Εργαστήριο Χημείας Τροφίμων Άσκηση 3η ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ Ζελατινοποίηση αμύλου

Ορισμοί Οι υδατάνθρακες, αποτελούν μια ομάδα οργανικών ουσιών, που ως προς το χημικό τύπο τους, είναι ενυδατωμένος άνθρακας, με γενικό τύπο Cn(H2O)ν. Οι μονοσακχαρίτες, όπως η γλυκόζη και η φρουκτόζη, είναι τα μονομερή για τη σύνθεση πολυπλοκότερων δομών. Οι δισακχαρίτες αποτελούνται από δυο μονοσακχαρίτες. Οι ολιγοσακχαρίτες αποτελούνται 2-10 μονοσακχαρίτες. Τέλος, οι πολυσακχαρίτες, όπως το άμυλο, το γλυκογόνο και η κυτταρίνη, που αποτελούνται από εκατοντάδες χιλιάδες υπομονάδες γλυκόζης.

Μονοσακχαρίτες γλυκόζη φρουκτόζη Η γαλακτόζη (galactose) είναι ένας υδατάνθρακας, μονοσακχαρίτης που δεν απαντάται ελεύθερος στη φύση, και που ενώνεται με τη γλυκόζη προκειμένου να σχηματίσει τη λακτόζη, ένα δισακχαρίτη που απαντάται στο γάλα.

Δισακχαρίτες

Δομή αμύλου Το άμυλο είναι ένας από τους πολυσακχαρίτες. Αποτελείται από δεκάδες χιλιάδες μόρια γλυκόζης, που ενώνονται με τον αποκαλούμενο "γλυκοζιτικό δεσμό" και σχηματίζουν σπειροειδή και διακλαδισμένη αλυσίδα. Συναντάται σε μορφή αμυλοκόκκων οι οποίοι περιλαμβάνουν την αμυλόζη (πολλά μόρια γλυκόζης σε ευθεία διάταξη) και την αμυλοπηκτίνη (πολλά μόρια γλυκόζης σε διακλαδισμένη διάταξη). Το άμυλο αποτελεί αποταμιευτικό πολυσακχαρίτη των φυτών, και διασπώμενο αποδίδει μόρια γλυκόζης τα οποία το φυτό χρησιμοποιεί ως μόρια για την παραγωγή ενέργειας.

Η Αμυλόζη αποτελεί περίπου το 25% του αμύλου Η Αμυλόζη αποτελεί περίπου το 25% του αμύλου. Είναι άλυσος 350-1000 μορίων γλυκόζης (MW=50,000-200,000) διαλυτή στο νερό χωρίς διόγκωση. Τα μόρια γλυκόζης είναι ενωμένα με α(1-4) δεσμούς, σε ευθεία δομή (διαμόρφωση α έλικα σε διάλυμα). Έχει την ικανότητα φυσικού εγκλεισμού άλλων μορίων π.χ. λιπαρά, ιώδιο (δείκτης αμύλου).

Η αμυλοπηκτίνη είναι διακλαδωμένη άλυσος, με πλευρικές αλύσους 20-30 γλυκοζών και βαθμό πολυμερισμού (DP) = χιλιάδες γλυκόζες (MW = 1-10 εκατομύρια). Έχει α(1-4) δεσμούς και α(1-6) δεσμούς (διακλαδώσεις). Βρίσκεται κυρίως στο εξωτερικό του κόκκου του αμύλου. Δε διαλύεται στο νερό αλλά διογκώνεται και με θέρμανση δίνει αμυλόκολλα.

Ζελατινοποίηση αμύλου Tο άμυλο αποτελείται από δύο είδη μορίων: την αμυλόζη, που είναι ένα γραμμικό ομοπολυμερές της γλυκόζης και την αμυλοπηκτίνη που είναι διακλαδισμένο ομοπολυμερές της γλυκόζης. Απαντάται σε μορφή κόκκων που σχηματίζονται εξωτερικά από μόρια κυρίως αμυλοπηκτίνης, ενώ τα μόρια αμυλόζης βρίσκονται στο εσωτερικό τους. H σύσταση και το σχήμα των κόκκων ποικίλλει στους διάφορους τύπους αμύλου. Όταν το άμυλο θερμαίνεται ενώ βρίσκεται σε διασπορά μέσα σε νερό αρχίζει μία διόγκωση των κόκκων στους 60‐70°C. Mε ανύψωση της θερμοκρασίας παρατηρείται επί πλέον διόγκωση και ελευθέρωση των μορίων της αμυλόζης από τους κόκκους. Tέλος, σε ακόμη υψηλότερη θερμοκρασία και με απορρόφηση μεγάλης ποσότητας νερού μπορεί να συμβεί διάρρηξη των κόκκων. Tο φαινόμενο καλείται ζελατινοποίηση του αμύλου.

Θερμοκρασία ζελατινοποίησης Καλαμπόκι 61-72°C Πατάτα 62-68°C Σίτος 53-64°C Ρύζι 65-73°C Οι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν το Τζ είναι: το pH, ο ρυθμός θέρμανσης (dQ/dt), και η παρουσία σακχάρων και λιπαρών.

Ζελατινοποίηση του αμύλου πραγματοποιείται στις διεργασίες όπου τα αμυλούχα τρόφιμα θερμαίνονται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη της αντίστοιχης έναρξης ζελατινοποίησης. Τυπικές τέτοιες διεργασίες είναι ο κλιβανισμός αρτοσκευασμάτων ή ειδών ζαχαροπλαστικής, ο βρασμός, και το τηγάνισμα. Οι μεταβολές που υφίσταται το άμυλο κατά τη ζελατινοποίηση επηρεάζουν τη δομή και τις ρεολογικές ιδιότητες των τροφίμων

Πειραματική πορεία Tο αιώρημα θερμαίνεται, ενώ αναδεύεται έντονα. Zυγίζονται 2.0 g αμύλου και προστίθενται σε 50 ml νερού. Tο αιώρημα θερμαίνεται, ενώ αναδεύεται έντονα. Σε τιμές της θερμοκρασίας 65και 95°C λαμβάνονται δείγματα των 1-2 mL και γίνεται δοκιμή ικανότητας για άπλωμα σε επίπεδη γυάλινη πλάκα. Ταυτόχρονα γίνεται παρατήρηση των μεταβολών των κόκκων του αμύλου στο μικροσκόπιο.

Μικροσκοπική παρατήρηση Αποτελέσματα Δείγμα αμύλου πατάτας Οπτική παρατήρηση Μικροσκοπική παρατήρηση 65ο C 95ο C

Ερωτήσεις Τί είναι η ζελατινοποίηση του αμύλου και ποιοι παράγοντες την επηρεάζουν; Τι είναι το τροποποιημένο άμυλο;

Προσχέδιο εργασίας Θεωρητικό Μέρος Ορισμοί: Υδατάνθρακες, Άμυλο, Αμυλόζη-Αμυλοπυκτίνη, Ζελατινοποίησης αμύλου, Παράγοντες που επηρεάζουν την ζελατινοποίησης του αμύλου και σημασία της ζελατινοποίησης. Πειραματικό Μέρος Όργανα Σκεύη Θερμαντικός αναδευτήρας με θέρμανση Θερμόμετρο υδραργύρου Άμυλο πατάτας Ζυγός Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο Πειραματική πορεία Βλέπε διαφάνεια 15 Αποτελέσματα Βλέπε διαφάνεια 16 Ερωτήσεις Βλέπε διαφάνεια 17