5.Pojęcie aktywności wody. Szybkość reakcji w zależności od aktywności wody.

Aktywność wody (aw) w żywności jest definiowana jako stosunek ciśnienia pary wodnej nad żywnością do ciśnienia pary wodnej nad czystą wodą w tej samej temperaturze.

aw = p/p0

Aktywność wody jest miara zawartości wody wolnej w danym materiale. Woda związana jest mniej dostępna.

Reakcje enzymatyczne -Brak fazy wodnej uniemożliwia transport substratów i produktów reakcji. Większość reakcji enzymatycznych rozpoczyna się wraz z pojawieniem się wody luźnie związanej, to jest powyżej aktywności odpowiadającej warstwie monomolekularnej.Gdy aw<0,3 szybkość reakcji hydrolizy enzymatycznej staje się nieistotna. Działanie innych grup enzymów (amylazy, peroksydazy) jest hamowane, gdy aw < 0,8.

Rekacje nieenzymatyczne- Niektóre reakcje nieenzymatyczne zachodzą z maksymalna szybkością przy średnich wartościach aktywności wody. Powodem spadku szybkości reakcji przy większych wartościach aw może być efekt rozcieńczania lub hamowanie przez produkt, gdy woda jest jednym z produktów reakcji. Taki przebieg ma reakcja Maillarda, prowadząca m.in. do utraty lizyny i odpowiedzialna za brązowienie oraz degradacje witaminy B1.

Reakcje utleniania-Duży wpływ na trwałość i jakość żywności mają reakcje utleniania.W reakcjach autooksydacji, związanych z wolnymi rodnikami woda może przyspieszać lub hamować utlenianie.W środowisku charakteryzującym się małą wartością aw reakcja utleniania zachodzi, ale wzrost zawartości wody może zmniejszyć szybkość reakcji.

przeciwutlenianie -Przeciwutleniające działanie wody może być spowodowane m.in. utrudnieniem dyfuzji tlenu do miejsc reakcji, zmniejszeniem stężenia jonów metali, wiązaniem produktów pośrednich autooksydacji lipidów, przyspieszeniem tych reakcji, których produkty mają właściwości przeciwutleniające. Przy zawartości wody związanej w warstwie monomolekularnej szybkość reakcji utleniania zachodzących zarówno w fazie wodnej, jak i w fazie lipidowej są bardzo małe. Dalsze zwiększanie aw do zakresu średniej wilgotności zwiększa szybkość reakcji autooksydacji. Woda może sprzyjać procesom utleniania przez zwiększenie ruchliwości i rozpuszczalności jonów metali uczestniczących w tych reakcjach, jak też przez pęcznienie białek (eksponowanie nowych powierzchni reakcji), które ułatwiają działanie rodników powstających w procesie utleniania lipidów.

Krystalizacja -Krystalizacja zachodzi najczęściej przy aw = 0,3-0,5. Sacharydy w postaci amorficznej, ze względu na bardziej rozwinięta powierzchnie, wiążą znacznie więcej wody niż w postaci krystalicznej. Woda uwalniana w procesie krystalizacji powoduje jakościowe zmiany produktu, polegające na utracie kruchości wyrobów piekarniczych, zbrylaniu produktów suszonych oraz przyspieszeniu reakcji chemicznych. Następstwem sorpcji wilgoci przez substancje krystaliczne (sacharoza, glukoza, sól, kwas cytrynowy), zachodzącej przy aw = 0,6-0,7, jest ich częściowe rozpuszczanie powodujące zlepianie kryształów i zbrylanie.

7.Podać wzory strukturalne 5 kwasów organicznych występujących w żywności.
W jakich produktach występują te kwasy.

8.Wymienić produkty zakwaszające i alkalizujące.

Produkty zakwaszające:

1. Silnie: mięso i wędliny, cukier i produkty zawierające cukier, sztuczne słodziki, mąka pszenna, biały ryż, sery żółte, czarna herbata, kakao, czekolada, alkohole wysokoprocentowe.

