Stärke
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| Bezeichnungen | |
|---|---|
| ChemSpider |
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| EC-Nummer |
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| RTECS-Nummer |
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| UNII | |
| Eigenschaften | |
Chemische Formel
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(C 6H 10O 5) n +(H 2O) |
| Molare Masse | Variabel |
| Erscheinungsbild | Weißes Pulver |
| Dichte | Variabel |
| Schmelzpunkt | zersetzt sich |
Löslichkeit in Wasser
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unlöslich (siehe Stärkeverkleisterung) |
| Thermochemie | |
Standard-Verbrennungsenthalpie
Verbrennungsenthalpie (ΔcH⦵298) |
4,1788 Kilokalorien pro Gramm (17,484 kJ/g) (Höherer Heizwert) |
| Gefahren | |
Selbstentzündung
Temperatur |
410 °C (770 °F; 683 K) |
| NIOSH (US-Grenzwerte für Gesundheitsgefährdung): | |
PEL (Zulässig)
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TWA 15 mg/m3 (gesamt) TWA 5 mg/m3 (resp) |
| Sicherheitsdatenblatt (SDS) | ICSC 1553 |
Wenn nicht anders angegeben, gelten die Daten für Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox Referenzen
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Stärke oder Amylum ist ein polymeres Kohlenhydrat, das aus zahlreichen Glukoseeinheiten besteht, die durch glykosidische Bindungen verbunden sind. Dieses Polysaccharid wird von den meisten grünen Pflanzen zur Energiespeicherung hergestellt. Weltweit ist es das am häufigsten vorkommende Kohlenhydrat in der menschlichen Ernährung und in großen Mengen in Grundnahrungsmitteln wie Weizen, Kartoffeln, Mais, Reis und Maniok (Cassava) enthalten. ⓘ
Reine Stärke ist ein weißes, geschmack- und geruchloses Pulver, das in kaltem Wasser oder Alkohol unlöslich ist. Sie besteht aus zwei Arten von Molekülen: der linearen und spiralförmigen Amylose und dem verzweigten Amylopektin. Je nach Pflanze besteht Stärke im Allgemeinen aus 20 bis 25 % Amylose und 75 bis 80 % Amylopektin (nach Gewicht). Glykogen, die Energiereserve von Tieren, ist eine stärker verzweigte Version von Amylopektin. ⓘ
In der Industrie wird Stärke in Zucker umgewandelt, z. B. durch Mälzen, und zur Herstellung von Bier, Whisky und Biokraftstoff zu Ethanol vergoren. Sie wird zu vielen Zuckern verarbeitet, die in verarbeiteten Lebensmitteln verwendet werden. Wenn man die meisten Stärken in warmem Wasser anrührt, entsteht eine Paste, wie z. B. Weizenpaste, die als Verdickungs-, Versteifungs- oder Klebemittel verwendet werden kann. Die wichtigste industrielle Verwendung von Stärke außerhalb der Lebensmittelindustrie ist die Verwendung als Klebstoff bei der Papierherstellung. § Bekleidungsstärke kann vor dem Bügeln auf bestimmte Textilwaren aufgetragen werden, um diese zu versteifen. ⓘ
| Strukturformel ⓘ | |||||||
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| Allgemeines | |||||||
| Name | Stärke | ||||||
| CAS-Nummer | 9005-25-8, 9005-84-9 | ||||||
| Monomer | D-Glucose | ||||||
| Summenformel der Wiederholeinheit | C6H10O5 | ||||||
| Molare Masse der Wiederholeinheit | 162,14 g·mol−1 | ||||||
| Art des Polymers |
Homopolymer | ||||||
| Kurzbeschreibung |
farb- und geruchloses Pulver | ||||||
| Eigenschaften | |||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||
| Dichte |
Schüttdichte:
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| Schmelzpunkt |
200 °C (Zersetzung) | ||||||
| Löslichkeit |
unlöslich in kaltem Wasser | ||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||
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| Toxikologische Daten |
6600 mg·kg−1 (LD50, Maus, i.p.) | ||||||
| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | |||||||
Stärke (lateinisch Amylum, woher früher deutsch auch Amlung, und Amidum) ist eine organische Verbindung. Sie ist ein Polysaccharid mit der Formel (C6H10O5)n, das aus α-D-Glucose-Einheiten besteht. Das Makromolekül zählt daher zu den Kohlenhydraten. Stärke ist einer der wichtigsten Reservestoffe in pflanzlichen Zellen, während der tierische bzw. menschliche Organismus sowie Pilze Glycogen als Kohlenhydratspeicher benutzen. ⓘ
Etymologie
Das Wort "Stärke" stammt von seiner germanischen Wurzel mit den Bedeutungen "stark, steif, stärken, versteifen". Das moderne deutsche Wort Stärke ist damit verwandt und verweist seit Jahrhunderten auf die Hauptanwendung, die Verwendung in der Textilindustrie: Schlichten von Garn zum Weben und Stärken von Leinen. Der griechische Begriff für Stärke, "amylon" (ἄμυλον), der "nicht gemahlen" bedeutet, ist ebenfalls verwandt. Er liefert die Wurzel Amyl, die als Vorsilbe für mehrere 5-Kohlenstoff-Verbindungen verwendet wird, die mit Stärke verwandt sind oder von ihr abgeleitet werden (z. B. Amylalkohol). ⓘ
Geschichte
Im Gegensatz zu verbreiteten Vorstellungen einer Steinzeiternährung (Paläo-Diät) nutzten Menschen und deren Vorfahren wie Australopithecus bereits vor der Altsteinzeit mitunter stärkehaltige Pflanzenteile wie Hirsekörner. Der Beitrag der Stärke in der Ernährung wird als essentiell für die menschliche Evolution betrachtet. Als frühe Stärkelieferanten (vor 170.000 Jahren) gelten die Rhizome der afrikanischen Hypoxis angustifolia. Ein früher Nachweis der Stärkeverwendung aus Europa wird mit 30.000 Jahren datiert. Stärke wurde von Menschen aller Kontinente genutzt. Ein besonders alter Mahlstein (etwa 27.000 Jahre) stammt von der Fundstelle Cuddie Springs in Südost-Australien. ⓘ
In der Antike wurde Stärke Dioskurides zufolge amylon genannt, weil sie nicht wie andere mehlartige Stoffe in Mühlen gewonnen wird. Nach Plinius dem Älteren wurde sie auf Chios aus Weizenmehl hergestellt. ⓘ
Im Mittelalter wurde in den Niederlanden im 16. Jahrhundert Stärke in großem Maßstab hergestellt und bedeutende Mengen exportiert. Vereinzelte Anweisungen für die Herstellung von Stärke im 15. und 16. Jahrhundert sind in einer Wolfenbütteler Handschrift (Codex Guelferbytanus 16.17. Aug. 4°; nach 1415), in einem englischen Kochbuch des 15. Jahrhunderts und im Kochbuch von Balthasar Standl (1569) enthalten. Die Stärkeindustrie entwickelte sich vorwiegend als landwirtschaftliches Gewerbe. Mit einfachsten Vorrichtungen gewann man zwar nur eine mäßige Ausbeute, doch die Fortschritte in der Vervollkommnung der Maschinen und Apparate führten dann zu einer größeren Ausbeute, vor allem durch Einführung besonders konstruierter Zentrifugalmaschinen. In Schleswig-Holstein wurde Stärke aus Getreide Amidam (von mittellateinisch amidum) 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 Glucose entdeckte der Apotheker Constantin Kirchhoff. ⓘ
