Chemia żywności
właściwości wody:
ºC
pod normalnym ciśnieniem
zmianie temp. od 0 ºC do +4 ºC
stałej dielektrycznej (ε) - 80
parowania
wielu subst. I uwadniania polimerów naturalnych
wody (charakter dipolowy) Cząsteczka wody składa się z jednego atomu tlenu i dwóch at. wodoru połączonych polarnym wiąz. kowalencyjnym. Cząsteczka wody jest elektrycznie obojętna ( ma taką samą liczbę protonów i elektronów) i jest dipolem. Charakter dipolowy: Jądro atomu tlenu przyciąga elektrony silniej niż jądra at. wodoru. Struktura cząst. wody ma skład dipolowy i dzięki obecności ładunków + i - woda może tworzyć wiąz. kowalencyjne z innymi czast. wody oraz z różnymi gr. funkcyjnymi występującymi w prod. żywnościowych, np. gr. karboksylowymi (COOH),aminową (NH3), karbonylową (ketonową, aldehydową), wiąz. paptydowe. Gr. hydrofilowe są charakter. dla wit. rozpuszczalnych w wodzie.
Właściwości fizykochemiczne wody mają wpływ na trwałość mrożonej żywności i jej jakość. W wyniku przeprowadzenia wody w lód, obniża się gęstość wody, kt. wynosi 0,92 g/cm3. Zmniejszenie gęstości i objętości lodu wynika z porządkowania w niej struktury i powstawania tak zwanej siatki heksagonalnej.
Im więcej gr. polarnych w cząst., tym lepsza jego rozpuszczalność czyli hydrofilowość. Cząst. kt. składają się z części węglowodanowych rozpuszczają się w mniejszym stopniu albo w ogóle się nie rozpuszczają- hydrofobowe (np. karoten, lokoferole, lipidy, likopen). Woda - bardzo dobry rozpuszczalnik jonów. W polu elektrycznym kationów i anionów wodne dipole układają się w uporządkowany sposób. Tworzą one powłokę hydratacyjną i osłaniającą centralny jon do przeciwnie naładowanych jonów. Do gr. polarnych można zaliczyć też gr. fosforanowe i amonowe.
żywności: woda wolna i związana ( strukturalna, w. związana w postaci monowarstwy, w. zw. w dalszych kilku warstwach, w. uwięziona) Pojęcie zawartości wody w produktach- określa się ją w % w stosunku do masy całego wilgotnego produktu przyjętej za 100% albo w % suchej substancji produktu. Podstawowe formy wody występujące w żywych tkankach: Woda wolna- jest wodą wykazującą prężności pary równej prężności pary czystej wody. Stanowi ona większą cześć wody zawartej w żywności nieprzetworzonej lub przetworzonej. Woda związana - woda w produkcie charakteryzująca się obniżoną aktywnością i dostępnością (obserwuje się przy obniżeniu zaw. wody poniżej 50%). Według wiedzy w kom. Żywych istnieją 3 rodzaje wody:
czystej - woda wolna łatwo usuwalna z produktów.
funkcyjnymi makrocząsteczek w postaci wody hydratacyjnej ; kt. jest zlokalizowana w bezpośrednim sąsiedztwie subst. rozpuszczalnych lub zawieszonych, ma zmniejszoną aktywność, odmienne właściwości od pozostałej masy wody zawartej w materiale i nie zamarza do temp. - 40 ºC;
(krystaliczna, związana chemicznie ) < 0,03%
postaci monowarstwy ( 0,1 - 0,9%) - silnie oodziaływuje z gr. polarnymi i zjonizowanymi skł. nie wodnymi.
dalszych warstwach (1-5%)
96%) o właściwościach wody wolnej ale uwięziona w niewypełnionych przestrzeniach skł. strukturalnych lub w żelach, przez co jej przepływ jest utrudniony.
