Chemie VT-gedeelte + verdieping:
Koolhydraten, suikers & zetmelen
Koolhydraten zijn suikers, zetmelen (en vezelstofenn, die een energiebron zijn voor ons lichaam.
Er bestaan verschillende koolhydraten namelijk:
1. Mono-sachariden: dit zijn suikers met 1 suikermolecuul. Hieronder vallen glucose, fructose,
arabinose en galactose.
2. Di-sachariden: dit zijn suikers met 2 suikermoleculen, hieronder vallen maltose (= 2x glucosen,
lactose(glucose+galactosen en sacharose(=glucose+fructosen.
3. Polysachariden: dit zijn suikers met meer dan 10 suikermoleculen, zoals pectne, zetmeel en
cellulose.
4. Oligosachariden: dit zijn suikers die tussen 2 en 10 suikermoleculen, zoals maltodextrines.
Een paar andere belangrijke termen die bruikbaar zijn bij koolhydraten:
Aldosen: dit zijn monosachariden met een aldehydegroep per moleculen zoals, glucose. Deze kunne
geoxideerd (er worden elektronen afgestaann worden tot een zuur. Meestal zijn aldosen
reducerende suikers (deze suikers kunnen zorgen voor bruinkleuringn. Voorbeelden van reducerende
suikers zijn glucose, maltose en lactose. Fructose en sacharose zijn geen reducerende suikers.
Bij polymeren zijn er ook nog verschillende indelingen zo kunnen zij ingedeeld worden in:
- Homoglyanen: dit is een polymeer (een reeks van moleculenn dat samengesteld is uit 1 soort
molecuul.
- Heteroglyanen: polymeer dat samengesteld is uit meerdere soorten moleculen.
Wat is de bron van koolhydraten? Koolhydraten bestaan voor 75% uit plantaardige
voedingsmiddelen bijvoorbeeld riet of suikerbieten. Hieruit worden dus koolhydraten uit gehaald! Er
worden verschillende soorten koolhydraten gehaald uit de delen van planten. De celwanden zorgen
voor cellulose, hemicellulose en lignine (=houterige stofn. De middenlamlel bevat pectne en de
zaden/knollen/vruchten bevaten zetmelen (polysacharidenn en suikers.
Wat zijn de eigenschappen van de verschillende koolhydraten?
1. Suikers (mono- en disachariden): zijn korte ketens, waardoor ze snel verteerbaar en
wateroplosbaar zijn.
2. Zetmelen (polysachariden): Dit zijn langere ketens, die redelijk snel verteerbaar zijn, maar
minder goed oplosbaar zijn.
3. Vezelstoffen (polysachariden): dit zijn koolhydraten met een celwand en deze zijn daardoor
bestand tegen spijsverteringsenzymen zoals: pectne, cellulose, hemicellulose en lignine.
Wij gaan ons nu verder verdiepen in de polysachariden. De hoofdgroep die hierbij horen zijn
zetmelen, die worden behandeld in dit blok. Er zijn vele soorten zetmelen zoals:
- Cellulose en- derivaten, deze worden gebruikt als emulsiestabilisator, verdikker en vetvervanger.
- Zeewierextracten: alginaten, carrageen, agar.
- Plantenexsudaten of gummen: arabische gom (afomstg van acaciaboom, harsachtge gom bij
beschadiging schors, het is grotendeels oplosbaar in watern, tragacanth gom (afomstg uit een
wortel van een plant die gedroogd isn.
- Zaadgommen: locust bean en guar gom
- Plantenextracten: pectne
- Microbiële gommen: xanthaan gom (is een natuurlijke polysacharide, die gemaakt wordt door
een bacterie canthomanos campestris uit suiker en melasse = een stroopachtg bijproduct van de
producte van suikern
,Wat voor functes hebben koolhydraten precies? Hieronder zijn ze op een rijtje gezet.