Stärkekörner aus den Rhizomen von Typha (Rohrkolben, Rohrkolben), die als Mehl verwendet wurden, sind auf Mahlsteinen in Europa aus der Zeit vor 30.000 Jahren nachgewiesen worden. Stärkekörner von Sorghum wurden auf Mahlsteinen in Höhlen in Ngalue, Mosambik, gefunden, die bis zu 100.000 Jahre alt sind. ⓘ
Reiner extrahierter Weizenstärkebrei wurde im alten Ägypten möglicherweise zum Kleben von Papyrus verwendet. Die Gewinnung von Stärke wird erstmals in der Naturgeschichte von Plinius dem Älteren um 77-79 n. Chr. beschrieben. Die Römer verwendeten sie auch in kosmetischen Cremes, zum Pudern der Haare und zum Andicken von Soßen. Perser und Inder verwendeten sie zur Herstellung von Gerichten, die dem Weizenhalva gothumai ähneln. In China wird Reisstärke seit 700 n. Chr. bei der Papierherstellung als Oberflächenbehandlung von Papier verwendet. ⓘ
Stärkeindustrie
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Zusätzlich zu den direkt verbrauchten Stärkepflanzen wurden 2008 weltweit 66 Millionen Tonnen Stärke pro Jahr produziert. Im Jahr 2011 wurde die Produktion auf 73 Millionen Tonnen erhöht. ⓘ
In der EU produzierte die Stärkeindustrie 2011 etwa 11 Millionen Tonnen, von denen etwa 40 % für industrielle Anwendungen und 60 % für Lebensmittelzwecke verwendet wurden, letztere größtenteils als Glukosesirup. Im Jahr 2017 belief sich die EU-Produktion auf 11 Millionen Tonnen, von denen 9,4 Millionen Tonnen in der EU verbraucht wurden und von denen 54 % auf Süßungsmittel aus Stärke entfielen. ⓘ
Die USA produzierten 2017 etwa 27,5 Mio. Tonnen Stärke, davon etwa 8,2 Mio. Tonnen in Form von Fruktosesirup, 6,2 Mio. Tonnen in Form von Glukosesirupen und 2,5 Mio. Tonnen in Form von Stärkeprodukten. Der Rest der Stärke wurde für die Herstellung von Ethanol verwendet (1,6 Milliarden Gallonen). ⓘ
Energiespeicher der Pflanzen
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Die meisten grünen Pflanzen speichern Energie in Form von Stärke, die in halbkristallinen Körnchen verpackt ist. Die zusätzliche Glukose wird in Stärke umgewandelt, die komplexer ist als die von Pflanzen produzierte Glukose. Junge Pflanzen leben von dieser gespeicherten Energie in ihren Wurzeln, Samen und Früchten, bis sie einen geeigneten Boden finden, in dem sie wachsen können. Eine Ausnahme bildet die Familie der Asteraceae (Astern, Gänseblümchen und Sonnenblumen), wo die Stärke durch das Fruktan Inulin ersetzt wird. Inulinähnliche Fruktane sind auch in Gräsern wie Weizen, in Zwiebeln und Knoblauch, Bananen und Spargel enthalten. ⓘ
Bei der Photosynthese nutzen die Pflanzen die Lichtenergie, um aus Kohlendioxid Glukose zu gewinnen. Die Glukose wird zur Erzeugung der chemischen Energie verwendet, die für den allgemeinen Stoffwechsel erforderlich ist, zur Herstellung von organischen Verbindungen wie Nukleinsäuren, Lipiden, Proteinen und strukturellen Polysacchariden wie Zellulose, oder sie wird in Form von Stärkekörnern in Amyloplasten gespeichert. Gegen Ende der Vegetationsperiode reichert sich die Stärke in den Zweigen der Bäume in der Nähe der Knospen an. Früchte, Samen, Rhizome und Knollen speichern Stärke, um sich auf die nächste Wachstumsperiode vorzubereiten. ⓘ
Glukose ist wasserlöslich, hydrophil, bindet sich mit Wasser und nimmt dann viel Platz ein und ist osmotisch aktiv; Glukose in Form von Stärke hingegen ist nicht löslich, daher osmotisch inaktiv und kann viel kompakter gelagert werden. Die teilkristallinen Körnchen bestehen im Allgemeinen aus konzentrischen Schichten von Amylose und Amylopektin, die je nach zellulärem Bedarf in der Pflanze bioverfügbar gemacht werden können. ⓘ
Die Glukosemoleküle sind in der Stärke durch die leicht hydrolysierbaren Alphabindungen gebunden. Die gleiche Art von Bindungen findet sich in dem tierischen Reserve-Polysaccharid Glykogen. Dies steht im Gegensatz zu vielen strukturellen Polysacchariden wie Chitin, Zellulose und Peptidoglykan, die durch Beta-Bindungen gebunden und wesentlich widerstandsfähiger gegen Hydrolyse sind. ⓘ
Biosynthese
Pflanzen produzieren Stärke, indem sie zunächst Glucose-1-phosphat mit Hilfe des Enzyms Glucose-1-phosphat-Adenylyltransferase in ADP-Glucose umwandeln. Dieser Schritt erfordert Energie in Form von ATP. Das Enzym Stärkesynthase fügt dann die ADP-Glukose über eine 1,4-alpha-glykosidische Bindung an eine wachsende Kette von Glukoseresten an, wodurch ADP freigesetzt wird und Amylose entsteht. Die ADP-Glukose wird mit ziemlicher Sicherheit an das nicht reduzierende Ende des Amylosepolymers angefügt, so wie die UDP-Glukose während der Glykogensynthese an das nicht reduzierende Ende des Glykogens angefügt wird. ⓘ
Das Stärkeverzweigungsenzym fügt 1,6-alpha-glykosidische Bindungen zwischen den Amyloseketten ein, wodurch das verzweigte Amylopektin entsteht. Das stärkeabbauende Enzym Isoamylase entfernt einige dieser Verzweigungen. Es gibt mehrere Isoformen dieser Enzyme, was zu einem äußerst komplexen Syntheseprozess führt. ⓘ
Glykogen und Amylopektin haben eine ähnliche Struktur, aber bei Glykogen kommt etwa eine Verzweigung auf zehn 1,4-Alpha-Bindungen, bei Amylopektin dagegen etwa eine Verzweigung auf dreißig 1,4-Alpha-Bindungen. Amylopektin wird aus ADP-Glukose synthetisiert, während Säugetiere und Pilze Glykogen aus UDP-Glukose synthetisieren; in den meisten Fällen synthetisieren Bakterien Glykogen aus ADP-Glukose (analog zur Stärke). ⓘ
Neben der Stärkesynthese in Pflanzen kann Stärke auch durch einen Enzymcocktail aus Non-Food-Stärke synthetisiert werden. In diesem zellfreien Biosystem wird die beta-1,4-glykosidisch gebundene Cellulose teilweise zu Cellobiose hydrolysiert. Die Cellobiose-Phosphorylase spaltet Glukose-1-Phosphat und Glukose; das andere Enzym, die Kartoffel-alpha-Glukan-Phosphorylase, kann eine Glukoseeinheit aus der Glukose-1-Phosphorylase an die nicht-reduzierenden Enden der Stärke anhängen. Dabei wird das Phosphat intern recycelt. Das andere Produkt, die Glukose, kann von einer Hefe assimiliert werden. Diese zellfreie Bioprozessierung erfordert keinen kostspieligen chemischen und energetischen Einsatz, kann in wässriger Lösung durchgeführt werden und hat keine Zuckerverluste. ⓘ
Abbau
Stärke wird tagsüber in Pflanzenblättern synthetisiert und als Granulat gespeichert; nachts dient sie als Energiequelle. Die unlöslichen, stark verzweigten Stärkeketten müssen phosphoryliert werden, um für abbauende Enzyme zugänglich zu sein. Das Enzym Glucan-Wasser-Dikinase (GWD) phosphoryliert an der C-6-Position eines Glukosemoleküls, in der Nähe der 1,6-alpha-Verzweigungsbindungen der Kette. Ein zweites Enzym, die Phosphoglucan-Wasserdikinase (PWD), phosphoryliert das Glucosemolekül an der C-3-Position. Ein Verlust dieser Enzyme, z. B. ein Verlust der GWD, führt zu einem Phänotyp des Stärkeüberschusses (Sex), und da Stärke nicht phosphoryliert werden kann, reichert sie sich in den Plastiden an. ⓘ
