat starch grains were somewhat bigger (14,07 µm and 18,32 µm respectively). In order to evaluate the characteristic of the trait for grain size and its genetic conditioning, the distributions of this trait among the five investigated potato cultivars were analyzed. All five were markedly different from the normal distribution and showed a positive slant. The lack of normal distribution may indicate the qualitative nature of this trait. Słowa kluczowe: skrobia, wielkość ziaren, metoda mikroskopowa Key words: starch, grain size, microscopic method 93
WSTĘP Skrobia to podstawowy materiał zapasowy roślin. Jest polisacharydem magazynowanym w komórkach roślinnych w postaci charakterystycznych ziaren (gałeczek skrobiowych). Skrobia powstaje w chloroplastach i wyspecjalizowanych leukoplastach, zwanych amyloplastami, jako skrobia asymilacyjna, która po ponownej zamianie na cukier rozpuszczalny jest transportowana do organów zapasowych rośliny, gdzie w leukoplastach następuje biosynteza skrobi zapasowej. Najwięcej tego wielocukru gromadzi miękisz spichrzowy organów magazynujących (np. bulwy ziemniaka), miękisz drzew, bielmo nasion i liścienie. Zawartość procentowa skrobi zapasowej moŝe być bardzo duŝa, przykładowo w ziarniakach zbóŝ dochodzi do 70% świeŝej masy (Jasnowska i in. 1995). Ziarno ryŝu zawiera ok. 75% skrobi, gryki 68- -71%, a pszenicy 64-70%. W bulwach ziemniaka jej zawartość waha się, w zaleŝności od odmiany, od ok. 10% w odmianach jadalnych do dwudziestu kilku procent w odmianach skrobiowych (Gorczyński 1986). ZaleŜnie od gatunku rośliny skrobie róŝnią się między sobą wielkością, kształtem i budową gałeczek skrobiowych. Ich wielkość waha się od 0,5 do 170 µm, a kształt i budowa są bardzo róŝnorodne i charakterystyczne dla danego gatunku (Golachowski 1998). Średnia wielkość ziaren skrobiowych waha się od 1 µm w przypadku skrobi pasternaku i lebiody do 100 µm u paciorecznika (Jane i in. 1994 za: Juszczak 2001). Kształt gałeczek skrobiowych w roślinach moŝe być: sferyczny, owalny, podłuŝny, nerkowaty, dyskowaty i wielościenny. Ziarna skrobi występują przewaŝnie pojedynczo, a w przypadku skrobi ryŝowej lub owsianej tworzą większe agregaty (Gorczyński 1986, Juszczak 2001). Wielkość gałeczek skrobiowych ma duŝe znaczenie w gospodarczym wykorzystaniu, poniewaŝ decyduje o fizyczno-chemicznych właściwościach danej skrobi, a więc i jej przydatności technologicznej (Lewosz 1985, Lewandowicz i Mączyński 1990). Skrobia w postaci naturalnej, jak i zmodyfikowanej, znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, np. w: krochmalniczym, spoŝywczym, cukierniczym, piekarniczym, papierniczym, farmaceutycznym, chemicznym, kosmetycznym i w gorzelnictwie (Golachowski 1998, Juszczak 2001). Roślinami surowcowymi są głównie ziemniaki, kukurydza, ryŝ, pszenica, owies, jęczmień. W Polsce na skalę przemysłową produkuje się krochmal ziemniaczany i pszenny (Golachowski 1998), a na świecie takŝe krochmal kukurydziany (Lewandowicz i Mączyński 1990). W krochmalnictwie wykorzystuje się głównie skrobię o duŝych ziarnach, które w procesie technologicznym oczyszczane są najszybciej i najłatwiej (Sroczyński 1954, Leszczyński 