Funkcjonalne właściwości białek
- zwilżanie się
- pęcznienie
- rehydrytacja
- wodochłonność
- rozpuszczalność
- lepkość
- żelowanie
- tworzenie włókien, błon, ciast
- tworzenie i stabilizacja emulsji
- tworzenie piany

Emulgowanie lipidów:
- białka ułatwiają tworzenie i stabilizację emulsji niemieszających się cieczy przyłączających się do powierzchni kropelek tłuszczu w wodzie
- wytworzona błona białkowa zapobiega flokulacji i koalescencji
Zdolność emulgowania zależy od hydrofobowości powierzchniowej
Zdolność emulgująca poprawia:
- umiarkowane ogrzewanie (częściowa denaturacja)
- dodatek aminokwasów acylowanych kwasami tłuszczowymi

Wodochłonność:
- zdolność utrzymywania wody własnej i oddanej
- zależy od hydrofobowości białek, konformacji, pH, oddziaływania jonów
- najmniejsza w pobliżu Pi
Ta cecha decyduje o soczystości i reologii produktów mięsnych oraz ubytku masy na skutek obróbki cieplnej

Stabilizacja piany
Zdyspergowanie pęcherzyków gazu w fazie ciekłej:
- białko tworzy błonę na granicy faz powietrze – ciecz (zmniejszenie napięcia powierzchniowego)
- krótkie ogrzanie zwiększa właściwości pianotwórcze białek

Żelowanie:
- tworzenie uporządkowanej przestrzennej struktury cząsteczek polimerów, zdolnej do zatrzymania dużej ilości rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej
- dysocjacja struktur czwartorzędowych i rozfałdowanie łańcuchów białek – denaturacja, następnie utworzenie struktur trójwymiarowych
Efekt: pożądana tekstura wędlin parzonych, galaretek mięsnych i rybnych

Przemiany białek zachodzące podczas przechowywania i przetwarzania żywności
Główne czynniki:
- temperatura
- tlen
- promieniowanie
- odczyn środowiska – pH

Zmiany zachodzące podczas ogrzewania
Ogrzewanie powoduje:
- denaturację białek
- zwiększenie szybkości reakcji chemicznych i biochemicznych
Zakres tych zmian zależy od:
- szybkości, czasu, temperatury ogrzewania, składu chemicznego żywności, odczynu, dostępu tlenu, obecności soli
Efekty:
- zmiana właściwości sensorycznych i żywieniowych żywości

Zmiany enzymatyczne w czasie ogrzewania
Ogrzewanie:
- działa bójczo na mikroorganizmy
- inaktywuje endogenne enzymy powodujące oksydatywne i hydrolityczne zmiany w przechowywanej żywności (przemysł mięsny, owoco-warzywny)

Zmiany wartości żywieniowej białka
Łagodne ogrzewanie:
- zwiększenie strawności białka
- unieczynnia białkowe czynniki antyżywieniowe (np.inhibitory trypsynowe) i lektyny (glikoproteiny)
- unieczynnia białkowe toksyny
Nadmierne ogrzewanie:
- strata aminokwasów (cysteina, lizyna, metionina, tryptofan, arginina, leucyna)

Zmiany właściwości reologicznych i stopnia uwodnienia (wpływ złożony : skórcz włókien mięśniowych- twardnienie mięsa, kolagen przekształca się w żelatynę – zmniejszenie twardości)
Zmiany barwy i zapachu:
reakcja Maillarda, w produktach mięsnych także przemiany barwników oraz reakcje siarkowodoru (z rozkładu aminokwasów białkowych) z żelazem, miedzią ; termiczny rozkład białek – lotne związki zapachowe

Utlenianie i działanie promieniowania
Czynniki utleniające: tlen singletowy, anion nadtlenkowy O₂; rodnik hydroksylowy OH, produkty autooksydacji lipidów, H₂O

Promieniowanie jonizujące:
- dekarboksylacja i utlenianie
- hydroksylacja pierścieni aromatycznych
- aminokwasy siarkowe – wydzielają H₂S lub S
CH₃SH – metanotiol – zapach napromieniowanej żywności

Przemiany białek w środowisku zasadowym
- beta-eliminacja (najczęściej w Cys, Ser, Thr)

Racemizacja aminokwasów – tworzenie D-enancjomerów

Nukleofilowe przyłączanie grupy – NH₂ lub –SH do podwójnego wiązania dehydroaminokwasów – sieciowanie białek

Enzymatyczne modyfikacje białek
Reakcja plastelinowa – przekształcenie białek w polipeptydy o masie ok.3kDa – plasteliny o pożądanym składzie aminokwasowym i właściwościach funkcjonalnych
Transpeptydacja – efektem tworzenia plastein o większej lub mniejszej masie cząsteczkowej

Tworzenie wiązania peptydowego:
- wzbogacenie białek w aminokwasy
- usuwanie niepożądanych aminokwasów
- zmniejszenie gorzkości hydrolizatów

