WYKŁAD 1 24.02.2011
Żywność (środek spożywczy) - to każda substancja lub produkt przetworzony, częściowo przetworzony lub nieprzetworzony, przeznaczony lub w rozsądnych granicach nadający się do spożycia przez ludzi w tym napoje, guma do żucia oraz wszelkie substancje dodawane do żywności w sposób zamierzony podczas wytwarzania, przygotowania i obróbki.
Przetwarzanie - nie następuje zmiana istoty produktu np. gotowanie ziemniaków
Wytwarzanie - powstaje inny produkt o innym składzie
Żywność funkcjonalna - żywność, która ma właściwości zdrowotne
Produkty spożywcze to środki spożywcze i używki
Używki- produkty, substancje lub mieszaniny nie zawierające substancji odżywczych lub zawierające je w ilościach nie mających znaczenia odżywczego dla organizmu ludzkiego, które ze względu na swoje oddziaływanie fizjologiczne lub organoleptyczne są przeznaczone do spożycia lub w inny sposób są wprowadzane do organizmu ludzi.
Dozwolone substancje dodatkowe- substancje nie spożywane jako żywność, nie będące typowymi składnikami żywności, których celowe użycie technologiczne w procesie przetwarzania, przygotowania, pakowania, przechowywania spowoduje zamierzone lub spodziewane rezultaty w środku spożywczym lub półproduktach będące jego komponentami
Organizm genetycznie zmodyfikowany (GMO)- organizm inny niż organizm człowieka, w którym materiał genetycznie został zmieniony w sposób nie zachodzący w warunkach naturalnych w skutek krzyżowania lub naturalnej rekombinacji, w szczególności stosując:
-techniki rekombinacji genetycznej
-technik stosujących bezpośrednie łączenie materiału genetycznego przygotowanego poza organizmem
-metod nie występujących w przyrodzie dla połączenia materiału genetycznego, co najmniej dwóch komórek
Nauka o żywności - multi-dyscyplinarna dziedzina naukowo aplikacyjna, która wykorzystuje biologię, chemię, żywienie, biochemię, inżynierię i inne nauki do:
-rozwoju nowych i ulepszenia istniejących produktów żywnościowych
-projektowaniu nowych, bezpieczniejszych i bardziej wydajnych energetycznie procesów
-poprawa bezpieczeństwa żywności
-poprawa jakości żywności
Technologią nazywamy dział wiedzy technicznej obejmującej metody wytwarzania lub przetwarzania surowców, półproduktów i wyrobów
Technologia żywności to wiedza o metodach wytwarzania, przetwarzania i utrwalania żywności.
Żywność jest często nietrwała i łatwo traci na jakości i ilości. Technologia żywności ma zapobiegać psuciu się żywności. Ma na celu transformację surowców do produktów żywnościowych. Sprawia, że żywność jest bezpieczniejsza, łatwiej strwna o wyższych właściwościach odżywczych.
Podział technologii
1.Ogóna technologia żywności zmierza do całościowego ujęcia technologii żywności, stawiając sobie za cel przedstawienie w sposób syntetyczny typowych dla wielu branż przemysłu spożywczego operacji i procesów jednostkowych związanych z pozyskaniem surowców, ich wstępną obróbką, właściwym przetworzeniem, opakowaniem i magazynowaniem
2.Technologie kierunkowe dotyczą technologii przetwarzania określonych grup surowców lub półproduktów; mleka, mięsa, zboża, buraków itd., stąd przemysł mleczarki, mięsny, zbożowo-młynarski, cukrowniczy itd. oraz odpowiednie technologie
Źródła żywności pochodzenia roślinnego:
-250000 gatunków roślin
-3000 próby uprawnej
-300 uprawiane do produkcji żywności
-100 gatunków stosowanych w dużej skali do produkcji żywności
-15/20 gatunków zapewnia podstawowe (90 %) potrzeby żywieniowe człowieka
-ok. 16g ziarna zbóż pozwala wyprodukować 1g jadalnego mięsa
-główne uprawy: pszenica, ryż, kukurydza, ziemniaki, jęczmień
Źródła żywności pochodzenia zwierzęcego
-zwierzęta udomowione (owce, świnie, drób, konie) są ważnym źródłem żywności dla ludzi
-przeżuwacze (4 naczyniowy żołądek) zawierają bakterie, które wykorzystują tkanki roślinne do produkcji białka zwierzęcego i tłuszczu w związku z tym pozwalają na wykorzystanie przez człowieka konwersji nietrawionego materiału roślinnego do produkcji żywności
-produkty wytwarzane przez zwierzęta, drób, mleko, jaja
Ograniczenia w produkcji żywności:
-ziemia uprawna
-opady atmosferyczne
-temperatura
-globalne ocieplenie
Metody wzrostu produkcji żywności:
● Modyfikacja produkcji żywności
-Dzisiaj głównym problemem jest dystrybucja żywności w krajach Azji i Afryki
-Najlepsze rozwiązanie: uczyć lokalnych ludzi jak najlepiej uprawiać ziemię w ten sposób będą bardziej liczyli na siebie a mniej uzależnieni od innych.
● Intensyfikacja produkcji żywności powoduje rozcieńczenie składników odżywczych
-Ostatnie badania pokazują, że w ciągu ostatnich 50 lat w owocach, warzywach i pszenicy nastąpił od 5 do 35% spadek składników odżywczych
-Niektóre składniki mleka i mięsa obniżyły się do 60%
● Poprawa nawadniania i wykorzystania wody - nawadnianie kropelkowe
● Wzrost obszarów uprawnych - trudny z racji opadów deszczu i temperatury
Trendy w uprawach ogrodowych w latach 1950-1999
-białka ↓ 6%
-wapń ↓ 16%
-witamina C ↓ 20%
-ryboflawina ↓ 38%
-fosfor ↓ 9%
-żelazo ↓ 15%
Pozytywne i negatywne aspekty przetwarzania żywności
1) Pozytywy
-Bezpieczeństwo mikrobiologiczne
-Stały dostęp do żywności
-Zabezpieczenie przed psuciem
-Wzrost strawności, różnorodności
-Zmniejszenie zawartości substancji antyżywieniowych
2) Negatywy
-Straty składników żywności
-Możliwość pojawienia się związków toksycznych.
Metody utrwalania żywności a straty wartości odżywczych
1)Te metody mogą powodować straty składników odżywczych
-Obróbka termiczna (blanszowanie, pasteryzacja, sterylizacja)
-Usuwanie wody (suszenie, zagęszczania, niska aktywność wodna (dodatek soli, cukru)
-Dodatki do żywności (siarczany, azotany, alkalia)
2)Te metody powodują niewielkie lub brak strat
-Niska temperatura (schładzanie, zamrażanie)
-Kontrola kwasowości (fermentacja)
-Napromieniowanie.
Podstawowe operacje jednostkowe i ich wpływ na wartość odżywczą
1) Te operacje w minimalnym stopniu wpływają na wartość odżywczą
-Mycie
-Sortowanie
-Rozdrabnianie
-Mieszanie
-Filtracja
-Wirowanie
-Krystalizacja
-Zamrażanie
-Fermentacja
-Tworzenie piany
2) Te operacje w istotny sposób wpływają na wartość odżywczą
-Rozdział (mielenie, obieranie)
-Ogrzewanie
-Suszenie
-Odparowanie
-Formowanie produktu (żywność dla sportowców, dodatki jonów żelaza itp.
Właściwości fizyczne surowców i produktów
1) Ze względu na charakter i strukturę surowce można podzielić na:
-nienaruszone układy komórkowe (owoce, jaja)
-rozdrobnione, lecz kompletne układy komórkowe (rozdrobnione mięso, mąka)
-układy niekomórkowe lub rozdrobnione, niekompletne układy komórkowe (mleko, soki owocowe, oleje, miód)
-Proces technologiczny może wywołać określone zmiany o charakterze fizycznym, chemicznym, biochemicznym, mikrobiologicznym
-Znajomość właściwości fizycznych surowców, półproduktów i produktów warunkuje prawidłową interpretację procesów w obliczeniach inżynierskich maszyn i urządzeń.
Transport/Kalibrowanie/Sortowanie:
-większe objętości wymagają większych urządzeń
-kalibrowanie/sortowanie - ciężar, wielkość lub oba parametry, sita wibracyjne, kalibrowniki, pasy
Właściwości fizyczne cd. - kształt i wymiar:
-Odgrywają ważną rolę w klasyfikacji i sortowaniu surowców, transporcie pneumatycznym i rozdzielaniu, filtracji, suszeniu i zamrażaniu, rozdrabnianiu
-Podczas suszenia i zamrażania szybkość procesu zależy zarówno od kształtu jak i wymiarów np. szybkości zamrażania jest wprost proporcjonalna do współczynnika przenikania ciepła *3, a w przypadku kształtu zbliżonego do walca 2*a
Gęstość
-Gęstość- stosunek masy do objętości
-Gęstość nasypowa (produkty sypkie, ziarno zbóż) stosunek masy do objętości nasypowej, na którą składa się objętość zajmowana przez materiał przestrzeni oraz objętości przestrzeni pustych)- istotne znaczenie przy ocenie materiałów sypkich
-Znajomość gęstości materiałów pozwala na opracowanie technologii rozdziałów mieszanin składników różniących się gęstością (wialnie, łapacze kamieni) pozwala na oznaczanie zawartości skrobi w ziemniakach
Ciepło właściwe, ciepło przemiany fazowej
-Ciepło właściwe pozwala obliczyć ile ciepła należy dostarczyć lub odebrać by dany materiał ogrzać lub ochłodzić do określonej temperatury
-Ciepło przemiany fazowej to ciepło, które należy dostarczyć lub odebrać podczas procesu parowania, skraplania, zamrażania, topnienia
Przewodność cieplna, właściwości optyczne
-Przewodność cieplna większość spożywczych produktów zbliżona jest do przewodności wody. Przewodność cieplna przy przepływie poprzecznym ciepła jest na ogół 15-20% mniejsza niż przy przepływie równoległym w systemie warstwowym materiału
-Właściwości optyczne; pozwalają ocenić dojrzałość owoców, skażenie ziarna grzybami, stan wnętrza owoców (pomidory), przebarwienia (jaja), sortowanie wg. barwy itd.
Sortowanie optyczne:
-niektóre urządzenia sortujące wykorzystują światło/barwę z użyciem kamer lub urządzeń fotoelektrycznych
Właściwości sorpcyjne
-Określają zdolność materiału do pochłaniania oraz oddawania pary wodnej i substancji lotnych w procesach technologicznych i przechowywaniu
-Produkty wchłaniające duże ilości pary wodnej nazywamy materiałami higroskopijnymi
-Higroskopijność materiału decyduje o warunkach jego przechowywania, opakowania, trwałości, wpływa, także na przebieg procesu suszenia oraz zachowania naturalnego aromatu surowców
WODA
Funkcje wody:
-uniwersalny rozpuszczalnik (soli, witamin, cukrów, gazów, barwników)
-zdolności jonizacyjne (H3O+, OH-)
-wpływ na teksturę
-reakcje chemiczne (hydroliza białek, polisacharydów)
-stabilizacja hydrokoloidów przez hydratację)
-konieczna dla wzrostu drobnoustrojów
Wiązania wodorowe- Wiązanie powstaje w związku z powinowactwem elektro dodatnich atomów wodoru do elektroujemnych atomów tlenu. Energia wiązania odpowiada 10% wiązania kowalencyjnego.
Moc H-wiązania = 10 Kcal/mol
Rodzaje wody- stopień związania wody
Woda monowarstwowa jest związana z żywnością- ograniczone możliwości przemieszczania się z uwagi na ładunek, wiązanie wodorowe, fizyczne unieruchomienie. Trudno usunąć z żywności. Nie można jej usunąć całkowicie.
Woda wielowarstwowa- dodatkowa warstwa wody wokół cząstek żywności. Nie jest trudno usunąć ją w porównaniu z wodą monowarstwową
Woda ruchoma lub wolna- składająca się na roztwór idealny
WĘGLOWODANY
Podział węglowodanów (sacharydów)
Funkcje fizjologiczne i żywieniowe
Słodycz węglowodanów
Rozpuszczalność węglowodanów
Lepkość i stabilność polisacharydów
Zdolność wiązania wody, krioprotekcja, inhibicja (..) krystalizacji, kapsułkowanie aromatów, odtwarzanie konsystencji
Funkcje węglowodanów
-źródło energii
-metabolity pośrednie w biosyntezie innych podstawowych związków (tłuszcze białka)
związane z innymi związkami takimi jak glikozydy, witaminy, antybiotyki
-komórkowe formy strukturalne w roślinach i drobnoustrojach (cellulose, hemicelulozy mureina)
-biorą udział w transporcie komórkowym, rozpoznanie komórki - komórka, aktywacja czynników wzrostu, modulowanie systemu immunologicznego
Podział węglowodanów
-monosacharydy - glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza
-oligosacharydy - sacharoza, laktoza, maltoza
-polisacharydy - skrobia, celuloza, hemiceluloza, pektyna, ksantan
SŁODYCZ WĘGLOWODANÓW
Węglowodany |
Stopień słodkości (%) |
Sacharoza |
100 |
Inwert |
130 |
(alfa)-D-glukopiranoza (beta)-D-glukopiranoza galaktoza fruktoza |
80 70 32 145 (5C), 79 (60C) |
Maltoza Laktoza Ksylitol Aspartam |
32 20 100 20 000 |
Środki słodzące o wartości odżywczej
◦sacharydy
-glukoza -miód
-sacharoza -syrop skrobiowy
-fruktoza -wysoko fruktozowy syrop kukurydziany
-laktoza -brązowy cukier
-maltoza
wszystkie są równoważne w kaloriach około 4 kalorii na gram lub 16 kalorii na łyżeczkę
◦Alkohole cukrowe lub poliole
-sorbitol
-mannitol
-maltitol
-erythritol
-ksylitol
-laktitol
-isomalt
uwodorowane hydrolizaty skrobi (połączone z poliolami)
◦Alkohole cukrowe/ Poliole
-stosowane w wielu produktach o obniżonej kaloryczności określone jako „sugar-free”, „low-carb”
*gumy, cukierki, desery, lody, syropy
-absorbowane wolniej niż „cukry”
Alkohole cukrowe/Poliole
Zalety
-nie wzmagają psucia zębów
-mogą mieć mniejszy wpływ na zawartość cukru we krwi u diabetyków
-większość ma mniej kalorii niż cukry (około 2 kalorii na gram związku w stosunku do 4)
Wady
-mogą mieć wpływ laksacyjny (gazy, wzdęcia, obstrukcja)
-mogą występować w żywności, która nie jest niskokaloryczna lub niskotłuszczowa
Nieodżywcze środki słodzące (wysoce intensywne)
Dopuszczalne do stosowanie w żywności i napojach
-Acesulfam potasowy (sunette, sweet-one)
-Aspartam (equal, NutraSweet)
-Neotam
-Saccharyna (sweet`n low, etc)
-Sukraloza (splenda)
Zalety
-niski lub brak kalorii
-nie wpływają na poziom cukrów u diabetyków
Wady
-niektóre mają nieprzyjemny smak po spożyciu
-nie mogą zastąpić cukrów w wyrobach piekarniczyc
Kiedy stosuje się wysoko intensywne środki słodzące?
