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
Glukos
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 = 1 000 000 – 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.
9 nm
a
b
c
d1
d2
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.
