Essbare Maisstärke (23-10-4) Physikalische und Chemische Eigenschaften
Essbare Maisstärke
Food-Grade, kohlenhydrathaltige Stärke, verwendet als funktioneller Hilfsstoff zum Eindicken, Binden und Texturieren in Lebensmittel-, pharmazeutischen und industriellen Formulierungen.
| CAS-Nummer | 23-10-4 |
| Familie | Stärken (Polysaccharide) |
| Typische Form | Pulver (food-grade) |
| Gängige Ph.Eur.-Qualitäten | EP |
Essbare Maisstärke ist ein botanisches Polysaccharidgemisch, das hauptsächlich aus glukosebasierten Polymeren (Amylose und Amylopektin) besteht und als hochmolekularer kohlenhydrathaltiger Hilfsstoff und Lebensmittel-Eindickungsmittel fungiert. Strukturell ist diese Stoffklasse durch wiederholte α-D-Glucopyranosyl-Einheiten gekennzeichnet, die überwiegend durch α-(1→4)-glykosidische Bindungen verbunden sind, mit α-(1→6)-Verzweigungen im Amylopektin; die polymerarchitektonische Struktur erzeugt eine hohe Dichte an benachbarten und primären Hydroxylgruppen, die das physikalische Verhalten dominieren. Auf molekularer Ebene spiegeln die bereitgestellten zusammensetzungsbezogenen Beschreibungen ein Mehrkomponentensystem mit umfassender Wasserstoffbrückenbindungsfähigkeit, zahlreichen undefinierten Stereozentren und erheblicher topologischer polarer Oberfläche wider, was mit kohlenhydrathaltigen Gemischen übereinstimmt, die als hydratisierte, wasserstoffgebundene Netzwerke auftreten statt als diskrete kleine Moleküle.
Chemisch sind Stärke-ähnliche Materialien unter normalen Bedingungen neutral (keine formale Ionenladung) und zeigen starke Hydrophilie sowie geringe intrinsische Lipophilie aufgrund der Vielzahl an Hydroxylgruppen. Säure- oder enzymatische Hydrolyse spaltet glykosidische Bindungen und erzeugt lösliche Oligosaccharide und Glukose; thermische Verarbeitung induziert Gelatinierung, gefolgt von irreversibler Dextrinisierung und schließlich thermischem Zerfall bei erhöhten Temperaturen. Oxidative Reagenzien wandeln primäre Alkoholstellen in Carbonyl- und Carboxylfunktionen um; reduzierende Bedingungen oder milde Alkalien können ebenfalls Kettenspaltung bewirken. Funktionell wird essbare Maisstärke breit in Lebensmittelsystemen (Eindicken, Gelbildung, Stabilisierung), pharmazeutischen Formulierungen (Bindemittel, Disintegrant, Matrixbildner) sowie diversen industriellen Anwendungen (Papier, Textilien, Klebstoffe) eingesetzt, wobei ihre rheologischen und filmbildenden Eigenschaften genutzt werden.
Gängige kommerzielle Qualitäten für diesen Stoff umfassen: EP.
Überblick und Zusammensetzung
Essbare Maisstärke, wie hier dargestellt, ist ein mehrkomponentiges Polysaccharidmaterial mit Beschreibungen, die ein Zwei-Komponenten-Modell covalent gebundener Einheiten und eine assoziierte kleine basische Spezies anzeigen. Die molecularen Anfangsparameter betonen hohe Polarität und Wasserstoffbrückenkapazität, konsistent mit Oligo- oder Polyglukose-Bestandteilen und geringfügigen, niedermolekularen Addukten oder prozessbedingten Rückständen.
Wichtige berechnete Identifikatoren und Zusammensetzungskennzahlen: - Summenformel: \(C_{12}H_{25}NO_{11}\) - Molekulargewicht: \(359,33\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\) - Exakte Masse / Monoisotopische Masse: \(359,14276061\) (ohne Einheit, wie angegeben) - Topologische polare Oberfläche (TPSA): \(191\,\text{Å}^2\) - Anzahl der Wasserstoffbrückendonoren: 9 - Anzahl der Wasserstoffbrückenakzeptoren: 12 - Anzahl der rotierbaren Bindungen: 4 - Anzahl der schweren Atome: 24 - Formale Ladung: 0 - Komplexität: 382 - Anzahl undefinierter stereogener Zentren: 10 - Anzahl kovalent gebundener Einheiten: 2
Auf Komponentenebene deuten Anmerkungen (wie bereitgestellt) auf das Vorhandensein einer Glycan-Komponente und Ammoniak hin (Komponentenverbindungen aufgelistet als CID 294 und CID 222 in den Quellannotationen). Die Konformergenerierung für dieses Material ist für dreidimensionale Modellierung nicht zulässig, da die Substanz ein Gemisch oder Salz ist und viele undefinierte stereogene Zentren enthält; dies entspricht heterogenen polymeren Proben, für die kein einzelner klar definierter Konformersatz zugeordnet werden kann.
