background image

 

 

CHEMIA 

ŻYWNOŚCI

Technologia żywności i żywienie człowieka,

 IV sem., studia I stopnia inżynierskie

Rok akad. 2012/13

Wykład - 15 h

dr hab. Janina E. Kamińska, prof. nadzw. PŁ

Laboratorium – 30 h

dr inż. Halina Sadowska, dr inż. Elżbieta Patyk,

 dr inż. Agnieszka Maciąg,  dr hab. inż. Janina Kamińska

 

background image

 

 

dr hab. Janina E. Kamińska, prof. 
nadzw. PŁ

Instytut Podstaw Chemii Żywności

Nowy gmach, II piętro, pokój 209

Telefon: 42 6313412

E-mail: 

janina.kaminska@p.lodz.pl

Konsultacje: wtorek, 15:00 – 16:00

background image

 

 

PODRĘCZNIKI

dostępne w Wydziałowej 

bibliotece  

background image

 

 

WYKŁAD 1

background image

 

 

NAUKA O ŻYWNOŚCI

 

MIKROBIOLOGIA

BIOLOGIA

CHEMIA

INŻYNIERIA

background image

 

 

CHEMIA ŻYWNOŚCI

 

SKŁAD ŻYWNOŚCI

WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE SKŁADNIKÓW ŻYWNOŚCI

ZMIANY (REAKCJE) CHEMICZNE ZACHODZĄCE PODCZAS
PRZECHOWYWANIA I PRZETWARZANIA ŻYWNOŚCI

REAKCJE POMIĘDZY SKŁADNIKAMI

REAKCJE POD DZIAŁANIEM CZYNNIKÓW ZEWNĘTRZNYCH

WPŁYW ZMIAN CHEMICZNYCH NA JAKOŚĆ I BEZPIECZEŃSTWO
ŻYWNOŚCI 

background image

 

 

CHEMIA ŻYWNOŚCI

 

CHEMIA

ZOOLOGIA

BIOLOGIA

 MOLEKULARNA

BOTANIKA

FIZJOLOGIA

BIOCHEMIA

background image

 

 

Żywność

Woda

Składniki

 odżywcze

Inne

składniki

CO ZAWIERA ŻYWNOŚĆ?

background image

 

 

Skład chemiczny 

żywności:

Składniki 

odżywcze:

• Białka (proteiny)
• Sacharydy 

(węglowodany, 

cukry)

• Lipidy (tłuszcze)

Inne składniki:

• Witaminy
• Barwniki (pigmenty)
• Sole mineralne
• Substancje smakowe 

i zapachowe

• Substancje 

balastowe

background image

 

 

DLACZEGO MUSIMY

 SIĘ ODŻYWIAĆ?

background image

 

 

Metabolizm żywności

ŻYWNOŚĆ

TŁUSZCZE

SACHARYDY

BIAŁKA

Kwasy tłuszczowe, glicerol

Glukoza, inne cukry

Aminokwasy

         -utlenianie

      glikoliza

Acetylokoenzym A

background image

 

 

Acetylokoenzym A (acetylo-CoA)

O

P

O

O

O

N

O

N

N

OH

N

NH

2

O

P

O

O

O

O

O

P

O

C

H

3

C

S

O

N

H

O

N

H

O

OH

C

H

3

C

O

SCoA

Ac-CoA

=

background image

 

 

Acetylo-CoA

 cykl kwasu

cytrynowego

CO

2

energia

O

2

łańcuch oddechowy

ATP +  H

2

O

ATP =
trifosforan
adenozyny

background image

 

 

Wytwarzanie i zużywanie energii w organizmach żywych

Trifosforan adenozyny

ADP

ATP  +  H

2

O

Difosforan adenozyny

HPO

4

2-

, H

+

O

H

N

O

N

N

OH

N

NH

2

O

P

O

O

O

O

O

P

O

O

O

O

P

O

O

H

N

O

N

N

OH

N

NH

2

O

P

O

O

O

O

O

P

background image

 

 

DLACZEGO UCZYMY

 SIĘ CHEMII ŻYWNOŚCI?

background image

 

 

Zmiany właściwości żywności

podczas przechowywania i 

przetwarzania

        Tekstura

• utrata 

rozpuszczalności

• utrata zdolności 

zatrzymywania 

wody

• twardnienie

• mięknięcie

background image

 

 

Zmiany właściwości żywności

podczas przechowywania i 

przetwarzania

Zapach i smak

• jełczenie

• zmiana zapachu, smaku 

podczas gotowania, 

smażenia, pieczenia

• pojawienie się obcego 

zapachu lub smaku

• pożądany zapach, smak

background image

 

 

