Stärke

Bedeutung
– nachwachsender Rohstoff > immer verfügbar
– Energieträger > Reservekohlenhydrat der Pflanze
– kommt in fast allen Pflanzen vor
– vielfältige Veränderbarkeit
– mengenmäßig (hinter der Cellulose) der am meisten vorkommende organische Nährstoff und Naturstoff

Physikalische Eigenschaften
1. Kristallinität 
der Stärkekörner

2. Unlöslichkeit 
in kaltem Wasser (begrenzte reversible Quellung > Wasseranlagerung , ca. 30% des Eigengewichts)

3. Verkleisterung 
in wässriger Lösung ab einer bestimmten Temperatur (Verkleisterungstemperatur)
Beim Erhitzen quellen die Stärkekörner auf und vergrößern sich irreversibel um ein Vielfaches (1000-fach bei der Kartoffelstärke)

Quellverhalten ist abhängig von:
– Stärkeart
– Stärkevorbehandlung
– pH-Wert
– kristallinen Charakter der Stärkekörner
– Amylose / Amylopektin – Verhältnis
– Fettzusatz
– Verkleisterungstemperatur

4. Viskosität 
(veränderte rheologische Eigenschaften = Fließverhalten)

Verlauf der Viskosität:
1. Viskositätsmaximum (Höchstquellungszustand)
2. Viskositätsminimum (Absinken der Viskosität)
3. In der Abkühlungsphase: Zweites Viskositätsmaximum (Gelbildung)
4. Viskoelastizität nach längerer Abkühlung (verstärkende Gele)

Getreidestärke: hohe Gelfestigkeit
Kartoffelstärke: fadenziehende Gele mit schleimiger Struktur

Ursache: unterschiedliches Amylose / Amylopektin – Verhältnis
Durch geringen säurehydrolytischen Abbau von Kartoffelstärke wird die gleiche Gelfestigkeit wie bei Getreidestärke erreicht

5. Retrogradation 
Kristallisationsvorgang; wird das Wasserbindevermögen stark reduziert, so dass freies Wasser austritt (Synärese), entstehen zwei Phasen (fest und flüssig).

Retrogradation geht von der Amylose aus. Altbackenwerden, Gefrier-Tau-Stabilität wird negativ beeinflusst.
Amylopektin behindert die Retrogradation.

Förderung der Retrogradation:
– hohe Amylosekonzentration
– niedrige Temperatur
– enzymatische Stärkehydrolyse

Hemmung der Retrogradation:
– hohe Amylopektinkonzentration
– Zusatz von Fetten
– Zusatz vom Emulgatoren

Mit fortschreitender Retrogradation verringert sich die enzymatische Angreifbarkeit.


Chemische Eigenschaften
1. Oxidation

2. Veresterung 
(OH+COOH)

3. Veretherung 
(OH+OH) zu LM-Zwecken keine Verwendung

4. Säurehydrolyse 
hydrolytische Spaltung, bei der Wasser an die C-O-C Brücke zweier Glukosemoleküle angelagert wird und die Rückbildung der Hydroxylgruppe bewirkt.

5. Enzymhydrolyse 
α-Amylase (Endoenzym) – Abbau von innen zu Dextrinen
β-Amylase (Exoenzym) – Abbau von außen zu Maltose
– Isoamylase / Pullulanase (spaltet die Verzweigung des Amylopektins zu Glucose, Maltose)
– Maltase (spaltet Maltose zu Glukose)
– Glucoamylase (spaltet Maltose zu Glucose)


Verhalten der Stärke bei Gebäckverlagerung
Unter Altbackenwerden versteht man die Veränderungen der Gebäcke, welche im Verlauf der Lagerung auftreten. Insbesondere trocknen Hefe- und Plundergebäck, aufgrund ihres hohen Wassergehalts bald aus. Die Krume wird dabei fortlaufend härter. Die Ursache hierfür ist eine Gestaltsveränderung der Stärke. Diese nennt man Retrogradation (Rückbildung der Amylopektine) und Rückkristallisation (Rückbildung der Amylose).

Bei der Retrogradation ziehen sich die Amylopektine, welche sich durch die Verkleisterung weit ausdehnen, durch die fortschreitende Austrocknung und durch die Auskühlung langsam wieder zusammen. Sie kehren hierbei immer mehr zu ihrer ursprünglichen Gestalt zurück. Als Folge der Austrocknung und der damit verbundenen Gestaltsveränderung werden sie härter und spröder, je länger sie gelagert werden.

Die Rückkristallisation findet in der Amylose statt. Die Amylose, welche zunächst noch in der wasserhaltigen Krume in gelöstem Zustand ist, bildet sich durch die zunehmende Austrocknung und Auskühlung der Krume ebenfalls zu ihrer ursprünglichen Gestalt zurück. Sie kristallisiert aus. Dadurch trägt die Kristallbildung ebenfalls zur Verhärtung der Krume bei.

Brot und Gebäck werden schneller altbacken, je niedriger die Temperatur ist. Lagern Sie daher Brot immer bei Zimmertemperatur, nicht im Kühlschrank.


Dextrinierte Stärke
Bei Temperaturen bis 100°C verkleistert die Stärke. Steigen die Temperaturen über 100°C an, dann kommt es zur Dextrinierung der Stärke. Das geschieht durch die Zerstörung des Amylopektingewebes, da die Amylopektine in kleinere Gebilde (Dextrine) zerbrochen werden. Da hierbei die verwebte Struktur zusammenbricht, geht auch die Biegsamkeit verloren.
Mürbgebäcke haben u.a. deshalb keine elastisch-biegsame Krume, weil die Temperaturen nach dem Trockenausbacken über 100°C ansteigen, wodurch ein Teil der Stärke dextriniert. Wenn das Gebäck abkühlt, dann kristallisieren die Amylose sowie die aus den Amylopektinen abgespaltenen Zucker aus. Dadurch tragen sie mit zur Sandigkeit bzw. Mürbbrüchigkeit der entsprechenden Gebäcke bei.

Bei Temperaturen von über 140°C karamellisieren die Zuckerstoffe. Die Stärke beginnt nun sich braun zu verfärben und ist nach dem Abkühlen brüchig. Ab 160°C entsteht, durch die voranschreitende Bräunung, Kulör. Weiterhin bilden sie zusammen mit den Eiweißstoffen sogenannte Melanoidine. Temperaturen von 140°C und mehr treten nur in der Gebäckkruste, also an der Oberfläche, nicht aber in der Krume auf.