Samenvatting zetmeel- en derivaten
Zetmeel
Is een universele vorm van koolhydraatreserve in nagenoeg alle groene planten en is aanwezig in de vorm van zetmeelkorrels.
- Door fotosynthese produceren de groene planten de bouwsteen van zetmeel: glucose
Fotosynthese
Is een reductieproces, waarbij lichtenergie gebruikt wordt voor de reductie van kooldioxide, volgens de bekende vergelijking van
koolzuurassimilatie:
6 CO2 + 6 H2O lichtenergie + C6H12O6 + 6 O2.
Glucose
Omdat deze stof te goed oplost in water om als reservestof te worden bewaard, wordt de gevormde glucose gedeeltelijk gebruikt om een
voedselvoorraad aan te leggen in de vorm van zetmeel.
Natief zetmeel
Zoals het voorkomt in de zetmeelkorrels
- Heeft zodanige eigenschappen dat het slechts in beperkte mate bruikbaar is in levensmiddelen. Hierdoor ondergaat het zetmeel vaak
een modificatieproces.
Chemisch en/of fysische gemodificeerd zetmeel
Wordt in een groot aantal levensmiddelen toegepast om de kwaliteit van deze levensmiddelen te waarborgen of te verbeteren.
- Het uiterlijk
- De houdbaarheid
- De stabiliteit
- De structuur
- De consistentie
- De textuur
- Smaak
Zetmeelproduct
Wordt toegevoegd als additief en fungeert daarbij als verdikkingsmiddel, geleermiddel, bindmiddel, drager, emulgeermiddel en/of als
stabilisator.
Chemische structuur zetmeel
De bouwsteen van zetmeel is glucose.
- Dit is een monosacharide dat in de natuur voorkomt in de vorm van pyranose.
- Een andere structuurbenadering van glucose is de lineaire vorm waarin men duidelijker de reducerende aldehydevorm aan C-1 die
intern verbonden is met de C-5 kan onderscheiden.
- Men onderscheid α-D-glucopyranose en β-D-glucopyranose.
o In de β vorm zijn alle hydroxylgroepen in horizontale positie.
o In de α vorm bevindt zich de hydroxylgroep aan C-1 in de verticale positie.
Zetmeel
Is een polymeer van α-D-glucosebouwstenen die door middel van glycosidische bindingen met elkaar verbonden zijn.
- Deze binding komt tot stand door wateruittreding.
Het is geen homogeen polymeer maar een mengsel van 2 structureel verschillende componenten:
- Amylose
- Amylopectine
Cellulose
Is een polymeer van β-D-glucose.
- Hierdoor zijn de glycosidische bindingen in β 1,4-glucaan horizontaal (equtoriaal)
- Celluloseketens zijn daardoor vlak en star en kunnen zich onderling dicht opeen rangschikken, waarbij waterstofbruggen gevormd
worden tussen de keteens
Amylose
Is een puur α 1,4-glucaan
- Gemiddelde polymerisatiegraad varieert en ligt tussen 500 en 2000
- De gemiddelde grootte van de amylosemoleculen is karakteristiek voor het zetmeel van een bepaalde plantensoort.
- Moleculair gewicht is 105.
Amylopectine
Is een vertakte α 1,4-glucaan.
- De vertakkingen worden gevormd door α 1,6 glucosidische bindingen
- Het bouwprincipe van de verknoping van de lineaire α 1,4 gebonden keten door α 1,6 vertakkingen is op afbeelding 2.1.3 te zien.
- Moleculair gewicht is 107.
Reducerende einde
Is de half acetaal hydroxylgroep aan C-1
Niet reducerende
De andere eindstandige glucose-eenheden
Samenstelling aardappelzetmeel
- 21% amylose
- 79% amylopectine
De aardappelzetmeelkorrel is min of meer ovaal van vorm.
Samenstelling aardappelzetmeel korrels
- Water 20%
- Amylose 16%
- Amylopectine 64%
- Fosfor 0,15 – 0,25%
, - Eiwit 0,05 – 0,10 %
- Vetten en zuren 0,1%
Fosfor is aardappelzetmeel
Komt voor in de vorm van fosforzuur dat veresterd is met een OH-groep van het zetmeel.