Zmiany właściwości żywności

podczas przechowywania i 

przetwarzania

       Kolor

• ciemnienie

• rozjaśnienie lub utrata 

barwy

• pojawienie się pożądanego 

koloru (np. brązowienie 

pieczywa podczas wypieku)

background image

 

 

Zmiany właściwości żywności

podczas przechowywania i 

przetwarzania

Wartość
odżywcza

• utrata lub 

zmniejszenie 

przyswajalności:

białek

lipidów

witamin

innych ważnych dla 

zdrowia składników

background image

 

 

Zmiany właściwości żywności

podczas przechowywania i 

przetwarzania

Bezpieczeństw

o

• powstawanie substancji 

toksycznych

• deaktywacja substancji 

toksycznych

• powstawanie substancji 

korzystnych dla zdrowia 
człowieka

background image

 

 

Reakcje chemiczne i biochemiczne 

wpływające na jakość i bezpieczeństwo 

żywności

Nieenzymatyc

zne 

brązowienie

Enzymatyczne 

brązowienie

• Żywność pieczona

• Rozdrobnione 

niektóre owoce i 

warzywa

background image

 

 

Reakcje chemiczne i biochemiczne 

wpływające na jakość i bezpieczeństwo 

żywności

Utlenianie

Hydroliza

• Jełczenie tłuszczów
• Degradacja witamin
• Odbarwienie pigmentów
• Utrata wartości 

odżywczych białek

• Lipidy, białka, 

węglowodany, pigmenty

background image

 

 

Reakcje chemiczne i biochemiczne 

wpływające na jakość i bezpieczeństwo 

żywności

Obecność metali

Synteza i 

degradacja 

polisacharydów

• Kompleksowanie  

antocyjanów

• Utrata magnezu z 

chlorofilu

• Kataliza procesów 

utleniania

• W surowcach 

roślinnych po 

zbiorze

background image

 

 

Reakcje chemiczne i biochemiczne 

wpływające na jakość i bezpieczeństwo 

żywności

Izomeryzacja 

lipidów

Utlenianie
   i 

polimeryzacja 

lipidów

• Wiązania C=C 

cis→trans, 

niesprzężone→sprz

ę-żone

• Podczas smażenia 

w głębokim 

tłuszczu

background image

 

 

Reakcje chemiczne i biochemiczne 

wpływające na jakość i bezpieczeństwo 

żywności

Denaturacja 

białek

Sieciowanie 

białek

• Koagulacja białka 

jaja

• Deaktywacja 

enzymów

• Utrata wartości 

odżywczej 

(przyswajalności)

background image

 

 

WYKŁAD 2

background image

 

 

Kaskadowy charakter procesów 

zachodzących w żywności

Reakcja 

pierwotna

(przyczyna)

Reakcja 

wtórna

(proces 

następczy)

Zmiana cech 

żywności

(skutek)

Hydroliza 
lipidów – 

powstają wolne 
kwasy 

tłuszczowe

Kwasy 
tłuszczowe 

reagują z 
białkami

Tekstura, 
zapach, smak, 

wartość 
odżywcza

Hydroliza 
polisacharydów

Monosacharydy 
reagują z 

białkami

Kolor, tekstura, 
smak, zapach, 

wartość 
odżywcza

background image

 

 

Kaskadowy charakter procesów 

zachodzących w żywności (c.d.)

Rozdrobnienie 
owoców

Rozpad komórek, 
uwolnienie 

enzymów, dostęp 
tlenu

Tekstura, zapach, 
smak, kolor, 

wartość 
odżywcza

Ogrzewanie 
surowców 

roślinnych

Rozpad komórek, 
uwolnienie 

kwasów org., 
deaktywacja 

enzymów 

Tekstura, zapach, 
smak, kolor, 

wartość 
odżywcza

Ogrzewanie 
tkanki mięśniowej

Denaturacja i 
agregacja białek, 

deaktywacja 
enzymów

Kolor, tekstura, 
smak, zapach, 

wartość 
odżywcza

background image

 

 

Schemat oddziaływań składników 

żywności 

Sacharydy

Białka

Lipidy

Nadtlenki

Utlenione białka

Białka

Reaktywne zw.

karbonylowe

Pigmenty

Witaminy

Zw. smakowe,

zapachowe

zapach,
smak, kolor

utrata wartości
odżywczej,
utrata tekstury

reaktywność zależy
od a

w

 i temperatury

O

2

, Δ

Kat.

kwas, zasada

background image

 

 

Czynniki wpływające na trwałość 

żywności podczas przechowywania 

Cechy produktu

• Chemiczne właściwości 

składników

• Zawartość tlenu
• Odczyn pH
• Aktywność wody
• Temperatura zeszklenia 

(T

g

)