-napoje
-produkty gotowane lub pieczone, gdy nie wymagana jest obecność cukru do uzyskania odpowiedniej tekstury, struktury, objętości (sosy, puddingi)
Kiedy żywność wymaga obecności cukru:
-ciastka
-herbatniki
-ciasta drożdżowe
Rozpuszczalność i higroskopijność węglowodanów
węglowodany |
Rozpuszczalność temp. g/100g. |
Higroskopijność 60%, 9dni, 100%, 23 dni |
Sacharoza |
20 C 204 |
0,03 18,4 |
Fruktoza |
20C 355 |
0,63 73,4 |
Glukoza |
15C 134 |
0,07 14,5 |
Laktoza |
15C 27 |
1,2 1,4 |
Maltoza |
23 108 |
7,0 18,4 |
Właściwości funkcjonalne węglowodanów
-nadają teksturę (lepkość roztworów, stwarzanie warunków do żelowanie niektórych polisacharydów)
-działają stabilizująco, gdyż utrudniają dyfuzję lotnych związków zapachowych i chronią przed utlenianiem (mrożone truskawki z cukrem)
-ograniczają proces denaturacji białek
-mogą być nośnikiem związków smakowych i zapachowych
-nadają produktom charakterystyczny aromat i zabarwienie (reakcje Maillarda)
-działają konserwująco obniżając aktywność wodną
Aktywność wodna roztworów sacharozy i inwertu
Rozpuszczalność g/100g |
Sacharoza aw |
Inwert aw |
20 |
0,989 |
0,980 |
60 |
0,964 |
0,963 |
100 |
0,935 |
0,892 |
140 |
0,904 |
0,848 |
180 |
0,870 |
0,804 |
220 |
0,836 |
0,762 |
Smak i aromat
-Ważną właściwością cukrów jest możliwość wzmacniania smaku i aromatu zarówno poniżej jak i powyżej progu słodkości; Przykład: Małe ilości dodanego cukru (często poniżej 1%) polepszają smak gotowanych warzyw i mięsa nie powodując, że stają się one słodkie
Objętość produktów
-cukry wpływają na wagę i objętość produktów; Przykłady: Wyroby piekarnicze oparte o fermentację ciasta. Ciasta słodkie, gdzie cukry stanowią wypełnienie masy
Czas i przydatność
-Dodatek cukru do dżemów i marmolad powoduje obniżenie aktywności wodnej, co wydłuża czas przechowywania, utrudnia lub uniemożliwia wzrost drobnoustrojów
Tekstura
-Tekstura dżemów i marmolad uzależniona jest od stężenia cukrów w tych produktach. Zbyt duże stężenie może powodować krystalizację cukru, z kolei zbyt małe mało zwarty skrzep żelu
WYKŁAD 2 3.03.2011
Fermentacja
-Obecność niewielkich ilości cukru umożliwia szybszy wzrost ciasta w produkcji chleba, wytwarzanie większych ilości dwutlenku węgla, a co za tym idzie lepszą porowatość pieczywa
Obniżenie punktu zamarzania
-Dodatek znacznych ilości cukru powoduje obniżenie punktu zamarzania, ponadto sprzyja tworzeniu mniejszych kryształów lodu, co jest istotne w produkcji lodów i mrożonek
-Glukoza, fruktoza, cukier inwertowany są korzystniejsze niż sacharoza w obniżeniu punktu zamarzania
Wpływ na kolor
-Cukry w istotny sposób mogą wpływać na kolor żywności poprzez reakcje Maillarda i ochronę związków barwiących przed degradacją
-Produkcja karmelu i barwienie nim żywności i napojów jest kolejnym przykładem
Utrzymywanie wilgotności
-Utrzymywanie wilgotności związane jest z wiązaniem wody przez cukry (świeżość pieczywa)
Rola cukrów w wyrobach piekarskich:
-cukier zapewnia produktom piekarskim: ciemny kolor, kruchość, miękkość, właściwą strukturę, objętość, teksturę
Polialkohole-występowanie, właściwości funkcjonalne
-Występowanie
sorbitol - w śliwkach 1,7-4,5 w gruszkach 1,2-2,8 w brzoskwiniach 0,5-1,3;
mannitol - w oliwkach, figach,
ksylitol - w truskawkach i malinach
Polialkohole; słodycze i rozpuszczalność w wodzie
polialkohol |
Słodycz w stosunku do sacharozy (%) |
Rozpuszczalność w temp. 20 C (g/100ml) |
Sorbitol |
50-70 |
ok.200 |
Ksylitol |
100 |
100 |
Mannitol |
65 |
10 |
Laktitol |
30-50 |
|
Erytritol (4 atomy węgla w cząst.) |
95 |
|
Metaboliczne zachowanie polioli
|
Erytritol |
Inne poliole |
Wielkość absorpcji |
>90% |
Niska |
Matabolizowany |
Nie |
Tak |
Część, która osiąga jelito grube |
<10% |
Duża |
Fermentowane w jelicie grubym |
Nie |
tak |
Wartości kaloryczne polioli
|
Kcal/g |
Erytritol |
0,0 |
Mannitol |
1,6 |
Izomalt |
2,0 |
Maltitol |
2,1 |
Ksylotol |
2,4 |
Sorbitol |
2,6 |
Maltitol syrop |
3,0 |
Erytritol- produkt naturalny
-Występuje w niewielkich ilościach w owocach, warzywach, grzybach, produktach fermentowanych takich jak sos sojowy, sery, wina i inne
-Otrzymuje się w wyniku fermentacji glukozy przez drożdżo-podobny grzyb Moniliella pollinis
Właściwości fizjologiczne skrobi i nieskrobiowych polisacharydów
-wzrost sytości
-redukcja szybkości degradacji skrobi i absorpcji glukozy w obecności składników ściany komórkowej
-redukcja absorpcji cholesterolu i kwasów żółciowych
-wzrost objętości stolca
-wytwarzanie krótko-łańcuchowych kwasów tłuszczowych w tym kwasu butyrowego, wzrost nabłonka, co zapobiega tworzeniu raka jelita grubego
Właściwości skrobi
Właściwości |
Amyloza |
Amylopektyna |
Struktura |
Liniowa alfa1,4-wiązanie |
Rozgałęziona alfa1,4-/1,6 wiązania |
Stopień polimeryzacji |
10-1000 |
10.000-100.000 |
Reakcja z jodem |
Kolor niebieski |
Kolor fioletowy |
Lambdamax (skrobia-J2) |
660 nm |
540 nm |
Rozpuszczalność w wodzie |
Zmienna |
Rozpuszczalna |
Anal. rentgenowska |
Wysoki st. krystaliczności |
Amorficzna |
Stabilność w roztw. |
Ulega retrogradacji |
stabilna |
Różnice w skrobiach natywnych
-różny stosunek amylozy do amylopektyny
-różna struktura krystaliczna
-różnymi właściwościami w żelowaniu małych związków w strukturę amylozy i amylopektyny
*estry fosforanowe
*fosfolipidy
*białka
Skrobie modyfikowane
Skrobie modyfikowane mające wiązania poprzeczne stanowią około 25% wszystkich skrobi stosowanych w żywności. Cztery główne reagenty tworzące wiązania poprzeczne podano poniżej
-epichlorohydryna
-sodu trimetafosforan
-tlenochlorek fosforu
-akroleina
Reagent
Bezwodnik octowy
Octan winylu
Tlenek propylenu
Tripolifosforan sodu
Bezwodnik bursztynowy
Pochodne
Skrobia octanowa
Skrobia octanowa
Skrobia hydroksypropylowa
Skrobia fosforanowa
Skrobia bursztynowa
0.05-0.10
0.05-0.10
0.05-0.20
0.01-0.02
0.02-0.05
Przemiany fazowe w układach żywnościowych
-Przemiany I-rzędu; obejmują zmiany w stanie skupienia pomiędzy fazą stałą, ciekłą i gazową. Temperatura przemian jest stała (temp. topnienia, krystalizacji, parowania, kondensacji)
-Przemiany fazowe II-rzędu zachodzą w amorficznych składnikach żywności są definiowane jako przejście stanu szklistego w stan bardziej podobny do cieczy tj. stanu gumowatego w temperaturze przejścia szklistego Tg. Przemiana zachodzi w przedziale temperatur od 10 do 20 C, a Tg jest temperaturą pośrednią pomiędzy temperaturami początku przemiany i jej końca, a wyznaczona jest za pomocą różnicowego kalorymetru skaningowego.
Żelowanie i kleikowanie
-„Żelowanie skrobi jest rozpadem w granuli skrobi, manifestujące się nieodwracalnymi zmianami we właściwościach takich jak pęcznienie granuli, zaburzeniem struktury krystalicznej, rozpuszczaniem skrobi. Początek żelowania i zakres uzależnione są od typu skrobi, stężenia, metody obserwacji”
-„Kleikowanie jest zjawiskiem wynikającym z żelowania skrobi. Obejmuje ono pęcznienie granuli, wydzielanie składników z granuli i ewentualną całkowitą destrukcję granuli”
Żelowanie skrobi- Granulki skrobi są w zimnej wodzie nierozpuszczalne. Żelowanie skrobi zachodzi podczas jej ogrzewania w mieszaninie skrobia-woda. Ponieważ skrobia jest w części krystalicznym polimerem obserwuje się zarówno przejście o charakterze topnienia jak i szklistym. Wartość Tg wzrasta gdy ilość wody ulega obniżeniu. NA temperaturę żelowania wpływa wiele czynników takich jak pochodzenie skrobi, obecność cukrów, soli i innych dodatków, tworzenie kompleksów amyloza-lipidy.
Temperatury żelowania skrobi
Pochodzenie skrobi |
Stężenie (%) |
Topnienie |
ΔH (J/g) |
||
|
|
T1 |
T2 |
T3 |
|
Amyloza ziemniaka |
12 |
143,2 |
153,1 |
164,2 |
39,3 |
Amylopektyna kukurydzy |
25 |
45,3 |
58,7 |
64,7 |
28,5 |
Ziemniaki |
25 |
42,3 |
59,3 |
73,2 |
20,5 |
Ryż |
25 |
40,7 |
56,7 |
68,7 |
25,1 |
Pszenica |
25 |
44,2 |
54,2 |
64,0 |
30,1 |
Wpływ stężenia NaCl na temperaturę żelowania skrobi
NaCl (% w H2O) |
% Z Żelowania skrobi |
Temp. żelowania |
||
|
|
T1 |
T2 |
T3 |
0 |
100 |
50 |
68 |
86 |
6 |
53 |
63 |
75 |
88 |
12 |
57 |
65 |
77 |
88 |
21 |
60 |
61 |
80 |
90 |
brak |
70 |
59 |
79 |
91 |
Retrogradacja skrobi
-Podczas przechowywania i schładzania zżelowanej skrobi pojawia się zjawisko częściowego powrotu do stanu zorganizowanego zwanego retrogradacją, jest to związane z obecnością amylozy
-Konsekwencje retrogradacja; wzrost lepkości roztworu, możliwość wytrącania się krystalicznej skrobi, pojawianie się synerezy
-Czynniki wpływające na retrogradację; temperatura i czas przechowania, pH, obecność nie skrobiowych składników
-Retrogradacja charakteryzuje się dwoma różnymi kinetykami procesu.
Tzw. frakcja Am retrograduje szybciej z tworzeniem struktur krystalicznych podwójnych helis o temp. topnienia 140-180C.
Ap retrograduje wiele wolniej w temp. topnienia 45-60C.
- Czerstwienie chleba jest przykładem Ap krystalizacji.
- W pewnym zakresie obecność cukrów działa jako czynnik przeciwdziałający czerstwieniu produktów piekarskich,
rekrystalizacja wzrasta gdy zawartość wody wzrasta w zakresie 27-50%, a następnie maleje.
Skrobia zawierająca amylopektynę (woskowa) nie ulega retrogradacji podczas zamrażania.
Żele wydzielają wodę (synereza).
Tworzenie skrobi nierozpuszczalnej głównie w oparciu o amylozę.