Nach der Phosphorylierung kann das erste abbauende Enzym, die Beta-Amylase (BAM), die Glukosekette an ihrem nicht reduzierenden Ende angreifen. Als Hauptprodukt des Stärkeabbaus wird Maltose freigesetzt. Wenn die Glukosekette aus drei oder weniger Molekülen besteht, kann die BAM keine Maltose freisetzen. Ein zweites Enzym, das Disproportionierungsenzym-1 (DPE1), verbindet zwei Maltotriose-Moleküle. Aus dieser Kette wird ein Glukosemolekül freigesetzt. Nun kann die BAM ein weiteres Maltosemolekül aus der verbleibenden Kette freisetzen. Dieser Zyklus wiederholt sich, bis die Stärke vollständig abgebaut ist. Kommt die BAM in die Nähe der phosphorylierten Verzweigungsstelle der Glucosekette, kann sie keine Maltose mehr freisetzen. Damit die phosphorylierte Kette abgebaut werden kann, wird das Enzym Isoamylase (ISA) benötigt. ⓘ
Die Abbauprodukte der Stärke sind vor allem Maltose und kleinere Mengen an Glukose. Diese Moleküle werden aus dem Plastid in das Cytosol exportiert, Maltose über den Maltose-Transporter, der, wenn er mutiert ist (MEX1-Mutante), zu einer Maltose-Akkumulation im Plastid führt. Glucose wird über den plastidischen Glucosetranslokator (pGlcT) exportiert. Diese beiden Zucker dienen als Vorläufer für die Saccharose-Synthese. Saccharose kann dann im oxidativen Pentosephosphatweg in den Mitochondrien verwendet werden, um nachts ATP zu erzeugen. ⓘ
Eigenschaften
Aufbau
Während man bisher dachte, Amylose sei völlig unverzweigt, weiß man heute, dass einige ihrer Moleküle einige Verzweigungspunkte enthalten. Amylose ist ein viel kleineres Molekül als Amylopektin. Etwa ein Viertel der Masse der Stärkekörner in Pflanzen besteht aus Amylose, obwohl es etwa 150 Mal mehr Amylose- als Amylopektinmoleküle gibt. ⓘ
Stärkemoleküle ordnen sich in der Pflanze in teilkristallinen Körnchen an. Jede Pflanzenart hat eine einzigartige Stärkekorngröße: Reisstärke ist relativ klein (etwa 2 μm), Kartoffelstärke hat größere Körnchen (bis zu 100 μm) und Weizen und Tapioka liegen alle dazwischen. Im Gegensatz zu anderen pflanzlichen Stärkequellen weist Weizenstärke eine bimodale Größenverteilung auf, bei der sowohl kleinere als auch größere Körnchen von 2 bis 55 μm vorhanden sind. ⓘ
Einige Kulturpflanzensorten enthalten reine Amylopektinstärke ohne Amylose, die so genannten Wachsstärken. Die am häufigsten verwendete ist Wachsmais, andere sind Klebreis und Wachs-Kartoffelstärke. Wachshaltige Stärken weisen eine geringere Retrogradation auf, was zu einem stabileren Teig führt. Stärke mit hohem Amylosegehalt, Amylomaize, wird wegen ihrer Gelstärke und als resistente Stärke (eine Stärke, die der Verdauung widersteht) in Lebensmitteln angebaut. ⓘ
Synthetische Amylose, die aus Zellulose hergestellt wird, hat einen gut kontrollierten Polymerisationsgrad. Daher kann sie als potenzieller Träger für Arzneimittel verwendet werden. ⓘ
Auflösung und Verkleisterung
Beim Erhitzen in reichlich Wasser quellen die Körnchen der nativen Stärke auf und platzen, die teilkristalline Struktur geht verloren, und die kleineren Amylosemoleküle beginnen, sich aus den Körnchen herauszulösen, wobei sie ein Netzwerk bilden, das Wasser bindet und die Viskosität der Mischung erhöht. Dieser Vorgang wird als Stärkeverkleisterung bezeichnet. Die Verkleisterungstemperatur von Stärke variiert je nach Stärkesorte, Amylose-/Amylopektingehalt und Wassergehalt. Bei Stärke mit Wasser kann es bei der Temperaturmessung mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) zu komplexen Mehrphasenübergängen kommen. Bei Stärke mit Wasserüberschuss ist in der Regel eine einzelne Verkleisterungsendothermie im niedrigen Temperaturbereich (54-73 °C) zu beobachten. Bei einer Verringerung des Wassergehalts (<64 %) in der Stärke sind mehr endotherme Übergänge zu beobachten, die verschiedene strukturelle Veränderungen darstellen, da sie getrennt werden und zu höheren Temperaturen wandern. Bei begrenztem Wassergehalt sind die Quellkräfte viel geringer, und der Prozess der Verkleisterung in einer Umgebung mit geringem Feuchtigkeitsgehalt könnte genauer als "Schmelzen" von Stärke definiert werden. Außerdem hängt die Anzahl der Endothermen und Enthalpien vom Verhältnis Amylose/Amylopektin ab, und die Verkleisterungsenthalpie der amylopektinreichen Stärke war höher als die der amylosereichen Stärke. Wachshaltige und normale Maisstärken weisen eine große Verkleisterungsendotherme bei etwa 70 °C auf; bei normalen Maisstärken gab es auch eine zweite Endotherme bei etwa 90 °C, die als Phasenübergang innerhalb eines Amylose-Lipid-Komplexes angesehen wird. Im Gegensatz dazu gibt es bei Stärken mit hohem Amylosegehalt (z. B. Gelose 50 und Gelose 80) eine sehr breite Endotherme im Temperaturbereich zwischen 65 und 115 °C, die aus der Hauptverkleisterungsendotherme und dem Phasenübergang innerhalb eines Amylose-Lipid-Komplexes besteht. ⓘ
Während des Kochens wird die Stärke zu einer Paste und nimmt weiter an Viskosität zu. Beim Abkühlen oder bei längerer Lagerung der Paste wird die teilkristalline Struktur teilweise wiederhergestellt, und die Stärkepaste verdickt sich unter Wasseraustritt. Dies ist hauptsächlich auf die Retrogradation der Amylose zurückzuführen. Dieser Prozess ist verantwortlich für die Verhärtung des Brotes und für die Wasserschicht auf einem Stärkegel (Synärese). ⓘ
Bestimmte Stärken ergeben, wenn sie mit Wasser vermischt werden, eine nicht-newtonsche Flüssigkeit, die auch als "Oobleck" bezeichnet wird. ⓘ
Stärke kann auch in ionischen Flüssigkeiten oder Metallchloridsalzlösungen aufgelöst werden oder gelieren. Der thermische Übergang von Stärke wird weitgehend durch das Verhältnis von ionischer Flüssigkeit zu Wasser beeinflusst. Eine wässrige ionische Flüssigkeit mit einem bestimmten Verhältnis von ionischer Flüssigkeit zu Wasser führt bei einigen Stärken bei deutlich reduzierter Temperatur (sogar bei Raumtemperatur) zu einer sehr effektiven strukturellen Desorganisation. Dieses Phänomen unterscheidet sich stark von der Auflösung von Cellulose, da letztere am effizientesten in reinen ionischen Flüssigkeiten erfolgt und jegliches in den ionischen Flüssigkeiten enthaltene Wasser die Auflösung erheblich behindert. Es wird vorgeschlagen, dass bei Stärken mit Poren auf der Granulatoberfläche (z. B. Hirse-, Wachsmais-, normale Mais- und Weizenstärke) die Korrosion durch die wässrige IL von innen nach außen erfolgt und die Zerstörung des Granulats schnell und gleichmäßig erfolgt, während bei Stärken mit einer relativ glatten Oberfläche (z. B. Mais-, Kartoffel-, Yamswurzel- und Erbsenstärke mit hohem Amylosegehalt) die Korrosion nur von der Oberfläche ausgehen kann und somit die durch die wässrige IL verursachte Veränderung langsam ist. Außerdem kann Stärke, auch Stärke mit hohem Amylosegehalt, durch wässrige Metallchloridsalze (z. B. ZnCl2, CaCl2 und MgCl2) bei mäßiger Temperatur (≤50 °C) vollständig aufgelöst werden, und während dieses Auflösungsprozesses können sich Stärke-Nanopartikel bilden. ⓘ
