Chemia mrożonej żywności - wykład 3 i 4

Witamina B₁ - tiamina, duże straty następują przy blanszowaniu warzyw (przed mrożeniem), jest rozpuszczalna w wodzie

Witamina B₂ - ryboflawina, ze względu na słabą rozpuszczalność w wodzie ulega w mniejszym stopniu wypłukiwaniu w środowisku wodnym np. podczas mycia warzyw i owoców

Witamina PP - niacyna, amid kwasu nikotynowego, niewielkie straty podczas przechowywania

Witamina B₆ - pirydoksyna, występuje głównie w warzywach liściastych, pod wpływem światła i podwyższonej temp. ulega inaktywacji

ZMIANY ZAWARTOŚCI CUKRÓW

• Skrobia hydroliza cukry proste (wykorzystywane do procesów metabolicznych)

• Cukry proste synteza skrobia (rośliny, które dojrzewają po zbiorze np. nasiona - groch zielony, bób zielony, kukurydza cukrowa, melon)

Przemiany sacharydów są najważniejsze wśród przemian zachodzących w przechowywanych warzywach. Sacharydy są zużywane głównie w procesie oddychania, dostarczając potrzebnej energii i wielu innych składników dla procesów biologicznych zachodzących w warzywach związanych z dojrzewaniem, tworzeniem się pędów wierzchołkowych, starzenie się. Niekorzystny spadek zawartości cukrów prostych po zbiorze i przechowywanie w kontrolowanej atmosferze. Może być wykorzystywana także atmosfera modyfikowana, ale rzadko się to stosuje, raczej do produktów mięsnych.

ZMIANY ZAWARTOŚCI ZWIAZKÓW PEKTYNOWYCH

Podczas przechowywania warzyw i owoców zachodzą zmiany zawartości pektyn w rezultacie kom rozluźniają swoją strukturę i występują zmiany we właściwościach sensorycznych warzyw. Następuje zmniejszenie się jakości warzyw, a w końcowym wyniku utrata przydatności handlowej. Podczas przechowywania obserwuje się zmiany zawartości frakcji błonnika rozpuszczalnego jak i ogólnej zawartości błonnika.

ZMIANY ZAWARTOŚCI KWASÓW ORGANICZNYCH

Kwasy organiczne występują w warzywach w postaci soli lub w stanie wolnym, ich zawartość wynosi od 0,1-0,5%. Warzywa zawierają przede wszystkim kw. cytrynowy, jabłkowy, winny, ale w pomidorach znajduje się również kwas mrówkowy, a w szczawiu, szpinaku, rabarbarze kw. szczawiowy.

Kwasy organiczne mają korzystne działanie w schorzeniach żołądka i jelit - działają buforowo. Jednak zawarty w niektórych warzywach kw. szczawiowy ma działanie niekorzystne. Działa odwapniająco na organizm i osadza się w postaci nierozpuszczalnych soli szczawianu wapnia.

Kwasy organiczne podnoszą walory smakowe warzyw ale smak w dużym stopniu zależy od stosunku sacharydów do kwasów.

Kwasy organiczne odgrywają ważną rolę w przemianach zachodzących w kom. W okresie przechowywania warzyw następuje zmniejszenie zawartości kwasów, które zużywane są w procesie oddychania (cykl Krebsa) dostarczają energię.

W wyniku spadku zawartości kw. organicznych w warzywach maleje w nich kwasowość (czynna i miareczkowa)

ZMIANY ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW AZOTOWYCH

Białko reguluje wiele procesów życiowych zachodzących w przechowywaniu warzyw. Podczas przechowywania następuje spadek zawartości białek, a wzrost zawartości aminokwasów. Warunki przechowywania mają wpływ na przemiany zw. azotowych. Zwiększenie stężenia CO₂ lub zmniejszenie stężenia O₂ powoduje wzrost poziomu wolnych aminokwasów w przechowywanych warzyw.

Podczas niewłaściwego przechowywania warzyw tworzą się azotyny szkodliwe dla organizmu ludzkiego. Azotyny łączą się z hemoglobiną krwi w wyniku czego krew traci funkcje przenośnika tlenu.

ZMIANY ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW AROMATYCZNYCH I ZWIĄZKÓW LOTNYCH

Substancje zapachowe w roślinie to liczna grupa związków: estry, laktony, alkohole, kwasy, aldehydy, acetale, węglowodory, etery, fenole.

