Cukrovinkářské suroviny
2. přednáška, Jana Čopíková, 2013
Obsah Cukry Želírující suroviny Jádroviny a rozinky Vosky, laky Barviva
Suroviny - cukry
Sukralosa CH2OH
pyridin
CH2OH O
O H
H OH
OH O
OH
TrCl
CH2OH
OH
CH2OTr O H H OH
OH O
OH
OH
CH2OTr
OH CH2OTr
OH
OH
CH2 OTr O H H OAc
H+
CH2OTr O AcO O
AcO
CH2 OH
OHO AcO
O OAc
chloroform pyridin
O AcO
O
CH2 Cl OAc
CH2OH Cl H OH
CH2 Cl
O H
O HO
O
CH2 Cl OAc
CH2 Cl
O H
H OAc
OAc
CH2 OAc CH2Cl
CH2OH OAc
CH2 OAc Cl
OAc
O H
CH2 OH O AcO
OAc
CH2 OH O AcO
O H
OAc
H OAc
CH2OAc O H H OAc O
sulfurylchlorid
O
Cl
HO
CH2OTr OAc
OAc
CH2 OTr
CH2 OAc H OAc
O
AcO
OAc
OAc
HO
Ac2O NaAc
CH2OTr
OH
CH2OTr O AcO
O H H OAc
OH O
OH
CH2OTr
AcCl
CH2OTr O
O H H OH
6,1,6-tri-O-tritylether sacharosy
CH2OTr O
OH
CH2 Cl OH
4,1,6-trichloro-4,1,6-trideoxy-galacto-sucrose, sukralosa
Palatinit, izomalt
Isomaltulosa
6-O--D-glukopyranosyl-D-glucitol a 6-O--D-glukopyranosyl-D-mannitol
Erythritol
Hydrokoloidy a cukrovinkářského želé
Přehled technologických parametrů při výrobě želé a gumovitých cukrovinek arabská guma
škrob
želatina
35-45
9-12
5-12,5
1-1,5
1-1,5
teplota1 (oC)
25
71-82
60-65
87-95
93-100
teplota2 (oC)
82
93
71-82
76
93
teplota3 (oC)
71-82
82-93
71-72
65-76
82-93
teplota4 (oC)
20-37
20-37
20-37
35-37
71-82
24
12
4
3
1
5-8
5-8
5-8
5-8
5 - 10
obsah (%)
čas4 (h) vlhkost nalévacího škrobu (%)
agar
pektin
Škrob AP
AM
• Struktura: Škrob se skládá z dvou typů molekul, amylosy (AM, obvykle 20-30%) a amylopektinu (AP, obvykle 70-80%). Oba jsou polymery -D-Glc jednotek v 4C1 konformace, které v AM jsou -(14)- vázané a v AP je přibližně jeden zbytek na každých 20 navíc vázán -(16)- (body větvení). Hodnota AM/AP a počet -(16)bodů větvení jsou závislé na zdroji škrobu.
Příklady tvorby gelu
Hydrolyzáty škrobu
• • • • • •
http://www.roquette.com/ http://www.starch.dk/isi/glucose/glucose.htm http://www.fao.org/docrep/W6355E/w6355e0o.htm http://www.avebe.com http://www.cargillsweetness.com/ http://www.nationalstarch.com Cerestar
Pektin: tvorba gelu Vazebné zóny
HM pektin :
LM pektin:
sacharosa, pH<7
Ca2+, pH~7, “egg-box“ model
Příklady tvorby gelu LM Pektin
DM – stupeň methylace DB – stupeň tvorby bloků ∑Volná GalA
∑GalA Pevnost gelů s vápníkem koreluje DBabsCa2+ LM pektiny s vyšším DBabs tvoří gely srovnatelné s HM pektiny při nízkém pH Fraeye I. A kol.: Trends in Food Science&Technology 21 (2010) 219; Strom A. a kol.: Biomacromolecules 8 (2010) 2668
Příklady tvorby gelu Pektin: tvorba gelu Standardizace pektinu 150 °SAG Tvorba gelu při pH 2,25-2,45 Roztok se obsahem sušiny 65 % vytvoří gel s pevností 150 °SAG Vysokoesterifikované pektiny
Nízkoesterifikované pektiny
Příklady tvorby gelu: pektin
Agar
• Zdroje: červené řasy (Rhodophycae).