Verfügbare Strukturstrings (Klartext): - SMILES: C(C1C(C(C(C(O1)OC2C(OC(C(C2O)O)O)CO)O)O)O)O.N - InChI: InChI=1S/C12H22O11.H3N/c13-1-3-5(15)6(16)9(19)12(22-3)23-10-4(2-14)21-11(20)8(18)7(10)17;/h3-20H,1-2H2;1H3 - InChIKey: AMHSIAGEEZQKAV-UHFFFAOYSA-N - CAS-Nummer: 23-10-4
Qualitative Zusammensetzung
Essbare Maisstärke besteht hauptsächlich aus hochmolekularen Glukosepolymeren (Amylose: überwiegend lineare α-1,4-Bindungen; Amylopektin: stark verzweigt mit α-1,4- und α-1,6-Bindungen) zusammen mit geringfügigen nicht-kohlenhydrathaltigen Bestandteilen (Restproteine, Lipide, Mineralstoffe), abhängig von Verarbeitung und Reinigung. Die bereitgestellten molekularen Deskriptoren entsprechen einer diskreten kohlenhydrathaltigen Einheit plus einem basischen Addukt und sollten als repräsentative rechnerische Annotationen für ein heterogenes Material und nicht als einzelnes definiertes kleines Molekül interpretiert werden.
Die hohen Zahlen von Wasserstoffbrückendonoren (9) und -akzeptoren (12) sowie die TPSA von \(191\,\text{Å}^2\) weisen auf eine starke Hydrationsaffinität und die Neigung zu umfangreichen intermolekularen Wasserstoffbrückennetzwerken im festen Zustand und in wässrigen Medien hin. Undefinierte Stereozentren spiegeln die zahlreichen chiralen Zentren in den Glukoseeinheiten und Verzweigungspunkten wider.
Aussehen und Typische Form
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Praktisch wird essbare Maisstärke als frei fließendes, weiß bis cremefarbenes Pulver oder granuläres Material angetroffen. Partikelgröße, Granulatmorphologie und scheinbare Schüttdichte variieren je nach botanischer Herkunft sowie Mahl- und Verarbeitungsbedingungen; diese physikalischen Eigenschaften bestimmen Dispergierbarkeit, Gelatinierungsverhalten und Rheologie bei der Formulierungsanwendung.
Chemische Eigenschaften
Reaktivität und Korrosives Verhalten
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Klassenbezogene Reaktivitätsanmerkungen: Polysaccharidmatrices sind chemisch stabil unter neutralen, trockenen Bedingungen, sind jedoch anfällig für: - Säurekatalysierte Hydrolyse glykosidischer Bindungen (Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit Temperatur und Säurestärke). - Enzymatische Hydrolyse durch Amylasen und Glukosidasen, welche Oligosaccharide und Monosaccharide produzieren. - Oxidation primärer Alkoholstellen durch starke Oxidationsmittel, die Carbonyl-/Carboxyl-Derivate und potentielle Depolymerisation bewirken. - Thermische Modifikation: Gelatinierung (hydratquellend) bei erhöhten Temperaturen und anschließende Dextrinisierung/Kohlenstoffbildung bei höherer Hitze.
Stärke und stärkehaltige Materialien sind gegenüber Metallen nicht korrosiv im Sinne starker Säuren oder Basen, jedoch kann längerer Kontakt mit sauren oder alkalischen Lösungen hydrolytische Degradation fördern und durch pH-vermittelte Effekte korrosiv wirken.
Kompatibilität und Inkompatibilitäten
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Allgemeine Kompatibilitätsrichtlinien: - Unverträglich mit starken Oxidationsmitteln (Risiko oxidativer Modifikation und Abbau). - Anfällig für Säure- und Basenhydrolyse; längeren Kontakt mit starken Mineralsäuren und starken Laugen meiden, sofern strukturelle Integrität erforderlich ist. - Unlöslich oder schlecht löslich in den meisten unpolaren organischen Lösungsmitteln; organische Lösungsmittel, die gebundenes Wasser entfernen oder Polymermatrices denaturieren, können die Funktionalität verändern. - Biologisch abbaubar und leicht von Mikroorganismen genutzt; mikrobielle Abbaubarkeit erfordert trockene, hygienische Lagerung für Langzeitstabilität.
Anwendung und Sicherheit
Industrielle und kommerzielle Verwendungskontexte
Keine prägnante Anwendungsübersicht ist im aktuellen Datenkontext verfügbar; in der Praxis wird diese Substanz basierend auf den oben beschriebenen allgemeinen Eigenschaften ausgewählt.
Typische industrielle und kommerzielle Einsatzbereiche für essbare Maisstärke und eng verwandte Stärke-Fraktionen umfassen: - Lebensmittelindustrie: Verdickungsmittel, Stabilisator, Geliermittel, Trägerstoff, Antibackmittel und Texturgeber. - Pharmazeutische Industrie: Tablettenbindemittel, Disintegrans, Füllstoff und Überzugshilfe; modifizierte Stärkederivate werden für kontrollierte Freisetzungsmatrizen verwendet. - Industrielle Anwendungen: Papier- und Textilleimung, biologisch abbaubare Klebstoffformulierungen, Filmbildner in Überzügen sowie als Rheologiemodifikator in Formulierungen, bei denen ein sachharidbasierter Polymer akzeptabel ist. Die Auswahl für eine bestimmte Anwendung hängt von der Granulatgröße, der Molekulargewichtverteilung (Amylose:Amylopektin-Verhältnis), Reinheitsgrad sowie etwaigen chemischen oder physikalischen Modifikationen (z. B. vorverkleistert, quervernetzt, oxidiert) ab.
Gefahren- und Handhabungshinweise
Für diese Eigenschaft liegt im aktuellen Datenkontext kein experimentell ermittelter Wert vor.
Gesundheits- und Handhabungshinweise für Stärke-Klassenstoffe: - Geringe akute systemische Toxizität bei oraler Aufnahme in typischen Anwendungsdosen; jedoch kann das Einatmen von respirablem Staub