1977, Lewosz 1985). Wielkość gałeczek wpływa teŝ na jakość otrzymywanego krochmalu, gdyŝ krochmal z przewagą gałeczek duŝych jest bielszy, ma połysk i większą lepkość. TakŜe w gorzelnictwie preferowane są duŝe ziarna skrobiowe o wyrównanej wielkości, bo sprzyja to łatwiejszemu scukrzaniu się skrobi w procesie produkcji spirytusu. Wielkość gałeczek ma związek z róŝną reaktywnością skrobi grubo- i drobnoziarnistej. Ziarna duŝe łatwiej ulegają scukrzaniu, dekstrynizacji, kleikowaniu, zapewniając wyŝszą wydajność w produkcji alkoholi i syropów (Sroczyński i Skalski 1975, Jarociński i Jarosz 1980, Lewosz 1985, Leszczyński i Golachowski 1995). 94
Ziarna małe są często gubione w procesie produkcji krochmalu (Sroczyński 1954, Leszczyński 1977, Lewosz 1985). Dawniej uniemoŝliwiało to w ogóle uŝycie skrobi drobnoziarnistej do jego produkcji. Mimo iŝ powstały nowe technologie, część najmniejszych gałeczek jest dalej tracona z wodami sokowymi lub trafia do szlamów (Leszczyński 1977). Ziarna małe mają jednak wyŝszą zawartość fosforu i dają kleiki o wyŝszej jakości. Cechy te są istotne przy produkcji klejów, wypełniaczy i emulgatorów (Lewosz 1985) oraz w przemyśle spoŝywczym przy produkcji kisieli i mączki budyniowej, do której uŝywa się skrobi ziemniaczanej w połączeniu z kukurydzianą (Golachowski 1998). PodwyŜszenie lepkości wyprodukowanego krochmalu jest waŝne dla przemysłu tekstylnego, papierniczego i chemicznego, gdzie wymaga się wysokiej lepkości kleików (Pałasiński 1964, Leszczyński 1977). Badania nad wielkością ziaren skrobi mają więc znaczenie utylitarne, przy czym stosuje się do tego odmienne metody. Celem niniejszej pracy jest ocena moŝliwości wykorzystania mikroskopu optycznego do analizy wielkości ziaren skrobi róŝnego pochodzenia oraz badań nad zmiennością tej cechy. PRZEGLĄD METOD BADAŃ SKROBI W badaniach skrobi waŝna jest ocena jej zawartości i wielkości. Stosowane są do tego róŝne metody. Zestawienie dotychczas stosowanych metod przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1 Metody badania zawartości skrobi i jej wielkości stosowane przez róŝnych autorów Table 1 Investigation methods for the starch content and the starch grains size applied by different authors Metoda Źródło Ocena CięŜaru właściwego (waga hydrostatyczna) Sedymentacyjna (waga sedymentacyjna) Polarymetryczna (polarymetr) Laserowej analizy cząstek Mikroskopowa (mikroskop elektronowy) Songin i Mińczuk 1971 Metodyka badania... 1998 Instrukcja dla producentów skrobi 2004 Pałasiński 1964 Leszczyński i Golachowski 1995 Samotus i Pałasiński 1958 za: Berski i in. 1999, 2000 Fortuna i Juszczak 2000b wg metodyki Mereditha 1984 zawartość skrobi (%) frakcja wielkości ziaren skrobi Rutkowska 1981 za: Sikora 1995 zawartość skrobi (%) Fortuna i Juszczak 2000a Fortuna i Juszczak 2000b Fannon i in. 1992, 1993 oraz Huber i Be Miller 1997 za: Juszczak 2001 średnia waŝona średnica ziaren struktura powierzchniowa ziaren 95
