स्टार्च

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स्टार्च (Starch) एक कार्बोहाइड्रेट है जो ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा जुड़े कई ग्लूकोज इकाइयों से बना होता है। यह पॉलीसैकराइड अधिकांश हरे पौधों द्वारा ऊर्जा भंडारण के लिए उत्पादित किया जाता है। दुनिया भर में, यह मानव आहार में सबसे आम कार्बोहाइड्रेट है, और गेहूं, आलू, मक्का, चावल, और कसावा (मैनिओक) जैसे मुख्य खाद्य पदार्थों में बड़ी मात्रा में पाया जाता है।

स्टार्च एक सफेद, स्वादहीन और गंधहीन पाउडर है जो ठंडे पानी या अल्कोहल में अघुलनशील होता है। यह दो प्रकार के अणुओं से बना होता है: रैखिक और हेलिकल एमाइलोज और शाखित एमाइलोपेक्टिन। पौधे के आधार पर, स्टार्च में आमतौर पर वजन के हिसाब से 20–25% एमाइलोज और 75–80% एमाइलोपेक्टिन होता है।[1] ग्लाइकोजन, जो जानवरों का ऊर्जा भंडार है, एमाइलोपेक्टिन का अधिक अत्यधिक शाखित संस्करण है।

उद्योग में, स्टार्च को अक्सर शर्करा में परिवर्तित किया जाता है, उदाहरण के लिए माल्टिंग द्वारा। इन शर्कराओं को किण्वित करके बीयर, व्हिस्की और जैव ईंधन के निर्माण में इथेनॉल का उत्पादन किया जा सकता है। इसके अलावा, संसाधित स्टार्च से उत्पादित शर्करा का उपयोग कई प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों में किया जाता है।

अधिकांश स्टार्च को गर्म पानी में मिलाने से एक पेस्ट बनता है, जैसे कि गेहूं का पेस्ट (wheatpaste), जिसका उपयोग गाढ़ा करने, सख्त करने या चिपकाने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है। स्टार्च का मुख्य गैर-खाद्य, औद्योगिक उपयोग कागज निर्माण प्रक्रिया में एक चिपकने वाले के रूप में है। इसी तरह का पेस्ट, कपड़े या लॉन्ड्री स्टार्च, को इस्त्री करने से पहले कुछ कपड़ा वस्तुओं पर उन्हें सख्त करने के लिए लगाया जा सकता है।

व्युत्पत्ति

'स्टार्च' शब्द एक जर्मनिक मूल से आया है जिसका अर्थ है "मजबूत, सख्त, मजबूत करना, सख्त करना"।[2]

आधुनिक जर्मन शब्द Stärke (शक्ति, स्टार्च) संबंधित है और मुख्य ऐतिहासिक अनुप्रयोगों को संदर्भित करता है, वस्त्रों में इसके उपयोग: बुनाई के लिए धागे की साइजिंग, और लिनन को स्टार्च करना।

स्टार्च के लिए ग्रीक शब्द, amylon (ἄμυλον), जिसका अर्थ है "पिसा हुआ नहीं", भी संबंधित है। यह amyl मूल प्रदान करता है, जिसका उपयोग स्टार्च से संबंधित या उससे प्राप्त कई कार्बन यौगिकों के लिए उपसर्ग के रूप में किया जाता है (जैसे एमाइल अल्कोहल, एमाइलोज, एमाइलोपेक्टिन)।

इतिहास

यूरोप में 30,000 साल पहले के पीसने वाले पत्थरों से आटे के रूप में टाइफा (कैटटेल्स, बुलरश) के प्रकंद (rhizomes) से स्टार्च के दाने पहचाने गए हैं।[3] मोज़ाम्बिक के नगालू (Ngalue) की गुफाओं में पीसने वाले पत्थरों पर 100,000 साल पुराने ज्वार (sorghum) के स्टार्च के दाने पाए गए थे।

शुद्ध निष्कर्षित गेहूं स्टार्च पेस्ट का उपयोग प्राचीन मिस्र में किया जाता था, संभवतः पपीरस को चिपकाने के लिए।[4] स्टार्च का निष्कर्षण पहली बार लगभग 77–79 सीई में प्लिनी द एल्डर के नेचुरल हिस्ट्री में वर्णित है। रोमन लोग इसका उपयोग कॉस्मेटिक क्रीम में, बालों पर पाउडर लगाने और सॉस को गाढ़ा करने के लिए भी करते थे। फारसी और भारतीय इसका उपयोग गोधूम गेहूं के हलवे जैसे व्यंजन बनाने के लिए करते थे। चीन में 700 ईस्वी से कागज उत्पादन में कागज की सतह के उपचार के रूप में चावल के स्टार्च का उपयोग किया जाता रहा है। आठवीं शताब्दी के मध्य में अरब दुनिया में गेहूं के स्टार्च के साथ साइज किए गए कागज का उत्पादन शुरू हुआ। लॉन्ड्री स्टार्च का पहली बार इंग्लैंड में 15वीं शताब्दी की शुरुआत में वर्णन किया गया था और यह 16वीं शताब्दी के रफ्ड कॉलर बनाने के लिए आवश्यक था।