definicja, aktywność wody a trwałość żywności. / poziomy aktywności wody w żywności Aktywność wody - jest miarą zawartości wody wolnej w danym materiale, umożliwia więc określenie intensywności, z jaką woda asocjuje z różnymi nie wodnymi składnikami (aw)
definiowana jako stosunek prężności p pary wodnej nad badaną próbką żywności do prężności pary wodnej po nad czystą wodą w tej samej temp. aw= p/po= n2/ (n1+n2) n1 i n2 - stężenie molowe subst. rozpuszczonej i rozpuszczalnika aw. - odpowiada równowagowej wilgotności względnej, przy kt. produkt ani nie zyskuje, ani nie traci wilgotności. Poziomy aw żywności :
tkankowej (warzywa, mięso, ryby itp.) >0, 98
proszek mleczny) < 0,6
aw wpływa na:
enzymatycznych kt. decydują o akt. i wolności katalitycznej enz.
uniemożliwia transport substratów i prod. reakcji
amylazy, fenylooksydazy, peroksydazy Niektóre reakcje nie enzymatyczne zachodzą z maksymalną szybkością przy średnich aktywnościach wody ( reakcja Maillarda) Aw a trwałość żywności:
- rozpuszczalności jonów metali uczestniczących w tych reakcjach
działanie wody może być spowodowane:
jonów metali
pośrednich antyoksydacji lipidów
związane z aw i mające wpływ na jakość i trwałość pord. żyw.: - rozpuszczanie niektórych składników żywności
przede wszystkim sacharydy aw= 0,3-0,5 ma wpływ na walory sensoryczne danego produktu (mleko w proszku, margaryna- gładkość, smarowność)
procesie kryst. Powoduje jakościowe zmiany produktu polegające na : utracie kruchości wyrobów piekarniczych zbrylaniu prod. suszonych przyspiesza reak. chem.
Metody utrwalania żyw. związane z właściwościami wody dotyczą:
wolnej w związana niedostępną dla przemian pogarszających jakość żywności Najczęściej stos. metody:
Zalecenia WHO, Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 Jakość wody pitnej :
przeznaczona na cele gospodarcze musi być:
względem sanitarnym i zdrowotnym
odpowiednie cechy sensoryczne
drobnoustrojów chorobotwórczych pasożytów ani innych żywych organizmów w ilościach niebezpiecznych dla zdrowia. Nie może tez zawierać: |
pochodzenia w ilościach zagrażających zdrowiu człowieka
wpływających na jej smak, zapach, barwę, mętność
Zalecenia WHO obejmują wskaźniki:
zdrowotnym znaczeniu (org. i nieorg.)
wpływu na zdrowie w stęż. normalnie wyst. w wodzie
nie mają znaczenia zdrowotnego, ale mogą obniżać jakość sensoryczna wody.
Rozporządzenie Min. Zdrowia z 29.03.2007 określa:
wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi w tym wymagania bakteriologiczne, fizykochem. i sensoryczne
częstotliwość badań i miejsca pobierania próbek wody do badań
materiałami i wyrobami stos. w procesach uzdatniania i dystrybucji wody
laboratoriami wyk. Badania jakości wody
Jakość wody podlega kontroli jeśli:
urządzeń i instalacji wodociągowych
indywidualnych ujęć zaopatrujących ponad 50 osób lub dostarczających więcej niż 10 m3 wody na dobę
indywidualnych ujęć bez wzg. Na ilość dostarczanej wody, jeżeli woda ta służy do działalności handlowej lub publicznej
8. Ocenę przydatności wody do picia przeprowadzają przedsiębiorstwa wodociągowo- kanalizacyjne w ramach kontroli wewnętrznej w zakresie parametrów objętych monitoringiem kontrolnym i przeglądowym. Monitoring kontrolny - służy sprawowaniu bieżacego nadzoru sanitarnego nad jakością wody przez regularne badanie wody i przekazywanie inf. o jej jakości. Fizyczne i sensoryczne parametry objęte monitringiem kontrolnym:
Chemiczne parametry:
pochodząca z ujęć podziemnych) Mikrobiologiczne parametry:
Enterokoki (zaw. 0 w 100 ml próbki)
perfringenes łącznie ze sporami 0/100 ml probki
Monitoring przeglądowy - stanowi rozszerzenie monit. kontrolnego i służy dostarczeniu inf. niezbędnej do oceny, czy przestrzegane są wymagania określone w załączniku nr 1-3 do rozporządzenia oraz spełniane parametry dotyczące dopuszczalnych zawartości:
(III)
dezynfekowana jednym z tych związków) Zał. 1 - wymagania mikrobiologiczne; zawiera dodatkowe wymagania wody wprowadzanych od jednostkowych opakowań. Zał. 2 - podstawowe wymagania chem. jakim powinnam odpowiadać woda do picia: (przykładowe zw. org. - akryloamid max. 0,1 mikrog/l; benzen 1 mikrog/l; benzoapiren 0,01; suma pestycydów 0,5; suma trichloroeten i tetrachloroeten 10; suma wielopierścienowych węglowodorów aromatycznych 0,1) (zw. nieorg.: rtęć- 0,001mg/l; metale ciężkie:kadm, ołów, miedź, chrom(VI toksyczny), azotany 50 mg/l; azotyny 0,5 mg/l; arsen 0,01 mg/l; Zał.3 - dodatkowe wymagania a)mikrobiologiczne- clostridium perfringens B) wymagania organoleptyczne i fizykochem. - siarczany 250 mg/l; ogólny węgiel org. 50 mg/l; sód 200 mg/l; utlenialność z KmnO4 5 mg/l; C)wymagania radiologiczne- tryt 100 Bq/l;
Wskaźnik jakości wody: Organoleptyczne- smak i zapach
smaku i zapachu gnilny- siarkowodór roślinny - obecność wodorostów i mchów specyficzny- zw. chem.
woda -
rozpuszczalnik i czynnik dyspergujący
zw. org. Zaw. gr. hydrofilowe
hydrofobowe (np. .lipidy - emulsje)
większości hydrolilowych zw. wielocząsteczkowych (np. białka) Rola: ze względu na ilość jak i właściwości różniące ją od innych skł. woda wpływa na właściwości
LIPIDY- są to zw. org., kt. są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach org: chloroform, eter, benzen, aceton a nierozp. w wodzie. Zaw. gr. CH. Są wyjątki: lecytyna częściowo rozpuszczalna w wodzie ,w acetonie -nie. Lipidy a tł. - tł. Naturalne są wieloskładnikową mieszaniną różnych lipidów, w których triacyloglicerole są podstawowym, lecz nie jedynym składnikiem. Rodzaje lipidów: Lipidy proste:
TAG)
wyższymi od glicerolu (woski)
- lipidy złożone (zaw. dodatkowe gr.) inne:
Lipidy polarne i niepolarne : I Grupa - lipidy niepolarne W skład lipidów niepolarnych wchodzą: - węglowodory (nasycone i nienasycone, np. skwalen w skórze) - woski (estry wyższych alkoholi i kwasów tłuszczowych KT, np. lanolina - tłuszcz owcy dodawany do szminek) - lipochromy (substancje barwne rozpuszczalne w tłuszczach, np. karoten, ksantofil) - alkohole tłuszczowe - tokoferole i tokotrienole (wit. E) - alkohole triterpenowe (sterole)C6-C26 - estry steroli - wolne kwasy tłuszczowe (WKT)
II Grupa - lipidy polarne - glicerofosfolipidy - sfingolipidy - sulfolipidy - gangliozydy - cerebrozydy - inne Kw. Tłuszczowe: Oznacza każdy alifatyczny kw. Monokarboksylowy, kt. może być uwolniony z reakcji hydrolizy z nat. Wyst. Tł. 3. Nomenklatura kw. Tł. (wzory, przykłądy) |