Nach heutigem (2004) Wissen entsteht bei Überhitzung von Stärken, insbesondere beim Backen, Braten, Rösten, Grillen und Frittieren, in Gegenwart der Aminosäure Asparagin das möglicherweise krebserregende Acrylamid. ⓘ
Hydrolyse
Die Enzyme, die die Stärke in ihre Zuckerbestandteile aufspalten, werden als Amylasen bezeichnet. ⓘ
Alpha-Amylasen kommen sowohl in Pflanzen als auch in Tieren vor. Der menschliche Speichel ist reich an Amylase, und auch die Bauchspeicheldrüse sondert das Enzym ab. Menschen aus Populationen mit einer stärkereichen Ernährung haben tendenziell mehr Amylase-Gene als Menschen mit einer stärkearmen Ernährung; ⓘ
Beta-Amylase zerlegt Stärke in Maltoseeinheiten. Dieser Prozess ist wichtig für die Verdauung von Stärke und wird auch beim Bierbrauen verwendet, wo Amylase aus der Schale von Saatkörnern für die Umwandlung von Stärke in Maltose verantwortlich ist (Mälzen, Maischen). ⓘ
Bei einer Verbrennungswärme von Glucose von 2.805 Kilojoule pro Mol (670 kcal/mol), während die Verbrennungswärme von Stärke 2.835 kJ (678 kcal) pro Mol Glucosemonomer beträgt, werden bei der Hydrolyse etwa 30 kJ (7,2 kcal) pro Mol oder 166 J (40 cal) pro Gramm Glucoseprodukt frei. ⓘ
Dextrinierung
Wenn Stärke trockener Hitze ausgesetzt wird, zerfällt sie zu Dextrinen, die in diesem Zusammenhang auch "Pyrodextrine" genannt werden. Dieser Abbauprozess wird als Dextrinierung bezeichnet. (Pyro)dextrine sind hauptsächlich gelb bis braun gefärbt, und die Dextrinierung ist teilweise für die Bräunung von getoastetem Brot verantwortlich. ⓘ
Chemische Tests
Eine Triiodid (I3-)-Lösung, die durch Mischen von Iod und Iodid (in der Regel aus Kaliumiodid) entsteht, wird zum Nachweis von Stärke verwendet; eine dunkelblaue Farbe zeigt das Vorhandensein von Stärke an. Die Einzelheiten dieser Reaktion sind nicht vollständig bekannt, aber neuere wissenschaftliche Arbeiten, bei denen Einkristall-Röntgenkristallographie und vergleichende Raman-Spektroskopie eingesetzt wurden, legen nahe, dass der endgültige Stärke-Iod-Komplex einer unendlichen Polyiodidkette ähnelt, wie sie in einem Pyrroloperylen-Iod-Komplex zu finden ist. Die Stärke der resultierenden blauen Farbe hängt von der Menge der vorhandenen Amylose ab. Wachsartige Stärken mit wenig oder gar keiner Amylose färben sich rot. Der Benedict-Test und der Fehling-Test werden ebenfalls durchgeführt, um das Vorhandensein von Stärke nachzuweisen. ⓘ
Stärke-Indikatorlösung, die aus Wasser, Stärke und Iodid besteht, wird häufig bei Redox-Titrationen verwendet: In Gegenwart eines Oxidationsmittels färbt sich die Lösung blau, in Gegenwart eines Reduktionsmittels verschwindet die blaue Farbe, weil Triiodid-Ionen (I3-) in drei Iodid-Ionen zerfallen und der Stärke-Iod-Komplex zerlegt wird. Stärkelösung wurde als Indikator verwendet, um die periodische Bildung und den Verbrauch von Triiodid-Zwischenprodukten in der Briggs-Rauscher-Schwingungsreaktion sichtbar zu machen. Die Stärke verändert jedoch die Kinetik der Reaktionsschritte, an denen Triiodidionen beteiligt sind. Eine 0,3 %ige Lösung (w/w) ist die Standardkonzentration für einen Stärke-Indikator. Sie wird durch Zugabe von 3 g löslicher Stärke zu 1 Liter erhitztem Wasser hergestellt; die Lösung wird vor der Verwendung abgekühlt (der Stärke-Jod-Komplex wird bei Temperaturen über 35 °C instabil). ⓘ
Jede Pflanzenart hat einen einzigartigen Typ von Stärkekörnern in Bezug auf Größe, Form und Kristallisationsmuster. Unter dem Mikroskop zeigen mit Jod gefärbte Stärkekörner, die von hinten mit polarisiertem Licht beleuchtet werden, einen ausgeprägten Malteserkreuz-Effekt (auch bekannt als Extinktionskreuz und Doppelbrechung). ⓘ
Lebensmittel
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Stärke ist das häufigste Kohlenhydrat in der menschlichen Ernährung und ist in vielen Grundnahrungsmitteln enthalten. Die weltweit wichtigsten Quellen für die Aufnahme von Stärke sind Getreide (Reis, Weizen und Mais) und Wurzelgemüse (Kartoffeln und Maniok). Viele andere stärkehaltige Nahrungsmittel werden angebaut, einige nur in bestimmten Klimazonen, darunter Eicheln, Pfeilwurz, Arracacha, Bananen, Gerste, Brotfrucht, Buchweizen, Canna, Colocasia, Katakuri, Kudzu, Malanga, Hirse, Hafer, Oca, polynesische Pfeilwurzel, Sago, Sorghum, Süßkartoffeln, Roggen, Taro, Kastanien, Wasserkastanien und Yamswurzeln sowie viele Bohnenarten wie Favas, Linsen, Mungobohnen, Erbsen und Kichererbsen. ⓘ
Bevor es verarbeitete Lebensmittel gab, verzehrten die Menschen große Mengen ungekochter und unverarbeiteter stärkehaltiger Pflanzen, die einen hohen Anteil an resistenter Stärke enthielten. Mikroben im Dickdarm fermentieren oder verzehren die Stärke und produzieren dabei kurzkettige Fettsäuren, die als Energie genutzt werden und die Erhaltung und das Wachstum der Mikroben unterstützen. Beim Kochen wird die Stärke von einem unlöslichen, schwer verdaulichen Granulat in leicht zugängliche Glukoseketten mit sehr unterschiedlichen Nährwert- und Funktionseigenschaften umgewandelt. ⓘ
In der heutigen Ernährung werden stark verarbeitete Lebensmittel leichter verdaut und setzen im Dünndarm mehr Glukose frei - weniger Stärke gelangt in den Dickdarm und mehr Energie wird vom Körper aufgenommen. Es wird vermutet, dass diese Verschiebung der Energiezufuhr (als Folge des Verzehrs von mehr verarbeiteten Lebensmitteln) einer der Faktoren sein könnte, die zur Entwicklung von Stoffwechselstörungen des modernen Lebens, einschließlich Fettleibigkeit und Diabetes, beitragen. ⓘ
Das Amylose/Amylopektin-Verhältnis, das Molekulargewicht und die molekulare Feinstruktur beeinflussen die physikalisch-chemischen Eigenschaften sowie die Energiefreisetzung der verschiedenen Stärketypen. Darüber hinaus wirken sich Kochen und Lebensmittelverarbeitung erheblich auf die Verdaulichkeit und Energiefreisetzung von Stärke aus. Stärke wird je nach ihrem Verdauungsprofil als schnell verdauliche Stärke, langsam verdauliche Stärke und resistente Stärke klassifiziert. Rohe Stärkekörner widerstehen der Verdauung durch menschliche Enzyme und werden im Dünndarm nicht in Glukose aufgespalten - sie gelangen stattdessen in den Dickdarm und fungieren als präbiotische Ballaststoffe. Wenn die Stärkekörner vollständig verkleistert und gekocht sind, wird die Stärke leicht verdaulich und setzt im Dünndarm schnell Glukose frei. Wenn stärkehaltige Lebensmittel gekocht und abgekühlt werden, kristallisieren einige der Glukoseketten wieder aus und werden erneut verdauungsresistent. Langsam verdauliche Stärke findet sich in rohem Getreide, das im Dünndarm zwar langsam, aber relativ vollständig verdaut wird. Weit verbreitete zubereitete Lebensmittel, die Stärke enthalten, sind Brot, Pfannkuchen, Müsli, Nudeln, Teigwaren, Brei und Tortilla. ⓘ