पौधों का ऊर्जा भंडार

पौधे प्रकाश संश्लेषण द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं। ग्लूकोज का उपयोग सामान्य चयापचय के लिए आवश्यक रासायनिक ऊर्जा उत्पन्न करने के साथ-साथ न्यूक्लिक एसिड, लिपिड, प्रोटीन, और सेलूलोज़ जैसे संरचनात्मक पॉलीसैकराइड जैसे असंख्य कार्बनिक निर्माण ब्लॉकों के अग्रदूत के रूप में किया जाता है। अधिकांश हरे पौधे किसी भी अतिरिक्त ग्लूकोज को स्टार्च के रूप में संग्रहीत करते हैं, जिसे स्टार्च के दानों या एमाइलोप्लास्ट नामक अर्ध-क्रिस्टलीय दानों में पैक किया जाता है।[5] बढ़ते मौसम के अंत की ओर, कलियों के पास पेड़ों की टहनियों में स्टार्च जमा हो जाता है। फल, बीज, प्रकंद, और कंद अगले बढ़ते मौसम की तैयारी के लिए स्टार्च जमा करते हैं। युवा पौधे अपनी जड़ों, बीजों और फलों में इस संग्रहीत ऊर्जा पर जीवित रहते हैं जब तक कि उन्हें बढ़ने के लिए उपयुक्त मिट्टी नहीं मिल जाती। स्टार्च का सेवन रात में भी किया जाता है जब प्रकाश संश्लेषण नहीं हो रहा होता है।

हरे शैवाल और भूमि-पौधे अपने स्टार्च को प्लास्टिड में संग्रहीत करते हैं, जबकि लाल शैवाल, ग्लॉकोफाइट्स, क्रिप्टोमोनाड्स, डाइनोफ्लैगलेट्स और परजीवी एपिकॉम्प्लेक्स फ्लोरिडियन स्टार्च नामक समान प्रकार के पॉलीसैकराइड को अपने साइटोसोल या पेरिप्लास्ट में संग्रहीत करते हैं।[6]

विशेष रूप से जब हाइड्रेटेड होता है, तो ग्लूकोज बहुत अधिक जगह लेता है और ऑस्मोटिक रूप से सक्रिय होता है। दूसरी ओर, स्टार्च, अघुलनशील होने और इसलिए ऑस्मोटिक रूप से निष्क्रिय होने के कारण, बहुत अधिक सघन रूप से संग्रहीत किया जा सकता है। अर्ध-क्रिस्टलीय दानों में आमतौर पर एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन की संकेंद्रित परतें होती हैं जिन्हें पौधे में सेलुलर मांग पर जैव-उपलब्ध बनाया जा सकता है।[7]

एमाइलोज (Amylose) ग्लूकोज अणुओं से बनी लंबी श्रृंखलाओं से मिलकर बना होता है जो α-1,4-ग्लाइकोसिडिक लिंकेज द्वारा जुड़े होते हैं। एमाइलोपेक्टिन (Amylopectin) अत्यधिक शाखित (branched) होता है लेकिन यह भी ग्लूकोज से ही व्युत्पन्न होता है। एमाइलोपेक्टिन की मुख्य श्रृंखला α-1,4-लिंक्ड होती है, जो एमाइलोज के समान ही है — α-1,6 बॉन्ड केवल शाखा बिंदुओं (branch points) पर ही होते हैं। इसी प्रकार का लिंकेज पशु आरक्षित पॉलीसैकराइड ग्लाइकोजन में पाया जाता है। इसके विपरीत, कई संरचनात्मक पॉलीसैकराइड जैसे काइटिन, सेलुलोज, और पेप्टिडोग्लाइकन β-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं, जो हाइड्रोलिसिस के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं।[8]

स्टार्च कणों की संरचना

पौधों के भीतर, स्टार्च अर्ध-क्रिस्टलीय कणिकाओं (granules) में संग्रहीत होता है। प्रत्येक पौधे की प्रजाति में स्टार्च कणिका का एक विशिष्ट आकार होता है: चावल का स्टार्च अपेक्षाकृत छोटा (लगभग 2 μm) होता है, आलू स्टार्च में बड़ी कणिकाएं (100 μm तक) होती हैं, जबकि गेहूं और टैपिओका का आकार इनके बीच का होता है।[9] स्टार्च के अन्य वानस्पतिक स्रोतों के विपरीत, गेहूं के स्टार्च में द्वि-मोडल (bimodal) आकार वितरण होता है, जिसमें 2 से 55 μm तक की छोटी और बड़ी दोनों तरह की कणिकाएं होती हैं।

Waxy starchकुछ खेती की जाने वाली पौधों की किस्मों में एमाइलोज के बिना शुद्ध एमाइलोपेक्टिन स्टार्च होता है, जिसे वैक्सी स्टार्च (waxy starches) कहा जाता है। सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला वैक्सी मक्का है, अन्य में ग्लूटिनस राइस और वैक्सी आलू स्टार्च शामिल हैं। वैक्सी स्टार्च में रेट्रोग्रेडेशन कम होता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर पेस्ट प्राप्त होता है। मक्के की एक किस्म जिसमें एमाइलोज स्टार्च का अनुपात अपेक्षाकृत अधिक होता है, एमाइलोमेज़ (amylomaize), को उसकी जेल शक्ति और खाद्य उत्पादों में प्रतिरोधी स्टार्च (एक ऐसा स्टार्च जो पाचन का प्रतिरोध करता है) के रूप में उपयोग के लिए उगाया जाता है।

जैवसंश्लेषण (Biosynthesis)