- Nutritonele waarde (voedingswaarden
- Metabolische functe (stofwisselingn
- Natuurlijke zoetstof (monosachariden
- Ruwe grondstof voor fermentate (nodig om te kunnen fermenterenn
- Basisingrediënt van granen
- Wordt gebruikt als geleer en verdikkingsmiddelen (polysacharidenn
- Stabilisator
- Precusor (=uitgangsstof, is een stof die als voorloper dient voor een andere stof en deel uitmaakt
van de nieuwe stofn voor aroma en kleur.
Nu gaan we verder met suikers. Wat is de herkomst van suiker? Suiker is een product die afomstg is
uit verschillende producent. Hieronder wordt het in een rijtje gezet en beschreven.
1. Suikerbiet(en): suiker ontstaat door fotosynthese in de plant. De suikerbiet wordt jaarlijks
geoogst ook wel campagne genoemd. Het groeit in een gematgd klimaat, zoals in Nederland.
De plant bestaat 15-20% uit suiker. Het proces gaat als volgt. Er wordt suikersap gewonnen
door de bieten in stukken te snijden (meer oppervlak, hogere opbrengstn. Vervolgens worden
deze in een ketel met warm water gegooid en worden de ongewenste stofen (zoals eiwitenn
eruit gefilterd. Hierna wordt het gekookt tot stroop, gecentrifugeerd en gedroogd.
2. Suikerriet: dit is suiker afomstg uit riet, die groeit in (subntropische klimaten zoals,
Indonesië. De rieten worden elke 10-24 maanden geoogst. De samenstelling van een riet is
13-18% suiker en 100% sacharose. Het sap die afomstg is uit de riet wordt ingekookt,
gekristalliseerd en gezeefd. Het proces is vergelijkbaar met die van bietsuiker, maar heef
alleen meer stappen. De suiker uit biet en riet hebben grotendeels dezelfde samenstelling,
het ziet er ook hetzelfde uit na kristallisate en zuivering. In Nederland wordt rietsuiker nooit
volledig gerafneerd, omdat je anders geen verschil ziet.
3. Suikerpalm: dit is suiker die afomstg is uit een boom, die groeit in de (subntropen bv.
Thailand. Hierbij wordt de boom “gebloed”. De kleur is goudbruin tot donkerbruin in
poedervorm tot pastavorm. Het bestaat voornamelijk uit saccarose. In deze suikersoort
ziten echter zoveel natuurlijke stofen in, zoals vitamines en mineralen. Het lichaam neemt
deze suikersoort langzaam op waardoor de bloedsuikerspiegel niet zo hard stjgt. Het
glycemische index (= een maat om aan te geven hoe snel koolhydraten verteerd worden in
de darmen en als glucose in bloed worden opgenomenn is lager dan de andere twee
suikersoorten.
Suikers komen op meerdere vormen voor zoals, poedervorm (poedersuiker),
stroop(glucosestropen) en kristalvorm(kristalsuiker). Ook kan suiker verdeeld worden in ruw en
gerafneerd. Hieronder zijn de eigenschappen op een rijtje gezet:
1. Ruwe suiker is onbewerkt en bevat de vezels, vitaminen en mineralen nog. Hierdoor heef
het een langzame vertering. De suiker is tevens natuurlijk, omdat het niet bewerkt is en heef
een bruine kleur.
2. Geraffineerd suiker is suiker dat bewerkt is. Hierbij zijn de mineralen, vitaminen en vezels in
de fabriek eruit gehaald. De suiker is dus bewerkt en heef een neutrale smaak, ook is de
kleur wit. De verwijdering van de mineralen, vitamines en vezels zorgen ervoor dat de
producten langer houdbaar zijn. Deze suikers zijn trouwens sneller verteerbaar. Het proces is
als volgt: wassen, snijden, malen, walsen (persenn, filteren, centrifugeren, carbonatate
(fosfatate, toevoegen van ongebluste kalk en koolzuurgas om ongewenste stofen te
verwijderenn, indikken door verdamping (tot diksapsn, ontkleuren (m.b.v. kleurstofn,
ionenuitwisseling met een hars, verder indikken door evaporate, kristallisate en nogmaals
centrifugeren en drogen. Hierna blijf er kristalsuiker over, het restproduct is melasse. Als
laatst wordt het behandeld met antschuimmiddel en formaldehyde, verzuren met
, zwaveldioxide en daarna toevoeging van hardheidsstabilisator en wordt het geschoond met
blauwzuur.