Zastosowanie skrobi
-zagęstnik
-nośnik w kosmetykach (aromaty)
-farmacja (tabletki)
-czynnik adhezyjny lub wiążący (papier, biodegradowalne powłoki)
-źródło węgla w fermentacji
-źródło energii (dla ludzi i zwierząt)
-czynnik klejący (w tekstyliach)
-zastępnik tłuszczu
-czynnik wiążący wodę
Zalety spożywania skrobi
-Jest podstawowym źródłem energii
-Skrobia jest mniej kariogeniczna niż cukry proste i mniej ryzykowna w próchnicach zębów
-Skrobia i jej pochodne są używane jako zastępniki tłuszczu, co prowadzi do niższego stężenia cholesterolu we krwi
-Żywność skrobiowa może ograniczać otyłość
-Nie ulegająca dygestii skrobia ulega fermentacji w jelicie grubym co przyczynia się do tworzenia m.in. kwasu butylowego
Skrobia oporna-resistane strach
Skrobia która nie ulega enzymatycznej hydrolizie w jelicie cienkim ulega fermentacji przez bakterie jelita grubego nosi nazwę skrobi opornej
W kontrolowanych warunkach wilgotności, temperatury, pH poprzez cykliczne ogrzewanie i schładzanie zawartość skrobi opornej może dojść do 30%
Formy skrobi opornej; skrobia zamknięta w komórkach roślin, technicznie modyfikowane skrobie, zretrogradowana amyloza, natywna i niecałkowicie zżelowana, kompleksy amyloza-lipidy, skrobia modyfikowana w żywności
Skrobia oporna na wpływ na: redukcję cholesterolu we krwi, zwiększa zdrowotność jelita grubego
Formy skrobi opornej:
+skrobia zamknieta w komórkach roślin
+termicznie modyfikowane skrobie
+zretrogradowana amyloza, natywna i niecałkowicie zżelowana
+kompleksy amyloza-lipidy
+skrobia modyfikowana
Nie-skrobiowe polisacharydy (NSP)
Włókno |
Natura chemiczna |
Funkcje |
pektyna |
Polimer kwasu galakturonowego |
Działa jako jonowymieniacz |
gumy |
Z ramnozą i innymi cukrami zawierają heksozy, pentozy, kwasy uronowe, wysoce rozgałęzione |
Wiąże wodę |
hemicelulozy |
Rozgałęzione polimery pentoz, heksoz, kwasów uronowych |
Wiąże wodę |
kleje roślinne |
Rozgałęzione polimery |
Wiąże wodę, zwiększają masę kału |
Ligniany |
Polimer fenylopropanowych jedn. |
Zapobiega rakowi jelita |
Celuloza |
Liniowy B 1,4-glukan |
Zapobiega rakowi jelita |
Fizjologiczne zalety błonnika pokarmowego:
błonnik poli. obejmuje nie-skrobiowe polisacharydy + ligninę
zdolność do wiązania dużej ilości wody ułatwia przejście treści pokarmowej przez jelito grube i zmniejsza czas zalegania kału
kwasy uronowe wiążą metale ciężkie
niektóre gumy takie jak pektyna wiążą LDL - cholesterol
fermentacja węglowodanów przez mikroflorę jelitową zwiększa zawartość niskocząsteczkowych kwasów tłuszczowych
regularne spożywanie błonnika poli. obniża zawartość cholesterolu, redukuje ciśnienie krwi, zapobiega chorobom jelit
BIAŁKA
Właściwości funkcjonalne białek- podział
*Białka oddziaływają z innymi składnikami w układach żywnościowych
-właściwości hydratacyjne (rozpuszczalność, lepkość, absorpcja wody, adhezja)
-oddziaływania białko-białko (żelowanie, tworzenie ciasta)
-właściwości powierzchniowe (emulgujące, pianotwórcze)
Funkcja |
Mechanizm |
Żywność |
Typ białek |
Rozpuszczalność |
Hydrofilność |
Napoje |
Białka serwatkowe |
Lepkość |
Wiązanie wody, hydrodynamiczny kształt |
Zupy, sosy, dresingi |
Żelatyna |
Wiązanie wody |
Wiązania wodorowe, hydratacja jonowa |
Kiełbasy, chleb, ciasta |
Białka mięśni, białka jajek |
Żelowanie |
Unieruchamianie wody, tworzenie struktury trójwarstwowej |
Żele, sery, mięso, ciastka |
Białko mięśni, białka mleka i jaj |
Kohezja i adhezja |
Hydrofobowe, jonowe, wodorowe wiązania |
Mięso, kiełbasy, wyroby piekarskie |
Białka mięśni, białka serwatki |
Elastyczność |
Wiązania hydrofobowe, wiązania dwusiarczkowe |
Wyroby piekarskie, mięso |
Białka mięsni i zbóż |
Zdolność emulgowania |
Adsorpcja i tworzenie błon na powierzchniach miedzy faz |
Sosy, zupy, ciasta, dresing |
Białka mięśni, jaj i mleka |
Pienistość |
Międzyfazowa adsorpcja i tworzenie błon |
Lody, ciasta |
Białka jaj i mleka |
Wiązanie tłuszczów i aromatów |
Wiązania hydrofobowe, unieruchamianie |
Niskotłuszczowe produkty piekarskie |
Białka mleka, zbóż, jaj |
Rozpuszczalność białek
-Klasyfikacja białek rozpuszczalnych:
◦albuminy, rozpuszczalne w odzie o pH 6,6
◦globuliny rozpuszczalne w roztworach soli o pH 7,0
◦gluteiny rozpuszczalne w kwasach pH 2,0 i alkaliach o pH 12
◦prolaminy rozpuszczalne w 70% etanolu
-Minimum rozpuszczalności obserwuje się w punkcie izoelektrycznym
-Denaturacja cieplna zmienia profil rozpuszczalności. Białka serwatkowe natywne są całkowicie rozpuszczalne w zakresie pH 2-9 ale po ogrzaniu w temp. 70C mają niską rozpuszczalność w pH 4,5
-Przy stałym pH i mocy jonowej rozpuszczalność białek na ogół wzrasta pomiędzy 0 i 40C, jednak w przypadku białek hydrofobowych ta relacja jest ujemna
-Rozpuszczalniki ograniczane takie jak etanol powodują precypitacje białek
-Wzrost mocy jonowej roztworów powyżej 1 powoduje zmniejszenie rozpuszczalności białek
Wiązanie wody
-żel zawiera wodę
-woda może wypływać z por
-jeżeli żel się kurczy to wydziela ciecz => synereza
-jest to związane z asocjacją białko białko
Żelowanie
*wiązanie wody
-małe ilości ściśle wiążą się do białek
-główna część wody jest wodą kapilarną
-musi powstać 3-wymiarowa siarka by wiązać wodę
*czynniki wpływające na tworzenie żelu;
-temperatura
-pH
-stężenie soli
-wolne grupy sulfhydrylowe
WYKŁAD 3 10.03.2011
Właściwości pianotwórcze białek
*Białka zdolne do tworzenia pian cechuje:
Zdolność do szybkiej adsorpcji na granicy faz powietrze piana.
Musi rozwinąć się i przyjąć właściwą pozycję na powierzchni faz.
Być zdolnym do tworzenia lepkiej kohezyjnej błony przez oddziaływania międzycząsteczkowe
Białka które wykazują dobrą zdolność pianotwórczą nie muszą być dobrymi stabilizatorami pian, np. beta-kazeina wykazuje wspaniałe zdolności tworzenia piany, lecz stabilność tych pian jest mała
Tworzenie ciasta
-Unikalne właściwości glutein (gliadyna i glutenina); tworzą silnie kohezyjne lepkoelastyczne ciasto gdy zmiesza się i ugniecie z wodą
-Inne składniki mąki; granule skrobi, pentozany, lipidy i rozpuszczalne białka uczestniczą w tworzeniu siatki trójwymiarowej
Enzymy żywności
-biologiczne katalizatory
-białka (mogą być denaturowane)
-specyficzne (mogą być hamowane)
Wymagania w stosunku do białek w różnych produktach żywnościowych
Produkty |
Wymagane funkcje dla wszystkich produktów |
Wymagane funkcje dla niektórych produktów |
Napoje |
Rozpuszczalność stabilność koloidalna |
Stabilność kwasowa, emulgowanie, wiązanie wody |
Piekarskie |
Rozpuszczalność, emulgowanie, żelowanie |
Pianotwórczość, stabilnośc piany, wiązanie wody, modyfikacje glutenu |
Cukiernicze |
Pianotwórczość, rozpuszczalność |
Emulgowanie, żelowanie |
Mrożone desery |
Emulgowanie, pianotwórczość, dispergowanie |
Rozpuszczalność, wiązanie wody, imitacja tłuszczu |
Imitacja produktów mlecznych |
Emulgowanie, stabilność koloidalna |
Rozpuszczalność, pianotwórczość, stabilność piany |
Produkty dla niemowląt |
Wł. odżywcze, rozpuszczalność, emulgowanie, stabilność koloidalna na ciepło |
Imitacja składników mleka ludzkiego |
Białko |
Emulgacja |
Pienienie |
Żelowanie |
Tworzenie błon |
Stabilność |
Białko jaj |
Niska |
Wysokie |
Wysokie |
Średnie |
Niestabilne na ogrzewanie |
Żółtko jaj |
Wysoka |
Niskie |
Średnie |
Niskie |
Niestabilne na ogrzewanie |
Kazeinian |
Wysokie |
Średnie |
Niskie |
Wysokie |
Stabilne na ciepło, niestabilne na kwas |
Serwatkowe |
Średnie |
Mniej niż wysokie |
Mniej niż wysokie |
Średnie |
Kwasowo stabilne, cieplnie niestabilne, u |
Izolat sojowy |
Średnie do wysokiego n |
Poniżej średniej |
Średnie |
Średnio wysokie |
Niestabilne na kwas i ogrzewanie |
Białko ryb |
Średnie |
wysokie |
Ponad średnie |
Poniżej średniej |
Niestabilne na ogrzewanie |
Denaturacja- to zjawisko, które obejmuje transformacją dobrze-zdefiniowanej, sfałdowanej struktury białka, utworzonej w warunkach fizjologicznych do rozfałdowanego stanu w warunkach niefizjologicznych
-zachodzi nagle i całkowicie w wąskim zakresie warunków procesu
-powoli odwracalna (jeżeli jest to możliwe)
Koagulacja białek
-Denaturacja: przejście struktury trzeciorzędowej do struktury drugorzędowej, które towarzyszy obniżenie rozpuszczalności białek
-Wytrącanie się białek jako zagregowanych cząsteczek (często jako wynik dostarczenia energii, takiej jak ciepło lub ubijanie)
-Proces którego wynikiem jest strata rozpuszczalności lub zmiana ze stanu ciekłego do stanu stałego (żelowanie zwykłe jest opisywane przez ten proce)
Deaturacja termiczna
-Trypsinogen 55C
-Pepsinogen 60C
-Lysozym 72C
-Myoglobina 79C
-Glycininy soi 92C
-Globuliny owsa 108C
Rodzaje denaturacji
-temperatura
-rozpuszczalniki organiczne
-powierzchnia
-pH
-siły ścinające
Konsekwencje denaturacji
-strata enzymatycznej aktywności
-destrukcja toksyn
-poprawa strawności
-strata rozpuszczalności
-zmiana w teksturze
LIPIDY
Funkcje lipidów
-źródło energii
-nośnik witamin rozpuszczalnych w tłuszczach
-głównie źródło substancji smakowych w żywności
-hormony i struktury komórkowe
-układ nerwowy
-termiczna izolacja ciała
-tekstura żywności
-czynnik emulgujący
-tworzenie kształtów i czynnik anty rozbryzgowy
Lipidy; właściwości żywieniowe i funkcjonalne
*żywieniowe
Źródło: energii NNKT witamin : A, D, E, cholesterolu, produktów utlenienia
*funkcjonalne
Nośniki: ciepła: potrawy smażone, struktury- ciasto francuskie, smaku- sosy
Ochroną: witamin- zalewy w surówkach produktów przez zepsuciem- obniżenie aktywności wodnej
Rodzaje lipidów:
kwasy tłuszczowe
kwasy obojętne i oleje
woski
fosfolipidy
sterole
lipidowe witaminy rozpuszczalne wtłuszczach
Wielonienasycone kwasy tłuszczowe
Kwas linolowy: Cis, cis, 9, 12- kwas oktadekadienowy
Kwas linolenowy: Cis, cis, cis, 9, 12, 15- kwas oktadekatrienowy
Kwas arachidonowy: Cis, cis, cis cis 5, 8, 11, 14- kwas eikosatetraenowy
Kwas linolowy kwas linolenowy kwas arachidonowy
Woski
Kwas tłuszczowy + długi łańcuch alkoholowy
Ważne w owocach:
1.Naturalna zabezpieczająca warstwa w owocach, warzywnych itp...