Beim Kochen mit großer Hitze können die aus der Stärke freigesetzten Zucker über die Maillard-Reaktion mit Aminosäuren reagieren und fortgeschrittene Glykierungsendprodukte (AGEs) bilden, die den Lebensmitteln Aroma, Geschmack und Konsistenz verleihen. Ein Beispiel für ein ernährungsbedingtes AGE ist Acrylamid. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die intestinale Fermentation von AGEs in der Nahrung mit Insulinresistenz, Atherosklerose, Diabetes und anderen entzündlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden kann. Dies könnte auf die Auswirkungen von AGEs auf die Permeabilität des Darms zurückzuführen sein. ⓘ
Die Verkleisterung von Stärke beim Backen von Kuchen kann durch Zucker, der um Wasser konkurriert, beeinträchtigt werden, was die Verkleisterung verhindert und die Textur verbessert. ⓘ
Stärkeherstellung
Die Stärkeindustrie extrahiert und raffiniert Stärke aus Samen, Wurzeln und Knollen durch Nassmahlen, Waschen, Sieben und Trocknen. Die wichtigsten kommerziell verarbeiteten Stärken sind Maisstärke, Tapioka, Pfeilwurzel, Weizen-, Reis- und Kartoffelstärke. In geringerem Umfang wird raffinierte Stärke auch aus Süßkartoffeln, Sago und Mungobohnen gewonnen. Bis heute wird Stärke aus mehr als 50 verschiedenen Pflanzenarten extrahiert. ⓘ
Unbehandelte Stärke benötigt Hitze, um zu verdicken oder zu gelieren. Wenn eine Stärke vorgekocht ist, kann sie in kaltem Wasser sofort zum Eindicken verwendet werden. Man spricht dann von einer vorverkleisterten Stärke. ⓘ
Stärkezucker
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Stärke kann durch Säuren, verschiedene Enzyme oder eine Kombination aus beidem in einfachere Kohlenhydrate hydrolysiert werden. Die dabei entstehenden Fragmente werden als Dextrine bezeichnet. Das Ausmaß der Umwandlung wird in der Regel durch das Dextrose-Äquivalent (DE) quantifiziert, das ungefähr den Anteil der aufgebrochenen glykosidischen Bindungen in der Stärke angibt. ⓘ
Diese Stärkezucker sind die bei weitem häufigsten Lebensmittelzutaten auf Stärkebasis und werden als Süßungsmittel in vielen Getränken und Lebensmitteln verwendet. Dazu gehören:
- Maltodextrin, ein leicht hydrolysiertes (DE 10-20) Stärkeprodukt, das als fader Füllstoff und Verdickungsmittel verwendet wird.
- Verschiedene Glukosesirupe (DE 30-70), in den USA auch Maissirupe genannt, zähflüssige Lösungen, die als Süßungsmittel und Verdickungsmittel in vielen Arten von verarbeiteten Lebensmitteln verwendet werden.
- Dextrose (DE 100), handelsübliche Glukose, die durch die vollständige Hydrolyse von Stärke hergestellt wird.
- Hochfructosesirup, hergestellt durch Behandlung von Dextroselösungen mit dem Enzym Glucoseisomerase, bis ein wesentlicher Teil der Glucose in Fructose umgewandelt ist. In den USA ist Maissirup mit hohem Fruchtzuckergehalt wesentlich billiger als Zucker und wird in verarbeiteten Lebensmitteln und Getränken hauptsächlich als Süßungsmittel verwendet. Fruktose ist außerdem mikrobiologisch stabiler. Eine Art von Maissirup mit hohem Fructosegehalt, HFCS-55, ist süßer als Saccharose, weil er mit mehr Fructose hergestellt wird, während die Süße von HFCS-42 der von Saccharose entspricht.
- Zuckeralkohole wie Maltitol, Erythritol, Sorbitol, Mannitol und hydriertes Stärkehydrolysat sind Süßstoffe, die durch Reduktion von Zuckern hergestellt werden. ⓘ
Modifizierte Stärken
Eine modifizierte Stärke ist eine Stärke, die chemisch so verändert wurde, dass sie unter Bedingungen, die bei der Verarbeitung oder Lagerung häufig auftreten, wie große Hitze, hohe Scherkräfte, niedriger pH-Wert, Gefrieren/Auftauen und Kühlen, ordnungsgemäß funktioniert. ⓘ
Die modifizierten Lebensmittelstärken tragen den E-Code der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit und den INS-Code für Lebensmittelzusatzstoffe gemäß dem Codex Alimentarius:
- 1400 Dextrin
- 1401 säurebehandelte Stärke
- 1402 Alkalisch behandelte Stärke
- 1403 Gebleichte Stärke
- 1404 Oxidierte Stärke
- 1405 Stärke, enzymbehandelt
- 1410 Monostärkephosphat
- 1412 Distärkephosphat
- 1413 Phosphatiertes Distärkephosphat
- 1414 Acetyliertes Distärkephosphat
- 1420 Stärkeacetat
- 1422 Acetyliertes Distärkeadipat
- 1440 Hydroxypropyl-Stärke
- 1442 Hydroxypropyl-Distärkephosphat
- 1443 Hydroxypropyl-Distärke-Glycerin
- 1450 Stärke-Natriumoctenylsuccinat
- 1451 Acetylierte oxidierte Stärke ⓘ
INS 1400, 1401, 1402, 1403 und 1405 sind in der EU Lebensmittelzutaten ohne E-Nummer. Typische modifizierte Stärken für technische Anwendungen sind kationische Stärken, Hydroxyethylstärken und carboxymethylierte Stärken. ⓘ
Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff
Als Zusatzstoff für die Lebensmittelverarbeitung werden Lebensmittelstärken typischerweise als Verdickungsmittel und Stabilisatoren in Lebensmitteln wie Pudding, Pudding, Suppen, Soßen, Bratensoßen, Kuchenfüllungen und Salatdressings sowie zur Herstellung von Nudeln und Teigwaren verwendet. Sie dienen als Verdickungsmittel, Streckmittel, Emulsionsstabilisatoren und sind außergewöhnliche Bindemittel in verarbeiteten Fleischwaren. ⓘ
Gummibonbons wie Geleebohnen und Weingummi werden nicht in einer Form im herkömmlichen Sinne hergestellt. Eine Schale wird mit nativer Stärke gefüllt und nivelliert. Dann wird eine Positivform in die Stärke gedrückt, so dass ein Abdruck von etwa 1.000 Geleebohnen entsteht. Die Geleemischung wird dann in die Abdrücke gegossen und zum Aushärten auf einen Ofen gestellt. Durch diese Methode wird die Anzahl der herzustellenden Formen erheblich reduziert. ⓘ
Verwendung in der pharmazeutischen Industrie
In der pharmazeutischen Industrie wird Stärke auch als Hilfsstoff, als Sprengmittel für Tabletten und als Bindemittel verwendet. ⓘ
Resistente Stärke
Resistente Stärke ist Stärke, die sich der Verdauung im Dünndarm von gesunden Menschen entzieht. Hochamylosehaltige Stärke aus Weizen oder Mais hat eine höhere Verkleisterungstemperatur als andere Stärkearten und behält ihren resistenten Stärkegehalt durch Backen, sanfte Extrusion und andere Lebensmittelverarbeitungstechniken. Sie wird als unlöslicher Ballaststoff in verarbeiteten Lebensmitteln wie Brot, Nudeln, Keksen, Crackern, Brezeln und anderen Lebensmitteln mit geringem Feuchtigkeitsgehalt verwendet. Wegen ihrer gesundheitlichen Vorteile wird sie auch als Nahrungsergänzungsmittel verwendet. Veröffentlichte Studien haben gezeigt, dass resistente Stärke dazu beiträgt, die Insulinempfindlichkeit zu verbessern, die entzündungsfördernden Biomarker Interleukin 6 und Tumornekrosefaktor alpha zu senken und die Marker für die Dickdarmfunktion zu verbessern. Es wird vermutet, dass resistente Stärke zu den gesundheitlichen Vorteilen von intaktem Vollkorn beiträgt. ⓘ