• Strukturní jednotky: Agar je složen 1,4- a 1,3- -D-Galp a 3,6-anhydro- -LGalp jednotek vázaných 1,4- a 1,3- vazbami. Asi každá desátá -D-Galp jednotka obsahuje sulfát esterovou skupinu. Termoreverzibilních gely
Arabská guma
• Zdroje: exudát stromu Acacia senegal
• Strukturní jednotky: Arabská guma je velmi větvený polysacharid. Obsahuje -D-Gal a D-GlcA jednotky. Arabská guma také obsahuje L-Ara, L-Rha a 4-O-methyl-D-GlcA jednotky.
Želatina
O O
Glycin-prolin-X, glycin-X-hydroxyprolin
O NH
H2N N
OH
O NH2
http://www.gelatine.org/en.html http://www.lsbu.ac.uk/water/hygel.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Collagen
http://www.gelatine.org/en.html
Ukázka hlavních aminokyselin v želatině Hlavní aminokyseliny želatiny: • glycin (Gly) • prolin (Pro) • hydroxyprolin (ProOH)
•
Zdroje: šlachy a kůže zvířat – Vepřová kůže, kyselý proces želatina A – Hovězí šlachy, alkalický proces želatina B
Bloom is a test to measure the strength of a gel or gelatin. The test was originally developed and patented in 1925 by O. T. Bloom. The test determines the weight (in grams) needed by a probe (normally with a diameter of 0.5 inch) to deflect the surface of the gel 4 mm without breaking it. The result is expressed in Bloom (grades). It is usually between 30 and 300 Bloom. This method is most often used on soft gels. To perform the Bloom test on gelatin, a 6.67% gelatin solution is kept for 17-18 hours at 10°C prior to being tested
Želatina • Vlastností:
Želatina je častečně rozpustná ve studené vodě. Při 40 °C je dobře rozpustná. Thermoreverzibilní gely. • Použití:
Tvorba gelu ze želatiny Obsah želatiny • • •
0,01 g/100 g – individuální stočené molekuly. 0,2 až 0,5 g/100 g jednotlivé řetězce se začínají shlukovat. Více než 1 g/100 g vznikají vazby mezi shlukujícími se řetězci a vzniká gel.
Čím méně byl hydrolyzován kolagen během extrakce z přírodního materiálu, tím pevnější gel vzniká při nižším pH. Tvorba gelu více než 1000 h • Vytváří se tříchodá šroubovice s opakujícím se tripletem Gly-X-Y, kde X a Y jsou nejčastěji prolin a hydroxyprolin • Spojování šroubovic v kolagenu pomoci lysinu • Isoelektrický bod: – želatina A - IEP 8 - 9 – želatina B - IEP 4,8 - 5,4
Tvorba gelu ze želatiny
Pevnost želatiny (°Bloom): a) 6,67 % roztok želatiny, 17-18 h, 10 °C b) Hmotnost závaží 4 mm 30-300 °Bloom Vliv koncentrace želatiny na pevnost gelu (C1)n x (B2) = (C2)n x (B1) n = 1,7 pro želatinu 150-250 °Bloom n = 1,8-1,9 pro želatinu 100-150 °Bloom
Tvorba gelu ze želatiny Obsah želatiny v roztoku 0,01 g/100 g – individuální stočené molekuly. 0,2 až 0,5 g/100 g jednotlivé řetězce se začínají shlukovat. Více než 1 g/100 g vznikají vazby mezi shlukujícími se řetězci a vzniká gel.
Čím méně byl hydrolyzován kolagen během extrakce z přírodního materiálu, tím pevnější gel vzniká při nižším pH. Vytváří se tříchodá šroubovice s opakujícím se tripletem Gly-X-Y, kde X a Y jsou nejčastěji prolin a hydroxyprolin Spojování šroubovic v kolagenu pomoci lysinu Isoelektrický bod: želatina A - IEP 8 – 9 (vepřová želatina A, kyselý proces) želatina B - IEP 4,8 - 5,4 (hovězí želatina B, alkalický proces) Tvorba gelu více než 1000 h
Vliv nízkomolekulárních látek
Vliv vybraných cukrů na pevnost gelu (3 % želatiny)
• •
Sacharidy, glycerol a další neelektrolyty zvyšují pevnost želatinového gelu. Elektrolyty snižují pevnost želatinového gelu.