Metoda cięŝaru właściwego. SłuŜy do oznaczania zawartości procentowej skrobi, głównie w bulwach ziemniaka, za pomocą wagi Reimanna-Parowa. Jest to waga hydrostatyczna, a określenie skrobiowości odbywa się na podstawie cięŝaru bulw pod wodą w odniesieniu do wagi suchej próby. Wykorzystuje się zaleŝność między skrobiowością ziemniaków a ich gęstością. Metoda ta pozwala oznaczyć zawartość skrobi w odmianach i rodach hodowlanych ziemniaka. Jest podstawą wydzielenia odmian skrobiowych, a takŝe oceny skrobiowości partii ziemniaków skupowanych dla przemysłu. Metoda sedymentacyjna. Pozwala na rozdzielenie skrobi na frakcje wielkości ziaren skrobi oraz wyznaczenia procentowego udziału frakcji ziaren skrobi o poszczególnych rozmiarach (Jadamiec 2005). Metoda ta jest oparta na procesie sedymentacji. W badaniach wielu autorów stosowano najczęściej wagę sedymentacyjną Sartorius. Berski i in. (1999) na podstawie uzyskanych wyników wyliczali wagowy procent udziału ziaren: duŝych (o średnicy powyŝej 30,6 µm), średnich (o średnicy od 21,6 do 30,6 µm) i małych (o średnicy mniejszej niŝ 21,6 µm). Inni autorzy (Pałasiński 1964, Leszczyński i Golachowski 1995) na podstawie wyliczonych czasów opadania gałeczek określonych rozmiarów równieŝ rozdzielali skrobię na trzy frakcje: ziaren duŝych (większych od 40 µm), średnich (od 25-40 µm) oraz małych (mniejszych od 25 µm). Metoda polarymetryczna. Metodę tę zastosowano do oceny skrobiowości odmian jadalnych ziemniaka w badaniach nad zaleŝnością między zawartością skrobi a poziomem azotanów (Sikora 1995). W suszu uzyskanym z części miazgi ziemniaczanej oznaczono zawartość skrobi z chlorkiem wapnia (Rutkowska 1981 za: Sikora 1995). Badane próby bulw charakteryzowały się dość zróŝnicowaną zawartością skrobi. Odmiany zawierające od 12-16,7% skrobi określono jako niskoskrobiowe, zawierające od 14-18,5% jako średnio skrobiowe, a do wysokoskrobiowych zaliczono odmiany zawierające od 19,8 do 22,1% skrobi. Metoda laserowej analizy cząstek. Ziarnistość skrobi w badaniach Fortuny i Juszczak (2000a) oznaczano w laserowym analizatorze wielkości cząstek Analysette 22 (Fritsch, Niemcy). Wyniki podano jako średnią waŝoną średnicę ziaren. Największą średnicą ziaren wśród badanych gałeczek skrobiowych róŝnych gatunków roślin (ryŝ, owies, kukurydza, pszenŝyto, ziemniaki) odznaczała się skrobia ziemniaczana. Badania mikroskopowe (mikroskop elektronowy). Badania morfologii ziaren skrobi dotyczące ich struktury powierzchniowej, obecności porów, kanałów i innych tworów na ich powierzchni przeprowadzane były za pomocą wysoko wyspecjalizowanej mikroskopii elektronowej. Przykładowo badania porowatości ziaren skrobi, w powiązaniu z ich podatnością na działanie amylazy bakteryjnej, przeprowadzone były przez Fortunę i Juszczak (2000b) za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego Jeol JSM 5200. UŜywając mikroskopu skaningowego i transmisyjnego zaobserwowano zewnętrzne pory na powierzchni ziaren skrobi kukurydzianej, sorgo i prosa oraz pory 96