2. Średnio zakwaszające: ryby, jaja, chleb żytni, płatki zbożowe, makaron pełnozioarnisty, ryż brązowy, orzeszki ziemne

3. Słabo: twaróg, orzechy, kasza gryczana, otręby, fruktoza, makaron sojowy

Produkty alkalizujące:

1. Silnie: bakłażan, dynia, cukinia, ogórki, sałaty, soki warzywno-owocowe, kiwi, arbuz, ananas,

2. Średnio: buraki, brokuły, kapusta, marchew, seler, pomidor, cytryna, winogrona, banany, fasolka szparagowa

3. Słabo: kalafior, cebula, kiełki, czereśnie, dojrzałe jabłka.

9.Wyjaśnić zasadę działania buforu octanowego i amonowego.

Bufory-roztwory, których wartość pH po dodaniu niewielkich ilości mocnych kwasów albo zasad prawie się nie zmienia.

1. Bufor octanowy

Protonodawca: CH₃COOH

Protonobiorca: CH₃COONa

CH₃COOH +H₂O→CH₃COO^- + H⁺

CH₃COONa +H₂O→CH₃COO^- + Na⁺

Po dodaniu mocnego kwasu:

CH₃COO^- + H₃O→ CH₃COOH +H₂O

Zasada kwas kwas zasada

Po dodaniu mocnej zasady:

CH₃COOH +OH^-→ CH₃COO^- +H₂O

Kwas zasada zasada kwas

b) Bufor amonowy

Protonobiorca NH₃

Protonodawca: NH₄⁺

NH₃+H₂O→ NH₄⁺+OH^-

NH₄Cl +H₂O→NH₄⁺+ Cl

Po dodaniu mocnego kwasu:

NH₃+H₃O→ NH₄⁺+H₂O

Po dodaniu mocnej zasady:

NH₄⁺ + OH^-→ NH₃ + H₂O

Kwas zasada zasada kwas

10.Co to są polichlorowane bifenyle, dioksyny, dibenzofurany, pestycydy, akrylamid.

11.Wymienić podstawowe alergeny pokarmowe. Charakterystyka alergenów pokarmowych

ALERGENY MLEKA Mleko krowie - ok. 30 różnych białek

o potencjalnym charakterze alergennym, stanowiących ok. 30-35 g masy w litrze.

W wyniku koagulacji uzyskuje się dwie frakcje - kazeinę i białka serwatkowe, stanowiące odpowiednio ok. 80 i 20%.

Kazeina:

- białko najbardziej przydatne jako materiał budulcowy do syntezy hemoglobiny i białek osocza krwi,

- posiada wysoką wartość biologiczną, dorównującą białku mięsa i znacznie przewyższającą wartość białek zbóż i roślin strączkowych,

- wysoka zawartość takich aminokwasów jak: walina, leucyna, prolina, lizyna, kwas glutaminowy i kwas asparaginowy.

- w porównaniu z białkiem jaja kurzego wykazuje niedobór cystyny i cysteiny, natomiast może być cennym lizynowym uzupełnieniem produktów zbożowych.

BIAŁKA MLEKA - KAZEINA

W skład kazeiny wchodzą cztery różne frakcje: a S1, a S2, b i k, tworzące micele. 55% kazeiny stanowi frakcja αs, 25% frakcja β, 5% frakcja γ, a dalsze 15% frakcja к.

Budowa miceli nie jest jednorodna. Poszczególne frakcje kazeiny mają zróżnicowaną budowę I-rzędową oraz charakteryzują się różnymi właściwościami funkcjonalnymi.

a S1, a S2, b-kazeina są podatne na działanie jonów wapnia, zaś k-kazeina nie. Cząsteczka kazeiny jest odporna na działanie wysokich temperatur, ale wrażliwa na obecność proteinaz i egzopeptydaz; łatwo ulega hydrolizie proteolitycznej podczas procesów trawiennych.