- Is vooral aan amylopectine gebonden
- De aanwezigheid heeft invloed op de viscositeit van zetmeel in de oplossing.
Eiwit in zetmeel
Is niet geheel te verwijderen uit het zetmeel.
- Te veel eiwit heeft tot gevolg dat er schuimvorming en kleurvorming door hydrolysaten op kan treden.
Vetten
Kunnen het zwelvermogen van zetmeel verlagen, door het vet aan amylose verbonden en in de spiraal opgesloten is.
Grootte en vorm van de korrel
De grootte is soort specifiek.
Soort zetmeel Korrel grootte (µm)
Maïs 10 – 25
Aardappel 20 – 185
Tarwe 20 – 40
Tapioca 5 – 35
Rijst 3–5
Bouw zetmeelkorrels
De ketens en ketendelen van de zetmeelmoleculen liggen hoofdzakelijk radiaal (lopend van binnen naar buiten)
gerangschikt in de korrels.
- De ketens zijn niet lang genoeg om vanaf het midden van de korrel tot aan de buitenkant te lopen, maar ze zijn
laagsgewijs opgebouwd in de korrel.
Polarisatiekruis
Molecuulketens en ketendelen krijgen een regelmatige ordening doordat uitstekenede zijketens onderling gedeeltelijk
verbonden worden.
- Laat men licht vallen door een polarisator, die zich onder het te onderzoeken preparaat in de microscoop bevindt,
dan wordt het licht gepolariseerd.
- Heeft men nu boven het preparaat een analysator, waarvan de optische richting loodrecht staat op die van de
polarisator, dan ziet men een donker veld, waarin zich lichte korrels bevinden, die echter alle een zwarte
kruisachtige figuur vertonen.
Amorf
De plaatsen waar het rangschikken niet plaats vind.
Verstijfseling
Wanneer men gedroogd zetmeel in water suspendeert, nemen de zetmeelkorrels snel water op, waardoor het volume van
de korrels ongeveer 10% groter wordt. Bij het verwarmen van deze suspensie treedt bij een bepaalde temperatuur een zeer
sterke zwelling op. Dit is de verstijfseling.
De micellen
Lossen niet op volledig op in water tijdens het verstijfselen, respectievelijk koken van zetmeel. Ze vormen een los netwerk
van onderling verbonden moleculen.
- Dit komt doordat amylose en amylopectine in radiale richtingen via waterstofbruggen geassocieerd tot kristallijne
bundels, waarbinnen onderlinge samenhang bestaat worden gevormd.
Volume van de korrels
Neemt tijdens de verstijfseling sterk toe, waarbij tegelijkertijd de hoeveelheid vrij water afneemt.
- Het gevolg is dat de viscositeit van de “oplossing” sterk toeneemt.
- Hydratatie begint in de amorfe gebieden van de korrel.
- Bij verdere temperatuurverhoging worden ook de kristallijne gebieden gedesorganiseerd en gehydrateerd.
o Komt doordat de waterstofbruggen zwakker worden, waardoor er meer water tussen de ketens kan
dringen
Verstijfselingstemperatuur diverse zetmelen
Soort zetmeel Verstijfselingstemperatuur
Aardappel 56 – 66
Tapioca 59 – 70
Maïs 62 – 72
Tarwe 52 – 63
Rijst 61 – 77
Uiteenvallen van de korrel
Houdt niet in dat het zetmeel volledig moleculair in het water gedispergeerd is.
- Er blijven nog klompjes ketens over, die nog enige samenhang vertonen.
- Door een combinatie van verwarmen en sterk roeren is volledige dispersie mogelijk
Retrogradatie
Aantal verschijnselen die optreden bij het afkoelen van de meeste zetmeelsoorten die verstijfseld zijn.
Deze verschijnselen zijn vooral het gevolg van het feit dat de “oplossing” van een sol (vast-stof-in-water-
dispersie) overgaat in een gel. De belangrijkste gevolgen zijn:
- Toename viscositeit
- Troebel worden van de oplossing
- Vorming van aaneengesloten “vellen” op de warme oplossing
- Neerslaan van amylose deeltjes uit de oplossing
- Gelvorming
Zetmeel
Is een universele vorm van koolhydraatreserve in nagenoeg alle groene planten en is aanwezig in de vorm van zetmeelkorrels.