Synthese von Stärke im Labor
Chinesische Wissenschaftler haben Stärke von CO₂ als Ausgangsprodukt synthetisiert, wie sie in einem Artikel in Science im September 2021 berichteten. CO₂ wurde in Methanol überführt, aus dem in weiteren Schritten Stärke synthetisiert wurde. Der chemische Reaktionsweg mit 11 Hauptreaktionen wurde durch „computergestütztes Pathwaydesign“ entworfen und wandelt CO₂ 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. ⓘ
Non-Food-Anwendungen
Papierherstellung
Die Papierherstellung ist weltweit die größte Non-Food-Anwendung für Stärke und verbraucht jährlich viele Millionen Tonnen. In einem typischen Blatt Kopierpapier beispielsweise kann der Stärkegehalt bis zu 8 % betragen. Bei der Papierherstellung werden sowohl chemisch modifizierte als auch nicht modifizierte Stärken verwendet. Im nassen Teil des Papierherstellungsprozesses, der im Allgemeinen als "Wet-End" bezeichnet wird, werden kationische Stärken verwendet, die eine positive Ladung aufweisen, die an das Stärkepolymer gebunden ist. Diese Stärkederivate verbinden sich mit den anionischen oder negativ geladenen Papierfasern/Zellulose und anorganischen Füllstoffen. Kationische Stärken tragen zusammen mit anderen Retentions- und internen Leimungsmitteln dazu bei, der im Papierherstellungsprozess gebildeten Papierbahn die erforderlichen Festigkeitseigenschaften zu verleihen (Nassfestigkeit) und dem endgültigen Papierblatt Festigkeit zu verleihen (Trockenfestigkeit). ⓘ
Am trockenen Ende des Papierherstellungsprozesses wird die Papierbahn mit einer Lösung auf Stärkebasis wieder befeuchtet. Dieser Vorgang wird als Oberflächenleimung bezeichnet. Die verwendete Stärke wurde in der Papierfabrik oder von der Stärkeindustrie chemisch oder enzymatisch depolymerisiert (oxidierte Stärke). Die Leim-/Stärkelösungen werden mit Hilfe verschiedener mechanischer Pressen (Leimpressen) auf die Papierbahn aufgebracht. Zusammen mit Oberflächenleimungsmitteln verleihen die Oberflächenstärken der Papierbahn zusätzliche Festigkeit und sorgen zusätzlich für das Wasserrückhaltevermögen oder die "Leimung" für bessere Druckeigenschaften. Stärke wird auch in Papierbeschichtungen als eines der Bindemittel für die Beschichtungsformulierungen verwendet, die eine Mischung aus Pigmenten, Bindemitteln und Verdickungsmitteln enthalten. Gestrichenes Papier weist eine höhere Glätte, Härte, Weiße und einen höheren Glanz auf und verbessert so die Druckeigenschaften. ⓘ
Klebstoffe für Wellpappe
Klebstoffe für Wellpappe sind die nächstgrößere Anwendung von Non-Food-Stärke weltweit. Stärkeleime basieren meist auf unmodifizierter nativer Stärke und einigen Zusatzstoffen wie Borax und Natronlauge. Ein Teil der Stärke wird gelatiniert, um die Aufschlämmung der ungekochten Stärke zu tragen und eine Sedimentation zu verhindern. Dieser undurchsichtige Kleber wird als SteinHall-Kleber bezeichnet. Der Leim wird auf die Spitzen der Riffelung aufgetragen. Das geriffelte Papier wird auf ein Papier gepresst, das Liner genannt wird. Dieses wird dann unter großer Hitze getrocknet, wodurch die restliche ungekochte Stärke im Leim aufquillt/verkleistert. Diese Verkleisterung macht den Leim zu einem schnellen und starken Klebstoff für die Wellpappenherstellung. ⓘ
Bekleidungsstärke
Kleider- oder Wäschestärke ist eine Flüssigkeit, die durch Mischen einer pflanzlichen Stärke in Wasser hergestellt wird (unmodifizierte Stärke geliert nur in Wasser nahe dem Siedepunkt, während kommerzielle Produkte keine Hitze benötigen) und wird beim Waschen von Kleidung verwendet. Im 16. und 17. Jahrhundert war Stärke in Europa weit verbreitet, um die breiten Kragen und Halskrausen aus feinem Leinen zu versteifen, die die Hälse der wohlhabenden Leute umgaben. Im 19. und frühen 20. Jahrhundert war es schick, die Kragen und Ärmel von Herrenhemden und die Rüschen von Damenunterröcken zu versteifen, indem man sie vor dem Bügeln der sauberen Kleidung stärkte. Die Stärke verlieh der Kleidung glatte, scharfe Kanten und hatte einen zusätzlichen praktischen Nutzen: Schmutz und Schweiß von Hals und Handgelenken blieben an der Stärke und nicht an den Fasern der Kleidung haften. Der Schmutz wurde zusammen mit der Stärke abgewaschen; nach dem Waschen wurde die Stärke erneut aufgetragen. Stärke ist nicht nur als Granulat zum Anrühren mit Wasser, sondern auch in Sprühdosen erhältlich. ⓘ
Biokunststoff
Bioplastik § Kunststoffe auf Stärkebasis ⓘ
Stärke ist ein wichtiges natürliches Polymer zur Herstellung von Biokunststoffen. Mit Wasser und Weichmachern wie Glycerin kann Stärke mit herkömmlichen Polymerverarbeitungsverfahren wie Extrusion, Spritzgießen und Formpressen zu sogenannter "thermoplastischer Stärke" verarbeitet werden. Da Materialien, die nur auf nativer Stärke basieren, eine schlechte Verarbeitbarkeit, mechanische Eigenschaften und Stabilität aufweisen, werden häufiger modifizierte Stärken (z. B. Hydroxypropylstärke) verwendet und Stärke wird mit anderen Polymeren (vorzugsweise biologisch abbaubaren Polymeren wie Polycaprolacton) kombiniert, wie einige auf dem Markt erhältliche Produkte (z. B. PLANTIC™ HP und Mater-Bi®). ⓘ
Andere
Ein weiteres großes Anwendungsgebiet für Stärke im Non-Food-Bereich ist die Bauindustrie, wo Stärke bei der Herstellung von Gipskartonplatten verwendet wird. Chemisch modifizierte oder unmodifizierte Stärke wird dem Stuck zugesetzt, der hauptsächlich Gips enthält. Auf die Formulierung werden oben und unten schwere Papierbögen aufgebracht, und der Prozess wird erhitzt und ausgehärtet, um die spätere feste Wandplatte zu bilden. Die Stärke dient als Kleber für das ausgehärtete Gipsgestein mit der Papierabdeckung und verleiht der Platte außerdem Steifigkeit. ⓘ
Stärke wird bei der Herstellung verschiedener Klebstoffe oder Leime für die Buchbinderei, Tapetenkleber, die Herstellung von Papiersäcken, das Wickeln von Hülsen, gummiertes Papier, Kleber für Briefumschläge, Schulkleber und Flaschenetiketten verwendet. Stärkederivate, wie z. B. gelbe Dextrine, können durch Zugabe einiger Chemikalien modifiziert werden, um einen harten Leim für die Papierverarbeitung zu bilden; einige dieser Formen verwenden Borax oder Soda, die mit der Stärkelösung bei 50-70 °C (122-158 °F) gemischt werden, um einen sehr guten Klebstoff zu erzeugen. Natriumsilikat kann zur Verstärkung dieser Formeln hinzugefügt werden. ⓘ
- Textilchemikalien aus Stärke: Kettschlichtemittel werden verwendet, um den Fadenbruch beim Weben zu verringern. Stärke wird hauptsächlich zum Schlichten von Garnen auf Baumwollbasis verwendet. Modifizierte Stärke wird auch als Verdickungsmittel für Textildrucke verwendet.