Hydroliza – proces chemiczny lub enzymatyczny
Enzymatyczna – tworzą się peptydy o różnej długości łańcucha
-zmiana właściwości sensorycznych i reologicznych, zdolność żelowania, stabilizowania piany
- wykorzystanie: produkcja serów, hydrolizatów sojowych, rybnych
- produkcja kostek rosołowych, bulionów
- mogą powstawać gorzkie peptydy

Zastosowanie transglutaminazy
W przemyśle stosuje się enzym pochodzenia mikrobiologicznego, należy od stężenia jonów Ca^2+
- wzbogacenie białka w aminokwasy ( lizyna-gluten, metionina – globuliny soi)
- ochrona lizyny
- sieciowanie białek ( właściwości funkcjonalne)
Zastosowanie: wspomaganie zelowania białek w farszach wędlinowych, galaretkach rybnych, wiązanie kawałków mięsa w wyrobach

Acylowanie:
- zwiększa rozpuszczalność białka
- przesuwa punkt izoelektryczny w kierunku niższego pH
- zwiększa zdolność do tworzenie emulsji i stabilizacji piany
- zwiększa biologiczną wartość białek roślinnych (ochrona lizyny)

Reakcje ze związkami karbonylowymi – sieciowanie
- aldehyd mrówkowy tworzy sieciujące wiązania kowalencyjne np.między resztami lizyny oraz resztami lizyny i tyrozyny, seryny, glutaminy
- może być pochodzenia endogennego lub egzogennego
- wykorzystanie: garbowanie osłonek kolagenowych do wedlin, czynnik antybakteryjny podczas wędzenia
- wiązanie enzymów na nośnikach ( aldehyd mrówkowy, glutarowy)

Reakcja z fosforanami lub polifosforanami:
- produkty mają lepszą zdolność emulgowania lipidów
- zwiększenie rozpuszczalności niektórych białek (wykorzystanie w produkcji wędlin parzonych – obniżenie dodatku NaCl do ok. 1,5% przy zawartości fosforanów 0,5%)
- zwiększenie wodochłonności
- mają właściwości buforujące
- wiążą jony metali

POLISACHARYDY

Rola polisacharydów w organizmach:
- Substancje szkieletowe: w roślinach – celuloza, hemiceluloza, pektyny; u zwierząt – chityna, mukopolisacharydy (glikozaminoglikany)
-substancje zapasowe: w roślinach – skrobia, dekstryny; u zwierząt – glikogen
- substancje wiążące wodę: w roślinach – agar, pektyny, alginiany; u zwierząt – mukopolisacharydy
Rola z punktu widzenia żywieniowego:
- przyswajalne
-nieprzyswajalne

Właściwości polisacharydów zależą od:
- składu monosacharydów (homo, hetero)
- kolejności wiązania monosacharydów w hetoropolisacharydach
- obecność podstawników niecukrowych (np. reszt siarczanowych, fosforanowych)
- struktury łańcucha: a) linearne np. amyloza czy celuloza – nierozpuszczalne w wodzie; b) rozgałęzione np. amylopektyna czy glikogen – łatwiej rozpuszczalne w wodzie

Przykłady wykorzystania polisacharydów w żywności:
- stabilizacja emulsji i zawiesin w mleku, lodach, margarynach itp. – karageny, pektyny, alginiany
- wiązanie wody, stabilizacja emulsji (wędliny) – agar, guma guaran
- tworzenie żeli – agar, karageny, alginiany
- stabilizacja piany w piwie - karageny, alginiany
- zagęszczanie i żelowanie dżemów, lodów itp. – pektyny, alginiany

Konformacje polisacharydów:
GLUKANY:
- wiązanie beta(1-4) konformacja rozciągniętej wstążki – stabilizowane wiązaniem wodorowym
- wiązanie beta(1-3) i alfa(1-4) konformacja pustej śruby (helisy)
- wiązanie beta(1-2) konformacja skręcona
HETEROPOLISACHARYDY
-kolejność łączenia monosacharydów – trudno przewidzieć konformację
GALAKTANY
- wiązanie beta(1-4)konformacja pofałdowanej wstążki

Skrobia:
Amyloza: alfa – glukopiranoza(1-4)+
Amylopektyna: alfa – glukopiranoza(1-4) rozgałęziona alfa(1-6) - - zawartość zależy od gatunku i odmiany rośliny
- amyloza –łańcuchy zwinięte w podwójne spirale. Stopień polimeryzacji różny dla różnych źródeł
- amylopektyna – stopień polimeryzacji 6000, zestryfikowana (6 atom C) częściowo kwasem fosforowym
- skrobia jest nierozpuszczalna w zimnej wodzie, w gorącej wodzie kleikuje

