September 2010 - AAK

More documents

Recommendations

Info

AAK Magasin | September 2010 Ett strukturerat sätt att bygga struktur med lite mättade fettsyror Idag är många konsumenter intresserade av sin hälsa och vad de äter. Vad gäller fettkvaliteten är den viktigaste trenden att minska mängden av mättade fettsyror. Det finns studier som visar att det är bättre att byta ut mättat fett mot omättat, gärna fleromättat, än mot kolhydrater. Därför finns det ett behov av att minska halten mättade fettsyror i våra livsmedelsfetter. För vissa typer av livsmedel är detta en stor utmaning eftersom mättade fettsyror behövs för att bilda struktur. Oljor som består enbart av omättade fettsyror är flytande. AAKs mål är att skapa kostnadseffektiva lösningar med mindre mängd mättade fettsyror men som samtidigt uppför sig som de konventionella lösningar/fetter de ska ersätta. Det är också viktigt att fetterna är framställda på ett skonsamt sätt så att de är motståndskraftiga mot oxidation eftersom de omättade fettsyrorna är mera oxidationskänsliga. En grundlig kunskap om vad det är som påverkar strukturen behövs för att nå funktionella lösningar med låg halt mättade fettsyror. Både fettets sammansättning samt hur det processats påverkar strukturen mycket. Rent generellt kan man säga att ju fler kristaller desto större möjlighet att få en stark struktur. Processning samt sammansättning Det finns två sätt att påverka ett fettsystems textur. Sammansättningen utav triglycerider i oljan är en grundförutsättning. Det styr sammansättningen samt polymorfin hos kristallerna som bildas samt deras smältpunkt och deras interaktioner med varandra. Process och lagringsbetingelserna styr också strukturen. Genom att ändra processbetingelserna påverkar man kristallsammansättningen samt storleken på kristallerna. Man påverkar också hur långt ifrån termodynamisk jämvikt systemet är. Desto längre ifrån jämvikt man är desto större är risken för omlagringar efter produktion. Okontrollerade omlagringar kan innebära en risk för ojämn produktkvalite. Utan att kalla det nanoteknik så är det på nanometernivå det börjar. En fettsyra är ungefär 2 nm lång och 0,4 nm bred (längd samt avstånd mellan fettsyrorna i en kristall). Sammansättning samt hur man har processat påverkar vilka kristallerna man får och här handlar det om mikrometerskala. Sammansättningen utav triglycerider samt hur man har processat påverkar också hur många kristaller man får samt hur de växer och interagerar (mikroskala). Kristallernas Figur 1. Vad påverkar strukturen? Makro Mängden kristaller Kristallernas storlekar Polymorfin Mikro interaktioner tillsammans med övriga ingredienser påverkar sedan hur vi upplever livsmedlet (makroskala). Detta är illustrerat i figur 1. Effekt av triglycerider Typen och sammansättningen utav fettsyror påverkar smältpunkten och krisallisationsegenskaperna hos triglycerider. De omättade fettsyrorna har minst en dubbelbindning. Den gör att fettsyrorna blir mindre flexibla. Detta innebär att det blir svårare för de omättade fettsyrorna att packa sig tätt. Mättade fettsyror däremot är mycket mera rörliga och kan därför packa sig betydligt effektivare. Triglycerider med fler mättade fettsyror har därför betydligt högre smältpunkt än triglycerider med omättade fettsyror. Regeln är att ju längre en fettsyra är desto högre smältpunkt, samt att ju mera skrymmande den är desto lägre smältpunkt. Mättade triglycerider som innehåller laurinsyra (C12) har således lägre smältpunkt än mättade triglycerider som innehåller palmitinsyra (C16 = P). Triglycerider som är bestående av omättade C18 kedjor (olje = O, linol och linolen) har således mycket lägre smältpunkt än triglycerider som är bestående av mättade C18 kedjor (stearinsyra). Smältpunkten (betaprim) för tripalmitin (PPP) är runt 55° C, 35° C för PPO, 15° C för POO och under 0° C för triolein (OOO). Alltså kommer typen och mängden av olika triglycerider att påverka mängden fast fas man får för en viss totalmängd mättade fettsyror. Ett fettsystem som innehåller en tredjedel mättade fettsyror kan byggas upp på flera olika sätt. Om man bygger upp tre olika system bestående av PPP och OOO, PPO och OOO samt POO får man: - Fett PPP: 1/3 PPP och 2/3 OOO - Fett PPO: 1/2 PPO och 1/2 OOO - Fett POO: 100 % POO Alla tre fettsystemen har nu samma mängd av palmitin och oljesyra. I figur 2 kan vi se hur fast faskurvan skulle se ut vid jämvikt. 