- Door fotosynthese produceren de groene planten de bouwsteen van zetmeel: glucose
Fotosynthese
Is een reductieproces, waarbij lichtenergie gebruikt wordt voor de reductie van kooldioxide, volgens de bekende vergelijking van
koolzuurassimilatie:
6 CO2 + 6 H2O lichtenergie + C6H12O6 + 6 O2.
Glucose
Omdat deze stof te goed oplost in water om als reservestof te worden bewaard, wordt de gevormde glucose gedeeltelijk gebruikt om een
voedselvoorraad aan te leggen in de vorm van zetmeel.
Natief zetmeel
Zoals het voorkomt in de zetmeelkorrels
- Heeft zodanige eigenschappen dat het slechts in beperkte mate bruikbaar is in levensmiddelen. Hierdoor ondergaat het zetmeel vaak
een modificatieproces.
Chemisch en/of fysische gemodificeerd zetmeel
Wordt in een groot aantal levensmiddelen toegepast om de kwaliteit van deze levensmiddelen te waarborgen of te verbeteren.
- Het uiterlijk
- De houdbaarheid
- De stabiliteit
- De structuur
- De consistentie
- De textuur
- Smaak
Zetmeelproduct
Wordt toegevoegd als additief en fungeert daarbij als verdikkingsmiddel, geleermiddel, bindmiddel, drager, emulgeermiddel en/of als
stabilisator.
Chemische structuur zetmeel
De bouwsteen van zetmeel is glucose.
- Dit is een monosacharide dat in de natuur voorkomt in de vorm van pyranose.
- Een andere structuurbenadering van glucose is de lineaire vorm waarin men duidelijker de reducerende aldehydevorm aan C-1 die
intern verbonden is met de C-5 kan onderscheiden.
- Men onderscheid α-D-glucopyranose en β-D-glucopyranose.
o In de β vorm zijn alle hydroxylgroepen in horizontale positie.
o In de α vorm bevindt zich de hydroxylgroep aan C-1 in de verticale positie.
Zetmeel
Is een polymeer van α-D-glucosebouwstenen die door middel van glycosidische bindingen met elkaar verbonden zijn.
- Deze binding komt tot stand door wateruittreding.
Het is geen homogeen polymeer maar een mengsel van 2 structureel verschillende componenten:
- Amylose
- Amylopectine
Cellulose
Is een polymeer van β-D-glucose.
- Hierdoor zijn de glycosidische bindingen in β 1,4-glucaan horizontaal (equtoriaal)
- Celluloseketens zijn daardoor vlak en star en kunnen zich onderling dicht opeen rangschikken, waarbij waterstofbruggen gevormd
worden tussen de keteens
Amylose
Is een puur α 1,4-glucaan
- Gemiddelde polymerisatiegraad varieert en ligt tussen 500 en 2000
- De gemiddelde grootte van de amylosemoleculen is karakteristiek voor het zetmeel van een bepaalde plantensoort.
- Moleculair gewicht is 105.
Amylopectine
Is een vertakte α 1,4-glucaan.
- De vertakkingen worden gevormd door α 1,6 glucosidische bindingen
- Het bouwprincipe van de verknoping van de lineaire α 1,4 gebonden keten door α 1,6 vertakkingen is op afbeelding 2.1.3 te zien.
- Moleculair gewicht is 107.
Reducerende einde
Is de half acetaal hydroxylgroep aan C-1
Niet reducerende
De andere eindstandige glucose-eenheden
Samenstelling aardappelzetmeel
- 21% amylose
- 79% amylopectine
De aardappelzetmeelkorrel is min of meer ovaal van vorm.
Samenstelling aardappelzetmeel korrels
- Water 20%
- Amylose 16%
- Amylopectine 64%
- Fosfor 0,15 – 0,25%
, - Eiwit 0,05 – 0,10 %
- Vetten en zuren 0,1%
Fosfor is aardappelzetmeel
Komt voor in de vorm van fosforzuur dat veresterd is met een OH-groep van het zetmeel.