- In der Erdölförderung wird Stärke verwendet, um die Viskosität der Bohrspülung einzustellen, die zur Schmierung des Bohrkopfs und zur Suspendierung der Schleifrückstände bei der Erdölförderung eingesetzt wird.
- Stärke wird auch zur Herstellung von Erdnüssen für die Verpackung und von Deckenplatten verwendet.
- In der Druckindustrie wird Stärke in Lebensmittelqualität zur Herstellung von Antiabsetzpuder verwendet, mit dem bedruckte Papierbögen voneinander getrennt werden, um ein Absetzen der nassen Farbe zu verhindern.
- Bei Körperpuder wird Maisstärkepulver als Ersatz für Talkumpuder verwendet, und ähnlich verhält es sich bei anderen Gesundheits- und Schönheitsprodukten.
- Stärke wird zur Herstellung verschiedener Biokunststoffe, synthetischer Polymere, die biologisch abbaubar sind, verwendet. Ein Beispiel ist Polymilchsäure auf der Basis von Glukose aus Stärke.
- Glukose aus Stärke kann mit dem so genannten Nassmahlverfahren zu Biokraftstoff-Maisethanol weitervergoren werden. Heute verwenden die meisten Bioethanolproduktionsanlagen das Trockenmahlverfahren, um Mais oder andere Ausgangsstoffe direkt zu Ethanol zu vergären.
- Bei der Wasserstofferzeugung könnte Glukose aus Stärke mit Hilfe von Enzymen als Rohmaterial verwendet werden. ⓘ
Sicherheit und Gesundheit am Arbeitsplatz
In den USA hat die Occupational Safety and Health Administration (OSHA) den gesetzlichen Grenzwert (zulässiger Expositionsgrenzwert) für die Exposition gegenüber Stärke am Arbeitsplatz auf 15 mg/m3 Gesamtexposition und 5 mg/m3 Exposition der Atemwege über einen 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt. Das National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) hat einen empfohlenen Expositionsgrenzwert (REL) von 10 mg/m3 Gesamtexposition und 5 mg/m3 Exposition der Atemwege an einem 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt. ⓘ
Natürliches Vorkommen
Stärke ist ein Produkt der Assimilation von Kohlenstoffdioxid (siehe Calvin-Zyklus). Im Normalfall liegt sie in der Pflanzenzelle in Form organisierter Stärkekörner vor, je nach Pflanzenart in unterschiedlicher Größe und Form. Sie können kugelig, oval, linsen- oder spindelförmig sein, mitunter, wie im Milchsaft der Euphorbiaceae, auch stabartig mit angeschwollenen Enden. Manchmal sind sie durch gegenseitigen Druck polyedrisch. Oft treten mehrere Körner zu einem abgerundeten Ganzen zusammen (zusammengesetzte Stärkekörner). ⓘ
Der Aufbau von Stärke ist homolog zu dem von Glycogen, dem Speicherstoff in tierischen Zellen. Stärkemoleküle bestehen aus D-Glucose-Einheiten, die über glycosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Stärke besteht meist zu
- 20–30 % aus Amylose, linearen Ketten mit helikaler (Schrauben-)Struktur, die nur α-1,4-glycosidisch verknüpft sind und
- 70–80 % aus Amylopektin, stark verzweigten Strukturen, mit α-1,6-glycosidischen und α-1,4-glycosidischen Verknüpfungen. Das Amylopektin der Stärke ist allerdings mit etwa einer α-1,6-glycosidischen Bindung nach etwa 30 α-1,4-glycosidischen Verknüpfungen weniger stark verzweigt als das des Glycogens (ca. 1 α-1,6-glycosidische pro 10 α-1,4-glycosidischen Bindungen).
In Ausnahmefällen können die Mengenverhältnisse auch abweichen, so enthält etwa der sogenannte Klebreis fast ausschließlich Amylopektin. ⓘ
Im Wasser liegende Stärkekörner lassen eine deutliche Schichtung erkennen, die dadurch hervorgerufen wird, dass um eine innere, weniger dichte Partie, das sogenannte Bildungszentrum, Schichten von ungleicher Lichtbrechung schalenartig gelagert sind; das Bildungszentrum liegt nur bei kugeligen Körnern genau im Mittelpunkt (konzentrisch), meist ist es exzentrisch, und die es umgebenden Schichten haben dementsprechend ungleiche Dicke. Die Schichtung wird durch den verschiedenen Wassergehalt und die dadurch bedingte unterschiedliche Lichtbrechung der Schichten verursacht, weshalb auch trockene oder in absolutem Ethanol liegende Körner ungeschichtet erscheinen. In polarisiertem Licht zeigen alle Stärkekörner ein helles, vierarmiges Kreuz, dessen Mittelpunkt mit dem Schichtungszentrum zusammenfällt; sie verhalten sich demnach so, als wenn sie aus einachsigen Kristallnadeln zusammengesetzt wären. ⓘ
Stärkenachweis
Normalerweise wird Stärke mithilfe der Iod enthaltenden Lugolschen Lösung in einer Iodprobe nachgewiesen (zuerst Henri-François Gaultier de Claubry, Jean-Jacques Colin 1814). Es wird hierbei die in Stärke enthaltene Amylose mit einer charakteristischen Blaufärbung nachgewiesen. Die Blaufärbung entsteht in einer reversiblen Gleichgewichtsreaktion durch Einschluss von Iod in die wassergelöste Amylose. Bei geringen Konzentrationen (blasser Blaufärbung) gelingt es, durch Erwärmen das Gleichgewicht wieder auf die Seite der unkomplexierten farblosen Amylose zu verschieben. ⓘ
Außerdem kann Stärke mit Hilfe eines Polarimeters nachgewiesen werden, indem die Stärke durch Kochen mit Säure gespalten und nach Zugabe von Carrez I und II filtriert wird. Am Polarimeter lässt sich dann die optische Drehung bestimmen, was einen Rückschluss auf die Stärkemenge gibt. ⓘ
Stärkespaltung
Durch Enzyme (α-, β-Amylasen) kann Stärke gespalten werden. Dadurch entstehen Dextrine bzw. Disaccharide. 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 Zellwand. Auf ähnliche Weise kann der tierische und menschliche Körper Energie aus Stärke gewinnen. Dagegen ist Resistente Stärke für die Verdauungsenzyme unzugänglich. Amylasen werden aber auch als Mehlbehandlungsmittel eingesetzt, um Mehle besser backfähig zu machen. Speziell bei Roggen muss die Spaltung der Stärke infolge natürlicher Amylase-Tätigkeit in der Regel jedoch eingedämmt werden, um die Backfähigkeit zu gewährleisten. Traditionell geschieht dies durch Säuerung der Teige. ⓘ
Gewinnung
Stärke wurde in Europa früher meistens aus Kartoffeln oder Getreide gewonnen, heute ist Mais 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 Maniok (Tapioka) als stärkeliefernde Pflanzen. In der japanischen Küche kommt zudem Kudzu (Kuzuko) und Japanischer Hundszahn (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)
Kartoffeln enthalten etwa 75 % Wasser, 21 % Stärke und 4 % andere Substanzen. Zur Herstellung von Kartoffelstärke 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 (Pülpe) 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 Ultramarin 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 Weizen hergestellt. Dieser enthält etwa 58–64 % Stärke, außerdem etwa 10 % Kleber 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)
Reis enthält 70–75 % Stärke neben 7–9 % unlöslichen, eiweißartigen Stoffen, die aber durch Einweichen des Reises in ganz schwacher Natronlauge größtenteils gelöst werden. Man zerreibt den Reis dann in einer Mühle unter beständigem Zufluss schwacher Lauge, behandelt den Brei in einem Bottich anhaltend mit Lauge und Wasser, lässt kurze Zeit absetzen, damit sich gröbere Teile zu Boden senken, und zieht das Wasser, in welchem reine Stärke suspendiert ist, ab. Aus dem Bodensatz wird die Stärke in einem rotierenden Siebzylinder durch Wasser ausgewaschen, worauf man sie durch Behandeln mit Lauge und Abschlämmen vom Kleber befreit. Die zuerst erhaltene reinere Stärke lässt man absetzen, entfernt die obere unreine Schicht, behandelt das Übrige auf der Zentrifugalmaschine und trocknet die reine Stärke. ⓘ