Hydroliza chemiczna skrobi: glukoza, produkty rewersji glukozy
Hydroliza enzymatyczna skrobi:
- alfa amylaza hydrolizuje wiązania 1-4 a nie 1-6 wewnątrz łańcucha – wolny wzrost redukcyjności, spadek lepkości; różnej długości oligosacharydy, glukoza
- beta-amylaza – hydrolizuje co drugie wiązanie 1-4 od nieredukującego końca cząsteczki powstaje maltoza
- glukoamylaza odszczepia pojedyncze cząsteczki glukozy od nieredukującego końca hydrolizuje wiązania 1-4 i 1-6

Modyfikacje skrobi:
- utlenianie (C6, C1, C2-C3) – zmniejszona zdolność żelowania, utlenianie w niewielkim stopniu stosowane do stabilizacji koloidów w produktach mleczarskich
- Estryfikacja – kwasy tłuszczowe, kwas fosforowy, siecionowanie
- estryfikacja – produkty łatwo pęcznieją – stosowane jako zagęstniki

GLIKOGEN:
- polisacharyd zapasowy w organizmach zwierząt, budowa podobna do amylopektyny, bardziej rozgałęziony, wyższy stopień polimeryzacji
CELULOZA:
- subst. szkieletowa wielu roślin, zbudowana z beta-D-glukopiranozy połączonej wiązaniami beta(1-4)glikozydowymi
HEMICELULOZY:
- towarzyszą celulozie w ścianach komórkowych roślin, rozpuszczalne w roztworach zasad
- hetero polisacharydy rozgałęzione – zbudowane z ksylozy, arabinozy, mannozy, galaktozy, glukozy, kwasu glukuronowego

PROTOPEKTYNY
- nierozpuszczalne w wodzie związane z celulozą ze ścian komórkowych, grupy hydroksylowe zestryfikowane kwasem octowym w czasie dojrzewania owoców przechodzą w pektyny
- protopektynazy dają rozpuszczalne w wodzie pektyny
- ostrożna hydroliza również powstają pektyny
PEKTYNY:
- hydroliza wiązań estrowych: pektynoesteraza
- skracanie łańcucha: pektynoliaza – niehydrolityczny rozkład wiązań glikozydowych
- poligalakturonaza – hydrolityczny rozkład wiązań glikozydowych

Hydroliza enzymatyczna pektyn – deestryfikacja i depolimeryzacja
- hydroliza wiązań estrowych: pektynoesteraza
- skracanie łańcucha: pektynoliaza – niehydrolityczny rozkład wiązań glikozydowych
- hydrolityczny rozkład wiązań glikozydowych – poligalakturonaza
Zastosowanie w produkcji soków owocowych

Wysokometylowe (HM):
- 50% grup karboksylowych zestryfikowanych metanolem, żelują przy pH <3,5, stężenie cukru 60%. Szybko żelują
Niskometylowe (LM):
- 50% grup karboksylowych zestryfikowanych metanolem, żelują przy pH =7 niezależnie od stężenia cukru

KARAGENY:
- D-galaktoza i D-anhydrogalaktoza (3,6) związane wiązaniem beta(1-3) i beta(1-4) 20% grup hydroksylowych jest zestryfikowanych H₂SO₄
- k-karagen – 4-siarczan-D-galaktozy; 3,6 anhydro-D- galaktoza
- ^karagen – 2 siarczan-D-galaktozy; 2,6 disiarczan-D-galaktozy

Agar – polisacharyd otrzymywany z glonów Rhodophyceae
- agarowa (poliagarobioza) + agaropektyna
- agarobioza: beta-D-galaktopiranoza +3,6 –anhydro – alfa-L-galaktopiranoza, wiązania beta(1-4)glikozydowe
Tworzy żele stabilne w wysokiej temperaturze, zastosowanie w produkcji lodów, soków, jogurtów oraz mikrobiologii

Alginiany – pozyskiwane z glonów brunatnych:
- kwasy beta-D-mannuronowy i alfa-L-guluronowy, wiązania beta(1-4)glikozydowe
- żele stabilne w szerokim zakresie pH
- zagęstniki, stabilizatory emulsji, środki żelujące w produkcji deserów

Gumy – lepkie substancje wydzielane przez pnie drzew
Guma arabska – emulgator, stabilizator emulsji, wydzielina z akacji Acacia Senegal
- bardzo dobra rozpuszczalność w wodzie, do 20%- bardzo mała lepkość, potem gwałtownie wzrasta
- budowa: L-arabinoza, L-ramnoza, D-galaktoza, kwas D-glukuronowy
- emulgator, stabilizator, stabilizator piany, opóźnia krystalizację cukrów

Alginiany – zagęszczacze, tworzą i stabilizują żele

Błonnik pokarmowy:
Zespół niestrawionych w przewodzie pokarmowym człowieka substancji – składników ścian komórkowych roślin
- celuloza
-hemiceluloza
- pektyny
- ligniny (zbudowane z alkoholi fenylopropenowych)