Charakter aromatu danego gatunku najczęściej uzależniony jest od zawartości niewielkich ilości kilku związków lub czasami tylko jednego z nich np.:

Kapusta - izotiocyjaniny

Seler -dihydroftalina, dwuacetyl

Cebula - dwu, trój -siarczki, alkile tiosulfonianowe

Pietruszka - węglowodory monoterpenowe (Apio - odpowiedzialny za zapach pietruszki)

Fasola - etylowinyloketon

Kolejna grupa związków aromatycznych tworzy się po uszkodzeniu tkanek np. przy krojeniu cebuli tworzy się dwusiarczek metylu, propylu.

Na zawartość zw. zapachowych mają wpływ warunki przechowywania. Warzywa przechowywane w CA mają z reguły mniejszą zawartość zw. aromatycznych.

ZMIANY ZAWARTOŚCI BARWNIKÓW

Rośliny zawierają głównie grupy barwników:

• chlorofile a i b

• karotenoidy

• flawonoidy (antocyjany)

• betalainy

• barwniki chinoidowe

Chlorofil

Chlorofil A - ma barwę niebieskozieloną Chlorofil B - ma barwę żółtozieloną

Chlorofil jest zaliczany do grupy barwników porfirytowych. Podstawowy szkielet cząsteczki stanowi układ 4 pierścieni pirolowych połączonych przez grupy metinowe. W centrum cząsteczki występuje atom mG, połączony wiązaniami kowalencyjnymi i koordynacyjnym z 4 atomami azotu pierścieni pirolowych.

Chlorofil a do chlorofil b 3:1 (a ubywa, b rośnie)

Barwniki chlorofilowe ulegają nieodwracalnym przemianom pod wpływem kwasów i zasad, ale struktura i właściwości w obydwu przypadkach są różne.

Barwniki chlorofilowe są stosowane do barwienia niektórych produktów spożywczych, ale również w farmaceutyce i kosmetyce, ponieważ posiadają właściwości bakteriostatyczne oraz przyśpieszają procesy regeneracji tkanek.

Najmniej stabilnym barwnikiem jest chlorofil.

Rozkład chlorofilu zachodzi pod wpływem chlorofilazy. Po odłączeniu fitolu tworzy się chlorofili, a po usunięciu Mg - feoforbid. W kolejnym etapie tworzą się bezbarwne niskocząsteczkowe produkty. W rezultacie rozkładu chlorofilu następuje zmiana zabarwienia warzyw.

Karotenoidy

Zwykle towarzyszą chlorofilowi, mają barwę od czerwonej do żółtej. Dzielą się na karoteny i ich utleniane formy ksantofile. Do najpopularniejszych karotenów zaliczamy β-karoten (do tej grupy zaliczamy likopen występujący w pomidorach). Do ksantofili zalicza się luteinę, neotoksynę, zeaksynatynę.

Barwniki karotenoidowe są zbudowane z 8 jednostek izopernowych połączonych w taki sposób, że układ reszt izoprenowych jest odwrócony w środku cząsteczki.

Mogą one występować w formie związków acyklicznych, monocyklicznych lub biciklicznych.

Karotenoidy zwykle towarzyszą chlorofilowi. Mają one barwę od czerwonej do żółtej.

β - karoten - prowitamina A; kiepskie wchłanianie

witamina A - produkty zwierzęce

Barwniki te są syntetyzowane tylko przez rośliny.

Obecnie jest znanych 400 barwników karotenoidowych naturalnych i około 200 otrzymywanych w wyniku syntezy.

Warzywa bogate w karoten to: jarmuż, czerwona papryka, szpinak, marchew.

( < 0,1 % suchej masy)

Karotenoidy są antyoksydantami aktywnym in vitro i in vivo.

Karotenoidy jako barwnik do żywności

Barwniki otrzymane z produktów roślinnych

• annato: pomarańczowo - żółty barwnik rozpuszczalnym w tłuszczach

• olej palmowy nierafinowany: zawiera 0,2 - 0,5 % karotenoidów

• oleożywica z papryki: czerwony preparat barwiący (ok. 50 związków barwiących); (ostry pikantny smak ogranicza jego zastosowanie)

• likopen: pomarańczowo - czerwony barwnik otrzymywane ze skórek pomidorów

• szafran: żółty barwnik rozpuszczalny w wodzie otrzymany z słupków kwiatowych krokusa

Likopen - ma silne właściwości antyutleniające

Owoce pomidorów - 3 mg / 100 g suchej masy Sok pomidorowy - 8mg / 100 g suchej masy

Ketchup - 13 mg / 100 g suchej masy Koncentrat pomidorowy - 30 mg / 100 g suchej masy

Karotenoidy są wrażliwy na światło, czynniki utleniające (tlen, jony miedzi i żelaza, lipazy, lipooksygenazy).

