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

Dispersioner och biopolymerer 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 Stärkelse – I köket 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 Fruktos Tillsammans kan dessa bilda disackarider

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

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 25 High amylose maize* 50-85 15-50 Maize 26 74 Waxy maize* 1 99 Wheat 25 75 Rice 17 83 Cassava Potato 21 79

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) 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 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.