Homologi kazeiny mleka krowiego występujące w mleku innych zwierząt, np. kozy czy kobyły, są w 80-90% identyczne pod względem budowy chemicznej, co wskazuje na bezzasadność wprowadzania tych rodzajów mleka do diety alergików.

Pacjenci uczuleni na kazeinę są z reguły alergikami wrażliwymi na wszystkie cztery frakcje tego białka.

Immunologiczna obrona organizmu wyrażająca się powstawaniem przeciwciał antykazeinowych klasy IgE wiąże się ze zjawiskiem reakcji krzyżowych pomiędzy epitopami poszczególnych frakcji kazeinowych.

BIAŁKA MLEKA - BIAŁKA SERWATKOWE

Wśród białek serwatkowych najsilniejszymi alergenami są: b-laktoglobulina (b-lg) i a-laktoalbumina (a-la).

Specyficzna struktura b-laktoglobuliny pozwala na interakcje z kazeiną podczas stosowania procesów termicznych. b-lg jest relatywnie odporna na hydrolizę kwasową i działanie proteaz, dlatego też w dużym stopniu pozostaje niestrawiona podczas obecności w układzie pokarmowym, głównie w śluzówce jelita.

Bardzo korzystnym zjawiskiem jest możliwość wzbudzenia tolerancji organizmu poprzez podawanie niewielkich dawek antygenu w postaci np. wybranych zhydrolizowanych frakcji b-lg.

b-lg nie występuje w natywnym mleku kobiecym, ale może być wykryta jako zanieczyszczenie obecne w wyniku diety, w składzie której znajduje się mleko krowie.

a-la stanowi składnik systemu enzymatycznego transferazy galaktozydowej odpowiedzialnej za proces syntezy laktozy.

a-la pochodząca z mleka krowiego wykazuje duże podobieństwo w budowie do a-la pochodzenia ludzkiego.

ALERGENY JAJA

Jaja są często spożywane przez ludzi i stanowią drugi w kolejności po mleku krowim, pokarm obcogatunkowy wprowadzany do diety dziecka.

Najwięcej uczuleń na jajko spotyka się w 4÷5 roku życia, raczej nie później niż w pierwszej dekadzie.

Jajo składa się w 56-61% z białka i w 27-32% z żółtka, resztę stanowi skorupka (ok. 8-12%).

Białko jaja to głównie woda (ok. 88%) i część białkowa (~ 10%), która stanowi najważniejsze źródło alergenów.

Żółtko składa się z wody (50%), lipidów (34%) i białka (16%).

Najczęściej uczulającym białkiem jest:

- owotransferyna (53%),

- owomukoid (38%),

- owoalbumina (32%)

- lizozym (15%).

Z reguły 100% badanych pacjentów-alergików uczulonych na jajo kurze wykazuje pozytywną reakcję na obecność owoalbuminy.

Wśród białek obecnych w żółtku jaja zwraca uwagę a-liwityna, która może uczulać poprzez drogi oddechowe.

Apowitelina jest kolejnym alergenem wyizolowanym z frakcji lipoproteinowej żółtka jaja kurzego. Stwierdzono, że apowitelina I i VI są głównymi alergenami jaja . Do alergenów o mniejszym znaczeniu immunologicznym zalicza się lizozym, owomucynę i foswitynę.

Najwięcej uczuleń na jajo dotyczy dzieci w 4 -5 roku życia

Alergia na jaja może być również chorobą zawodową pracowników zatrudnionych w przetwórstwie jaj. Pomiary stężenia alergenu w pomieszczeniach zakładu pracy wskazywały na ich obecność zarówno w miejscu bezpośredniego kontaktu w obrębie linii technologicznych, jak i w przyległych pomieszczeniach biurowych. Dlatego też zalecany jest środowiskowy monitoring stężenia alergenu jaja w przetwórniach .

