Socker och strkelse Mat myter och molekyler Lars

Socker och stärkelse Mat, myter och molekyler Lars Nilsson Livsmedelsteknologi LTH September 2011

Dispersioner och biopolymerer § Dispersioner § System med två faser. § Skum (Gas i vätska) § Emulsion (Vätska i vätska) § T. ex. Olja i vatten (majonnäs) eller vatten i olja (smör) § Formulering, stabilitet och flytegenskaper. Emulsion Skum

Dispersioner och biopolymerer • (Bio)polymerer = stora molekyler – Består av små molekyler som är sammanlänkade. – Exempel: Många glukosmolekyler (druvsocker) länkas samman för att bilda stärkelse. – Funktion i livsmedel: • Styra flytegenskaper. • Gelbildning. • Stabilisera (förhindra aggregering) i dispersioner.

Översikt • Socker • Stärkelse – I naturen – Sammansättning och egenskaper. • Stärkelse – I köket – Egenskaper och funktion.

Socker • Socker i dagligt tal avser sackaros (sucrose). – Erhålls främst från sockerbetor och sockerrör. – Disackarid (består av två enkla sockermolekyler. • Fruktos (fruktsocker) och glukos (druvsocker). Glukos Fruktos

Socker - Några vanliga enkla socker (monosackarider) Galaktos Glukos Tillsammans kan dessa bilda disackarider Fruktos

Socker - Några vanliga disackarider Sackaros Glukos Fruktos Laktos (mjölksocker) Maltos (maltsocker) Glukos Galaktos

Socker - Energi • Energikälla för både växter och djur. – Glukos har en central roll för energigenereringen i både växter och djur. – En av huvudprodukterna i fotosyntesen. – Finnas tillgängligt som energi när det behövs. • T. ex. När ett frö gror. – Glukos måste lagras på ett effektivt sätt. • Mono- disackarider omges av vatten i lösning tar upp stor plats. – Hur lagra?

Stärkelse • Glukos maltos stärkelse. • Två olika polymerer: – Amylos (linjär) – Amylopektin (grenad) Amylos Amylopektin

Stärkelse Source Amylose (%) Amylopectin (%) 50 -85 15 -50 26 74 1 99 Wheat 25 75 Rice 17 83 Cassava 17 83 Potato 21 79 High amylose maize* Maize Waxy maize*

Stärkelse • Enormt stora molekyler. – Amylopektin största molekylen i naturen. – Molekylvikt = 1 000 – 1 000 000 Da • Jämför: vatten 18 Da, glukos 180 Da. – Amylos har lägre molekylvikt: – 100 000 – 1 000 Da • Viktigaste kolhydraten i den humana dieten.

Stärkelse • Amylos och amylopektin bildar tillsammans partiklar – stärkelsegranuler. 9 nm a b c d 1 d 2 Från: M. Karlsson 2005

Stärkelse • Stärkelsegranuler i växtvävnad. – Potatis (Bintje) proteiner cellvägg stärkelsegranuler Från: M. Karlsson et al. 2003

Stärkelse • Stärkelsegranuler i växtvävnad. – Potatis (bintje) Från: M. Karlsson 2005

Stärkelse • Stärkelsegranuler i växtvävnad. – Korn Från: Black 2001

Stärkelse • Stärkelsegranulerna kan ”tvättas” ut ur växtvävnaden för att användas som ren stärkelse. – T. ex. Potatismjöl • Växtvävnaden kan malas och användas som mjöl. – T. ex. vetemjöl.

Stärkelse • Potatismjöl – Avlägsna alkaloider – solanin – Grön potatis – Myt: endast den gröna delen av rotfrukten innehåller förhöjda halter av alkaloider.

Stärkelse • Vad händer när stärkelse värms i närvaro av vatten? – Gelatinisering • • Vatten tränger in genom porer i granulerna. Amylos läcker ut i den omgivande lösningen. Kristallina strukturen förloras Irreversibel – Beror på: • Botaniskt ursprung, temperatur, vattenhalt etc.

Stärkelse • Vad händer när stärkelse värms? – Svällning av stärkelsegranulerna (exempel - potatis). Värme Icke svälld Från: M Karlsson 2005

Stärkelse • Vad händer när stärkelse värms? Från: Goldsbrough 2001

Stärkelse • Vad händer när varm stärkelse svalnar? – Retrogradering – omkristallisation. – Stärkelse geler ”släpper” vatten p. g. a. retrogradering – syneres. – Åldring av bröd.

Stärkelse • Vad händer när varm stärkelse svalnar? – Retrogradering – omkristallisation. • Påverkas av: – Tid (Amylos inom 48 h , Amylopektin > 1 månad) » Stort intresse för stärkelse med hög amylopektin. – Temperatur (snabbare vid låga temperaturer) » Exempel: bröd blir snabbare hårt om det förvaras i kyl. – Vattenhalt.

Stärkelse • Vad händer när varm stärkelse svalnar? – Retrograderingen kan (delvis) hävas om stärkelsen gelatiniseras på nytt. – Retrograderingen kan förhalas eller hindras i närvaro av fetter (polära lipider). – Lipiderna interagerar med amylos/amylopektin och stör omkristallisationen. • Kan t. ex. utnyttjas för att förlänga bröds lagringsstabilitet.

Stärkelse • Resistent stärkelse – Retrograderad stärkelse blir ofta resistent mot nebrytning av våra enzymer. – Tid-Temperaturcykling (t. e. x upphettning/kylning/upphettning av ärtsoppa) kan öka andelen resistent stärkelse.

Stärkelse • Resistent stärkelse – Fermenteras i tjocktarmen av bakterier kostfiber. – Kan användas som kostfiber. – Kan amnvädas för att minska glukosfrisättningen lägre insulinrespons i blodet.

Stärkelse • Applikationer utanför livsmedelsområdet. – Pappersindustri. • Största industrin efter livsmedelsindustrin för stärkelseanvändning. • Pappersbestrykning och fyllmedel. – Läkemedelsformulering. – Limformulering. – Kemikalie framställning. • Maltodextriner, sorbitol, bioetanol m. m.

Sammanfattning • Stärkelsens byggsten är glukos. • Stärkelse innehåller mycket stora molekyler. – Amylos och amylopektin. • Molekylerna bygger tillsammans upp granuler.

Sammanfattning • Egenskaper och sammansättning beror bl. a. till stor del på det botaniska ursprunget. • Stärkelsen har en rad funktionella egenskaper vilka beror på processbetingelser. • Stärkelse används även i stor utsträckning utanför livsmedelsapplikationer.