पौधे दो प्रकार के ऊतकों में स्टार्च का संश्लेषण करते हैं। पहला प्रकार भंडारण ऊतक है, उदाहरण के लिए, अनाज का एंडोस्पर्म, और कसावा तथा आलू जैसे भंडारण जड़ें और तने। दूसरा प्रकार हरा ऊतक है, उदाहरण के लिए, पत्तियां, जहां कई पौधों की प्रजातियां दैनिक आधार पर क्षणिक (transitory) स्टार्च का संश्लेषण करती हैं। दोनों प्रकार के ऊतकों में, स्टार्च का संश्लेषण प्लास्टिड्स (एमाइलोप्लास्ट और क्लोरोप्लास्ट) में होता है।

जैव रासायनिक मार्ग में ग्लूकोज 1-फॉस्फेट का ADP-ग्लूकोज में रूपांतरण शामिल है, जिसके लिए ग्लूकोज-1-फॉस्फेट एडेनिलट्रांसफेरेज़ एंजाइम का उपयोग किया जाता है। इस चरण के लिए ATP के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। प्लास्टिड्स में उपलब्ध कई स्टार्च सिंथेज़ फिर ADP-ग्लूकोज को α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के माध्यम से ग्लूकोज अवशेषों की एक बढ़ती श्रृंखला में जोड़ते हैं, जिससे ADP मुक्त होता है। ADP-ग्लूकोज लगभग निश्चित रूप से एमाइलोज बहुलक (polymer) के गैर-अपचायक (non-reducing) सिरे पर जोड़ा जाता है, जैसे कि ग्लाइकोजन संश्लेषण के दौरान UDP-ग्लूकोज को ग्लाइकोजन के गैर-अपचायक सिरे पर जोड़ा जाता है।[10] छोटी ग्लूकेन श्रृंखलाएं आगे एकत्रित होकर स्टार्च कणिकाओं के शुरुआती रूप (initials) बनाती हैं।

कणिकाओं का जैवसंश्लेषण और विस्तार एक जटिल आणविक घटना का प्रतिनिधित्व करता है जिसे चार प्रमुख चरणों में विभाजित किया जा सकता है, अर्थात्, कणिका दीक्षा (initiation), छोटी कणिकाओं का संयोजन (coalescence),[11] चरण संक्रमण (phase transition), और विस्तार। इन प्रक्रियाओं में से प्रत्येक में उनकी भागीदारी के लिए कई प्रोटीनों को पहचाना गया है। उदाहरण के लिए, एक क्लोरोप्लास्ट झिल्ली-संबद्ध प्रोटीन, MFP1, कणिका दीक्षा के स्थलों को निर्धारित करता है। PTST2 नामक एक अन्य प्रोटीन छोटी ग्लूकेन श्रृंखलाओं से जुड़ता है और स्टार्च सिंथेज़ 4 (SS4) को भर्ती करने के लिए एकत्रित होता है। तीन अन्य प्रोटीन, अर्थात् PTST3, SS5, और MRC, भी स्टार्च कणिका दीक्षा की प्रक्रिया में शामिल माने जाते हैं। इसके अलावा, ESV और LESV नामक दो प्रोटीन ग्लूकेन श्रृंखलाओं के जलीय-से-क्रिस्टलीय चरण संक्रमण में भूमिका निभाते हैं। कई उत्प्रेरक रूप से सक्रिय स्टार्च सिंथेज़, जैसे SS1, SS2, SS3, और GBSS, स्टार्च कणिका जैवसंश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण हैं और कणिका उत्पत्ति और विस्तार के प्रत्येक चरण में उत्प्रेरक भूमिका निभाते हैं।

उपरोक्त प्रोटीनों के अलावा, स्टार्च ब्रांचिंग एंजाइम (BEs) ग्लूकोज श्रृंखलाओं के बीच α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड पेश करते हैं, जिससे शाखित एमाइलोपेक्टिन बनता है। स्टार्च डीब्रांचिंग एंजाइम (DBE) आइसोमाइलेज इनमें से कुछ शाखाओं को हटा देता है। इन एंजाइमों के कई आइसोफॉर्म मौजूद हैं, जो एक अत्यधिक जटिल संश्लेषण प्रक्रिया की ओर ले जाते हैं।[12]

अपघटन (Degradation)

दिन के दौरान पौधों की पत्तियों में जो स्टार्च संश्लेषित होता है, वह क्षणिक होता है: यह रात में ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है। एंजाइम कणिकाओं से ग्लूकोज के निकलने को उत्प्रेरित करते हैं। अघुलनशील, अत्यधिक शाखित स्टार्च श्रृंखलाओं को अपघटन एंजाइमों के लिए सुलभ होने के लिए फॉस्फोराइलेशन की आवश्यकता होती है। एंजाइम ग्लूकन, वाटर डाइकाइनेज श्रृंखला के 1,6-अल्फा ब्रांचिंग बॉन्ड के करीब, ग्लूकोज की C-6 स्थिति पर एक फॉस्फेट स्थापित करता है। एक दूसरा एंजाइम, फॉस्फोग्लूकन, वाटर डाइकाइनेज, ग्लूकोज अणु को C-3 स्थिति पर फॉस्फोराइलेट करता है। दूसरे फॉस्फोराइलेशन के बाद, पहला अपघटन एंजाइम, बीटा-एमाइलेज (BAM), ग्लूकोज श्रृंखला पर उसके गैर-अपचायक सिरे पर हमला करता है। माल्टोज़ मुख्य उत्पाद है जो मुक्त होता है। यदि ग्लूकोज श्रृंखला में तीन या उससे कम अणु होते हैं, तो BAM माल्टोज़ को मुक्त नहीं कर सकता है। एक दूसरा एंजाइम, डिसप्रोपोरशनेटिंग एंजाइम-1, दो माल्टोट्रायोज़ अणुओं को जोड़ता है। इस श्रृंखला से, एक ग्लूकोज अणु मुक्त होता है। अब, BAM शेष श्रृंखला से एक और माल्टोज़ अणु मुक्त कर सकता है। यह चक्र तब तक दोहराता है जब तक स्टार्च पूरी तरह से अपघटित नहीं हो जाता। यदि BAM ग्लूकोज श्रृंखला के फॉस्फोराइलेटेड ब्रांचिंग बिंदु के करीब आता है, तो वह अब माल्टोज़ मुक्त नहीं कर सकता। फॉस्फोराइलेटेड श्रृंखला को अपघटित करने के लिए, आइसोमाइलेज एंजाइम की आवश्यकता होती है।[13]