ALERGENY RYB

Historyczna rola alergii spowodowanej spożywaniem ryb (tzw. opaczne reakcje organizmu).

Białko wyizolowane z tkanki mięsnej ryb posłużyło Prausnitzowi i Kustnerowi do udowodnienia istnienia w surowicy krwi czynnika, który wiele lat później zdefiniowano jako immunoglobulinę klasy IgE.

Białko to było pierwszym alergenem, którego sekwencja aminokwasowa została opisana, a alergen nazwano Cod M, zapoczątkowując tym samym stosowanie nowej nomenklatury dla alergenów. W późniejszej systematyce nazwę zmieniono na Gad c1.

Alergia na ryby zdarza się częściej w krajach, gdzie spożycie ryb jest wyższe (Norwegia, Japonia) niż obserwowane przeciętnie w pozostałych państwach.

Gad c 1 jest głównym alergenem, który został wyizolowany z tkanki mięsnej dorsza i sklasyfikowany jako parwalbumina. Białka należące do tej grupy kontrolują ruch jonów wapnia z i do komórki. Stwierdzono ich obecność w mięśniach ryb (0,05-0,1%) i gadów. Obecność białka zbliżonego w swojej strukturze do Gad c 1 została potwierdzona w tkance mięsnej innych gatunków ryb, np. karpia czy szczupaka.

ALERGENY SKORUPIAKÓW

Spożywanie skorupiaków w Polsce ogranicza się do szczególnych okazji i nie jest powszechne. Na świecie jednak stanowi na tyle istotny problem, że skorupiaki trafiły na listę "wielkiej ósemki" jako rodzaj pożywienia o wysokim potencjale alergennym.

W Stanach Zjednoczonych rozróżnia się ok. 30 jadalnych gatunków skorupiaków, m. in. krewetki, kraby, langusty i raki.

Alergeny krewetki należą do najlepiej scharakteryzowanych. Oszacowano, że spożycie 1÷2 krewetek średniej wielkości jest w stanie pobudzić reakcję anafilaktyczną u uczulonych osób.

Uczulenia na alergeny krabów zauważono głównie w środowiskach zawodowo związanych z przetwarzaniem mięsa krabów. Reakcje IgE-zależne dotyczą głównie ekstraktów uzyskanych podczas gotowania krabów, nie zaś podczas kontaktu z surowcem w stanie nieprzetworzonym.

Tropomiozyna została również określona jako alergen langusty, Pan s 1 (Panulirus stimpsoni) i Hom a 1, homara amerykańskiego (Homarus americanus). Obydwa te białka zostały sklonowane, przebadano ich sekwencje i stwierdzono, że są homologiczne do alergenu krewetki Pen a 1.

ALERGENY ORZECHÓW ARACHIDOWYCH

Orzechy arachidowe (Arachis hypogeae) należą do rodziny roślin strączkowych. Stanowią wartościowy składnik żywności, ale jednocześnie są popularnym źródłem wielu silnych alergenów.

Około 7-10% białka ogółem zawiera substancje białkowe o stwierdzonym charakterze alergennym. Dwoma najbardziej znanymi, wyizolowanymi i scharakteryzowanymi alergenami orzechów arachidowych są białka Ara h 1 i Ara h 2.

Ostatnio wyizolowane alergeny występujące w składzie orzeszków arachidowych oznaczono kolejno Ara h 4 (36 kDa), Ara h 5 (14 kDa), Ara h 6 (16kDa), Ara h 7 (14,5 kDa). Wyizolowano również ostatnio nowy alergen orzeszków ziemnych należący do oleozyn, rodziny niskocząsteczkowych białek biorących udział w formowaniu ciał tłuszczowych arachidów.

Reakcje IgE-zależne były silniejsze dla ekstraktów uzyskanych dla orzeszków prażonych, niż dla natywnych.

