BRĄZOWIENIE ENZYMATYCZNE I NIEENZYMATYCZNE

• Wady i zalety procesu brązowienia

• Optyka procesu brązowienia

• Fizjologia rola procesu brązowienia

• Kontrola procesu brązowienia

• Inhibitory procesu brązowienia

• Chemia brązowienia nieenzymatycznego

• Chemia brązowienia enzymatycznego

Postrzegani żywności:

• Wygląd

• Zapach

• Tekstura

• Wartość odżywcza

wyglad

Wady:

• Brązowienie nieenzymatyczne jest niekorzystne dla jakości produktów.

• Szczególnie w okresie przechowywania owoców po zbiorach, soków po wytworzeniu etc.

• Brązowienie nieenzymatyczne jest odp za 50% strat w przetwórstwie warzyw i owoców.

Zalety:

• Uzyskanie odpowiedniej barwy podczas suszenie i fermentacji (np. kakao)

• Uzyskanie charakterystycznego złocistego koloru owoców suszonych

• Ochrona przed mikroorganizmami

• Leczenie skaleczeń (rośliny, skorupiaki)

• Aspekt ekonomiczny krajów rozwijających się

BRĄZOWIENIE ENZYMATYCZNE

1. Spożywanie produktów typu :charge-transfer”

• Enzymy:Oksydaza polifenolowa, oksydoreduktaza tlenowa, fenofaza, oksydaza monofenolowa, oksydaza difenolowa, tyrozynaz.

• Polifenole- substraty reakcji enzymatycznej

• Chinony i melaniny-produkty reakcji brązowienia

2.Reakcja enzymatyczna:

KINETYKA TREAKCJI ENZYMATYCZNYCH

• Teoria zamka i klucza

Szybkość powstawania produktu :

Wartość [ES] można wyznaczyć z parametrów stanu stacjonarnego:

Oznaczając [E₀]- całkowite stężenie enzymu

[E₀]=[E]+[ES]

Obliczamy szybkość tworzenia [ES] oznaczając ja przez V:

Dzielimy licznik i mianownik przez K1:

Oznaczając Km=
-stała Michaelita-menten

Otrzymujemy:

-równanie Michelisa-Menten

Zależność szybkości reakcji enzymatycznej od stężenia substratu.

Wykres Lineweavera-Burkea

Światło widzialne białe: mieszanina wszystkich kolorów od czerwonego przez pomarańczowy, żółty, do fioletowego.

Barwa kolor przedmiotów: Jedna z konsekwencji oddziaływania, pochłaniania promieniowania elektromagnetycznego i materię,

Usuniecie koloru ze światła białego: pochłanianie, absorpcja, otrzymuje się barwę komplementarną . Absorpcja przez dane ciała fali czerwonej powoduje ze kolor przedmiotu jest zielony. Barwy fioletowej, żółty.

Chlorofil- absorbuje światło czerwone i niebieskie (my widzimy rośliny jako zielone)

Polifenole:

• Organiczne związki z grupy fenoli

• Zawierają przynajmniej dwie grupy hydroksylowe połączone bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym.

• Występują naturalnie w roślinach

• Odpowiadają za smak i zapach

• Sygnalizują brak potrzebnych składników w glebie

• Wykazują silne działanie przeciwutleniajace i przeciwzapalne

• Stymulują produkcję rodopsyny

• Zmniejszają ryzyko wystąpienia chorób układu krwionośnego i raka.

Podział polifenoli:

Taniny- estry kwasu galusowego i sacharydów

Flawonoidy powstają w roślinach aromatycznych aminokwasów ( fenyloalanina, tyrozyna)

Flawonoidy w roślinach :

Funkcje:

• Barwniki (szkodliwy wpływ promieniowania ultrafioletowego)

• Przeciwutleniacze

• Insektycydy (chronią przed atakiem owadów)

• Fungicydy (chronią przed grzybami )

Budowa:

Gdy antocyjanidyny łączą się grupa cukrową powstają antocyjany. Ponieważ grupa cukrowa może być przyłączona w różnych miejscach , a ponadto w roślinach występuję bardzo wiele różnych cukrów \, liczba powstałych antocyjanów może być bardzo duża.

antocyjan

Jon flawyliowy (flawon)

Z roślin wyizolowano ponad 500 różnych antocyjanów. W ich strukturze występuje pojedynczy podstawowy rdzeń -jon flawyliowy.