Glucosestropen: dit is een product die voornamelijk herkomstg is uit maïs en tarwe. Het is een
product die bestaat uit gerafneerde, geconcentreerde oplossing van D-glucose, maltose en andere
oligosachariden. Het is een gecontroleerde partële hydrolyse (splitsing van chemische verbinding
door water bv. knippen van zetmeeln van maïs of tarwezetmeel. Kortom een mengsel van zetmelen
wordt geknipt. De plek van de knip geef aan wat voor soort suiker het is. Glucosestropen worden
veel gebruikt omdat, het goedkoper is, minder zoet en makkelijker verwerkbaar bijvoorbeeld in
fabrieken. Andere eigenschappen zijn dat de viscositeit hoger is dan sacharose (tafelsuikern, minder
goed oplosbaar is (door het zetmeeln, de vochtbinding zorgt voor een malser product (het is wel
minder mals, dan sacharose omdat zetmeel minder goed bindtn. Het wordt toegepast in producten
zoals, snoep, instant soepen, sauzen, frisdrank etc. Verder zorgt glucosestroop ervoor dat een
product minder snel uitdroogt en houdt het product relatef vochtg. De energie uit de stroop is goed
verteerbaar en bevat geen eiwiten.
Suikerspectrum: eigenschappen bepalen door % aanwezige suikers
De kwaliteit van glucose kan aangeduid worden met DE of terwijl dextrose equivalent. De DE = %
reducerende suikers, uitgedrukt als dextrose en berekend op hoeveelheid droge stof (het aanwezige
reducerende suikersn. Indien er sprake is van een sterkere hydrolyse, is de DE hoger en het
percentage suiker hoger in de stroop. DE= de mate waarin zetmeel gesplitst is in kleine eenheden,
hoe hoger de DE, hoe meer zetmeel er gesplitst is.
De DE waardes worden gegroepeerd namelijk;
- DE 0 is zetmeel - DE 0-20 maltodextrines
- DE 20-65 gedroogde glucosestroop - DE 65-100 High DE glucosestropen
- DE 100 is dextrose (= glucose)
BRIX, dit is een methode om de hoeveelheid suiker in een oplossing gebaseerd op de refracte van
het licht. Of terwijl is het een maat voor de hoeveelheid opgeloste suikers in een vloeistof. Het geef
aan hoeveel procent van de vloeistof uit suikers bestaat. De waarde wordt uitgedrukt in graden ˚. Er
zijn verschillende soorten meetnstrumenten zoals, de refractometer en polarimeter. De optsche
actviteit is dat lagere suikers optsch actef zijn, zij draaien het vlak van lineair gepolariseerd licht
over een bepaalde hoek van lichtdraaiing. De sacharose is optsch actef en heef een speciale
rotatehoek, invertsuiker bestaat uit gelijke delen glucose (+53˚n en fructose (-92˚n. Hierbij heef een
specifieke polarisategraad heef een -39 graden, de polarisate-rotate, hij gaat van positef naar
negatef. Het is zoals hoe hoger het aantal graden, hoe meer lagere suikers.
Kristallisate: hierbij wordt het vervangen naar een vaste stof door ververzadiging
Kristalrooster: hierbij worden suikermoleculen geordend volgens een bepaald patroon (kristallijnn
Zoetkracht: de zoetheid van suiker. De zoetkracht van een suiker wordt vergeleken met de
zoetkracht van sacharose (tafelsuikern. Een voorbeeld is 30% lactose smaakt even zoet als 10%
sacharose>sacharose is driemaal zoeter dan lactose.