स्टार्च अपघटन के उत्पाद मुख्य रूप से माल्टोज़[14] और ग्लूकोज की कम मात्रा होते हैं। इन अणुओं को प्लास्टिड से साइटोसोल में निर्यात किया जाता है, माल्टोज़ को माल्टोज़ ट्रांसपोर्टर के माध्यम से और ग्लूकोज को प्लास्टिडिक ग्लूकोज ट्रांसलोकेटर द्वारा। इन दो शर्कराओं का उपयोग सुक्रोज संश्लेषण के लिए किया जाता है। सुक्रोज का उपयोग फिर रात में ATP उत्पन्न करने के लिए माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीडेटिव पेंटोज़ फॉस्फेट मार्ग में किया जा सकता है।

स्टार्च उद्योग

सीधे उपभोग किए जाने वाले स्टार्चयुक्त पौधों के अलावा, 2008 में 66 मिलियन टन स्टार्च को औद्योगिक रूप से संसाधित किया गया था। 2011 तक, उत्पादन बढ़कर 73 मिलियन टन हो गया।[15]

EU में स्टार्च उद्योग ने 2011 में लगभग 11 मिलियन टन का उत्पादन किया, जिसमें से लगभग 40% औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए और 60% खाद्य उपयोगों के लिए था,[16] बाद वाले का अधिकांश हिस्सा ग्लूकोज सिरप के रूप में था। 2017 में EU का उत्पादन 11 मिलियन टन था, जिसमें से 9.4 मिलियन टन EU में खपत हुआ और जिसमें से 54% स्टार्च स्वीटनर थे।

US ने 2017 में लगभग 27.5 मिलियन टन स्टार्च का उत्पादन किया, जिसमें से लगभग 8.2 मिलियन टन उच्च फ्रुक्टोज सिरप, 6.2 मिलियन टन ग्लूकोज सिरप, और 2.5 मिलियन टन स्टार्च उत्पाद थे। शेष स्टार्च का उपयोग इथेनॉल (1.6 बिलियन गैलन) के उत्पादन के लिए किया गया था।[17]

औद्योगिक प्रसंस्करण

स्टार्च उद्योग फसलों से गीली पिसाई, धुलाई, छानने और सुखाने की प्रक्रिया द्वारा स्टार्च का निष्कर्षण और शोधन करता है। आज, मुख्य व्यावसायिक रूप से परिष्कृत स्टार्च कॉर्नस्टार्च (मक्के का स्टार्च), टैपिओका, अरारोट,[18] और गेहूं, चावल तथा आलू के स्टार्च हैं। कम मात्रा में, परिष्कृत स्टार्च के स्रोतों में शकरकंद, साबूदाना और मूंग शामिल हैं। आज भी, 50 से अधिक प्रकार के पौधों से स्टार्च निकाला जाता है।

कच्चे स्टार्च को औद्योगिक स्तर पर माल्टोडेक्सट्रिन, ग्लूकोज सिरप और फ्रुक्टोज सिरप में संसाधित किया जाता है। ये बड़े पैमाने पर रूपांतरण विभिन्न एंजाइमों द्वारा मध्यस्थ होते हैं, जो स्टार्च को अलग-अलग सीमा तक तोड़ते हैं। यहाँ विघटन में हाइड्रोलिसिस शामिल है, यानी पानी के योग द्वारा शर्करा उप-इकाइयों के बीच के बंधनों का टूटना। कुछ शर्कराओं का आइसोमेराइजेशन (समावयवीकरण) किया जाता है। इन प्रक्रियाओं को दो चरणों में होने के रूप में वर्णित किया गया है: द्रवीकरण (liquefaction) और सैकरिफिकेशन (saccharification)। द्रवीकरण स्टार्च को डेक्सट्रिन में परिवर्तित करता है। एमाइलेज डेक्सट्रिन के उत्पादन के लिए एक प्रमुख एंजाइम है। सैकरिफिकेशन डेक्सट्रिन को माल्टोज और ग्लूकोज में परिवर्तित करता है। इस दूसरे चरण में विविध एंजाइमों का उपयोग किया जाता है, जिसमें पुलुलेनेज और अन्य एमाइलेज शामिल हैं।[19]