ułoŝone wzdłuŝ równoleŝnikowej bruzdki duŝych ziaren skrobi pszennej i jęczmiennej (Fannon i in. 1992 za: Juszczak 2001). Wielkość i kształt ziaren skrobi róŝnych gatunków roślin moŝna takŝe badać przy uŝyciu mikroskopu świetlnego. W badaniach własnych wykorzystano stosowane obecnie komputerowe programy analizy obrazów mikroskopowych. Gałeczki skrobiowe, wybarwione płynem Lugola, są doskonale widoczne juŝ przy powiększeniu 100 lub, w przypadku mniejszych ziaren, przy powiększeniu 400 lub 600. MATERIAŁ I METODYKA BADAŃ Materiałem badawczym była skrobia róŝnych gatunków roślin, pochodzących ze świeŝych owoców i warzyw (banan, jabłko, marchew, ziemniak) oraz z niektórych przetworów roślinnych (kasze, mąki, płatki, ryŝ). W przypadku ziemniaka badano pięć róŝnych odmian: Lord, Miłek, Bila, Andromeda, Hinga (tab. 2). Gatunki roślin i odmiany wykorzystywane w badaniach Species of plants and cultivars used in the research Tabela 2 Table 2 Gatunek/Odmiana Pochodzenie materiału Zawartość skrobi wg literatury % Źródło Banan (owoce) obrót handlowy 7 Internet Gryka (kasza) praŝona, Stoisław 68-71 Gorczyński 1986 Jabłoń (owoce) obrót handlowy 15 Internet Kukurydza (kasza) naturalna, Vivi, Warszawa 60 Jasnowska i in. 1995 Marchew (korzeń) obrót handlowy 5-10 (węglowodany ogółem) Internet Owies (płatki) górskie, Stoisław 54-62 Jasnowska i in. 1995 Pszenica (mąka) luksusowa, typ 550, Gloria, Kutno 64-70 Gorczyński 1986 RyŜ (suszony) suszony, biały, Sonko 75 Gorczyński 1986 Ziemniak (mąka) Superior, Kupiec, Krzymów - - Ziemniak (bulwa) odmiany: Lord Miłek Bila Andromeda Hinga SDOO* KarŜniczka hodowla w ramach PDO** bardzo wczesne bardzo wczesne wczesne średniowczesne późne ** SDOO Stacja Doświadczalnej Oceny Odmian ** PDO Porejestrowe Doświadczalnictwo Odmianowe 11,9 14,0 13,1 12,1 22,1 Lista Opisowa Odmian 2005, 2006 97
Pomiarów wielkości ziaren skrobi dokonywano za pomocą mikroskopu świetlnego NICON EKLIPSE E 400, wykorzystując komputerowy system analizy obrazów mikroskopowych LUCIA. Preparaty mikroskopowe wykonywano z soku świe- Ŝego miąŝszu lub z roztworu skrobi, wybarwiając je płynem Lugola. Ziarna skrobi ziemniaczanej obserwowano przy powiększeniu 100, natomiast wszystkich innych gatunków przy powiększeniu 400, z wyjątkiem ryŝu, którego ziarna z powodu małej ich wielkości obserwowano przy powiększeniu 600. Obrazy przenoszono do komputera i wykorzystując program LUCIA mierzono większą średnicę gałeczek skrobi dla co najmniej 50 kolejnych ziaren w polu widzenia. Dla kaŝdego preparatu wykonano losowo po trzy róŝne zdjęcia obrazu mikroskopowego wybarwionych ziaren. Wyliczano średnią i zakres wielkości ziaren dla kaŝdego gatunku. Dokładniejszą analizę przeprowadzono dla skrobi ziemniaka, u którego przebadano pięć róŝnych odmian. Dla kaŝdej odmiany badano po 4 średnie bulwy, kaŝdą bulwę traktując jako oddzielne powtórzenie. Dla kaŝdej z bulw wykonano oddzielnie jeden preparat mikroskopowy. Mierzono średnicę dla 50 do 60 kolejnych ziaren z preparatu dla kaŝdej bulwy. Następnie wyliczano średnią, odchylenie standardowe (SD) i współczynnik zmienności (CV) dla kaŝdej odmiany. WYNIKI 1. Porównanie wielkości ziaren skrobi róŝnych gatunków. Wyniki pomiarów i uzyskanych parametrów dla wielkości gałeczek skrobi róŝnego pochodzenia zestawiono w tabeli 3. Największą średnią wielkością ziaren skrobi charakteryzował się ziemniak. Wśród jego odmian największe gałeczki skrobi miały odmiany Andromeda (40,08 µm) oraz Hinga (38,32 µm). NajniŜszą średnią wielkość ziaren (32,12 µm) odnotowano u odmiany Bila. Z pozostałych gatunków największe ziarna skrobi zaobserwowano u kukurydzy, banana i gryki. Badane ziarna skrobi w mące ziemniaczanej były mniejsze od średniej wielkości gałeczek u kaŝdej z odmian ziemniaka. Zdecydowanie najmniejszą średnią wielkością gałeczek charakteryzowały się: skrobia ryŝowa (3,75 µm), owsiana (6,18 µm) oraz skrobia pochodząca z jabłek (6,08 µm). Nieco większe okazały się ziarna skrobi pszennej (14,07 µm) oraz gryczanej (18,32 µm). Skrobia bananowa była zbliŝona do ziemniaczanej tylko wielkością ziaren, natomiast róŝniła się kształtem. Podczas gdy w bulwach ziemniaka ziarna skrobi były okrągłe lub owalne (ryc. 1), to w przypadku skrobi w bananie ziarna przypominały bardzo wydłuŝone, grube prostokąty lub wielokąty (ryc. 2). U kukurydzy zauwaŝono małą liczbę duŝych, kulistych gałeczek, a w korzeniu marchwi małą liczbę pojedynczych duŝych ziaren skrobi oraz więcej drobnych. ZróŜnicowanie wielkości ziaren skrobi u poszczególnych gatunków dobrze charakteryzują współczynniki zmienności (CV%). NajwyŜsze wartości współczynników zmienności stwierdzono dla jabłoni i gryki (powyŝej 55%). U pozostałych gatunków roślin współczynniki zmienności były takŝe wysokie najniŝsze przekraczały 27%. 98
99
Ryc. 1. Ziarna skrobi ziemniaka odmiana Andromeda (powiększenie 10 ) Fig. 1. The starch grains of the potato cultivar Andromeda (the increase 10 ) Ryc. 2. Ziarna skrobi owocu banana (powiększenie 40 ) Fig. 2. The starch grains of the banana fruit (the increase 40 ) 100
2. Analiza rozkładów wielkości ziaren skrobi ziemniaka. Aby ocenić charakter cechy wielkości ziaren skrobi i jej genetycznego uwarunkowania, a takŝe róŝnic pomiędzy odmianami, analizowano rozkłady tej cechy u badanych odmian ziemniaka (ryciny 3-8). Ryc. 3. Rozkład wielkości ziaren skrobi u odmiany Lord Fig. 3. Distribution of the starch grains size of the cultivar Lord liczba ziaren = 232 liczba ziaren = 229 Ryc. 4. Rozkład wielkości ziaren skrobi u odmiany Miłek Fig. 4. Distribution of the starch grains size of the cultivar Miłek 101
Ryc. 5. Rozkład wielkości ziaren skrobi u odmiany Bila Fig. 5. Distribution of the starch grains size of the cultivar Bila liczba ziaren = 231 liczba ziaren = 236 Ryc. 6. Rozkład wielkości ziaren skrobi u odmiany Andromeda Fig. 6. Distribution of the starch grains size of the cultivar Andromeda 102
liczba ziaren = 227 Ryc. 7. Rozkład wielkości ziaren skrobi u odmiany Hinga Fig. 7. Distribution of the starch grains size of the cultivar Hinga Ryc. 8. Rozkład wielkości ziaren skrobi u badanych odmian ziemniaka Fig. 8. Distribution of the starch grains size at investigated potato cultivars 103
Wszystkie rozkłady wyraźnie róŝnią się od rozkładu normalnego i wykazują skośność dodatnią. Brak rozkładu normalnego świadczyć moŝe o jakościowym charakterze tej cechy, zwłaszcza Ŝe dla odmian Bila (ryc. 5) i Lord (ryc. 3) moŝna mówić o rozkładzie dwuszczytowym, a w przypadku odmiany Andromeda nawet o trójszczytowym. Wyliczone parametry statystyczne przedstawiono w tabeli 4. Tabela 4 Parametry statystyczne dla cechy wielkości ziaren skrobi u badanych odmian Table 4 Statistical