2.Dodawane w pewnych przypadkach dla wyglądu i zabezpieczenie
Wosk pszczeli (palmitynian Myricylowy), wosk stosowany w kosmetyce (palmitynian cetylowy)
Skład chemiczny jaj
|
% |
Water |
Protein |
Fat |
CHO |
Whole |
100 |
74.6 |
12.1 |
11.2 |
1.2 |
White |
58 |
88.0 |
10.1 |
0.2 |
0.8 |
Yolk |
31 |
48.0 |
16.4 |
32.9 |
2.0 |
Właściwości funkcjonalne jaj
-koagulacja
-emulgacja
-tworzenie piany
Cechy funkcjonalne jaj- koagulacja
*Białko jaj zaczyna ścinać się przy~62C, żółtko przy~ 65C. 72C twarde
*Zwięzłość żelu zależy od czasu i temperatury ogrzewania
*Twardość żelu zależy od pH i stężenia białek
-wzrost pH lub st. białek powoduje wzrost twardości żelu
-rozcieńczenie białek powoduje wzrost temperatury koagulacji
Cechy funkcjonalne białek- zdolności emulgowania
*Tworzenie emulsji
mechaniczne mieszanie powoduje ich nierozpuszczalność i sztywność lub stablizację
-czynnik emulgujący (Lecytyna)
*Żółtko jest emulsją oleju w wodzie
Cechy funkcjonalne jaj- pienienie się
-koloidalna suspensja: bańka otoczone przez albuminy jaja (białak)
-globuliny mają większe zdolności pianotwórcze
-ovomucyny stabilizują pianę
Cechy funkcjonalne jaj- czynniki wpływające na pienienie się
*Metoda, czas i temperatura ubijania
-jak czas ubijania wzrasta, objętość i stabilność wzrasta a następnie się obniża
-maksimum stabilności jest osiągane przez maksimum objętości
-temperatura pokojowa w stosunku do temperatury chłodniczej
*Woda
-wzrost wody zwiększa objętość piany ale maleje stabilność
*Tłuszcze
-olej redukuje objętość piany
*Chlorek sodowy
-redukuje stabilność piany i wydłuża czas ubijania piany
*Sacharoza
-opróżnia tworzenie piany (a więc i dodać)
-wytwarza bardziej stabilną pianę
*Żółtko
-zmniejsza objętość piany
*Dodatki
-surfaktanty i stabilizatory mogą redukować czas ubijania, powodować zwiększenie objętości piany
-pH kwasy i kwaśne sole zwiększają stabilność piany i opróżniają tworzenie piany
Cechy funkcjonalne jaj- koagulacja
*Cukry obniżają szybkość denaturacji cieplnej i powodują wzrost temperatury koagulacji
*Sole promują koagulację
WITAMINY
Właściwości funkcjonalne żywności- witaminy
-Witaminy są naturalnie występującymi związkami występującymi w żywności. Termin „witaminy” wprowadził polski uczony Kazimierz Funk (1884-1967)
-Zidentyfikowano 13 witamin; A, C, D, E, K, i 8 witamin z grupy B. Kompleks witamin B to; tiamina (B1) ryboflawina (B2), kwas pantotenowy (B5), priodoksyna (B6), cyjanokobalamina (B12), niacyna (B3), kwas foliowy i biotyna (H)
-Witaminy dzieli się na dwie grupy; rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w tłuszczach. Do witamin rozpuszczalnych w tłuszczach zalicza się wit. C i kompleks B, zaś do rozpuszczalnych w tłuszczach witaminy A, D, E i K
Czynniki wpływające na zawartość witamin w żywności
-W świeżych owocach i warzywach zawartość witamin zależy od: klimatu, gleby, stopnia dojrzałości, transportu, warunków przechowywania
-Żywność traci witaminy podczas przechowywania np. w ciągu 3 miesięcy przechowywania ziemniaków stężenie wit. C obniża się o 30%
-Głębokie zamrażanie zapobiega utracie witamin w żywności, z wyjątkiem witaminy E, rozmrażanie w tym mikrofalowe może prowadzić do strat witamin
-Witaminy są wrażliwe do na temperaturę, światło, powietrze, wilgotność, dlatego takie procesy jak gotowanie, pasteryzacja, sterylizacja powodują straty witamin
-W procesie technologicznym witaminy dodawane są do żywności wit. C działa jako antyoksydant w piwie, olejach roślinnych, peklowanym mięsie, wit. E działa jako antyoksydant w margarynie i olejach, karoten nadaje kolor masłu, dresingom, napojom
HYDROKOLOIDY
Hydrokoloidy są to wielkocząsteczkowe związki chemiczne, które rozpuszczają się lub dyspergują w zimnej lub gorącej wodzie dając lepkie lub dyspersyjne roztwory.
Ze względu na funkcje hydrokoloidy można podzielić na:
substancje dodatkowe naturalne pochodzenia roślinnego, wytwarzane przez drobnoustroje, naturalnie modyfikowane.
składniki żywności o określonej wartości odżywczej pochodzenia roślinnego (skrobia, preparaty białkowe z soi) oraz pochodzenia zwierzęcego (żelatyna, kazeina).
Funkcje koloidów w układach żywnościowych:
-wiązanie wody
-żelowanie
-stabilizowani emulsji
-kapsułkowanie
-zastępowanie tłuszczu
-nadawanie lepkości
-tworzenie zawiesin
-stabilizowanie pian
-czynniki wiążące
Funkcje hydrokoloidów w żywności uzależnione są od oddziaływań z innymi składnikami żywności.
Hydrokoloidy oddziałuja z:
SKŁADNIK |
EFEKT |
woda |
Wszystkie właściwości |
białka |
Emulsje, piany, żele |
Lipidy |
Emulsje |
węglowodany |
Żele |
Hydrokoloidy i białka
Mogą wpływać na stabilność białek przez:
-oddziaływania elektrostatyczne- ujemne ładunki hydrokoloidów mogą oddziaływać z dodatnio naładowanymi grupami białek.
Oddziaływania te zależą od:
pH,
-pk jonizowanych białek,
-mocy jonowej,
-stosunku białko/hydrokoloid,
-obecności jonów wapniowych
-Współzawodnictwo o wodę - hydrokoloidy mogą powodować wytrącanie białek przez ograniczenie ilości wody do hydratacji białek.
Hydrokoloidy i tłuszcze
Tylko nieliczne hydrokoloidy wykazują powinowactwo do tłuszczów. Guma arabska, celuloza hydropropylowa, albiniany, guma tragakant mają niskie powinowactwo do tłuszczu.
Lepkość hydrokoloidów
* Wszystkie mają wysoką lepkość z wyjątkiem gumy arabskiej
* Lepkość jest zależna od hydratacji polisacharydów. Większe polimery dają większą lepkość, oddziaływanie z innymi polimerami może drastycznie wpływać na lepkość
Stabilność hydrokoloidów
-większość gum jest oporna na działanie drobnoustrojów, pektyna jest jedynym z wyjątków
-handlowe preparaty są prawie zawsze „standaryzowane” cukrem i dlatego są zdolne do fermentacji
-depolimeryzacja pod wpływem ogrzewania jest cechą wspólną
Klasyfikacja ważniejszych substancji dodatkowych hydrokoloidów
Naturalne: -ekstrakty z nasion guar, mączka z nasion chleba świętojańskiego -wydzieliny z nasion: guma arabska, tragakant -ekstrakty wodorostów: agar, alginiany, karageny - gumy pochodzące z hodowli drobnoustrojów: ksantan. |
Naturalne-modyfikowane: - pochodna celulozy: karboksymetyloceluloza, celuloza mikrokrystaliczna, metyloceluloza |
Pochodzenia roślinnego -pektyna (wysokometylowana), skrobia natywna, preparaty białkowe soi, gluten |
Pochodzenia zwierzęcego -żelatyna -preparaty białek mleka, albumina jaj |
Klasyfikacja ważniejszych składników żywności hydrokoloidów:
*pochodzenia roślinnego:
pektyna ( wysokometylowana)
skrobia natywna
preparaty białkowe soi
gluten
*pochodzenia zwierzęcego
żelatyna
preparaty białek mleka
albuminy jaj
Guma guar
-Żele stabilne w pH 3 - 10
-Zwiększa siłę żelowania agaru i kappa karragenu
-Zapobiega synerezie, opóźnia krystalizację
-Stabilizator lodów, sosów, majonezów, serów topionych i żywności mrożonej
-Poprawia strukturę produktów piekarskich
-Substancje wiążące w wędlinach
-Dodatek do napojów owocowych i dietetycznych
Gumy roślinne - guma guar
* około 85% gumy guar stanowi guaran
* rozpuszczalny w wodzie polisacharyd składający się z liniowych łańcuchów mannozy z 1beta-4 wiązaniami do których są przyłączane jednostki galaktozy wiązaniami alfa 1-6
*stosunek galaktozy do mannozy wynosi 1:2
Mączka chleba świętojańskiego
-polisacharyd zbudowany z mannozy i galaktozy
-rozpuszcza się w wodzie w tepm. powyżej 800C, stabilny w pH 4,4-10
-modyfikuje strukturę żeli tworzonych przez inne hydrokoloidy (ksanton, agar)
-zapobiega synerezie
-stosowany do majonezów, sosów, deserów owocowych, produkcji lodów, mrożonek
-zwiększa elastyczność i świeżość miękiszu, stosowana w przemyśle mięsnym, rybnym
Alginiany
*polimer kwasu mannurowego i kwasu guluronowego
*alginian sodu rozpuszczalny w wodzie, sól wapniowa tworzy żel co powoduje zagęszczanie i żelowanie mleka co wykorzystywano w produkcji deserów mlecznych, serków typu cottage
*stosowane w produkcji lodów zwiększając lepkość, puszystość, teksturę
*stabilizują majonezy, sosy, pianę w piwie
Karagen
-ester kwasu siarkowego kompleksu D i L - galaktozy i 3,6-anhydro-D-galaktozy
-mieszanina 5 typów z których kappa jota i lambda mają największe zastosowanie
-galaretki karagenowe żelują w tepm 300C a rozpływają się w tepm 450C
-w pH poniżej 3,5 karagen ulega hydrolizie
-wymienione 3 typy reagują z mlekiem dając kompleksy
-zastosowanie: stabilizowanie czekoladowych napojów mlecznych, jogurtów, śmietanki UHT, serków typu cottage, śmietanki ubitej, lodów, galaretek, dżemów, konserw mięsnych, wędzonek
*ekstrahowany z glonów morskich
*różni się od agaru gdyż ma grupy sulfonowe
-OSO3- w miejsce pewnych grup hydroksylowych
*kompleks sulfonowego galaktenu
*naładowany ujemnie od grupy siarczanowej
*tworzy żele w zmiennej lepkości oparte o jony Ca2+ lub K+
*może oddziaływać z białkami w związku z wiązaniem jonowym
Ksanton
-polimer wytwarzany przez bakterie
-polisacharyd zawierający w cząsteczce mannozy, glukozę i kwas glukonowy, występuje jako sól sodowa, potasowa, wapniowa
-dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworzy stabilne roztwory w zakresie pH 1- 13
-z mączką chleba świętojańskiego tworzy żele o bardzo dobrych właściwościach sensorycznych, produkcja budyniów błyskawicznych, deserów
-w przemyśle mleczarskim wykorzystywany do produkcji jogurtów, śmietanki UHT, serów topionych
Skrobie modyfikowane
Skrobie modyfikowane metodami fizycznymi otrzymuje się przez obróbkę cieplną skrobi do 200oC - stosuje się je jako substancja wiążąca, zagęszczająca, wypełniająca.
Skrobie modyfikowane metodami chemicznymi - hydroliza kwasowa, utleniane estry i etery skrobiowe, skrobie usieciowione oraz modyfikowane dwoma lub więcej metodami. Do najpopularniejszych należą skrobie fosforanowe. W zależności od stopnia podstawienia reszt fosforanowych do jednostek glukozowych otrzymuje się skrobie pęczniejące, dyspergujące lub rozpuszczalne w wodzie, monoestry fosforanowe skrobi ograniczają retrogrdację, tworzą nieżelujące lepkie pasty skrobiowe.
Pektyny
*pektyna to częściowo zmetylowany kwas poligalakturonowy
*pektyny zmetylowane w ponad 50% to pektyny wysokometylowane, poniżej niskometylowane
*pektyny wysokometylowane żelują w pH 2,7-3,2 przy stężeniu cukru powyżej 55%, w pH 0,3 - 2 dodatek do żywności
*pektyny niskometylowane reagują z innymi jonami wapnia tworząc żele którego teksturę poprawia dodatek 10-20% cukry, 1,5-3% dodatek do żywności, zakres pH 2,5-6,5, stężenie jonów wapniowych 0,01-0,1%
*pektyny amidowe - stopień aminacji grup karboksylowych poniżej 25%. Tworzą stabilne żele przy zawartości cukru poniżej 15% i zawartości jonów wapnia poniżej 50ppm.
*zastosowanie: dżemy nisko i wysoko słodzone, jogurty, serki śmietankowe
Substancje pektynowe - pektyna jest polimerem kwasu alfa-galakturonowego ze zmienną ilością zestryfikowanych grup karboksylowych - gdy stopień estryfikacji wynosi 60% to pektynę taką nazywamy DE-60 pektyna
Agar
-ekstrakt z glonów morskich
-polimer agarobiozy, disacharyd złożony z D-galaktozy i 3,6-anhydro-L-galaktozy
-zawierający głównie galaktozę
-zastosowanie: zestalanie podłoży mikrobiologicznych, hodowla bakterii, tkanek i DNA
-tworzy żele już przy 0,04%
(agarobioza jest powatrzającą się jednostką disacharydową w agarze)
-rozpuszcza się w wodzie w tepm powyżej 90oC
-dodatek cukru zwiększa twardość, kruchość żelu
-stosuje się w przemyśle cukierniczym i piekarniczym (galaretki, ptasie mleczko), mleczarskim (twarogi termizowane, śmietanki UHT, lody), mięsnym (konserwy), owocowo warzywnym (dżemy, marmolady)
Żelatyna
*produkt degradacji kolagenu w drodze hydrolizy kwasowej lub alkalicznej
*żelatyna w zimnej wodzie pęcznieje a powyżej 40oCrozpuszcza się
*już przy stężeniu 1% tworzy produkty wg formuły:
żel = zol w tepm 400C
zol = żel w tepm 370C
*zastosowanie: sporządzanie galaretek mięsnych i rybnych, wyrobów garmażeryjnych i konserw, bitej śmietany, jogurtów, lodów (zapobiega tworzeniu dużych kryształów lodu)
SKŁADNIKI MINERALNE
Dwie kategorie
Makrominerały >0,005%
Mikrominerały <0,005%
Makrominerały są niezbędne na poziomie 100 mg lub więcej na dzień na dorosłego człowieka.
Mikrominerały są często nazywane jako składniki śladowe.