Hierbij kort samengevat wat de functes van suikers zijn:
- Zoetheid het is de belangrijkste zoetstof in de banketndustrie en de vervangingsmogelijkheden
zijn beperkt.
- De kleur het heef reducerende eigenschappen (Maillard reacten, basterdsuiker (sterke kleuring
door invertsuikern
- Vorm beïnvloedt de zetmeelverstjfseling (waterbindingn
- Eeteigenschappen tjdstp zetmeelverstjfseling bepaalt groote gascellen, vroeg kleine cellen,
compact product en laat krokant product en gascellen groot.
, Verdieping gedeelte – Bruinkleuringen:
Er zijn verschillende soorten bruinkleuringen namelijk, maillaird reacte met reducerende suikers,
caramellisate (suikers bij hoge temperatuur) en enzymatsche bruinkleuring (polyphenoloxidasen,
bij vers gesneden groente/fruit). Er is nog een bruinkleuring, die niet echt als een bruinkleuring
wordt beschouwd, omdat het voorkomen kan worden, dit is de bruinkleuring olie hierbij gaat het om
polymerisate (is het samenvoegen van kleine koolwaterstofen tot een lange ketenn van frituurolie
en is een ongewenste bruinkleuring.
1. De maillard-reacte: hierbij ontstaan favours en het is verantwoordelijk voor de
kleurveranderingen. Dit is een niet-enzymatsche bruinkleuring, omdat hierbij
reducerende suikers nodig zijn. Ook hebben producten een bepaalde
antoxidanteve werking (bv. de korst van brood zorgt voor dat er O 2 indringtn. Er
kan ook voedingswaarde verliezen (lysine, asparaginezuurn. Bepaalde
reacteproducten zijn gifig. Meneer Maillard heef tussen 1912-1916 acht artkelen gepubliceerd
over de bruinkleuring van aminozuren (eiwitenn met reducerende suikers. Reducerende
suikers: suikers met halfacetaatgroep, er is (in oplossingn een evenwicht tussen gesloten
en open aldehyde vorm. De figuur hieronder weergeef de half(heminacetaat, waarmee
men de reducerende suikers kan herkennen. De half-acetaatgroep is dus de bovenste
openstaande groep, deze kan gebruikt worden voor de bruinkleuring. De ringsluitng
veroorzaakt een ringstructuur, die open kan en is dan reducerend, deze kan reageren
met NH2-groep(aminogroepn, dit zorgt weer voor een maillard -reacte.
Wat is het mechanisme? Het mechanisme is als volgt, het N-atoom van het aminozuur is een
nucleofiel (= het is zoekend naar een positeve ladingn. De C=O is de open structuur van reducerende
suikers (aldohexosen en aldoketosenn zoals bij glucose en fructose heef een gedeeltelijke positef
gelanden C, doordat de O electronegatever is dan de C.
Dit is de reacte van een aldehydegroep (dit is de
openstructuur bv. in glucosen en een amine (aminozuurn.
De schema hiernaast weergeef de stappen plan van de
maillard reacte, waarbij uiteindelijk melanoiden
(eindproduct, de favoursn ontstaan. De eerste stap is het
samenbrengen van een (reducerenden suiker met een
aminozuur. Daarna gebeuren er veel chemische reactes
en ontstaat er na de derde stage melanoiden (dit zijn
polymeren die worden gevormdn.
Hoe ontstaan de kleur en smaak(enn bij de maillard reacte? Op het figuur
hiernaast is te zien dat er na het toevoegen van een aminozuur een
herschikking plaatst vindt. Er wordt H2O afgehaald van het aminozuur en
reducerende suiker. Deze moleculen vallen weg, daarna wordt er
nogmaals H2O en RNH2 weggehaald. Er blijven carbonylverbinding(enn
over. De aminozuren of proteïnen samen met het eindproduct zorfgt voor
de smaakcomponenten en kleurverandering.