Interakce želatiny s neutrálními oligo- a polysacharidy •
• •
Lokustová guma a guar – molekulová hmotnost kolem 1 mil, tudíž dochází k separaci molekul a koacervaci, tj. srážení dvou fází. Řídce vařivý škrob nebo jeho deriváty – náhrada škrobu v nízkých koncentracích. Škrobové sirupy a maltodextriny – při koncentracích v oblasti cukrosirupových hmot pevnost gelu klesá s rostoucí průměrnou molekulovou hmotností oligosacharidů v sirupu.
Vliv škrobových sirupů na pevnost gelu želatiny obsah želatiny 3 %, obsah sirupu 30 %, 10 °C A- maltodextrin DP 10-13, B- maltodextrin DP 17-20, C- škrobový sirup DE 26-32, D- škrobový sirup DE 36-40, E- škrobový sirup DE 39-43, F- škrobový sirup DE 60, G - glukosa
Želatina- tvorba gelu
Vliv vybraných cukrů na pevnost gelu (3 % želatiny)
• •
Sacharidy, glycerol a další neelektrolyty zvyšují pevnost želatinového gelu. Elektrolyty snižují pevnost želatinového gelu.
Interakce želatiny s kyselými polysacharidy
IEP
IEP
A – kyselý proces, vepřová želatina B – alkalický proces, hovězí želatina Kombinace s -karrageenanem: jen želatina typu B
Organické kyseliny a další cukrovinkářské suroviny
Organické kyseliny
Kyselina mléčná Kyselina jablečná
Kyselina citronová Kyselina vinná
Kys. citronová
Kys. mléčná
pKa = 3,09-6,39
pKa = 3,86
Kys. askorbová
Kys. fumarová
pKa = 4,1; 11,6
pKa = 3,03;4,44
Kys. vinná pKa =3,22; 4,25
Organické kyseliny
Jarett T.N. : MC, 92 (2012), 58
Ovoce
Hlavní kyselina Vedlejší kyselina
Jablko Třešně Pomeranč Broskev Mango Jahody Hrozny
Jablečná Jablečná Citronová Jablečná Citronová Citronová Jablečná
Vinná, fumarová Vinná Jablečná Citronová Jablečná, vinná Jablečná, vinná Vinná
Fyzikální vlastnosti cukrů
Lékořicové cukrovinky Lékořicové cukrovinky lékořice, mouka a melasa Glycyrrhiza glabra, lékořice
Glycyrhizin • • • • • • • •
Glycyrhizin Ca2+ a K+ sůl kyseliny glycyrrhizinové
50 sladší než sacharosa Tišící prostředek proti kašli Inhibice 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenasy –léčení žaludečních vředů Metabolit kyseliny glycyrhetinové - kortison→ kortisol Léčivé účinky na poškozená játra Inaktivace viru herpes simplex Zákaz těhotným ženám Snižuje hladinu testosteronu
Jádroviny a rozinky Mandle http://www.bluediamond.com/
Střední Východ a jižní Asie
http://en.wikipedia.org/wiki/Almond
Lískové ořechy
Prunus dulcis, syn. Prunus amygdalus Batsch., Amygdalus communis L., Amygdalus dulcis Mill
1st Grade 12 -14 mm, půl palce
http://www.hazelnut.com/index.php http://www.sabirhazelnut.com.tr/index.asp http://en.wikipedia.org/wiki/Hazelnut
Hazel (Corylus)
Jádroviny a rozinky Arašídy, luštěnina Původ Peru, Čína, Indie, USA, ….. Kultivary: Španělský, Runner, Virginia a Valencia Arachis hypogaea
Rozinky
http://en.wikipedia.org/wiki/Raisin
http://www.sunmaid.com/product-specifications.html http://www.nationalraisin.com/industrial-products/products-specifications.aspx