Makrominerały = makroelemanty
Jony:
Ca 1200 gram
P 860gram
S 300 gram
K 180gram
Cl 74
Mg 25
Na 64
Mikrominerały:
F Zn Cu I Cr Co V Sn Se Mn Ni Mo
Inne mikroelementy jakie znaleziono u człowieka
Sr ,Br, Au, Ag, Al, Bi, As, B
Funkcje tych minerałów nie zostały jeszcze odkreślone
Funkcje składników mineralnych
-Dostarczają odpowiedniego medium do komórkowej aktywności
-Odgrywają pierwszorzędną rolę w zjawisku osmozy
-Biorą udział w ustalaniu równowagi kwasowo-zasadowej
-Nadają sztywności i twardości pewnym komórkom (kości, zęby)
Technologiczne funkcje soli
-sensoryczne: smakowe i wzmacniające smak
-utrwalające
-modyfikują strukturę
-modyfikacje fermentacji
-role wielofunkcyjne
Właściwości sensoryczne
*sól jest środkiem smakowym
*charakteryzuje się stosunkowo wąskim zakresem akceptacji
*jest ważna w produkcji: produktów piekarskich, ser, produktów mięsnych, czasami w produktach słodzonych
Sól jako środek wzmacniający smak
-sól wzmacnia smak innych składników produktów żywnościowych
-często jest mieszana z innymi środkami smakowymi jak zioła , przyprawy
-także maskuje niepożądany smak
-stosowana od tysięcy lat jako środek konserwujący mięso i ryby
-redukuje aktywność wodną żywności
-zależność jest związana ze stężeniem soli w fazie wodnej niż w stosunku do całej żywności
-hamuje wzrost drobnoustrojów w kombinacji z pH i temperaturą
Sól jako konserwant
Produkty mięsne
Sery
Produkty rybne
Masło
Konserwowane warzywa
-sól jest często stosowana z innymi solami takimi jak azotyn sodowy w produktach mięsnych do kontroli Clostridium botulinum
Sól jako czynnik modyfikujący teksturę
-wzmacnia teksturę żywności
-zwiększenie siły jonowej poprawia wiązania pomiędzy składnikami i redukuje odległości pomiędzy cząstkami
Przykłady:
-produkcja mięsna- zwiększa rozpuszczalność białek by zwiększyć wiązanie produktu, zapobiega wysychaniu, zwiększa soczystość
-solenie wpływa na teksturę serów poprzez obniżenie zawartości wody i większej energii.
WYKŁAD 4 17.03.2011
DODATKI DO ŻYWNOŚCI
Dopuszczalnych jest 3000 dodatków do żywności
-barwniki
-subst wzmacniające smak i zapach
-środki słodzące
-środki kwaszące
-gumy, zagęstniki, stabilizatory
-surfaktanty
-środki odżywcze
-emulgatory
-antyoksydanty
-konserwanty
-enzymy
-substancje chelatujące
Środki słodzące
-naturalne cukrowce, mono i disacharydy
-półsyntetyczne środki słodzące tzw. wypełniacze mniej słodkie od sacharozy
-środki intensywnie słodzące wielokrotnie słodsze od sacharozy
Są to substancje które stosuje się jako słodziki stosowane w celu nadania słodkiego smaku środkom spożywczym o zredukowanej a co najmniej 30% wartości energetycznej w stosunku do produktów oryginalnych, do nadania słodkiego smaku bez dodatku cukru.
Środki intensywnie słodzące:
-słodkość co najmniej taka jak sacharoza
-nie powinny dostarczać energii lub w minimalnych ilościach
-bezpieczne dla zdrowia
-stabilne chemicznie, łatwo rozpuszczalne w wodzie
-nie metabolizowane w organizmie lub metabolizowane minimalnymi drogami
-nie powinny powodować próchnicy oraz wywoływać alergii
Współczynnik słodkości (w odniesieniu do sacharozy)
Sztuczne
-cyklanat 30
-aspartam 180
-sacharyna 300
-sakraloza 600
-aktan 2000
Pochodzenia roślinnego
-steriosin 300
-hernadolan 1800
-nedrespedryna 1800
-taumatyna 2000
Naturalne środki intensywnie słodzące
-stewiozydy i rebaudiozydy są naturalnymi glikozydami wyizolowanymi z liści roślin stevia rosnącej z Perugwaju. Są one od 100 do 300 razy słodsze od sacharozy. ........................ wodne maja posmak metalowy o posmaku gorzkim. Są dopuszczalne w niektórych krajach np. Chiny, Japonia
-Monellina- z pestek owoców gwinejskich rośliny Menispermaceae, ok. 3000 słodsza niż sacharoza.
-Pantadyna- białko pochodzenia roślinnego, ok. 300 razy słodsza
-Kurkulina- substancja białkowa, występuje w owocach rośliny curculigo latiofolia. Indukuje posmak słodki, słodsza nawet 900 krotnie niż sacharoza, smak słodki zanika po kilku minutach, ale po nabraniu wody w usta powraca, słodycz likwiduje jony Mg2+, Ca2+, już w stężeniu 1 mmola
-Mirakulia- substancja indukująca posmak słodki. Czysta jest bez smaku, spożywana z potrawami kwaśnymi powoduje ich słodkość w 0,1 M roztworze kwasu cytrynowego ok. 40000-krotnie słodsza niż sacharoza
-Taumatyna (E-957)- subst białkowa. Ok. 2000-2500 krotnie słodsza niż sacharoza , trawiona przez organizm ludzki, bezpieczny dla zdrowia. Stabilna w pH 2,5-6, dobrze rozp w wodzie. Po jej spożyciu słodycz narasta. Wytrzymuje proces pasteryzacji i UHT
*wykazuje właściwości maskujące i wzmacniające, wzmacnia intensywność smaków i aromatów, maskuje posmak metaliczny i gorzki
*wskazuje synergizm w połączeniu z innymi substancjami słodzącymi np. w połączeniu z aspartamem redukuje jego dawkę 305 krotnie
*dopuszczalna dawka 50mg/kg do produkcji wyrobów cukierniczych, gum do żucia
Syntetyczne środki intensywnie słodzące:
*Sacharyna (E-954)
-imid kwasu orto-sulfo-benzoesowego
-w r-rach wodnych 350 500 krotnie słodsza niż sacharoza
-posmak metaliczny i gorzki
-wykazuje synergizm smakowy z aspartanem, cykloaminianem, sacharozą
-ADI 0,0-2,5 mg/kg masy ciała
*Cyklaminiany (E-952)
-sole sodowe kwasy cykloheksylosulfonowego
-słodsze od sacharozy 30-40 krotnie
-w Polsce, w wielu krajach zabronione stosowanie
*Aspartam (E-951)
-eter metylowy L-fenyloalaniny, kwasu L-asparaginowego
-ok. 180-200 razy słodszy niż sacharoza
-stabilny przy pH 3,5-5
-nieodporny na wysoką temp
-w miarę przechowywania rozkłada się i traci właściwości słodzące tworząc diketopiperyzynę, związek szkodliwy
-ADI 40 mg/kg masy ciała
*Sukraloza
-nie metabolizowana
-600 razy słodsza niż sacharoza
-wysoko intensywnie środek słodzący
-otrzymywany z sacharozy
-Johnson and Johnson Produkt
*Cyklamat
-odkryty w 1937r
-30 razy słodszy od sacharozy
-zakazany w USA
-dopuszczalny w Kanadzie i innych krajach
*Acesulfan (E-950)
-150-200 razy słodszy niż sacharoza
-chemiczny, gorzki, metaliczny posmak
-stosowany z innymi słodzikami
-dopuszczalny w Polsce
-ADI 15mg/kg masy ciała
*Neohespedryna (E-959)
-słodsza 400-600 razy o posmaku lukrecjowym
-trwała w wysokich temperaturach
-stosowana w napojach orzeźwiających, lodach, gum do żucia
Barwniki- substancje nadające lub przywracające barwę środkom spożywczym, obejmują naturalne składniki żywności oraz naturalne źródła, zazwyczaj nie spożywane jako żywność i nie stanowiące charakterystycznych ich składników
Cele barwienia:
-przywrócenie oryginalnej barwy utraconej np. w procesie ogrzewania
-intensyfikacja barwy np. napoju orzeźwiającego
-uatrakcyjnienie żywności np. barwienie budyni
-zapewnienie tej samej barwy całej partii produktu
Zabrania się barwienia wielu produktów: żywności nie przetworzonej, mleka, śmietany, serów twarogowych, herbaty, miodu
Podział barwników:
-naturalne
-identyczne z naturalnymi otrzymane na drodze syntetycznej
-syntetyczne
-nieorganiczne
-barwiące części roślin jadalnych
Formy barwników
-barwiące części roślin jadalnych
-ekstrakty płynne, w proszku, otrzymane przez zagęszczenie soków, a następnie suszenie
-barwniki mikrokapsułkowane (ochrona barwników)
-laki, czyli osadzone na zw nieorganicznych w H2O, działające na zasadzie dyspersji (barwienie tabletek, polew lukrowych i pomadowych)
-nieropuszczalne w wodzie
Barwniki naturalne i identyczne z naturalnymi
-karotenoidy- żółto-pomarańczowo-czerwone, rozp w tłuszczach (β-karoten stosowany w postaci emulsji w napojach bezalkocholowch)
-chlorofile- zielone barwniki, rozp w tłuszczach, (stosowane jako olejowe, etanolowe, sproszkowane koncentraty oraz kompleks chlorofilu miedziowego, zastąpienie jonu Mg miedzianym-stabilizuje chlorofil)
-antocyjany- czerwone, fioletowe lub niebieskie, otrzymuje się z wytłoków z winogron, czarnej porzeczki, czarnego bzu, są mało trwałe, wraz ze wzrostem temp i pH
-betalainy- występują w burakach ćwikłowych i niektórych grzybach, barwa czerwono0fioletowa, duża siła barwiąca, stabilne w pH 4-6, tracą barwę podczas ogrzewania w środowisku kwaśnym
-karmel koszenilowy (E-120)- pochodzi z pluskwiaków hodowanych na kaktusach, substancja barwną jest żółty kwas karminowy, a właściwy barwnik to kompleks Al2O3 w stosunku 1:8-1:2 dając barwę od żółtej do fioletowej. Jest to tzw lak, nierozpuszczalny w alkoholu, tłuszczach, stosowany do barwienia jogurtów, lodów. Wytrzymały termicznie, stosowany do produkcji wyrobów cukierniczych, napojów, przetworów owocowo-warzywnych
-kunkumina (E100)- pomarańczowo-żółty barwnik rozp w alkoholu, kwasie octowym, tłuszczach, do produkcji zup, przypraw, konserw, musztardy, odporny na ogrzewanie
-karmele- otrzymuje się w wyniku ogrzewania sacharozy lub syropu skrobiowego w obecności katalizatora
Barwniki organiczne i nieorganiczne:
-do niedawna było dopuszczalnych 5 związków rozpuszczalnych w H2O, odpornych na ogrzewanie
żółcień chinolinowa (E-104)
żółcień pomarańczowa (E-110)
czerwień koszeniloes (E-124)
indygotyna (E-132)
czerń brylantowa (E-151) stos do wyrobów cukierniczych, koncentratów, deserów w proszku (budynie, kremy)
dwutlenek tytanu (barwa biała)- barwnik wyrobów cukierniczych trwałych, drażetkowanych, glazurowanych
Substancje smakowo-zapachowe
-łączą odczucia smaku i zapachu dając wrażenie smakowitości
-smak to ocena doustna, w wyniku pobudzania receptorów smakowych na języku, ale i receptorów węchowych w jamie nosowej, co pozwala na rozróżnienie dużej różnorodności smaków, gdyż wrażenia czysto smakowe dotyczą 4 smaków i ich kombinacji
-niezbędne w niektórych produktach
-nadają smak i aromat
-wzmacniają lub modyfikując aromat występujący w produkcie
-pobudzają apetyt
-ograniczają procesy oksydacyjne
-zwiększają atrakcyjność produktu
-ok. 2400 związków aromatycznych oferowana jest obecnie
Aromaty- to substancje użyte lub zamierzone do użycia w środkach spożywczych, do nadania smaku i /lub zapachu, substancje wzmacniające smak i zapach są to substancje uwypuklające istniejący smak i/lub zapach w produktach spożywczych
Podział substancji aromatycznych
-naturalne
-identyczne z naturalnymi
-syntetyczne
Źródła aromatów w żywności:
-naturalne
*zioła i przyprawy (reakcja po cięciu)
*owoce (biosynteza podczas dojrzewania)
Procesy tworzące aromaty:
-brązowienie
-utlenienie lipidów
-fermentacje
Sztuczne aromaty
-cechy związków chemicznych
lipoksygeneza generująca aromaty
Vanilla - strąki nasienne Planifolia (tropikalna orchida)
Substancje aromatyczne:
-naturalne to olejki, ekstrakty, destylaty, izolaty, kondensaty obejmują związki chemiczne otrzymywane z surowców naturalnych
-identyczne z naturalnymi- dotyczą związków otrzymanych na drodze syntezy chemicznej lub przekształceń chemicznych, o budowie, składzie identycznym jak naturalne
-syntetyczne- związki chemiczne lub ich mieszaniny otrzymane na drodze syntezy chemicznej, nie występują w przyrodzie np. etylowanilina
Płynne formy substancji smakowo-zapachowych
-olejki eteryczne- to substancje zapachowe łatwo lotne o konsystencji olejów, nie zawierają lipidów, otrzymane z różnych części roślin, otrzymane poprzez destylację, parę wodną lub tłoczenie a także podczas dearomatyzacji soków
-ekstrakty zawierające zarówno związki lotne jak i nielotne, często także barwniki. Do ekstrakcji używa się etanolu, CO2, heksanu, najnowsza technologia to ekstrakcji w stanie nadkrytycznym
-emulsje aromatów- otrzymywane poprzez emulgowanie w fazie wodnej olejków eterycznych, ekstraktów owocowych, substancji zmętniających, barwników z dodatkiem emulgatorów i przeciwutleniaczy
-esencje spożywcze- aromaty naturalne lub mieszaniny aromatów naturalnych i syntetycznych w roztworze etanolu lub oleju
Niskocząsteczkowe kwasy karboksylowe maja nieprzyjemny ostry zapach, estry mają zapach słodki
maślan metylu-jabłka
maślan etylu- ananas
octan propylu- gruszka
octan pentylu- banany
benzoesan metylu- kiwi
octan oktyenu- pomarańcze
mrówczan etylu- rum
octan benzylu- jaśmin
maslan pentylu - brzoskwiniowy
salicylan metylu - pomocnik baldaszkowaty
Emulsje smakowo-zapachowe
-napoje owoców cytrusowych zawierają olejki eteryczne, sporządza się z rozcieńczonej emulsji olej/woda, cukier i CO2
-faza olejowa- olejki cytrusowe są głównie mieszanina monoterpenów i seskwiterpenów, których masa właściwą wynosi 0,845-0,89 g/mol podczas gdy 10% roztwór cukru ma masę właściwą 1.04 g/mol. W celu stabilizacji emulsji niezbędny jest dodatek substancji obciążających o większej gęstości niż H2O
-substancje obciążające- guma estryfikowana z drzew otrzymywana w wyniku estryfikacji kwasu występującego w żywicach glicerolem, guma Damara otrzymywana z krzewu sharea, zawiera triterpeny, acetyloizomasilan sacharozy
-stabilizatory emulsji- guma arabska, guma tragakant łącząca się z fazą rozproszoną zwiększają jej masę właściwą (kropelek emulsji)
Skład emulsji smakowo - zapachowej:
-esencje olejowe (oleje, witaminy, barwniki) 6-10%
-substancje obciążające (guma Damagar) 6-10%
-guma akacjowa 4-7%
-woda do 100%\
Tworzenie emulsji:
Faza hydrofilowa mieszanie faza lipofilowa
Woda 100% → pre-emulsje ← (oleje, barwniki, substancje aromatyczne, związki obciążające)
Guma akacjowa 5-20% cząsteczki oleju5um
. ↓
. homogenizacja pod ciśnieniem 40-200 barów
. ↓
badanie koncentrat, napój, kuleczki 1um → rozcieńczeni wodą nasyconą do 1-1,5 g/L
stabilności emulsji dodatek cukru 100-130 g/l
dodatek kwasu cytrynowego 2g/l
Aromaty w proszku:
-duża siła aromatyzacji
-zamknięty w matrycy aromat jest odporny na działanie czynników zewnętrznych
-trwały w przechowywaniu
-mikrokapsułkowanie aromatów ma wiele zalet w stosunku, do techniki tradycyjnej polegającej na zmieszaniu ciekłego aromatu z nośnikiem sypkim (dekstryny)
-ma zdolność uwalniania aromatu
Mikrokapsułkowanie:
-technika upakowania ciał stałych, ciekłych lub gazowych w miniaturowych kapsułkach, które umożliwiają ich uwalanie z kontrolowaną szybkością w specyficznych warunkach
-ściana kapsułki jest zbudowana z polimerów syntetycznych lub naturalnych
-poniżej 0,2μm- nanokapsułki
-powyżej 5000μm makrokapsułki
-0,2-5000 um - mikrokapsułki (mikrokapsułkowanie)
Cele:
-umieszczenie cieczy w fazie stałej jest łatwiejsze do połączenia
-maskowanie i ochrona substancji smakowo-zapachowych
-stabilizacja substancji aktywnych
-zabezpieczenie substancji przed oksydacją i światłem
-spowodowanie uwalniania substancji aktywnych
-zwiększenie czasu półtrwania
-można rozdzielić substancje ze sobą reagujące
-możliwość modyfikowania właściwości produktu np. higroskopijna
Postacie i kształty:
-pojedyncze mikrokapsułki
-mikrokapsułka z podwójna ścianą
-mikrokapsułka wielordzeniowa
Substancje ścian kapsuł:
-gumy (akacjowa, alginiony, karagen, pektyna)
-węglowodany (modyfikowana skrobia, maltodekstryny, cyklodekstryny)
-celuloza (metyloceluloza, hydroksypropyloceluloza)
-tłuszcze (woski, parafina, uwodnione oleje)
białka (kazeina, żelatyna, białka serwatkowe, białka sojowe)
Mikrokapsułkowanie -mechanizm uwodnienia substancji aktywnych.