डेक्सट्रिनाइजेशन

यदि स्टार्च को सूखी गर्मी दी जाती है, तो यह टूटकर डेक्सट्रिन बनाता है, जिसे इस संदर्भ में "पायरोडेक्सट्रिन" भी कहा जाता है। इस विघटन प्रक्रिया को डेक्सट्रिनाइजेशन के रूप में जाना जाता है। (पायरो)डेक्सट्रिन मुख्य रूप से पीले से भूरे रंग के होते हैं और डेक्सट्रिनाइजेशन टोस्ट की गई ब्रेड के भूरे होने के लिए आंशिक रूप से जिम्मेदार है।[20]

भोजन

स्टार्च मानव आहार में सबसे आम कार्बोहाइड्रेट है और कई मुख्य खाद्य पदार्थों में पाया जाता है।[21] स्टार्च के सेवन के प्रमुख स्रोत अनाज (चावल, गेहूं और मक्का) और जड़ वाली सब्जियां (आलू) हैं।

संसाधित खाद्य पदार्थों से पहले, लोग बड़ी मात्रा में कच्चे और असंसाधित स्टार्चयुक्त पौधों का सेवन करते थे जिनमें प्रतिरोधी स्टार्च (resistant starch) की भी उच्च मात्रा होती थी।[22] बड़ी आंत में मौजूद सूक्ष्मजीव स्टार्च को किण्वित करते हैं या उसका उपभोग करते हैं, जिससे शॉर्ट-चेन फैटी एसिड का उत्पादन होता है। पकाने पर, स्टार्च विभिन्न पोषण संबंधी और कार्यात्मक गुणों वाली ग्लूकोज श्रृंखलाओं में बदल जाता है।

अत्यधिक संसाधित खाद्य पदार्थ अधिक आसानी से पच जाते हैं, और छोटी आंत में अधिक ग्लूकोज छोड़ते हैं — कम स्टार्च बड़ी आंत तक पहुँचता है और शरीर द्वारा अधिक ऊर्जा अवशोषित की जाती है — जो मोटापा और मधुमेह सहित मेटाबॉलिक सिंड्रोम के विकास में एक संभावित योगदान कारक है।[23]

स्टार्च को उसके पाचन प्रोफाइल के आधार पर तेजी से पचने वाले स्टार्च, धीरे-धीरे पचने वाले स्टार्च और प्रतिरोधी स्टार्च के रूप में वर्गीकृत किया गया है।[22] कच्चे स्टार्च के कण मानव एंजाइमों द्वारा पाचन का विरोध करते हैं और छोटी आंत में ग्लूकोज में नहीं टूटते हैं — इसके बजाय वे बड़ी आंत तक पहुँचते हैं और प्रीबायोटिक आहारीय फाइबर के रूप में कार्य करते हैं।

उच्च ताप पर पकाते समय, स्टार्च से निकलने वाली शर्करा मेलार्ड प्रतिक्रिया के माध्यम से अमीनो एसिड के साथ प्रतिक्रिया कर सकती है, जिससे एडवांस्ड ग्लाइकेशन एंड-प्रोडक्ट्स (AGEs) बनते हैं, जो खाद्य पदार्थों में सुगंध, स्वाद और बनावट में योगदान करते हैं। आहारीय AGEs का आंतों में किण्वन इंसुलिन प्रतिरोध, एथेरोस्क्लेरोसिस, मधुमेह और अन्य सूजन संबंधी बीमारियों के जोखिम से जुड़ा हो सकता है।

स्टार्च शर्करा

स्टार्च को अम्ल, विभिन्न एंजाइम, या दोनों के संयोजन द्वारा सरल कार्बोहाइड्रेट में हाइड्रोलिसिस किया जा सकता है। परिणामी टुकड़ों को डेक्सट्रिन के रूप में जाना जाता है।

ये स्टार्च शर्करा अब तक की सबसे आम स्टार्च-आधारित खाद्य सामग्री हैं और कई पेय पदार्थों और खाद्य पदार्थों में मिठास के रूप में उपयोग की जाती हैं। इनमें शामिल हैं:

  • माल्टोडेक्सट्रिन, एक हल्का हाइड्रोलाइज्ड (DE 10–20) स्टार्च उत्पाद जिसका उपयोग हल्के स्वाद वाले फिलर और थिकनर के रूप में किया जाता है।
  • विभिन्न ग्लूकोज सिरप (DE 30–70), जिन्हें अमेरिका में कॉर्न सिरप भी कहा जाता है, चिपचिपे घोल जिनका उपयोग कई प्रकार के संसाधित खाद्य पदार्थों में मिठास और थिकनर के रूप में किया जाता है।
  • डेक्सट्रोज (DE 100), व्यावसायिक ग्लूकोज, जिसे स्टार्च के पूर्ण हाइड्रोलिसिस द्वारा तैयार किया जाता है।
  • उच्च फ्रुक्टोज सिरप, जिसे डेक्सट्रोज घोल को ग्लूकोज आइसोमेरेज़ एंजाइम के साथ उपचारित करके बनाया जाता है, जब तक कि ग्लूकोज का एक बड़ा हिस्सा फ्रुक्टोज में परिवर्तित नहीं हो जाता। अमेरिका में हाई-फ्रुक्टोज कॉर्न सिरप चीनी की तुलना में काफी सस्ता है, और संसाधित खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों में उपयोग किया जाने वाला मुख्य स्वीटनर है।[24] फ्रुक्टोज में बेहतर सूक्ष्मजैविक स्थिरता भी होती है। एक प्रकार का हाई फ्रुक्टोज कॉर्न सिरप, HFCS-55, सुक्रोज से अधिक मीठा होता है क्योंकि यह अधिक फ्रुक्टोज के साथ बनाया जाता है, जबकि HFCS-42 की मिठास सुक्रोज के बराबर होती है।
  • शुगर अल्कोहल, जैसे माल्टिटोल, एरिथ्रिटोल, सोरबिटोल, मैनिटोल और हाइड्रोजनेटेड स्टार्च हाइड्रोलाइसेट, शर्करा को कम करके बनाए गए स्वीटनर हैं।