Nasycone: Grupa karboksylowa - COOH oraz łańcuch węglowodorowy; C4-C26; C4- kw.masłowy Gr. met. ...gr. met... gr. karboksylowa MONOENOWE/ JEDNONIENASYCONE -Jedno podwójne wiązanie; konfiguracja wiązania podwójnego -cis CH3(CH2)xCH═CH(CH2)yCOOH W naturze występują tylko kwasy tłuszczowe o parzystej liczbie atomów węgla i konfiguracji wiązania podwójnego -cis; Wyjątek: bakteryjne tłuszcze, w tym tłuszcz mlekowy Izomeria kwasów tłuszczowych (nienasyconych). Izomeria przestrzenna Podwójne wiązanie może występować w 2 konfiguracjach Cis (inaczej „Z”) Trans (inaczej „E”) Izomeria położenia/ izomery pozycyjne W pewnych warunkach podwójne wiązanie może migrować wzdłuż łańcucha węglowodorowego - stąd obok izomerów przestrzennych są izomery pozycyjne POLIENOWE/ WIELONIENASYCONE (PUFA) ─C─C═C─C─C═C─
Wiązanie podwójne przedzielone 1grupa metylenową -CH2 bądź wiązania podwójne o sprzężonym (koniugowanym) układzie ─C─C═C─C═C─C─ np. kw. kalendulowy w nagietku. Nomenklatura: Rodzina (n-3) inaczej Ω-3 Rodzina (n-6) inaczej Ω-6 Rodzina (n-9) inaczej Ω-9 Zapis alternatywny C20:5 5,7,11,15,17 (all cis) zwany jako kwas eikozapentaenowy (EPA) lub C20:5 Δ5,7,11,15,17 (all cis). Kwasy (n-3) np. kw. alfa linolenowy (ALA); C18:3 (n-3) prekursor metabolitów kwasów tłuszczowych n-3 w organizmie ludzkim (C18:3 Δ9,12,15) C18:2 Δ9,12 4. Kw. nasycone:
mirystynowy C14:0 głównie w ol. Kokosowym i palmowym
bawełnianym 22-28% palmowym 35-45% tł. mleczny 20-50% oleje rybne 12-20%
tł. Zapasowy przeżuwaczy, łój wołowy 15-30%, masło kakaowe ok. 35%
łańcuchach (C4-C10) np. .masłowy c4h8o2, kapronowy ( występują w tł. Mlecznych przeżuwaczy) kwasy jednonienasycone (monoenowe), zawierające jedno wiązanie podwójne: najczęściej mają strukturę n-9 oraz kinfigurację cis - kwas oleopalmitynowy 16C (zawierający 16 atomów węgla w cząsteczce) - kwas oleinowy 18:1c - kw. elaidynowy 18:1 (9t) katalityczne uwodornienie- negatywny wpływ na zdrowie człowieka - kwas erukowy 22C - kwas nerwonowy 24C - kwas oleinowy C17H33COOH o dł. Łań. C20;1 i C22:1 obecne są w tkankach zw. morskich. O konf. Trans rzadko (mlekowy) kw. tł. Polienowe (wielonienasycone) zaw. 2-6 podwójnych wiązań przeważnie w konfiguracji cis, ułożonych w ten sposób, że każda para jest przedzielona jedną grupą metylową tak jak w linolowym i arachidowym. Ze względu na strukturę łań. Między terminalną grupą metylową a najbliższym względem niej podwójnym wiązaniem, polienowe kw. tł. Dzieli się na : n-9,n-6,n-3. 5. NNKT omega-6 i omega-3 NNKT- niezbędne nienasycone kw. tł. Polienowe kw.tł. mające właściwości NNKT należą do dwóch rodzin kw. :
org. Nie może wytworzyć tych kwasów. Kw. tł. N-6
Kw. tł. N-3
4,8,12,15,19-dokozapentaenowy
4,7,10,13,16,19-dokozaheksaenowy Bardzo ważna rolę w org. Odgrywa kw. arachidowym.in. jako prekursor eikozanoidów - związków o bardzo dużej aktyw. Biol. Kw. ten powstaje w wyniku przemiany kwasu linolonowego polegającej na odwodornieniu czyli desaturazy cząst. zachodzącym na przemian z wydłużeniem łańcucha (elongacja) Kw. n-6 wyk. Większa akt. Biol. Niż n-3 i dlateog n-3 dawniej nie zaliczano do NNKT 6. klasy lipidów w rybach oraz zawartość EPA i DHA
Kwas tluszczowy 20:5 n-3 (EPA), zawartosc mg w 100g Klasy lipidów w rybach: Triacyloglicerole -50-88% Fosfolipidy - 11-39% Cholesterol 4-9% 7. Rola NNKT i szczególnie rola n-3 omega- 3 kw. prozdrowotne; (najczęściej w fosfolipidach
procesach ośrodkowego ukł. Nerwowego
funkcjonowanie narządu wzroku (siatkówla)
Komórkowych i zapewnienia prawidłowej ich funkcji
prawidłowego transportu lipidów we krwi, zwłaszcza pełnią istotną rolę w transporcie cholesterolu, powodując obniżenie jego wartości we krwi.