6 Triglycerider Nano P R O C E S S N I N G Figur 2. Mängden fast fas vid olika temperaturer Fast fas (%) 100 90 80 70 POO 60 50 PPO 40 30 20 10 0 PPP 0 20 40 60 Temperatur (°C) Alla tre fettsystemen i figuren har 1/3 mättade fettsyror. Den som kallas POO består av 100 % POO medan den som heter PPO består av ½ PPO och ½ OOO medan den som heter PPP består av 1/3 PPP och 2/3 OOO.
De här tre fettsystemen har väldigt skilda fast fas profiler. Om vi bara tar hänseende till fast faskurvan (d v s ej kristallisationshastighet, struktur och tendens till omlagringar) ser vi att beroende på applikation är olika lösningar att föredra. Till exempel om man ska ha en produkt som har så mycket fast fas som möjligt vid kylskåpstemperatur, 5° C, ska man välja fett POO som har nästan dubbelt så mycket fast fas som PPO-fettet. Om man däremot vill ha ett fett som har så mycket struktur som möjligt vid rumstemperatur och smälter helt i munnen ska man välja fett PPO. Är målet att ha så mycket struktur som möjligt vid 40°C så ska man ta fett PPP som har runt 30 % i fast fas medan de andra 2 fetterna är flytande. Valet av triglycerider påverkar således mängden fast fas väldigt mycket och är en bra utgångspunkt vid design av nya lågmättade fetter. Sedan krävs det också att fetterna samkristalliserar så att de bildar stabila och starka strukturer som är lagringsstabila. De ska också gå att processa, och då är kinetiken viktig (POO måste t ex underkylas till låga temperaturer eftersom smältpunkten är så låg). Kristallstorlek och kristallform Storleken på kristallerna är avgörande för strukturen. Anledningen är att små kristaller har större total kristallyta vilket binder mera flytande olja. Dessutom ökar antalet kontaktpunkter mellan kristallerna ju mindre de är. Det är inte bara storleken på kristallerna utan också formen på dem som avgör hur starka strukturer de bildar. Sfärer är den form som för en viss given mängd minimerar ytarean. Alltså binder de minst olja och minimerar antalet kontakter. Den lägsta kristallformen, alfa, brukar bygga sfäriska kristaller. Om man jämför ett fett som är i alfa formen med ett som är stabilt i betaprim finner man att för samma mängd fast fas så är hårdheten 3 ggr högre för det betaprim stabila systemet (mätt med penetrometer). Detta visas i figur 3 där de två fetterna har samma fast fas och hårdheten har mätts efter en veckas lagring i 20° C. De olika mätpunkterna är för olika utkylningstemperaturer innan lagringen. Figur 3. Kristallformens inverkan på strukturen Hårdhet (kg) 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Samma fast fas 0,0 0 10 20 30 Utkylningstemperatur (°C) Betaprim Alfa fett I figur 4 har vi 4 % av två olika fullhydrerade fetter blandade i flytande olja (rapsolja). De två systemen är utkylda på samma sätt och har samma mängd fast fas. De har också samma polymorfi. Figur 4. Kristallstorlekens påverkan på strukturen I det övre fettsystemet bildas det väldigt stora kristaller/kristallaggregat medan det i det undre bildas små kristaller som ej går att urskilja med vanligt ljusmikroskop (kristallerna är mikrometerstora eller mindre). I det övre systemet är kristallerna så stora att de sedimenterar och trots att halten fast fas i nedre delen av röret är hög rinner allt ur om man vänder det upp och ner. I det nedre röret är kristallerna mycket mindre och binder olja mycket effektivare. Mängden kontaktpunkter mellan