Socker och stärkelse

Mat, myter och molekylerLars Nilsson

Livsmedelsteknologi LTHOktober 2010

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.

SkumEmulsion

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).

FruktosGlukos

Socker - Några vanliga enkla socker (monosackarider)

GlukosGalaktos Fruktos

Tillsammans kan dessa bilda disackarider

Socker - Några vanliga disackarider

Fruktos

Glukos

Sackaros

Glukos

Glukos

Maltos (maltsocker)

Glukos

Galaktos

Laktos (mjölksocker)

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

Source Amylose (%) Amylopectin (%)High amylose maize* 50-85 15-50

Maize 26 74

Waxy maize* 1 99

Wheat 25 75

Rice 17 83

Cassava 17 83

Potato 21 79

Stärkelse

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.

Stärkelse

• Amylos och amylopektin bildar tillsammans partiklar – stärkelsegranuler.

a b c d1 d2

9 nm

Från: M. Karlsson 2005

Stärkelse

• Stärkelsegranuler i växtvävnad.– Potatis (Bintje)

cellvägg

proteiner

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).

Från: M Karlsson 2005

Värme

Icke svälld svälld

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.