parameters for the feature of the size of starch grains at investigated cultivars Odmiana Średnia (µm) Mediana (µm) Kurtoza (µm) Skośność (µm) Lord 35,26 32,48-0,2672 0,6746 Miłek 33,84 31,55-0,1378 0,6295 Bila 32,12 29,01 0,3124 0,9962 Andromeda 40,08 36,67-0,7622 0,4757 Hinga 38,32 33,68-0,4851 0,6661 U wszystkich badanych odmian wartości średniej są zdecydowanie wyŝsze od mediany. Współczynniki skośności, charakteryzujące stopień asymetrii rozkładu wokół średniej, najwyŝszą wartość wykazują dla odmiany Bila, a najniŝszą dla Andromedy. Tak więc największa asymetria wystąpiła w rozkładzie wielkości ziaren skrobi u odmiany Bila, a najmniejsza u Andromedy. Obliczone parametry spłaszczenia rozkładów (kurtoza) w stosunku do rozkładu normalnego teŝ wyraźnie róŝniły odmiany. W przypadku odmiany Bila uzyskano współczynnik dodatni, a dla pozostałych odmian ujemny, o dość zróŝnicowanej wartości. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Spośród omówionych wcześniej metod badania skrobi dla badań własnych wybrano metodę mikroskopową przy uŝyciu mikroskopu świetlnego, z wykorzystaniem komputerowej analizy obrazów. Do wykonania pomiarów wielkości gałeczek skrobiowych nie jest konieczny mikroskop elektronowy, którego uŝywa się m.in. do dokładnego określenia struktury powierzchniowej ziaren (porów, kanałów, wybrzuszeń), poniewaŝ wielkości ziaren i ich kształty doskonale są widoczne w mikroskopie świetlnym i to juŝ przy powiększeniu 10 lub przy 40 i 60 w przypadku mniejszych ziaren. W metodzie sedymentacyjnej wprawdzie takŝe wyznacza się wielkość ziaren, ale rozdzielając ziarna skrobi na trzy frakcje wielkości (przedziały) i oznaczając w nich procentowy udział poszczególnych frakcji wagowych. Natomiast w metodzie mikroskopowej otrzymujemy dokładny pomiar kaŝdego widocznego ziarna. Nie posłuŝono się metodą wagową przy uŝyciu wagi skrobiowej, poniewaŝ stosuje się ją do oceny procentowej zawartości skrobi w bulwach, a nie do 104
mierzenia wielkości ziaren. Wybrana metoda mikroskopowa, choć czasochłonna, jest dość prosta i nie wymaga zastosowania dodatkowego, specjalistycznego sprzętu (wirówek, analizatorów, polaryzatorów, wag). Ziarna skrobi róŝnego pochodzenia róŝnią się między sobą wielkością i kształtem. TakŜe w obrębie danego gatunku występuje duŝa odmienność wielkości gałeczek. W badaniach róŝnych gatunków stwierdzono, Ŝe największą wielkością ziaren charakteryzuje się skrobia ziemniaczana, a najmniejszą skrobia ryŝowa. Małe ziarna ma teŝ skrobia owsiana. Jest to zgodne z badaniami innych autorów. Według Fortuny i Juszczak (2000a) największą średnicą ziaren odznaczała się skrobia ziemniaczana, a najmniejszą skrobia ryŝowa i owsiana. Podobnie twierdzą takŝe inni autorzy, podkreślając, Ŝe skrobia ziemniaczana wyróŝnia się wielkością ziaren wśród innych rodzajów skrobi (Jarociński i Jarosz 1980, Lewandowicz i Mączyński 1990). Skrobia ziemniaczana występuje w postaci gałeczek o rozmiarach od 5-110 µm róŝniących się kształtem oraz właściwościami fizycznymi i składem chemicznym (Leszczyński i Golachowski 1995, s. 19). Potwierdzają to wyniki badań własnych, w których wielkość gałeczek wahała się