-normalny rozpuszczalnik w wodzie;
-mechaniczne zgniatanie;
-wysoka temperatura - pokrywa z tłuszczów i wosków
-zmiany pH;
-chemiczne i enzymatyczne reakcje;
-ciśnienie osmotyczne;
Mik.-substancje smakowo-zapachowe.
-polepszenie stabilności na światło, utlenianie, odparowanie
-uwalnianie aromatu z produktów;
-odporność na zbrylanie;
-wydłużony czas półtrwania;
-stosowanie w produkcji skoncentrowanych proszków;
Witaminy i zw. mineralne
-redukcja nieprzyjemnego smaku niektórych witamin i zw. mineralnych;
-zmiana z formy rozpuszczalnej o tłuszczach z cieczy do ciała stałego
-stopniowe uwolnienie w organizmie człowieka;
-polepszanie stabilności witamin;
-redukcja reaktywności z innymi dodatkami;
-łatwość stosowania w formie skoncentrowanych proszków;
Drobnoustroje, enzymy:
-poprawia ich stabilność podczas przechowywania i przyśpiesza dojrzewanie serów;
-poprawia , zmienia tworzenie substancji smakowo-zapachowych
Nienasycone kwasy tłuszczowe:
-przemiana ciekłego oleju do stałego proszku; konwersja
-maskowanie nieprzyjemnego smaku i zapachu omega-3-wielonienasyconych kw. Tłuszczowych;
-zmniejszanie oksydacji tłuszczów;
-łatwe dozowanie i posługiwanie się skoncentrowanymi proszkami;
Mikrokapsułkowanie:
Żaden proces utworzenia mikro. nie może być odpowiedni dla wszystkich substancji rdzenia i ścianki;
Przy wyborze metody należy wziąć pod uwagę
-stan fizyczny rdzenia;
-rozpuszczalność rdzenia;
-oddziaływanie rdzenia na proponowaną substancję ścianki;
-rozpuszcza się substancja rdzenia w rozpuszczalniku;
-żądana wielkość m. Oraz inne wymagania stawiane gotowemu produktowi,
-metody połączenia m. z produktem;
-uwadnianie rdzenia z mikrokapsułek;
-koszty wytwarzania;
Mikrokapsułkowanie - techniki:
-suszenie rozpyłowe;
-oziębianie, chłodzenie rozpyłowe;
-ekstruzja;
-pokrywanie suspensji powietrza;
-inkluzja molekularna;
-koacerwacja
-ko-krystalizacja
Suszenie rozpyłowe:
Polega na suszeniu emulsji aromatu w roztworze nośnika warunkiem jest nie mieszanie się substancji rdzenia w roztworze z materiałem ściany. Proces składa się z trzech etapów: przygotowanie zawiesiny substancji rdzenia w roztworze materiału ścianki mikrokapsułkowej, homogenizacja i wytwarzanie emulsji, rozpylanie emulsji w komorze suszarniczej w celu odparowania rozpuszczalnika.
Schemat tworzenia się cząsteczek aromatu proszkowego:
Gorące powietrze →
roztwór nośnika
aromat
Mikrokapsułkowanie- ekstruzja:
Schemat ideowy kapsułkowania aromatów w procesie ekstruzji.
Mieszanina cukru i hydr. skrobi olej z aromatem
Emulgator antyoksydant
emulgacja
ekstruzja
rozdrabnianie z dodatkiem izopropanolu
usunięcie izopropanolu
suszenie
przesiewanie i pakowanie
Substancje wzmacniające i kształtujące smak:
-glutaminian sodowy;
-hydrolizany białkowe;
-ekstrat drożdzowy;
-preparaty dymu wędzarniczego.;
-5'-nukleotydy;
Glutaminian monosodowy:
-polepszanie smaku;
-właściwie intensyfikuj pewne smakowości lecz sam ma minimalny wpływu na czucie smakowe;
-metoda działania jego nie jest poznana;
-może powodować reakcje u ludzi: ból głowy, wypieki;
-pewne związki z których uwalnia się glutaminian mogą powodować taki sam efekt;
-ser parmezon, pomidory, grzyby, wodorosty;
-zhydrolizowane białka, ekstrakty drożdzowe, substancje smakowe;
-piaty smak - umami
5'nukleotydy- powstaja w wyniku hydrolizy kwasów nukleinowych, zmieniaja smakowosc mogą powodować efekt uboczny;
Chemiczne substancje konserwujące:
-kwas sorbowy i jego sole;
-kwas benzoesowy, benzoesan sodu;
-estry kwasu p-hydroksybenzoesowego;
dwutlenek siarki i sole kwasu siarkowego;
azotyny i azotany;
-nizyna.
Przeciwutleniacze i synergenty:
-tokoferole naturalne i syntetyczne...;
-estry kwasu galusowego
-butylkohudroksyanizol -kwasy fenolowe;
-butylohydroksytoluen.;
-sól wapniowo.-dwusodowa kwasu etylenodwuaminoczterooctowego (synergent)
BHA/BHT jako..antyoksydant.;
BHA( butylohydroksyaminol) stosowanymi
BHT( butylohydroksytoulen) w smalcu
Naturalne przeciwutleniacze:
-flawonoidy
-alfa tokoferol
-galusan propylu
-witamina C
Czynniki wpływające na szybkość oksydacji;
-skład kwasów tłuszczowych;
-temp;
-aktywność wodna;
-jony metali;
-tlen;
-światło;
WYKŁAD 5 24.03.2011
Środki kwaszące:
Kwasy i ich sole pełnią różne funkcje w żywności:
Smakową- zapewnia pożądany smak, intensyfikuje i modyfikuje smak produktu.
Obniżają. pH co zapobiega lub hamuje wzrost drobnoustrojów, kiełkowanie spor a ponadto wzrasta letalność procesu;
Utrzymuje lub ustala pH poprzez tworzenie układu buforowego. Jest to kombinacja kwasów i soli;
Chelatują .jony metali co zapewnia oksydację lipidów( Cu, Fe) obniżają straty barwy, kontrolują strukturę niektórych owoców i warzyw;
Zmieniają strukturę żywności , biorąc udział żelowaniu hydrokoloidów (pektyna i karrageenan) i białek,
Oddziaływają z białkami i emulgatorami modyfikując strukturę żywności takiej jak ciasto, wypiek chleba, zmieniają termostabilność białek, pełnią funkcję emulgatora w technologii serów,
Wpływają na krystalizację cukru w produkcji twardych cukierków.
Główna różnica miedzy środkami kwaszącymi:
-smak;
-kwasowość;
-aktywność w chelatowaniu metali,
-aktywność antymikrobiologiczna;
-rozpuszczalność;
-higroskopijność;
-koszty
Kwasowość i smak:
-Kwas octowy- jak ocet;
-kwas cytrynowy-ostry;
-kwas fumarowy- przeciągający się smak kwaśny;
-kwas jabłkowy-rozbudowuje się powoli i przeciągający się smak kwaśny;
-większość kwasów modyfikuje słodycz cukrów.
Rozpuszczalność:
-zmienia się z kwasem;
-stopień i szybkość zmienia się z temperaturą;
-kwas fumarowy słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie;
-stosuje się czasem kapsułkowanie by zmniejszyć rozpuszczalność;
Kwas cytrynowy:
Stanowi 60% używanych kwasów. Pomaga zachować barwę, aromat i zawartość witamin w konserwach. Ph pod kontrolą ,silny chelator, antyoksydant, synergent.. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie. Zdolność buforowania pH 2,5-6,5..Substrat do produkcji związków smakowych w produkcji mleczarskiej. W technologii serów zmienia białka i emulację, zagęszczanie mleka- stabilizacje białek na działanie ciepłą. Miód- opóźnia krystalizację.
Kwas fosforowy:
Stanowi 25%, główne zastosowanie-cola.
Kwas mlekowy:
Smak , umiarkowany chelator, regulacja pH, aktywność antymikrobiologiczna, związek o właściwościach koagulacyjnych.
Kwas jabłkowy:
Smak, umiarkowany chelator, regulator pH,
Kwas winowy:
Umiarkowany chelator, zdolności buforujące pH3,5-4,5, składnik proszków do pieczenia- środek zakwaszający.do dżemów , galaretek, Środek kwaszący w twardych cukierkach, kontroler krystalizacji, sztuczny środek słodzący- maskujący gorzkość.
Kwas octowy:
Produkty: majonezy, sosy, pickle, dressingi, funkcje: kontrola pH, smak, okres przechowywania.
METODY UTRWALANIA ŻYWNOŚCI
Cele utrwalania żywności
Bezpieczeństwo - mikrobiologiczne, chemiczne (pestycydy, insektycydy, antybiotyki, hormony), fizyczne (drewno, metal, szkło)
Wygoda
Przedłużenie czasu przydatności
Dobry wygląd
Właściwa tekstura
Dobry smak i zapach
Zabezpieczenie składników żywności
Czynniki powodujące starty w jakości żywności
Biologiczne
Mikrobiologiczne
Enzymatyczne
Chemiczne
Fizyczne
Mechaniczne
Czynniki biologiczne: oddychanie tlenowe i beztlenowe
Czynniki enzymatyczne: ciemnienie enzymatyczne, zmiana smaku i zapachu
Czynniki chemiczne: utlenianie i redukcja, nieenzymatyczne brązowienie, starta składników, jełczenie
Czynniki fizyczne: transport wody i składników, krystalizacja i rekrystalizacja, przemiany fazowe i rozdrabnianie, straty aromatów i kurczenie się
Czynniki mechaniczne: uszkodzenie opakowań, stłuczenia
Czynniki mikrobiologiczne: Drobnoustroje - mogą wykorzystywać wszystkie składniki żywności, powodują degradację składników żywności, fermentacja etanolowa, hydroliza skrobi i tłuszczów, hydroliza białek, produkcja metabolitów.