hamowania procesu agregacji płytek krwi, w związku z czym zapobiegają powstawaniu zakrzepów naczyniowych.
nadciśnieniu tętniczemu krwi, prawdopodobnie w wyniku zwiększonego wydzielania jonu sodowego z moczem oraz rozszerzania naczyń tętniczych.
krwi przez naczynia wieńcowe serca.
akt.biol. kw. n-3 ważny hest stosunek n-6, kt. powinien wynosić od 3:1 do 5:1 8.Krótko i średniołańcuchowe kw. tł. W tł. Mlecznych: zawartość i rola w org. Człowieka C4-C12 Powstają w wyniku biosyntezy w żwaczu (w naturalnych tł. Roślinnych występują tylko w oleju kokosowym i z ziaren palmowych) - kw. masłowy C4 3,4-3,6% - kw. kapronowy C6 2,5% - kw. kaprynowy C10 2,6-3,4% - kw. laurynowy C12 3,2-3,9% Rola: W org. Ludzkim C4-C12 wykorzystywane są jako paliwo energetyczne dla mięśni serca, wątroby, nerek. Do utrzymania stałej temp. ciała stąd nie stanowią ryzyka otyłości. Silne działanie przeciwgrzybicze i przeciwbakteryje Kw. tłuszczowe tł. Mlecznego: Kw. długołańcuchowe nasycone: - mirystynowy C14 11-12% - palmitynowy C16 25-32% - stearynowy C18 8,5- 13% tylko kw. palmitynowy przyczynia się do powstawania blaszki miażdżycowej. Kw. nienasycone: - kw. oleinowy C18:1 cis 18-24% - kw. linolowy C18:2 (n-6) 0,8-2% |
Powstaje w żwaczu krowy w reakcji biowodorowania C18:1 11t 0,75%- 4,5% Działanie przeciwnowotworowe: izomery cis i trans kw. wakcenowego istotnie spowalniają wzrost komórek nowotworowych, jednak forma trans wykazuje dwukrotnie wyższą siłę hamowania niż forma cis. Substratami do powstawania kwasu wakcenowego są nienasycone kw. tł., kt. krowa spożywa z paszą.
C18:2, 9c, 12c C18:3 9c, 11c (kw. linolowy 15c(kw. α - LA) linolenowy ALA)
C18:2 9c,11t C18:3 9c, 11t, (sprzężony 15c, (kw. sprę kw. oktadekatrien linolowy owy) CLA) C18:2 11t,15c ( kw. oktadekadienowy)
C18:1 11t( kw. wakcenowy)
C18:0 (stearynowy)
ochronne działanie CLA : izomery C 18:2 9c,11T oraz C18:2 10t,12c Terminem tym określa się grupę pozycyjnych i geometrycznych izomerów kw. linolowego. Inaczej kw.rumenowy- wyst. Wyłącznie w tł. Mlecznym oraz w mięsie przeżuwaczy. W strukturze CLA 2 wiązania podwójne są oddzielone jednym wiązaniem pojedynczym. W największych ilościach w tł. Przeżuwaczy występuje kwas C18:2 9c11t, kt. w tł. Mleka stanowi ok. 73 - 93% Powstawanie CLA Jest wytwarzany w żwaczu przeżuwaczy przez gat. Bakterii beztlenowych o nazwie Butyrybrio fibrisolvens Bakterie te posiadają specyficzne enzymy , kt. pozwalają na przeprowadzenie procesu biol. Uwodornienia. Gł. źródłem CLA w mleku jest jego synteza z kw. 11t C18:1 z udziałem enzymu Δ9-destaturazy. W wyniku tej syntezy powstaje ok. 65% izomeru 9c11t kw. linolonowego. Kw. wakcenowy (izomer 11t) bardzo łatwo ulega desaturacji Δ9 i do CLA. Nieodkłada się w tk. Tł.
triacyloglicerolu
triacylogriceroli glicerol+ 3 kw. tł. = TGA
TGA +3H2O = glicerol + kw. tł. Zmydlanie R - COOH + NaOH = RCOONa + H2O Sol kw. tł. mydlo Estryfikacja - Eter uzyskuje się w reakcjach: gr. karboksylowej albo pochodnej acylowej z alkoholem Estru z alkoholem (alkoholiza) Estru z kw. (acydoliza) Estru z innym estrem ( interestryfikacji, przeestryfikowania właściwego) Każdy z tych procesów przebiega w obecności katalizatorów, zazwyczaj kwasowych lub alkalicznych. Estryfikacja w technologii tł. Jadalnych jest rzadko wykorzystywana. Często natomiast jest stosowana w analizie lipidów w celu uzyskania estrów metylowych kw. tł.