संशोधित स्टार्च

संशोधित खाद्य स्टार्च को यूरोपीय खाद्य सुरक्षा प्राधिकरण के अनुसार E कोड और कोडेक्स एलिमेंटेरियस के अनुसार INS कोड दिया गया है:[25]

INS 1400, 1401, 1402, 1403 और 1405 बिना E-नंबर के EU खाद्य सामग्री में शामिल हैं।[26] तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट संशोधित स्टार्च धनात्मक (cationic) स्टार्च, हाइड्रॉक्सीएथिल स्टार्च, कार्बोक्सिमिथाइलेटेड स्टार्च और थियोलेटेड स्टार्च हैं।

खाद्य योज्य के रूप में उपयोग

खाद्य प्रसंस्करण के लिए एक योज्य के रूप में, खाद्य स्टार्च का उपयोग आमतौर पर पुडिंग, कस्टर्ड, सूप, सॉस, ग्रेवी, पाई फिलिंग और सलाद ड्रेसिंग जैसे खाद्य पदार्थों में थिकनर और स्टेबलाइजर के रूप में किया जाता है, और नूडल्स तथा पास्ता बनाने के लिए किया जाता है। वे थिकनर, एक्सटेंडर, इमल्शन स्टेबलाइजर के रूप में कार्य करते हैं और संसाधित मांस में असाधारण बाइंडर होते हैं।

जेली बीन और वाइन गम जैसी गम वाली मिठाइयाँ पारंपरिक अर्थों में सांचे का उपयोग करके नहीं बनाई जाती हैं। एक ट्रे को देशी स्टार्च से भरा और समतल किया जाता है। फिर एक सकारात्मक सांचे को स्टार्च में दबाया जाता है, जिससे लगभग 1,000 जेली बीन की छाप बन जाती है। फिर जेली मिश्रण को छापों में डाला जाता है और सेट होने के लिए स्टोव पर रखा जाता है। यह विधि उन सांचों की संख्या को काफी कम कर देती है जिन्हें निर्मित किया जाना आवश्यक है।

प्रतिरोधी स्टार्च (Resistant starch)

মূল নিবন্ধ: Resistant starch

प्रतिरोधी स्टार्च वह स्टार्च है जो स्वस्थ व्यक्तियों की छोटी आंत में पाचन से बच जाता है।[22] गेहूं या मक्का से प्राप्त उच्च-एमाइलोज स्टार्च का जिलेटिनीकरण (gelatinization) तापमान अन्य प्रकार के स्टार्च की तुलना में अधिक होता है, और यह बेकिंग, हल्के खाद्य एक्सट्रूज़न (Food extrusion) और अन्य खाद्य प्रसंस्करण तकनीकों के दौरान अपनी प्रतिरोधी स्टार्च सामग्री को बनाए रखता है। इसका उपयोग प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों, जैसे कि ब्रेड, पास्ता, कुकीज़, क्रैकर्स, प्रेट्ज़ेल और अन्य कम नमी वाले खाद्य पदार्थों में अघुलनशील आहारीय फाइबर (dietary fiber) के रूप में किया जाता है। प्रतिरोधी स्टार्च पर इंसुलिन प्रतिरोध (insulin resistance) और कोलोनिक कार्य (colonic function) के संकेतकों में सुधार करने की इसकी क्षमता के लिए प्रारंभिक शोध चल रहा है।

कृत्रिम स्टार्च

CO2 और हाइड्रोजन से स्टार्च को संश्लेषित करने के लिए एक कोशिका-मुक्त कीमो-एंजाइमेटिक (chemoenzymatic) प्रक्रिया का प्रदर्शन किया गया है। 11 मुख्य प्रतिक्रियाओं के रासायनिक मार्ग को कम्प्यूटेशनल पाथवे डिज़ाइन द्वारा तैयार किया गया था और यह CO2 को स्टार्च में उस दर से परिवर्तित करता है जो मक्के में स्टार्च संश्लेषण की तुलना में ~8.5 गुना अधिक है।[27]

गैर-खाद्य अनुप्रयोग

कागज निर्माण

कागज निर्माण (Papermaking) विश्व स्तर पर स्टार्च का सबसे बड़ा गैर-खाद्य अनुप्रयोग है, जो प्रतिवर्ष कई मिलियन मीट्रिक टन की खपत करता है।[16] उदाहरण के लिए, कॉपी पेपर की एक सामान्य शीट में, स्टार्च की मात्रा 8% तक हो सकती है। कागज निर्माण में रासायनिक रूप से संशोधित और असंशोधित दोनों प्रकार के स्टार्च का उपयोग किया जाता है। कागज निर्माण प्रक्रिया के गीले हिस्से में, जिसे आमतौर पर "वेट-एंड" (wet-end) कहा जाता है, उपयोग किए जाने वाले स्टार्च धनायनित (cationic) होते हैं और इनमें स्टार्च बहुलक (polymer) से बंधा एक सकारात्मक आवेश होता है। ये स्टार्च डेरिवेटिव ऋणायनिक (anionic) या नकारात्मक रूप से आवेशित कागज के रेशों / सेलुलोज और अकार्बनिक फिलर्स के साथ जुड़ जाते हैं। धनायनित स्टार्च अन्य प्रतिधारण और आंतरिक साइजिंग (sizing) एजेंटों के साथ मिलकर कागज निर्माण प्रक्रिया में बनने वाले पेपर वेब को आवश्यक मजबूती गुण (गीली मजबूती) देने और अंतिम कागज शीट को मजबूती (सूखी मजबूती) प्रदान करने में मदद करते हैं।