od 9,76 µm do 85,13 µm. Według Lewandowicza i Mączyńskiego (1990) najmniejsze ziarna skrobi ziemniaczanej mają wielkość równą przeciętnej wielkości granulek skrobi kukurydzianej wysokoamylozowej, a niewiele tylko mniejszą od kukurydzy zwykłej. Badając średnicę ziaren skrobiowych w kaszce kukurydzianej nie stwierdzono obecności aŝ tak małych gałeczek. Przeciętna średnica ziaren skrobi w tej kaszce okazała się zbliŝona do średniej wielkości gałeczek badanych skrobi ziemniaczanych. RóŜnica w wynikach moŝe być spowodowana tym, iŝ w badaniach Lewandowicza i Mączyńskiego (1990) sprawdzano róŝne rodzaje samej kukurydzy, natomiast w niniejszej pracy uŝyto do badań produktu przetworzonego kaszki kukurydzianej, produkowanej głównie dla dzieci. W przypadku skrobi pszennej uzyskano wyniki podobne do Lewandowicza i Mączyńskiego (1990). Średnia wielkość ziaren w mące pszennej w badaniach własnych wyniosła 14,07 µm, a w badaniach ww. autorów 16,6 µm. Zestawienie wielkości gałeczek skrobi róŝnego pochodzenia przedstawia tabela 5. Wśród przebadanych rodzajów skrobi uzyskano podobne wyniki wielkości ziaren w przypadku skrobi ziemniaczanej, ryŝowej i pszennej, natomiast inne, jeśli chodzi o skrobię kukurydzianą. Bardzo małe gałeczki odnotowano w skrobi pochodzącej z owocu jabłoni i częściowo w marchwi. Przypuszczalnie, w znacznym stopniu uległy one hydrolizie na cukry prostsze sacharozę i glukozę, stąd duŝa ilość małych ziaren skrobiowych. Z obserwacji ziaren skrobi róŝnego pochodzenia widać, Ŝe mają one kształty: owalne, eliptyczne (skrobia ziemniaczana, ryc. 1), kuliste (skrobia pszeniczna, kukurydziana i gryczana), drobne, pojedyncze lub zebrane w większe złoŝone kompleksy (skrobia owsiana i ryŝowa) wydłuŝone prostokąty (skrobia bananowa, ryc. 2) albo małe, róŝnorodne wielokąty lub owale (skrobia w jabłkach). PrzewaŜają kształty kuliste i owalne. WydłuŜone kształty ziaren skrobi bananowej są prawdopodobnie związane z wydłuŝonym kształtem komórek miękiszowych w bananie. Skrobie róŝnych gatunków roślin róŝnią się między sobą nie tylko wielkością i kształtem ziaren, ale takŝe budową chemiczną i cechami fizyczno-chemicznymi. 105
Zestawienie wielkości ziaren skrobi u róŝnych gatunków roślin (dane literaturowe* i badania własne) The list of the starch grains size at different species of plants (literature data* and own research) Tabela 5 Table 5 Pochodzenie skrobi Zakres wielkości ziaren (µm) Badania obce Badania własne Średnia wielkość (µm) Badania obce Badania własne ryŝ suszony biały - 2-8 - 3,8 ryŝ woskowy włoski 2-13 - 5,6 - kukurydza wysokoamylozowa (70% amylozy) kukurydza wysokoamylozowa (55% amylozy) 4-22 - 10-3-22-10,7 - kukurydza 5-25 - 14 - kukurydza (kasza) - 14-47 - 33,5 kukurydza woskowa 4-28 - 14,2 - tapioka brazylijska 3-28 - 14,2 - sorgo 3-27 - 16,2 - sorgo woskowe 4-27 - 16,9 - pszenica (mąka) - 5-35 - 14,1 pszenica 3-24 - 16,6 - jęczmień 6-35 - 16,7 - słodkie ziemniaki japońskie 4-40 - 18,6 - sago 15-50 - 33,1 - ziemniaki 10-70 10-85 36 35,9 ziemniaki (mąka) - 11-75 - 32 * Lewandowicz i Mączyński (1990) Zasadniczą cechą wpływającą na te właściwości i reaktywność skrobi jest wielkość ziaren. Decyduje ona o przydatności technologicznej danego rodzaju skrobi i o jej podatności na róŝnego rodzaju modyfikacje. Najłatwiej zachodzą procesy modyfikacji skrobi ziemniaczanej, co jest związane właśnie z wielkością ziaren, ich uwodnieniem oraz przebiegiem procesu kleikowania (Lewandowicz i Mączyński 1990). 106