Przyczyny psucia się żywności - bakterie
*powodują psucie się żywności w chłodziarkach
*większość optymalnie rozwija się w temp 20-30oC lecz także poniżej 7oC
*rodzaje Pseudomonas i Enterococcus są odpowiedzialne za psucie się żywności w temperaturach chłodniczych
Drożdże
-mogą rozwijać się w szerokim zakresie pH
-mogą rozwijać się także w roztworach etanolu do 18% i stężeniu cukru 55-60%
-powodują problemy w produktach kwaśnych takich jak soki owocowe, jogurty, sałatki
Pleśnie:
*mają zdolność wzrostu w szerokim zakresie temperatur
*powodują psucie się owoców, warzyw, wyrobów mięsnych, ziarna i innych
*mogą wytwarzać mitotoksyny, które mogą być mutagenne lub kancerogenne
*powodują zmiany w teksturze produktów poprzez ich zmiękczanie, upłynnianie
Enzymy endogenne
-charakteryzuje ich specyficzność działania
-wymagają optymalnego pH i temperatury działania
-nie zużywają się w czasie reakcji
-powodują ciemnienie żywności, degradację biopolimerów
Insekty i gryzonie
-5-20% ziarna jest niszczone przez insekty i gryzonie
-szkodniki przechowywanych produktów takie jak wołek zbożowy, chrząszcze uszkadzają ziarno
-szczury, ptaki mogą zanieczyszczać żywność poprzez bezpośredni kontakt z ciałem, kałem, fekaliami
Temperatura, ciepło i zimno
*wzrost temperatury powoduje
-przyspieszenie reakcji psucia się (wzrost temperatury o 10oC powoduje wzrost szybkości reakcji 2-krotnie)
-wzrasta szybkość namnażania się drobnoustrojów
-enzymatyczne reakcje zachodzą szybciej
-dochodzi do denaturacji białek
-żywność wysycha
-utrata witamin/załamanie emulsji
Historia utrwalania żywności
*najstarsze metody: *nowsze metody:
-suszenie -mrożenie
-solenie -sterylizacja
-wędzenie -chłodzenie
-fermentacja -konserwanty
*najnowsze metody:
-radiacja
-metody ciśnieniowe
Metody utrwalania żywności
Inhibicja -niska temp przechowywania -redukcja aktywności wodnej -redukcja tlenu -zwiększenie zawartości CO2 -zakwaszanie -fermentacja -zamrożenie -modyfikacje strukturalne -modyfikacje chemiczne |
Inaktywacja -sterylizacja -pasteryzacja -radiacja -metody ciśnieniowe -blanszowanie -gotowanie -smażenie |
Uniknie rekontaminacji: -pakowanie -higieniczne przetwarzanie -higieniczne przechowywanie -aseptyczne przetwarzanie |
Metody utrwalania żywności:
-Fizyczne - oddziaływanie na surowiec czynników zewnętrznych z reguły wysokich lub niskich temperatur
-Chemiczne - stosowanie związków chemicznych działających: bakteriostatyczne, bakteriobójczo
-Biologiczne - wykorzystanie szczepów bakterii w celu zmiany składu i właściwości produktu
-Sprzężone - kombinowane lub skojarzone
Metody fizyczne:
-termiczne:
◦ wysokie temperatury:
*pasteryzacja - łagodne ogrzewanie żywności 65-85C (zniszczone prawie wszystkie komórki wegetatywne, nie niszczy form przetrwalnikowych bakterii), zastosowanie: mleko, masa jajeczna
*blanszowanie - inaktywacja enzymów tkankowych (denaturacja w temp. 80-100 C), zastosowanie: warzywa, niekiedy owoce i mięsa, które będą utrwalana za pomocą niskich temperatur
*tyndalizacja - odmiana pasteryzacji, 3x ogrzanie do 70-100 C co 24h (pomiędzy nimi temp. 20-25 C, stabilność mikrobiologiczna utrwalanego produktu), zastosowanie: konserwy - rok , mleko - kilka tygodni
*sterylizacja - apertyzacja, pakowanie w temp 100 C i od kilkunastu minut do 1h = szybko schłodzone (weki i konserwy), HTST (fasteryzacja) temp 135-160 C - schładzanie - adeptyczne pakowanie - w przemyśle mleczarskim (UHT)
◦ niskie temperatury:
*chłodzenie - temperatury 2 - 0 - -2˚C (kilka dni - kilka tygodni - kilka miesięcy):
-minimalne temperatury zależą od rodzaju surowca
-zachowuje strukturę świeżego surowca
-niższe koszty energii ( o 85% w stosunku do zamrażania)
*mrożenie - temperatury co najmniej -18˚c (znacznie dłuższy okres przechowywania):
-obniżenie temperatury poniżej krioskopowej
-szybkość mrożenia dostosowana do rodzaju surowca
-ubytki masy tzw. ususzka
*gazy ochronne
-azot - gaz obojętny (zastępuje tlen w atmosferze surowca)
-dwutlenek węgla - zmniejsza oddychanie, zakwasza 20-60% ale owoce 6-10%
-tlen - w temp. 15-20˚C 10-12% ale 70-100% też hamuje
-próżnia - stosowana w przechowywaniu surowców pochodzenia zwierzęcego
*obniżenie aktywności wody:
-kontrolowana atmosfera - CA skład atmosfery kontrolowany i korygowany (generatory)
-modyfikowana atmosfera - MA stosowana w komorach lub opakowaniach jednostkowych
-próżnia -opakowania próżniowe
◦ usuwanie wody:
*zagęszczanie (metody równowagowe i nierównowagowe)
-odparowanie - powszechnie stosowana (zagęszczanie 60-68% s.m. max 95%), zastosowanie: soki, przeciery, pasty owocowe i warzywa, dżemy, galaretki, mleko
-kriokoncentracja - zagęszczanie przez wymrażanie wody i oddzielanie lodu od roztworu (max zagęszczanie 35-50%), można wszystkie, w praktyce wrażliwe na temp. (soki owocowe, produkty mleczne, kawa, herbata, piwo, wino, ocet)
*suszenie
◦ substancje osmoaktywne
Metody chemiczne:
-marynowanie - kwas octowy 9organiczny) CH3COOH (ocet spożywczy 4-10%), 0,4 * marynata łagodna, 1% marynata średnia, 1,5 % marynata ostra, 3% grzyby, ogórki, cebula, buraki, brzoskwinie, gruszki, śliwki, ryby
-dodawanie kwasów nieorganicznych - kwas ortofosforowym kwas węglowy (kwas ortofosforowy 0,3%, CO2 pod ciśnieniem 0,4 Mpa, napoje gazowane, wina musujące
-peklowanie - azotany (saletry) i azotyny - azotyny (bakterie) - NO2 T 5-7˚C i 5,6-6 pH , mioglobulina - nitrozytomiglobulina (czerwonorózowa) barwnik mięśniowy, metody: sucha, mokra, kombinowana
-wędzenie - dym wędzarniczy (powietrze + produkty - ok. 300 w tym: fenole, kwasy organiczne), sposoby: owiewowe (zimne i gorące)
-inne chemiczne środki konserwujące - anyseptyki i antybiotyki
Metody biologiczne:
-fermentacja mlekowa
-fermentacja octowa
-fermentacja propinowa
Główne trendy w rozwoju technik utrwalania żywności - wymagania wobec produktu
*dogodny - łatwy do przechowywania, satysfakcjonujący czas przechowywania
*wysoka jakość
*mniejsza ilość procesów podczas wytwarzania
*mniej drastyczne procesy utrwalania
*mniej sztucznych dodatków
*bardziej naturalny i świeży
*żywieniowo zdrowy - mniej soli więcej nienasyconych kwasów tłuszczowych, mniej cukru i kalorii
*bezpieczniejszy
Blanszowanie
-rodzaj pasteryzacji
-stosowanie do inaktywacji enzymów w owocach i warzywach
-proces polega na zanurzaniu produktu w gorącej wodzie na przeciąg 1-5min w zależności od wielkości surowca
-żywność może być poddawana działaniu pary wodnej i ultradźwięków
-po blanszowaniu surowiec jest szybko schładzany
Cele:
-inaktywacja enzymów mogących powodować psucie się żywności, zapachu, tekstury, kalorii, straty składników odżywczych
-redukcja liczby drobnoustrojów
-usuwanie powietrza z tkanek
-zapewnianie lepszego upakowania surowca
Proces jest często wstępnym etapem przed zamrażaniem, produkcją konserw, dehydratacją.
Blanszowanie
*gorąca woda
-produkt dodawany do wody i pompowany przez rurociąg przez określony czas
-produkt dodawany do wody i przetrzymywany w wodzie przez pewien czas
*para
-produkt przechodzi szybko przez strefę pary
Pasteryzacja:
-ogrzewanie produktów poniżej temp. ogrzewania wody;
-niszczenie mikroflory patogennej;
-przedłużanie czasu przechowywania w wyniku zniszczenia drobnoustrojów i enzymów; do 7, 10 i 14 dni i więcej, zabiciu ulegają mezo- i psychrofilne
-produkt zawiera organizmu zdolne do wzrostu co powoduje iż okres przechowywania jest ograniczony;
Dlaczego w podwyższonej temperaturze drobnoustroje giną???
ciepło koaguluje białko : białko jaj
ciepło wzmaga proces utleniania
pasteryzacja :
metoda: parametry czas przechowywania
-okresowa 63C ,30min 12dni, rzadko spotykana
-wysoka temp. krótki czas, 71C 15 sek do 14dni, mleko
85- 90C 2-5 sek śmietana
90-120C 2-5 sek produkty fermentacyjne
(HTST)
-ultra pasteryzacja -125-138C, 2-4s -zimne przechowywanie
-ultra wysoka temp -140C, 2 sek -do 6miesiecy
Sterylizacja-destrukcja wszystkich form żywych mikroorganizmów, włącznie ze sporami, zwykle prowadzona w parze pod ciśnieniem lub przy pomocy gazu np. tlenku etylenu.
Sterylizacja handlowa-dostarczenie takiej ilości ciepła, która wystarczy do zabicia spor Clostridium botulinum w konserwantowej żywności, bardziej oporne bakterie termofilne w warunkach normalnego przechowywania pomimo ze przeżyją nie mogą się rozwijać.
Sterylizacje- suchym powietrzem:
-metale;
-szkło;
-oleje, proszki;
np. 71 C, czas 1h, w zależności od objętości (niższa temperatura, dłuższy czas ogrzewania)
Sterylizacja w autoklawach:
-ogrzewanie w warunkach wilgotnych( autoklawowanie);
-para pod ciśnieniem;
-powietrze musi być usunięte poprzez wprowadzenie pary;
-para musi przechodzić do wszystkich obiektów znajdujących się w zbiorniku autoklawu;
Sterylizacja w warunkach wilgotnych:
-Mechanizm zabijania jest połączeniem denaturacji kwasów nukleinowych i białek ze zniszczeniem błon komórkowych
-Efektywność w dużej mierze zależy od rodzaju komórek i warunków środowiskowych( typ podłoża hodowlanego, substratu)
-Spory bakteryjne o wiele trudniej jest zabić niż komórki wegetatywne
Ogrzewanie w stanie wilgotnym:
Pomiary zabicia bakterii w warunkach wilgotnych poprzez następujące parametry:
*czas dziesiętny redukcji (D wartość), czas niezbędny do redukcji populacji drobnoustrojów o 90% (10-krotnie lub o jeden cykl logarytmiczny) przy określonej temperaturze i określonych warunkach
*Z wartość - zmiana w temperaturze w C, konieczna do spowodowania dziesięciokrotnej zmiany wartości D organizmu pod określonymi warunkami
* F wartość - czas w minutach przy określonej temperaturze (zwykle 121, 1 C) konieczny do zabicia populacji komórek lub spor
Inne rodzaje sterylizacji:
-filtracja; pory o przegrodach mniejszych niż wymiary bakterii i wirusów;
-tlenek etylenu, czynnik alkilujący, powoduje uszkodzenia w białkowych kwasach nukleinowych, właściwości rakotwórcze, aktywny w normalnej temperaturze, stosowany do sterylizacji przedmiotów wrażliwych na wilgoć i temp. , plastyki, guma, narzędzia medyczne.
Proces sterylizacji z nieaseptycznym opakowaniem
Produkt opakowanie
napełnianie
sterylizacja termiczna
produkt utrwalony
Aseptyczna sterylizacja i pakowanie
Produkt sterylny opakowanie sterylne
nadtlenek wodoru +
ciepło
UHT wysoka
Temp. Aseptyczne napełnienie
↓
produkt utrwalony
Dobór warunków do sterylizacji oparty jest o:
-naturę żywności(pH, lepkość, pojemność cieplna, inne składniki);
-warunki przechowywania po procesie sterylizacji;
-oporność cieplna drobnoustrojów;
-wyjściowa liczba drobnoustrojów;
-charakter przenikania ciepła
Żywność o pH powyżej 4,5 stwarza dogodne warunki do wzrostu Clostridium botulinum, który produkuje ekstremalnie niebezpieczną toksynę zagrażającą życiu ludzkiemu.
Warunki pH podczas sterylizacji:
-Żywność średnio kwaśna (3,6<pH<4,5) powoduje, ze nie namnaża się fakultatywne anaeroby...takie jak: Bacillus coagulaus, B.termoacidurorus, B.polymyxe
-żywność nisko kwaśna pH>4,5 mogą rozwijać się Cl.botulinum, niska kwasowość sprzyja produkcji toksyn B.sterothermophinus uwaza się za organizm powodujące psucie żywności.
-żywność wysoko kwaśna pH<3,6
Żywność kwaśna pH<4,5)
-wszystkie owoce z wyjątkiem: fig, melonów, pomidorów
-fermentowane warzywa, takie jak kiszona kapusta;
-zakażona żywność, taka jak marynaty
Żywność mało kwaśna pH>4,5
-wszystkie warzywa z wyjątkiem rabarbaru;
-mięso, drób, owoce morza, zupy;
-zmieszanie żywności konserwowej(mało kwaśna+ wysoko kwaśna)
Metody konserwowania w opakowaniach:
-konserwowanie we wrzącej wodzie- stosowane do żywności o wysokiej kwasowości;
-konserwowanie pod ciśnieniem- stosowane do żywności mało kwaśnej (i niektórej wysoko kwaśnej)
Dlaczego stosuje się dwa posoby produkcji konserw:
-drożdże, pleśnie i większość bakterii jest niszczona w temp wrzenia wody na poziomie morza tj. 100 C
-Cl. Botulinum tworzy spory które .wymagają.. wyższych temp do ich destrukcji o odpowiednio długim czasie- zwykle HSC i więcej na poziomie morza.
Co powoduje ze żywność w konserwach staje się niebezpieczna:
-Cl.botulinum powoduje zatrucia jadem kiełbasianym(botulizm),występuje naturalnie w wodzie i w glebie, produkuje oporne na ciepło spory które są niszczone w procesie obróbki termicznej ciśnieniowej;
-10-35% ludzi którzy zatruli się jadem kiełbasianym zmarło.