kristallerna blir också mycket flera. I det undre röret bildas en stabil gel som utan problem kan vändas utan att något händer. Detta illustrerar vikten av små kristaller för att bygga strukturer. Samkristallisation Fasta material kan packa sig på olika sätt. Genom att ändra lite på vinklar och avstånd i kristallerna påverkas smältpunkt och hur kristallerna växer. Passformen hos olika triglycerider avgör om de kan bilda bra kristaller tillsammans. Om vi tar palmolja som exempel så finns det många olika triglycerider som har en smältpunkt över 20° C. Tre av de viktigaste är PPP, POP samt PPO. Alla dessa tre kristalliserar på olika sätt. PPP är en symmetrisk triglycerid och bildar därför betakristaller. Alla fettsyror är lika långa och packas därför i dubbelkedjepackning. Beta dubbelkedjepackning β-2 är den mest effektiva packningen. POP är symmetrisk (bildar betakristaller) men en fettsyra skiljer sig från de andra. Den bildar därför trippelkedjepackning (oljesyran bildar ett eget lager, sortering efter typ av fettsyra). POP bildar alltså β-3 kristaller vid jämvikt. PPO är asymmetrisk (bildar betaprim vid jämvikt) samt har en fettsyra som skiljer sig från de övriga och bildar således betaprim-3. Alla dessa tre triglycerider vill alltså packa sig på olika sätt för att nå sitt mest stabila tillstånd. Triglycerider som ej samkristalliserar bygger en sämre struktur. Anledningen är att olika kristallformer inte kan växa ihop i kontaktpunkterna genom såkallad sintring. Detta skapar starka strukturer som är lagringsstabila. När flera olika triglycerider som vid jämvikt är i olika kristallformer kyls ut tillsammans kan de bilda relativt stabila kristaller i de lägre kristallformerna. Betaprim-2 är en typisk sådan kompromiss där man kan bygga system som är kinetiskt stabiliserade. Om man blandar 7 de tre triglyceriderna PPP, POP och PPO i rätt förhållande kan de samkristallisera och bilda beta-2 kristaller vilket visas i figur 5. Figur 5. Fasdiagram för PPP, POP och PPO. PPP (ß-2) ß-2 + ß’-3 + ß3 ß-2 Kristallisationshastigheten för två system med samma fast fas där ett samkristalliserar i β-2 medan det andra ej gör det visas i figur 6. Systemet som ej samkristalliserar bildar vid jämvikt flera olika kristalltyper (se figur 5). Detta system kompromissar och bildar betaprim-2 kristaller som är kinetiskt stabiliserade. Systemet som samkristalliserar får en mycket snabbare kristallisationskinetik vilket syns tydligt i figur 6 nedan där fast fas-tillväxten vid 10° C visas. Beta-2 systemet bygger dessutom mycket hårdare struktur trots att det har lägre halt mättade fettsyror än betaprim-2 systemet. Figur 6. Kristallisationskinetik för ett betaprim-2 och ett beta-2 system Samkristallisation PPO (ß’-3) POP (ß-3) 70 60 50 40 30 20 10 Fast fas (%) Betaprim-2 Beta-2 0 0 20 40 60 80 Tid (minuter) Sammanfattning Det är mycket som påverkar strukturen hos ett fett. Det gäller att välja rätt triglycerider så att man utnyttjar de mättade fettsyrorna på bästa sätt. Om man t ex är intresserad av att ha struktur vid rumstemperatur ska man ej ha POO triglycerider som är flytande vid rumstemperatur (man slösar bort en mättad fettsyra), Systemet ska även kunna bilda små kristaller som kan låsa mycket flytande olja samt bilda många kontaktpunkter. Om triglyceriderna även kan samkristallisera kan de växa ihop i kontaktpunkterna (sintring) och bilda starka strukturer. Samkristallisation är också bra för lagringsstabiliteten och kristallisationshastigheten.
Page 1 and 2: Ansvar i leverantörskedjan Ekologi
Page 3 and 4: Näringsfokus - minska det mättade
Page 5: Ansvar i leverantörskedjan Grundl
Page 9 and 10: Ekologiskt - stark trend inom livsm
Page 11 and 12: I början av maj var det dags för
Page 13 and 14: Olika applikationer AAK har sensori
Page 15 and 16: De senaste EU-godkända näringspå

September 2010 - AAK

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?