Częstotliwość występowania alergii na orzeszki arachidowe wynosi ok. 0,5 ÷ 0,7% populacji ogółem. Ten rodzaj alergii pokarmowej jest najpowszechniejszy w Stanach Zjednoczonych (ok. 2 mln pacjentów), a w Europie w takich krajach jak Wielka Brytania, Holandia, Francja. Problem alergii na orzeszki ziemne praktycznie nie występuje w Niemczech, chociaż badania wykonywane w tym kierunku wskazują pojawienie się symptomów chorobowych wśród pacjentów, zbliżonych do zanotowanych wcześniej w Ameryce czy Wielkiej Brytanii.

W krajach o odmiennych preferencjach pokarmowych problem ten przedstawia się jeszcze inaczej, i tak np. w Arabii Saudyjskiej ok. 20% pacjentów-alergików cierpi na ten rodzaj alergii. Uczulenia na arachidy są tam najczęściej występującą formą choroby, powodującą częste przypadki anafilaksji.

Nie została określona w sposób jednoznaczny ilość progowa dawki białka arachidowego, która może pobudzić organizm do walki z alergenem.

ALERGENY SOI

Soja- popularne źródło białka wprowadzanym do diety dziecka już w okresie niemowlęcym w postaci specjalnych odżywek, szczególnie dla tych, które wykazują alergie na mleko krowie.

W 50% dzieci reagujących alergicznie na mleko jest również uczulone na soję.

Głównym scharakteryzowanym alergenem soi jest Gly m 1. Sekwencja aminokwasowa cząsteczki Gly m1jestzbliżona do budowy papainy oraz proteinazy tiolowej. Alergen Gly m1 w 30% posiada identyczną budowę jak Der p1, główny alergen kurzu, który także jest proteazą tiolową.

Inne alergeny w soji: Gly m2, Gly m3, Gly m Bd30k.

Zidentyfikowano również alergeny występujące w lecytynie sojowej, która jest stosowana powszechnie jako emulgator w procesach technologicznych przemysłu spożywczego, farmacji i produkcji kosmetyków. Lecytyna składa się głównie z fosfolipidów, aczkolwiek potwierdzono także obecność białek powodujących reakcje IgE-zależne. Lecytyna soi może być również źródłem tzw. ukrytych alergenów .

ALERGENY PSZENICY

Uczulenia dotyczą głównie osób zawodowo narażonych na ekspozycje alergenami zbóż np. pracownicy przetwórni zbóż i piekarze.

Głównym alergenem mogącym przyczynić się do anafilaksji jest Tri a 19 (omega - 5 gliadyna) - białko odpowiadające za natychmiastową reakcję alergiczną u dzieci.

Uczulenia na pszenicę nie należy mylić z celiakią, czyli chorobą trzewną, która jest enteropatią glutenową. Gluten występujący najobficiej w pszenicy, ale też i w życie, jęczmieniu oraz owsie, jest główną przyczyną zmian w obrębie jelita czczego. Jedynie dieta bezglutenowa pozwala na pozbycie się symptomów celiakii. Za bezglutenowe uważa się prolaminy ryżu, kukurydzy, prosa i sorga, a także grykę

12.Pojęcie nietolerancji pokarmowej oraz reakcji alergicznej na pokarm. Formy reakcji alergicznych.

Nietolerancja pokarmowa - szeregu odtwarzalnych, niepożądanych reakcji na pokarm, w tym:

-reakcji alergicznych, które z definicji związane są z systemem odpornościowym (np. alergia na orzechy arachidowe lub celiakia),

-niepożądanych reakcji będących wynikiem niedoboru pewnych enzymów (np. nietolerancja laktozy lub dziedziczna nietolerancja fruktozy),

-reakcji farmakologicznych (np. nadwrażliwość na kofeinę) i innych, niezdefiniowanych reakcji.