- Is vooral aan amylopectine gebonden
- De aanwezigheid heeft invloed op de viscositeit van zetmeel in de oplossing.
Eiwit in zetmeel
Is niet geheel te verwijderen uit het zetmeel.
- Te veel eiwit heeft tot gevolg dat er schuimvorming en kleurvorming door hydrolysaten op kan treden.
Vetten
Kunnen het zwelvermogen van zetmeel verlagen, door het vet aan amylose verbonden en in de spiraal opgesloten is.
Grootte en vorm van de korrel
De grootte is soort specifiek.
Soort zetmeel Korrel grootte (µm)
Maïs 10 – 25
Aardappel 20 – 185
Tarwe 20 – 40
Tapioca 5 – 35
Rijst 3–5
Bouw zetmeelkorrels
De ketens en ketendelen van de zetmeelmoleculen liggen hoofdzakelijk radiaal (lopend van binnen naar buiten)
gerangschikt in de korrels.
- De ketens zijn niet lang genoeg om vanaf het midden van de korrel tot aan de buitenkant te lopen, maar ze zijn
laagsgewijs opgebouwd in de korrel.
Polarisatiekruis
Molecuulketens en ketendelen krijgen een regelmatige ordening doordat uitstekenede zijketens onderling gedeeltelijk
verbonden worden.
- Laat men licht vallen door een polarisator, die zich onder het te onderzoeken preparaat in de microscoop bevindt,
dan wordt het licht gepolariseerd.
- Heeft men nu boven het preparaat een analysator, waarvan de optische richting loodrecht staat op die van de
polarisator, dan ziet men een donker veld, waarin zich lichte korrels bevinden, die echter alle een zwarte
kruisachtige figuur vertonen.
Amorf
De plaatsen waar het rangschikken niet plaats vind.
Verstijfseling
Wanneer men gedroogd zetmeel in water suspendeert, nemen de zetmeelkorrels snel water op, waardoor het volume van
de korrels ongeveer 10% groter wordt. Bij het verwarmen van deze suspensie treedt bij een bepaalde temperatuur een zeer
sterke zwelling op. Dit is de verstijfseling.
De micellen
Lossen niet op volledig op in water tijdens het verstijfselen, respectievelijk koken van zetmeel. Ze vormen een los netwerk
van onderling verbonden moleculen.
- Dit komt doordat amylose en amylopectine in radiale richtingen via waterstofbruggen geassocieerd tot kristallijne
bundels, waarbinnen onderlinge samenhang bestaat worden gevormd.
Volume van de korrels
Neemt tijdens de verstijfseling sterk toe, waarbij tegelijkertijd de hoeveelheid vrij water afneemt.
- Het gevolg is dat de viscositeit van de “oplossing” sterk toeneemt.
- Hydratatie begint in de amorfe gebieden van de korrel.
- Bij verdere temperatuurverhoging worden ook de kristallijne gebieden gedesorganiseerd en gehydrateerd.
o Komt doordat de waterstofbruggen zwakker worden, waardoor er meer water tussen de ketens kan
dringen
Verstijfselingstemperatuur diverse zetmelen
Soort zetmeel Verstijfselingstemperatuur
Aardappel 56 – 66
Tapioca 59 – 70
Maïs 62 – 72
Tarwe 52 – 63
Rijst 61 – 77
Uiteenvallen van de korrel
Houdt niet in dat het zetmeel volledig moleculair in het water gedispergeerd is.
- Er blijven nog klompjes ketens over, die nog enige samenhang vertonen.
- Door een combinatie van verwarmen en sterk roeren is volledige dispersie mogelijk
Retrogradatie
Aantal verschijnselen die optreden bij het afkoelen van de meeste zetmeelsoorten die verstijfseld zijn.
Deze verschijnselen zijn vooral het gevolg van het feit dat de “oplossing” van een sol (vast-stof-in-water-
dispersie) overgaat in een gel. De belangrijkste gevolgen zijn:
- Toename viscositeit
- Troebel worden van de oplossing
- Vorming van aaneengesloten “vellen” op de warme oplossing
- Neerslaan van amylose deeltjes uit de oplossing
- Gelvorming