źródło	Substraty fenolowe
Awokado	4-metylokatechol, dopaminia katechol, kwas chlorogenowy
Bakłażan	kwas chlorogenowy, kwas kawowy, kwas kakaowy
Banan	3,4 dihydroksyfenyloalanina
Brzoskwinia	Katechina, dopomina, kwas chlorogenowy, kwas galusow
Gruszka	p-krezol, Katechina kwas chlorogenowy dopomina kwas chlorogenowy

Etap 1

Etap 2

Etap3

Etap 4

Etap5

Etap6

Etap 7

Kompleksy typu „charge transfer” w żywności

• Kompleksy protonodonoroakceptorowe

Polifenol------------------------------------chinon

Chinon + fenol-----------------------------kompleks przeniesienia ładunku

Związek chemiczny którego cząsteczka powstaje w z dwóch trwałych molekuł, mogących samodzielnie egzystować, jedna z nich pełni rolę donora, a druga akceptora elektronów.

Cechy charakterystyczne kompleksów przeniesieniem ładunku:

• Dwie cząsteczki mogą istnieć samodzielnie

• Dwie cząsteczki wykazują słabe wzajemne przyciąganie

• Oddziaływania są silniejsze niż van der Waalsa, ale słabsze niż wodorowe

• Następuje w nich przeniesienie ładunku z jednego układu do drugiego

• Tworzy się słabo wiążący orbital cząsteczkowy , w którym nie duży udział orbitalu akceptora jest domieszany do funkcji falowej orbitalu akceptora.

• Np. cząsteczkowy jod rozpuszczony w benzenie.

Cechy charakterystyczne związków aromatycznych:

• Delokalizacja elektronów płaskiej cząsteczki pierścienia zawierającej magiczna liczbę elektronów „pi”

• Magiczne liczby „2,6,10,14”

• Liczby te są określone przez regułę Hucklea: x= 4n+2

• Zwiększenie gęstości elektronowej pierścienia sprawia że związki te bardzo łątwo w cgodza w reakcje podstawienia elektronowego (np. nitrowania)

Aromatyczność a kompleksy CT.

reakcja tworzenia barwnych kompleksów typu Charge-transfer pomiędzy szeregiem węglowodorów aromatycznych, a czterocyjano-etylenem (TCNE)

Powstaje kompleks-------pojawia się nowe pasmo absorpcji

Silniejsze oddziaływanie w kompleksie, zakres absorpcji przesuwa się w stronę światła czerwonego

Przesuniecie maksimum absorpcji w stronę światła czerwonego- barwa niebieska.

Czynniki regulujące brązowienie aromatyczne:

• Inaktywacja cieplna PPO

• Inhibicja chemiczna

• Niedobór tlenu

• Redukcja chemiczna

• Rzadziej stosowane-miód, enzymy proteolityczne

BRĄZOWIENIE NIENZYMATYCZNE

• Wytworzenie brązowego zabarwienie bez udziału enzymów

• Karmelizacja

• Reakcja Mailarda

Karmelizacja :

Louise Camille Maillarda (1878-1936)

Niska temperatura

Kiedy:

• Smażenie

• Pieczenie

• Ogrzewanie

Efekt:

• Odpowiadają za zapach chleba, ciastek, mięsa, piwa, czekolady, prażonej kukurydzy, gotowanego ryżu

Czynniki:

• Rodzaj aminokwasu, rodzaj cukru, temperatura, czas, obecność tlenu, aktywność, wody,

Pożądane:

• Wypiek chleba

• Prażenie ziaren kakaowca

• Smażenie mięsa

Niepożądane:

• Ciemno-brązowy kolor chipsów i frytek

Etap 1

Etap2

Etap 3

Etap 4 Przegrupowanie Amadori:

czynnik	Efekt
pH(kwsowość)	Protonowanie grup NH2
Rodzaj cukru	Szybkość reakcji zależy od wielkości i stereochemii cząstek
temperatura	Minimalna temp 37C
Zawartość wody	Szybkość reakcji zależy od ilości wody 10-15% -największa szybkość reakcji

Kolor

Naturalne pigmenty

Chlorofile karotenoidy antocyjany

Brązowienie, brunatnienie

enzymatyczne

nieenzymatyczne