Socker och stärkelse

1. Socker och stärkelse Mat, myter och molekyler Lars Nilsson Livsmedelsteknologi LTH Oktober 2010

2. 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

3. 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.

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

5. 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

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

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

8. 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?

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

10. Stärkelse

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

12. Stärkelse 9 nm d2 b c d1 a • Amylos och amylopektin bildar tillsammans partiklar – stärkelsegranuler. Från: M. Karlsson 2005

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

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

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

16. 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.

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

18. 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.

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

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

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

22. 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.

23. 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.

24. 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.

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

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

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

28. 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.