LITERATURA Berski W., Kołodziej Z., Danilczenko H. 1999. Charakterystyka skrobi wyizolowanej z litewskich odmian ziemniaka. Zesz. Nauk. AR Kraków, Technol. śyw., 11: 27-35. Berski W., Kołodziej Z., Golachowski A. 2000. Modyfikacja skrobi ziemniaczanej o róŝnej zawartości fosforu metodą ekstruzji. Zesz. Nauk. AR Kraków, Technol. śyw., 12: 5-15. Fortuna T., Juszczak L. 2000a. Wybrane właściwości skrobi róŝnego pochodzenia. Zesz. Nauk. AR Kraków, Technol. śyw., 12: 39-50. Fortuna T., Juszczak L. 2000b. Porowatość ziaren skrobi a ich podatność na działanie preparatu L-amylazy bakteryjnej. Zesz. Nauk. AR Kraków, 367: 51-64. Golachowski A. 1998. Stosowanie skrobi i jej przetworów w przemyśle spoŝywczym. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Technol. śywn., 12: 117-124. Gorczyński T. 1986. Ćwiczenia z botaniki. PWN. Warszawa Instrukcja dla producentów skrobi. 2004. Agencja Rynku Rolnego, www.arr.gov.pl Jadamiec M. 2005. Analiza sedymentacyjna. Politechnika Śląska, Wydział Chemiczny. Jarociński J., Jarosz K. 1980. Gorzelnictwo i droŝdŝownictwo. WSP. Warszawa. Jasnowska J., Jasnowski M., Radomski J. 1995. Botanika. Brasika. Szczecin. Juszczak L. 2001. Struktura powierzchniowa ziaren skrobi. Zesz. Nauk. AR Kraków, Technol. śyw., 13: 73-86. Leszczyński W. 1977. Wpływ róŝnych czynników działających w uprawie ziemniaka na niektóre właściwości fizyczne i skład chemiczny otrzymywanej skrobi. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Rozprawy, 9: 3-47. Leszczyński W., Golachowski A. 1995. Właściwości skrobi ziemniaczanej rozsortowanej według wielkości gałeczek. Zesz. Nauk. AR Wrocław, Technol. śyw., 9: 19-29. Lewandowicz G., Mączyński M. 1990. Chemiczna modyfikacja skrobi. cz. II. Reaktywność skrobi róŝnych gatunków roślin. Chemik, 3: 69-71. Lewosz J. 1985. Wybrane zagadnienia z biochemii ziemniaka. W: Biologia ziemniaka. W. Gabriel (red.). PWN. Warszawa. Lista Opisowa Odmian. Rośliny Rolnicze. Cz. 2. 2005. COBORU, Słupia Wielka. Lista Opisowa Odmian. Rośliny Rolnicze. Cz. 2. 2006. COBORU, Słupia Wielka. Metodyka badania wartości gospodarczej odmian (WGO) roślin uprawnych. Rośliny Rolnicze. Ziemniak. 1998. COBORU, Słupia Wielka. Pałasiński M. 1964. Badania nad lepkością kleików skrobi ziemniaczanej, Acta Agraria et Silvestria, 4: 151-168. Sikora E. 1995. Badania nad zaleŝnością między zawartością skrobi a poziomem azotanów w bulwach ziemniaka. Zesz. Nauk. AR Kraków, Technol. śywn., 7: 95-101. Songin Wł., Mińczuk G. 1971. Wpływ odmiany ziemniaków i sposoby czyszczenia surowca na efektywność produkcji suszu pastewnego. Zesz. Nauk. WSR w Szczecinie, 37: 347-363. Sroczyński A. 1954. Zmiany skrobi w okresie wegetacji ziemniaka. Roczniki Nauk Rolniczych, 69-A-4. Sroczyński A., Skalski J. 1975. Effects of temperature and grain sitze of starch on the dextrin formation. AAP, 1: 39-46. 107