• Zawartość wody w 

temp. zeszklenia

Warunki otoczenia

• Temperatura
• Czas
• Dostęp światła
• Skład atmosfery
• Obecność 

zanieczyszczeń

• Chemiczne, fizyczne 

lub biologiczne 

warunki otoczenia 

background image

 

 

Skład chemiczny 

surowców i 

produktów 

żywnościowych 

background image

 

 

Mleko i przetwory

Woda

Białko

Lipidy

Sacharyd
y

Mleko

82-88%

3-6%

3-6%

4-5%

Śmietana 25%

68%

3%

25%

4%

Twaróg

64%

14%

18%

2%

Ser twardy

35%

26%

32%

2%

Mleko w proszku

3%

26%

26%

38%

background image

 

 

Produkty 

białkowe

Woda

Białko

Lipidy Sacharyd

y

Mięso (wołowe, 

cielęce, wieprzowe)

72-75%

20-

21%

3-7%

1%

Mięso drobiowe

75%

22%

3%

1%

Ryby: dorsz
          śledź

81%
60%

18%
18%

<1%

16%

1%
1%

Jaja

74%

13%

12%

1%

Soja

44%

21%

30%

background image

 

 

Produkty 

sacharydowe

Woda

Białko Lipidy

Sacharyd

y

Ziarna zbóż, 
przetwory zbożowe

13-15% 6-13%

1-4%

65-78%

Ziemniaki

75%

2%

<1%

22%

Miód

17%

<1%

83%

Nasiona roślin 

strączkowych

30%

1-3%

55-63%

background image

 

 

Produkty 

lipidowe

Woda

Białko

Lipidy

Sacharyd
y

Oleje roślinne

<1%

>99%

Smalec

<1%

>99%

Masło,
margaryna

16-18%

0.5%

82%

0.5%

Orzech włoski

7%

17-

24%

60-

70%

Orzech laskowy

16%

60%

7%

Orzechy ziemne

30%

50%

14%

background image

 

 

Warzywa i owoce

Woda Białko Lipid

y

Sacharyd

y

Składniki
mineralne

Warzywa

do 
96%

3%

<1%

2-30%

zwykle 

<9%

0.1-4.5%

Owoce

~1%

<1%

Ponadto: witaminy, barwniki, substancje zapachowe, kwasy organiczne

background image

 

 

Woda w żywności

background image

 

 

Struktura i właściwości 

wody

• Struktura wody

• Energia wiązania wodorowego: 

20 kJ/mol

•               L. koord.     O-H….O

• lód            4              0.276 nm

• woda        4.4           0.290 nm
    (1.5ºC)

• woda        4.9           0.305 nm
    (83ºC)
      

background image

 

 

Właściwości fizyczne 

wody

• Temperatura topnienia

 0ºC

• Temperatura wrzenia 

100ºC

• Ciepło właściwe 4 kJ/mol
• Ciepło parowania

2260 kJ/mol

• Ciepło topnienia

333 kJ/mol

• Napięcie powierzchniowe

0.072 N/m

• Stała dielektryczna (ε)

80

background image

 

 

Rodzaje wody w 

żywności

• Woda nie związana 

(„wolna”) – 
właściwości 
podobne do 
rozcieńczonych 
roztworów soli, 
połączona siecią 
wiazań wodorowych, 
ruchliwa 

• Woda związana – 

otaczająca 
substancje 
rozpuszczone lub 
zawieszone, mniej 
aktywna

• nie zamarza do 

temperatury -40ºC  

background image

 

 

Aktywność wody

 

a

w  

p

p

0

p – cząstkowa prężność pary wodnej nad żywnością w danej temp.

p

0

 – prężność pary czystej wody w tej samej temp. 

background image

 

 

Zawartość wody i jej aktywność w 

żywności

Zaw.wody

%

a

w

Zaw.wody

%

a

w

Owoce

90

0.97

Chleb

35-40

0.69

Warzywa

90

0.97

Dżem

30-35 0.82-

0.94

Soki

90

0.97

Miód

10-20

0.75

Jaja

70-80

0.97

Cukier

<10

0.10

Mięso

60-70

0.97

Płatki 
zbożowe

<10

0.10

Sery 
twarde

34-40

0.96

Owoce 
suszone

20-25 0.72-

0.80

background image

 

 

Strefy wartości a

w

• a

w

< 0.25; adsorpcja monomolekularna

• a

w

= 0.25-0.7; adsorpcja 

wielowarstwowa

• a

w

> 0.7; woda wolna i związana

Przy a

w

< 0.6 nie rozwija się mikroflora


Document Outline