Degradacja barwników karotenoidowych w czasie przechowywania i przetwarzania produktów żywnościowych może mieć różny przebieg w zależności od składu produktu i stosowanych barwników. Najczęściej towarzyszy jej nie tylko zmiana barwy, ale i zapachu, gdyż w wyniku zachodzących przemian powstają lotne związki.

Wszystkie reakcje powodujące zmiany w strukturze naturalnych karotenoidów powodują zmniejszenie aktywności biologicznej tych związków, a szczególnie aktywności prowitaminy A.

Najtrwalsze spośród wszystkich naturalnych barwników.

Zawartość barwników ulega zmianom podczas dojrzewania warzyw przez zbiorem, w czasie dojrzewania i starzenia się w okresie przechowywania. Starzenie się tkanej jest związane ze stopniowym rozkładem barwników. Wpływa to na barwę przechowywanych warzyw oraz na ich wartość biologiczną, ponieważ wiele barwników należy do związków o dużym znaczeniu biologicznym.

Karotenoidy należą do bardziej stabilnych barwników, ale i one ulegają zmianom, głównie utlenienia. Produkty rozpadu karotenów mają często bardzo nieprzyjemny smak.

Podczas przechowywania warzyw pod wpływem starzenia, uszkodzeń mechanicznych lub działania drobnoustrojów, zachodzą niepożądane zmiany barwy, m.in. brunatnienie miąższu.

Ciemnienie enzymatyczne jest skutkiem utleniania związków fenolowych, w reakcji bierze udział oksydaza - o - difenolowa, która powoduje powstawanie chinonów z prostych związków fenolowych.

W celu uniknięcia niekorzystnych zmian zabarwienia w przetwórstwie warzyw stosuje się zabiegi termiczne, takie jak blanszowanie, pasteryzację, które inaktywują oksydazę fenolową.

Flawonoidy

Barwa od żółtej przez czerwoną do niebieskiej.

Do tej grupy zaliczamy:

• antocyjanidyny

• flawony

• flawonale

• flawonony

• dihydroflowonole

Antocyjany to barwniki nadające kolor (od pomarańczowego przez różne odcienie czerwieni i fioletu, aż do barwy niebieskiej) owocom i kwiatom.

Charakteryzują się szkieletem węglowym C₆ - C₃ - C₆. Często występują w roślinach w formie glikozydów.

Obecnie jest znanych 200 barwników naturalnych i około 100 otrzymywanych w wyniku syntezy.

Aglikony najczęściej występują w barwnych antocyjanach.

Pelargonidyna

Delfinidyna

Petunidyna

Cyjanidyna

Peonidyna

Malwinidyna

W produktach naturalnych antocyjany występują w postaci mono-, di- lub triglikozydów.

Reszty glikozydowi to najczęściej: glukoza, galaktoza, ramnoza, arabinoza, rutynoza.

Struktura cząsteczki antocyjanów ma istotny wpływa na odcień, intensywność i stabilność barwy.

Czynniki wpływające na barwę antocyjanów

Barwa produktowych zawierających antocyjany zależy od:

• struktury i zawartości poszczególnych barwników

• pH środowiska

• obecności kopigmentów, jonów metali, ditlenku siarki i innych substancji zdolnych do tworzenia z antocyjanami pochodnych

• występowania substancji przyśpieszających nieodwracalne procesy degradacji antocyjanów, takich jak tlen, fenylooksydazy, jony metali katalizujące reakcje utleniania, kwas askorbinowy i produkty jego degradacji

Znaczący wpływ na odcień i barwę owoców i kwiatów wywierają procesy kopigmentacji.

Flawonole, flawanole, kwasy fenolowe, alkaloidy, aminy, antocyjany i inne mogą tworzyć kopigmenty z antocyjanami.

Wynikiem kopigmentacji jest zwiększenie intensywności barwy.

Antocyjany stosuje się jako naturalnych barwnik spożywczy. Dodawane głównie do produktów o smaku owocowym, są to: napoje, desery, wyroby cukiernicze.

Surowcem do produkcji tych barwników są wytłoki owocowe bogate w antocyjany czarne winogrona, czarna porzeczka, aronia, żurawiny.

Barwniki antocyjanowe stosuje się w lecznictwie, zapobieganiu niekorzystnym zmianom ścian naczyń krwionośnych. SA również efektywnymi antyoksydantami.

BETALAINY - występują przede wszystkim w korzeniach buraka ćwikłowego, mają barwę żółtą, czerwoną, fioletową. Dzielą się na :

- beta cyjaniny (czerwono fioletowe) do których należą: betanidyna, betanina oraz beta ksantyna (barwa żółta).

---