कागज निर्माण प्रक्रिया के सूखे हिस्से में, पेपर वेब को स्टार्च आधारित घोल से फिर से गीला किया जाता है। इस प्रक्रिया को सतह साइजिंग (surface sizing) कहा जाता है। उपयोग किए जाने वाले स्टार्च को पेपर मिल में या स्टार्च उद्योग द्वारा रासायनिक या एंजाइमेटिक रूप से डीपॉलिमराइज़ (depolymerized) किया गया होता है (ऑक्सीकृत स्टार्च)। साइज/स्टार्च घोल को विभिन्न यांत्रिक प्रेस (साइज प्रेस) के माध्यम से पेपर वेब पर लगाया जाता है। सतह साइजिंग एजेंटों के साथ मिलकर, सतह के स्टार्च पेपर वेब को अतिरिक्त मजबूती प्रदान करते हैं और बेहतर मुद्रण गुणों के लिए पानी को रोकने की क्षमता या "साइज" प्रदान करते हैं। स्टार्च का उपयोग कागज की कोटिंग में कोटिंग फॉर्मूलेशन के लिए बाइंडर्स में से एक के रूप में भी किया जाता है, जिसमें पिगमेंट, बाइंडर्स और थिकनर का मिश्रण शामिल होता है। लेपित कागज (Coated paper) में बेहतर चिकनापन, कठोरता, सफेदी और चमक होती है और इस प्रकार यह मुद्रण विशेषताओं में सुधार करता है।

एडहेसिव (चिपकाने वाले पदार्थ)

नालीदार बोर्ड (Corrugated board) एडहेसिव विश्व स्तर पर गैर-खाद्य स्टार्च का दूसरा सबसे बड़ा अनुप्रयोग है। स्टार्च गोंद ज्यादातर असंशोधित प्राकृतिक स्टार्च पर आधारित होते हैं, साथ ही इसमें बोरेक्स और कास्टिक सोडा जैसे कुछ एडिटिव्स भी होते हैं। स्टार्च का एक हिस्सा बिना पके स्टार्च की स्लरी को ले जाने और अवसादन को रोकने के लिए जिलेटिनयुक्त (gelatinized) किया जाता है। इस अपारदर्शी गोंद को स्टीनहॉल (SteinHall) एडहेसिव कहा जाता है। गोंद को फ्लूटिंग (fluting) के सिरों पर लगाया जाता है। फ्लूटेड पेपर को लाइनर नामक कागज पर दबाया जाता है। इसे फिर उच्च ताप के तहत सुखाया जाता है, जिससे गोंद में मौजूद बाकी बिना पका स्टार्च फूल जाता है/जिलेटिनयुक्त हो जाता है। यह जिलेटिनीकरण गोंद को नालीदार बोर्ड उत्पादन के लिए एक तेज़ और मजबूत एडहेसिव बनाता है।

स्टार्च का उपयोग पुस्तक-बंधन, वॉलपेपर एडहेसिव, पेपर बोरी उत्पादन, ट्यूब वाइंडिंग, गोंद लगे कागज, लिफाफा एडहेसिव, स्कूल गोंद और बोतल लेबलिंग के लिए विभिन्न एडहेसिव या गोंद के निर्माण में किया जाता है।[28] स्टार्च डेरिवेटिव, जैसे कि पीले डेक्सट्रिन, को कागज के काम के लिए एक कठोर गोंद बनाने के लिए कुछ रसायनों के अतिरिक्त के साथ संशोधित किया जा सकता है; उनमें से कुछ रूप बोरेक्स या सोडा ऐश का उपयोग करते हैं, जिन्हें 50 – पर स्टार्च के घोल के साथ मिलाकर एक बहुत अच्छा एडहेसिव बनाया जाता है। इन फॉर्मूलों को मजबूत करने के लिए सोडियम सिलिकेट मिलाया जा सकता है।

एक संबंधित बड़ा गैर-खाद्य स्टार्च अनुप्रयोग निर्माण उद्योग में है, जहां जिप्सम वॉल बोर्ड निर्माण प्रक्रिया में स्टार्च का उपयोग किया जाता है। रासायनिक रूप से संशोधित या असंशोधित स्टार्च को मुख्य रूप से जिप्सम युक्त स्टको (stucco) में मिलाया जाता है। फॉर्मूलेशन पर कागज की ऊपरी और निचली भारी शीट लगाई जाती हैं, और प्रक्रिया को गर्म होने और ठीक होने (cure) के लिए छोड़ दिया जाता है ताकि अंतिम कठोर वॉल बोर्ड बन सके। स्टार्च कागज के आवरण के साथ ठीक किए गए जिप्सम रॉक के लिए गोंद के रूप में कार्य करता है, और बोर्ड को कठोरता भी प्रदान करता है।