Maisstärke (lat. Amylum Maydis)
Mais weicht man vier- bis fünfmal je 24 Stunden in Wasser von 35 °C, wäscht ihn und lässt ihn dann durch zwei Mahlgänge gehen. Das Mehl fällt in eine mit Wasser gefüllte Kufe mit Flügelrührer und gelangt aus dieser auf Seidengewebe, das nur die grobe Kleie zurückhält. Das mit der Stärke beladene, durch das Gewebe hindurchgegangene Wasser gelangt in Tröge, dann durch zwei feine Gewebe und endlich auf wenig geneigte, 80–100 m lange Schiefertafeln, auf welchen sich die Stärke ablagert. Das abfließende, nur noch Spuren von Stärke enthaltende Wasser lässt 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 Mondamin, Maizena, Gustin – Feine Speisestärke. ⓘ
Rosskastanienstärke
Auch aus Rosskastanien kann Stärke gewonnen werden, doch ist diese nur für technische Zwecke verwendbar, da ein ihr anhaftender Bitterstoff durch Behandeln mit Natriumcarbonat 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 % Asche, 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 Glucosesirup, Dextrose und Isoglucose) verwendet. Dieser Anteil beträgt nach Angaben des deutschen Fachverbandes der Stärke-Industrie derzeit 55 % der in Deutschland verfügbaren Menge von 1,9 Mio. Tonnen. Aufgrund der Eigenschaften der Stärke als modifizierbares Polymer sowie ihrer Zusammensetzung aus fermentierbaren Zuckereinheiten wird Stärke auch als nachwachsender Rohstoff in der chemisch-technischen Industrie vielfältig eingesetzt; der Verbrauch von Stärke und Stärkederivaten betrug 2007 in Deutschland nach Verbandsangaben 45 % und damit mehr als 850.000 t. Von der Menge gingen etwa 4,5 % in die chemische und die Fermentationsindustrie, 95,5 % wurden in der Papier- und Wellpappeproduktion eingesetzt. Chemische Anwendungen sind vielfältig, in der Summe jedoch selten und der Einsatz in der Fermentation ist im Vergleich zu Saccharose (als Dicksaft und Melasse) relativ gering. ⓘ
Stärkeerzeugnisse
Im Lebensmittel-Lexikon von Ternes, Täufel, Tunger und Zobel sind folgende Stärkeerzeugnisse aufgeführt:
- Stärkefraktionen
- Amylose
- Amylopectin
- verformte Stärke
- ohne Hitze
- Brockenstärke
- Strahlenstärke
- mit Hitze
- Flockenstärke
- Quellstärke (Instantstärke)
- ohne Hitze
- Sago/Tapioka
- Perlsago
- Perltapioka
- teilabgebaute Stärke
- dünnkochende Stärke
- Dextrin
- Röstdextrin
- Säuredextrin
- Maltodextrin
- Hydrolyseprodukte
- Stärkesirup
- Glucose
- Verdickungsmittel
- Stärkeester
- Stärkeether ⓘ
Verwendung in der Nahrungsmittelindustrie
Stärke wird als native und modifizierte Stärke in der Nahrungsmittelindustrie auf vielfältige Weise genutzt. Stärkehaltige Pflanzen wie Kartoffeln, Weizen, Mais und Maniok stellen international die wichtigsten Grundnahrungsmittel zur Versorgung mit Kohlenhydraten dar. Hinzu kommen Nudeln, Brot und andere Backwaren, für deren Herstellung Mehl aus verschiedenen stärkehaltigen Getreidearten wie Weizen, Roggen oder Gerste genutzt wird. Darüber hinaus dient Stärke zur Herstellung von verschiedenen stärkebasierten Zuckerstoffen wie Dextrinen, Traubenzucker, Maltodextrin sowie Glucosesirup, der als Süßungsmittel in der gesamten Lebensmittelindustrie eingesetzt wird (z. B. Limonaden, Speiseeis, Konfitüren, Süßwaren), allerdings mit z. T. kontrovers diskutierten Folgen (siehe Maissirup). ⓘ
Als Zutat bei Kochrezepten wird Stärke in der Nahrungsmittelindustrie häufig in Form von modifizierter Stärke verwendet (siehe Verdickungsmittel). Stärke ist das wichtigste Verdickungsmittel in der Lebensmittelindustrie und wird z. B. in Fertiggerichten eingesetzt. ⓘ
Verwendung in der Küche
In der Kochkunst wird Stärke unter anderem aufgrund ihrer Quellwirkung bzw. Verkleisterung beim Erhitzen zur Verdickung und Stabilisierung von Saucen, Suppen oder Süßspeisen wie Pudding genutzt. Als separat zugefügte Speisestärke kommen dabei vor allem Maisstärke, Kartoffelstärke oder Weizenstärke (zum Beispiel in Form von Mehlbutter oder einer Mehlschwitze) 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 Risottos 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 Holz und Zucker (Saccharose) zu den wichtigsten nachwachsenden Rohstoffen. Die Hauptanwendungsbereiche für Stärke liegen dabei in der Herstellung von Papier und Wellpappen als Papierstärke sowie in der Fermentationsindustrie als fermentierbares Substrat zur Herstellung verschiedener Plattformchemikalien und Bioethanol als Biokraftstoff. 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 Brasilien aus dem Anbau von Zuckerrohr. ⓘ
Stärke dient auch zum Beizen von Baumwolle, zur Färbung mit Anilinfarben, zum Leimen von Papier, sowie zum Verdicken von Farben in der Zeugdruckerei. Im Offsetdruck wird ein Stärkepuder-Luftgemisch, häufig aus Mais, mittels Puderapparaten 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 Druckfarbe. ⓘ
Relativ neu ist der werkstoffliche Einsatz als bio-basierter Kunststoff in Form der sogenannten thermoplastischen Stärke z. B. für kompostierbares Einweg-Geschirr und -Besteck oder als aufgeschäumtes Polstermaterial in Paketen (Stärke-Duroplast). In der Pharmazie verwendet man Stärke bei der Tablettenherstellung, bei der sie als Füllstoff, Sprengmittel und Bindemittel dienen kann, sowie als Pudergrundlage. ⓘ
Verwendung in der Medizin
Ungekochte Maisstärke spielt eine wichtige Rolle bei der Behandlung von Glycogenspeicherkrankheiten. Bei einigen dieser Stoffwechselstörungen kommt es nach kurzer Zeit ohne Nahrungsaufnahme zur Unterzuckerung, da die Freigabe der Glycogenvorräte aus der Leber 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. ⓘ
Stärkefabrikanten
- AGRANA Stärke GmbH (Stärke aus Kartoffel, Mais, Wachsmais und Weizen)
- AVEBE (Kartoffelstärke)
- Blattmann Schweiz AG (Weizenstärke und Kartoffelstärke)
- Cargill (incl. Cerestar)
- Chamtor (Weizenstärke)
- Crespel & Deiters (Weizenstärke)
- Emsland Group (Kartoffelstärke)
- Jäckering Mühlen- und Nährmittelwerke GmbH (Weizenstärke)
- KMC (Kartoffelstärke)
- Kröner-Stärke / Hermann Kröner GmbH (Weizenstärke)
- Lyckeby (Kartoffelstärke)
- Ingredion (ehem. National Starch und amerikanische Corn Products International (CPI))
- Remy Industries (Reisstärke)
- Roquette Frères (Kartoffel-/Mais-/Weizen-/Erbsenstärke)
- Interstarch GmbH (Weizenstärke)
- Südstärke GmbH (Kartoffelstärke)
- Syral / Tereos (Mais-/Weizenstärke)
- Tate & Lyle (Weizenstärke und Kartoffelstärke) ⓘ
- Ehemalige Hoffmann’s Stärkefabriken in Bad Salzuflen (Kartoffel-, Reis- und Weizenstärke)
- Ehemalige Stärkefabrik R. Hundhausen in Hamm, später in Ahlen/Westf. (Weizenstärke) ⓘ