Do nietolerancji pokarmowej nie zalicza się zatrucia pokarmowego, wywołanego przez bakterie i wirusy, pleśnie, związki chemiczne, toksyny i substancje drażniące obecne w produktach żywnościowych; termin ten nie obejmuje także awersji pokarmowej (niechęć do pewnych produktów i w konsekwencji, unikanie ich). Reakcje nietolerancji pokarmowej to zwykle odtwarzalne, niepożądane reakcje na określony pokarm lub jego składnik, powstające bez względu na to, czy dana osoba świadoma jest jego spożycia czy też nie.

Reakcja alergiczna- niewłaściwa reakcję systemu odpornościowego na spożycie produktu, który u większości osób nie powoduje niepożądanych skutków. Alergiczne reakcje na produkty spożywcze różnią się gwałtownością przebiegu, mogą mieć nawet skutek śmiertelny. W przypadku alergii pokarmowej, wchodzące w skład pokarmu białko, na które dana osoba jest nadwrażliwa (np. niektóre białka zawarte w orzechach arachidowych), uznawane jest przez system odpornościowy jako niebezpieczne. Składnik taki nosi miano alergenu. Reakcje alergiczne zlokalizowane są zwykle w określonej części ciała, a do objawów zalicza się m.in. egzemę, zaczerwienienie, obrzęk tkanek (np. warg), trudności w oddychaniu. Gwałtowna reakcja może skutkować anafilaksją (np. alergia na orzechy arachidowe z gwałtownym przebiegiem), kiedy to następuje reakcja raczej układowa, objawiająca się nagłym spadkiem ciśnienia krwi i silnym wstrząsem.

Formy reakcji alergicznych:

-W których system odpornościowy reaguje na alergen produkcją przeciwciał, zwanych immunoglobulinami E (IgE), które pobudzają inne komórki (np. komórki tuczne) do uwalniania substancji wywołujących stan zapalny.

-Reakcje w których istotną rolę odgrywają limfocyty T (np. w celiakii). Do reakcji IgE-niezależnych zalicza się także późną nadwrażliwość na mleko krowie, chociaż mechanizm powstawania tej alergii nie został do końca zdefiniowany.

13.Co to są NNKT, podać znaczenie NNKT dla organizmu człowieka. Wymienić i podać wzory strukturalne kwasów należących do NNKT.

NNKT- niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, zwane przez niektórych witaminą F, są to wielonienasycone kwasy, które nie mogą być produkowane w organizmie człowieka i muszą być dostarczone z pokarmem. Zaliczamy tutaj kwasy tłuszczowe: linolowy (chemicznie oznaczany C18:2 n - 6, pierwsze podwójne wiązanie występuje przy 6 atomie węgla licząc od grupy metylowej) i alfa - linolenowy (C18:3 n - 3).

-niezbędne do prawidłowego rozwoju młodych organizmów i zachwoania zdrowia u osób dorosłych

-biorą udział w transportowaniu lipidów

-zapobieganie i leczenie miażdżycy, oraz innych stanów chorobowych prowadzących do zaburzeń gospodarki ustrojów lipidami

-obniżanie poziomu cholesterolu i triacylogliceroli w surowicy krwi

-zapobiega powstawaniu zakrzepów naczyniowych, poprawia prace serca i przepływ krwi przez naczynia wieńcowe

NNKT syntezowane wyłącznie przez rośliny: olej kukurydziany, olej słonecznikowy, rzepakowy, tłuszcze rybne

18.Charakterystyka etapów reakcji Maillarda. Pozytywne i negatywne skutki reakcji Maillarda.

19. Charakterystyka procesu karmelizacji. Rodzaje związków zapachowych powstających podczas karmelizacji. Melanoidyny i ich właściwości.

20. Krótka charakterystyka procesu brązowienia enzymatycznego. Enzymy odpowiedzialne za inicjację reakcji brązowienia

---