(metanoliza i gliceroliza) Alkoholiza - stosowana bardzo często do:
acylogliceroli w estry metylowe
konieczności wstępnego izolowania wodnych kwasów. RCOOR2 + CH3OH = R1COOCH3 + R2OH
zachodzi podczas ogrzewania ich glicerolem w obecności kat. (NaOH, CH3ONa) TGA + glicerol = monoacyloglicerol + diacyloglicerol Stopień glicerolizy zależy od ilości danego glicerolu i paremetrów reakcji. Jest to ważna metoda preparowania mono i diacylogliceroli (otrz. Emulgatorów)
Acydoliza-obejmuje wzajemne oddziaływanie estrów z kw. karboksylowymi w obecności katalizatora (H2SO4, ZnO) R1COOR2 + R3COOR2 = R3COOR2 + R1COOH Może być wykorzystywana np. do zastąpienia kw. C16 i C18 kw C12. ( w tech .tł. praktycznie nie ma zastosowania)
właściwa (przeestryfikowanie właściwe) Ma największe znaczenie technologiczne. Za pomocą tej reakcji można dokonać zmiany sposobu rozkładu kw. tł. W TAG uzyskując tł. Zmodyfikowane o pożądanym zakresie temp. topnienia i właściwościach krystalizacji. Wymiana pozycji acylowej KT może zachodzić wewnątrz cząst. TAG jak i między różnymi czast. TAG W ten sposób zmieniają się nie tylko chem ale przede wszystkim fizyczne właściwości tł. Proces przeestryfikowania może być zastosowany do mieszaniny różnych tł. : W wyniki przeest. Bardzo twardych tł. Zwierzęcych, o małej wartości żywieniowej z olejami ciekłymi uzyskuje się nowe tł. O pożadanych właśc. Proces przeest. Zmienia strukturę i skł. TAG nie zmienia natomiast naturalnej budowy wyst. W nich kw. tł. Proces przeestr. Wykorzystuje się w przemyśle do otrzymania wysoko wartościowych tł. Plastycznych (NNKT, odpowiednie właściwości reologiczne np. do produkcji margaryn, namiastek masła kakaowego z tanich tł. A także tł. Nowych zaw. kw. masłowy lub krótkie bądź średniołańcuchowe kw. tł. (tł. Strukturyzowane)
Proces uwodornienia tł. Jest często stosowany do zmiany charakteru fizycznego i chem. tł. Oraz skła. KT. Uw. Tł. Prowadzi się w dwóch ważnych celach - zwiększenia ich stabilności. Uw. Jest reakcją katalityczną, kt. można przyspieszyć stosując kat.: Pt, Pb, Ni, Cu. Polega na wysyceniu podwójnych wiązań wodorem. W praktyce uw. Przebiega w ukł. Niejednorodnym skład. Się z trzech faz: - stałej ( katalizator)
Olej do ważnych celów spoż. Poddaje się tylko częściowemu uwodornieniu. Dlatego ważnymi cechami tak prowadzonego procesu są selektywność i izomeryzacja. Selektywność wiąże się z różnymi szybkościami reakcji uw. Nienasyconych kw. tł. O różnym stiopniu utl. Trieny( kw. linolenowy)K3 dieny( linolowy)K2 monoeny(oleinowy) K1 nasycone ( Stearynowy)
Izomeryzacja wynika z tego ze podwójne wiąz. pozostałe w częściowo uw. Tł. Mogą mieć zmienioną pozycję lub konfigurację (cis-trans) Stosunek izomerów trans do cis wynosi w stanie równowagi 2:1 Powstające izomery trans charakteryzują się wyższymi temp. topnienia niż naturalne izomery cis i z tego powodu uw. Tł. Ma duża przydatność technologiczną.
|