अन्य

  • कपड़ों की धुलाई में लॉन्ड्री स्टार्च का उपयोग किया जाता है। 16वीं और 17वीं शताब्दी में यूरोप में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था।
  • स्टार्च से कपड़ा रसायन: बुनाई के दौरान धागे के टूटने को कम करने के लिए ताना कपड़ा ताना साइजिंग (Textile warp sizing) एजेंटों का उपयोग किया जाता है। स्टार्च का उपयोग मुख्य रूप से सूती आधारित धागों को साइज करने के लिए किया जाता है। संशोधित स्टार्च का उपयोग कपड़ा छपाई थिकनर के रूप में भी किया जाता है।
  • तेल अन्वेषण में, स्टार्च का उपयोग ड्रिलिंग द्रव (drilling fluid) की चिपचिपाहट को समायोजित करने के लिए किया जाता है, जिसका उपयोग ड्रिल हेड को लुब्रिकेट करने और पेट्रोलियम निष्कर्षण में पीसने वाले अवशेषों को निलंबित करने के लिए किया जाता है।
  • स्टार्च का उपयोग कुछ पैकिंग पीनट्स और कुछ ड्रॉप सीलिंग टाइलों को बनाने के लिए भी किया जाता है।
  • मुद्रण उद्योग में, खाद्य ग्रेड स्टार्च[29] का उपयोग एंटी-सेट-ऑफ स्प्रे पाउडर के निर्माण में किया जाता है, जिसका उपयोग मुद्रित कागज की शीटों को अलग करने के लिए किया जाता है ताकि गीली स्याही सेट-ऑफ न हो।
  • बॉडी पाउडर के लिए, पाउडर वाले मकई स्टार्च का उपयोग टैल्कम पाउडर के विकल्प के रूप में किया जाता है, और इसी तरह अन्य स्वास्थ्य और सौंदर्य उत्पादों में भी किया जाता है।
  • स्टार्च का उपयोग विभिन्न बायोप्लास्टिक, सिंथेटिक पॉलिमर बनाने के लिए किया जाता है जो बायोडिग्रेडेबल होते हैं। एक उदाहरण स्टार्च से ग्लूकोज पर आधारित पॉलीलैक्टिक एसिड है।
  • स्टार्च से प्राप्त ग्लूकोज को तथाकथित वेट मिलिंग प्रक्रिया का उपयोग करके जैव ईंधन कॉर्न इथेनॉल में किण्वित किया जा सकता है। आज अधिकांश बायोएथेनॉल उत्पादन संयंत्र मकई या अन्य फीडस्टॉक को सीधे इथेनॉल में किण्वित करने के लिए ड्राई मिलिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हैं।
  • दवा उद्योग में, स्टार्च का उपयोग एक्सीपिएंट (excipient), टैबलेट विघटनकारी (disintegrant) और बाइंडर के रूप में भी किया जाता है। सेलुलोज से बने सिंथेटिक एमाइलोज में पॉलिमराइजेशन की अच्छी तरह से नियंत्रित डिग्री होती है। इसलिए, इसका उपयोग संभावित दवा वितरण वाहक (drug deliver carrier) के रूप में किया जा सकता है।

रासायनिक परीक्षण

মূল নিবন্ধ: आयोडीन-स्टार्च परीक्षण

ट्रायोडाइड (I3−) (आयोडीन और पोटेशियम आयोडाइड को मिलाकर बनाया गया) के घोल का उपयोग स्टार्च के परीक्षण के लिए किया जा सकता है। स्टार्च की उपस्थिति में रंगहीन घोल गहरा नीला हो जाता है।[30] परिणामी नीले रंग की तीव्रता मौजूद एमाइलोज की मात्रा पर निर्भर करती है। मोमी स्टार्च जिसमें एमाइलोज कम या बिल्कुल नहीं होता है, लाल रंग का हो जाएगा। बेनेडिक्ट परीक्षण और फेलिंग परीक्षण भी स्टार्च की उपस्थिति का संकेत देने के लिए किए जाते हैं।

सुरक्षा

अमेरिका में, व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (OSHA) ने कार्यस्थल पर स्टार्च के संपर्क के लिए कानूनी सीमा (अनुमेय जोखिम सीमा) आठ घंटे के कार्यदिवस में 15 mg/m3 कुल जोखिम और 5 mg/m3 श्वसन जोखिम निर्धारित की है। व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य के लिए राष्ट्रीय संस्थान (NIOSH) ने आठ घंटे के कार्यदिवस में 10 mg/m3 कुल जोखिम और 5 mg/m3 श्वसन जोखिम की अनुशंसित जोखिम सीमा (REL) निर्धारित की है।[31]

इन्हें भी देखें

संदर्भ

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  2. ↑ New Shorter Oxford Dictionary, Oxford, 1993
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  4. ↑ प्लिनी द एल्डर, नेचुरल हिस्ट्री (प्लिनी), पुस्तक XIII, अध्याय 26, कागज की तैयारी में उपयोग किया जाने वाला पेस्ट সংরক্ষিত সংস্করণ
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  28. ↑ (2000). Stuck on Starch: A new wood adhesive. US Department of Agriculture.
  29. ↑ Spray Powder. Russell-Webb.
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  31. ↑ CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Starch. CDC.gov.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Starch” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Starch यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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