Botulizm a wzrost:
Do wzrostu spory wymagają:
-środowisko bez tlenu;
-żywność mało kwaśna;
-temp pomiędzy 5-50 C;
-względnie wysoka wilgotność;
Warunki dla wzrostu Cl.botulinum mogą mieć miejsce w :
-żywności konserwowanej w domu
-wędzonych rybach i kiełbasach;
-pakowanych w folie gotowanych ziemniaków.;
-grzybach pakowanych
-produktach z farszem;
Zapobieganie botulizmowi:
-spory nie rozwijają się w żywności o wysokiej kwasowości;
-spory zabijane są w żywności niskokwaśnej przy długotrwałym ogrzewaniu;
-temp 115C;
WYKŁAD 6 31.03.2011
SN/ST=-kN N-liczba żyjących organizmów o czasie t
k- stała termicznej inaktywacji
Nt/No=e-kt
Ln(Nt/No)=-kt k=2,303/D
Lg(No/Nt)=t/D t=D lg(No/Nt)
No- poczatkowa liczba drobnoustrojów
Nt-liczba komórek drobnoustrojów pozostałych po czasie t.
Dlaczego większość populacji drobnoustrojów nie zamiera w sposób liniowy?
-mechanizmy śmierci nie są mono cząsteczkowe (różne białka degradują i koagulują z różną prędkością)
-udział białek w śmierci zmienia się i zależy od wielu komórek, ich cyklu życiowego , dostarczanego im pokarmu, itd.
Pomiar zabicia bakterii w warunkach wilgotnych poprzez następujące parametry:
1. Czas dziesiętnej redukcji D
Czas niezbędny do redukcji populacji drobnoustrojów o 90%w określonych warunkach.
Czas dla osiągnięcia na krzywej jednego cyklu logarytmicznego.
Wyrażamy jako:
Dtemp:xmin D121:2min
Czas dziesiętnej redukcji liczby drobnoustrojów D jest determinowany przez rodzaj drobnoustrojów, rodzaj żywności (medium wzrostowe, aw, pH, składniki itp.), a w szczególności jest silnie zależny od temperatury. Nieskończony czas jest wymagany dla destrukcji wszystkich żywych drobnoustrojów. Podstawa do definicji sterylności handlowej.
Wartość D jako funkcja temp dla Clostridium
Temp C D(min)
19,69
113 10,46
115 4,92
119 2,56
121 1,23
Jak definiować oporność ciepła:
- koncepcja D-wartości
Ogrzewanie parowe w stosunku do suchego:
Bacillus subtilis D-wartości:
-para wodna @ 121 ˚C ~ 0,3 mm
-suche powietrze @ 120 ˚C ~ 240mm
@ 140 ˚C ~ 2,4mm
Para jest w przybliżeniu 100-1000 razy bardziej efektywna niż ogrzewanie w warunkach suchych
Na podstawie równania można wyznaczyć czas niezbędny do zredukowania ilości drobnoustrojów do pożądanego poziomu wg równania:
t = D lg (No / Nt)
Przykład:
Zawiesina zawierająca 3 x 10^5 spor organizmu A mającego wartość D = 1,5 min. jest ogrzewana w stałej temperaturze 121,1 ˚C. Oblicz czas ogrzewania dla tej zawiesiny w temp. 121,1 ˚C potrzebny do otrzymania prawdopodobieństwa zepsucia produktu wynoszącego 1/1000 w zawierającego taką ilość komórek bakterii
Odp. t = 1,5 log (3 x 10^5 / o,oo1) = 12,72 min
2. Z-wartość - stała oporności ciepnej:
Zmiana temp., która będzie powodowała 10-krotną zmianę
Z = y ˚C
Tradycyjne wpływy temp. Na szybkość inaktywacji populacji drobnoustrojów może być wyrażona poprzez stałą oporność cieplną (z-wartość) wykorzystując równanie:
Log [D / Dr] = -(T-Tr) / z
Stałą oporności cieplnej z( T) stanowi wzrost temp konieczny do redukcji o 1-log cykl D-wartośći. Referencyjny czas dziesiętnej redukcji drobnoustrojów (Dr) jest wielkością określoną o referencyjnej temp (Tr) o zakresie temp określanych dla danego modelu badan. Wartość D i T dotyczą innej temp niż temp referencyjna. Większa wartość z (T) wskazuje na większa oporność na zmianę temp . Najlepszym przykładem jest większa wartość z (T) dla spor w porównaniu do komórek wegetatywnych. Poniższe równanie można przekształcić w postać liniowa
Log(D)=-1/z(T-Tr)+log(Dr)
Co pozwalana na wykreślenie zależności:
log 10D
Log cykl
Z wartość (˚C)
temp (˚C)
Obliczenie w oparciu o wartości D i z:
Dane: spory Clostridium botulinum zawieszono w buforze fosforanowym, D121 = 0,204 min i z = 10˚C
-w jakim czasie nastąpi redukcja populacji spor C. botulinum w buforze fosforanowym z 10^12 do 10^6 spor ( 1 spora) w 111˚C?
odpowiedź: by odpowiedzieć na to pytanie należy obliczyć D111 w oparciu o poniższe równanie:
log [D / Dr] = (Tr - T) / z
-log(D111 / 0,204) = (121-111) / 10
D111 = 0,204(10) = 2,04 min
12d111 = 24,5 min
Straty ilościowe podczas procesu termicznego:
DN/dT=-kN dA/dt=-kA
Ln Nx/No=-ktx lnA/Ao=-ktx
Większość reakcji degradacji składników żywności w procesie termicznym przebiega o kinetykę reakcji I-rzedu , a wiec tej samej co drobnoustrojów. Po lewej stronie równanie opisujące przebieg inaktywacji drobnoustrojów. Po prawej stronie równanie opisuje przebieg degradacji składników żywności.
Oporność cieplna rożnych drobnoustrojów
D wartość Z wartość
B. stearotbarnnophilus(115) 22,6 7,1
B.megaterium(100) 1 8,8
Salmonella (55,5) 0,5 4,2
Spory drożdży (55 0,9 -
Adenowirus (55) 17 2,5
Wpływ temp ma wartość D dla spor i jakości żywności
spory
wartość D
jakość
Temp.
Termiczna destrukcja drobnoustrojów:
-przebieg destrukcji mikroorganizmów ma charakter logarytmiczny - dlatego sterylny produkt nie może być wyprodukowany z całkowita pewnością ( niezależnie jak długo proces będzie trwał)
-prawdopodobieństwo przeżycia można przewidzieć określając tzw. F-wartość określana jako czas śmierci cieplnej
3. Czas śmierci cieplnej - F-wartość
Czas śmierci cieplnej jest trzecim ważnym parametrem opisującym procesy termicznego utrwalania żywności . Czas śmierci cieplnej jest definiowany jako czas wymagany do osiągnięcia określonej redukcji o populacji drobnoustrojów i oznaczany jako F. Często określa się go liczba sterylizacji albo równoważnikiem czasowym. Kluczowa cześć definicji jest oczekiwana redukcja, która może być redukcja o populacji patogennych drobnoustrojów dla zapewnienia bezpieczeństwa produktom.
Produkt będzie akceptowany jako handlowo sterylny gdy stężenie żywych komórek określonego organizmu jest redukowane poniżej poziomu Nt tj. takiego poziomu, że niebezpieczeństwo zepsucia się produktu jest handlowo akceptowane, w określonym czasie jego okresu przydatności do spożycia
F= D121 (log N0 - lod Nt)
N0 - początkowa produkcja
Nt - końcowa produkcja
Ponieważ : log N0 - log N1 = log N0 / N1 = m, to F= mD, gdzie „m” określa się jako liczbę cykli logarytmicznych
4. Liczba cykli logarytmicznych (m)
Określa się ją dla sterylizacji handlowej, celem zredukowania liczby komórek drobnoustrojów poniżej określonego minimum.
Dla C.botulinum w żywności mało kwaśnej m=12
Przyjęcie wartości m=12 oznacza, że jeżeli w konserwie przed sterylizacją znajduje się 1000spor, to po sterylizacji nastąpi redukcja liczby komórek drobnoustrojów do 10^-9/ na puszkę, a to oznacza że 1 komórka może wystąpić w 1 puszce na miliard
Dla żywności kwaśnej i silnie kwaśnej wartość „m” wynoszą od 2 do 8
Krzywa okresowej sterylizacji:
temp
przetrzy- chłodzenie
mywanie
ogrzewanie
czas
Wartość F jest wiec miarą dawki cieplnej powodującej określone efekty letalne. Jeżeli sterylizacja jest prowadzona w innej temperaturze o której czas dziesiętnej redukcji liczby drobnoustrojów wynosi Dt, to celem osiągnięcia tego samego efektu inaktywacji termicznej czyli wartości m czas ogrzewania będzie wynosił t. Jeżeli założymy iż wzorcowa temperatura dla sterylizacji jest temp 121,1 a Fo i Do odpowiadające tej temp to
m=Fo/Do=t/Dt Fo=Do/DT*t
f- wartość/czas śmierci cieplnej
wielkość Do/DT=Li jest definiowana jako współczynnik inaktywacji lub współczynnik letalności określający ile razy oporność cieplna danego drobnoustroju jest większa lub mniejsza niż oporność w temp referencyjnej.
Zmiany temp podczas ogrzewania i chłodzenia w procesie sterylizacji sprawiają, ze wartość Do/D zmieniają się wraz z temp. Stad przy wyznaczeniu równoważnika czasu sterylizacji trzeba brać pod uwagę cząstkowe efekty sterylizacji.
dF=Do/DT*dt stad Fo=ƒDo/DT dt
Jednym ze sposobów wyznaczania równoważnikowego czasu sterylizacji jest metoda graficzna.
Obliczanie F metodą Patashnik
-współczynnik letalności
-Li = 10 ^ (Tr-T)z
-T0 F=∆t x Li
-∆t - cykl czasowy
-T - aktualna temperatura w danym cyklu
-Tr - temperatura referencyjna
-Z - stała oporności cieplnej
Czynniki wpływające na inaktywacje cieplna drobnoustrojów:
-pH;
-czas i temp;
-lepkość;
-typ produktu;
-konwekcja czy przewodzenie;
-wielkość opakowania;
-organizm
Zakresy pH wzrostu drobnoustrojów
Pleśnie 0,9-11
Drożdże 1,9-8,9 optymalne 6,5-7,5
Bakterie 3,9-9,9
Wartość pH wybranych produktów:
Klasa |
Rodzaj |
pH |
Jaja |
Jaja |
7,6 0 7,9 |
Ryby |
Większość |
6,6 - 6,8 |
|
Halibut |
5,6 |
Mięso |
Kurczak |
5,7 - 6,2 |
|
Wołowina |
5,0 - 6,2 |
|
Wieprzowina |
5,0 - 6,2 |
Warzywa |
Słodka kukur. |
7,3 |
|
Pomidory |
4,2 - 4,3 |
Owoce |
Pomarańcze |
3,6 - 4,3 |
|
Cytryna |
1,8 - 2,0 |
|
Jabłka |
3,5 - 4,2 |
Zabezpieczenie żywności przed rozwojem drobnoustrojów:
-nizsze pH niż 4,6 zabezpiecza żywność przed rozwojem patogennych drobnoustrojów;
Czynniki wpływające na oporność cieplna populacji drobnoustrojów:
-rodzaj i gatunek;
-natura komórki;
-wiek;
-liczba;
-warunki fizykochemiczne.
Jakie czynniki wpływają na proces:
-kwasowość żywności:,
-skład żywności (lepkość, szczelność opakowań, konwekcyjny czy przewodzący przepływ ciepła, skrobia, tłuszcz)
-wyjściowa temp żywności w momencie napełnienie słoja, temp procesu., wielkość i kształt słoja.
Klasyfikacja żywności pod względem kwasowości;
-żywność mało kwaśna, pH wyższe niż 4,5 - mleko mięso, nasiona zbóż, warzywa;
-żywność średnio kwaśna, pH 3,6-4,5 - warzywa i sery;
-żywność bardzo kwaśna, pH poniżej 3,6 - owoce, produkty kiszone.
Charakter zmian odporności cieplnej drobnoustrojów (D) w zależności od pH:
wartość D
pH
Wpływ składników żywności na ochronę drobnoustrojów;
-cukry działają ochronnie na bakterie w opakowaniach z produktami owocowymi,
-skrobia i białka chronią spory;
-tłuszcz i oleje działają ochronnie na spory bakterii;
Przepływ ciepła;
-każda cząstka żywności w puszcze musi osiągnąć temp krytyczna i przebywać w niej w określonym czasie;
-czynniki wpływające na przenikanie ciepła to: wielkość opakowania, kształt opakowania, konsystencja żywności, natura żywności (cząstki stałe czy ciecz)
Ogrzewanie konwekcyjne w relacji do przewodnictwa:
-F0 - jest mierzone w punkcie najpóźniej ulegającym ogrzaniu
-produkt ciekły jest ogrzewany na ogół konwekcyjnie
-produkt o wysokiej lepkości lub z częściami stałymi ogrzewa się poprzez przewodnictwo
Wpływ handlowej sterylizacji na jakość produktów:
-Na ogół uważa się, że proces termiczny redukuje wartość odżywczą produktów żywnościowych jak również inne cechy żywności.
-Nasilenie handlowej sterylizacji powoduje znaczne zmiany w charakterystyce jakościowej produktów i na ogół jest więcej zmian niekorzystnych niż korzystnych.
-Wpływ sterylizacji na wybrane cechy jakościowe produktów jest zróżnicowany
Jakościowymi cechami żywności są:
-kolor
-smak i aromat
-tekstura
-lepkość
Kolor:
-kolor żywności związany jest z barwnikami, które są związane ze strukturą komórkową produktu
-w większości przypadków barwniki są wrażliwe na ogrzewanie i intensywność barwy ulega obniżeniu podczas procesów termicznych
Wpływ na kolor:
-akceptowane zmiany w mięsie - czerwona oksymioglobina jest przekształcana do brązowej metmioglobiny i fioletowej mioglobiny, a następnie do czerwono-brązowej miohaemichrogenu
-reakcje Maillarda i karmelizacji mają także wpływ na kolor mięsa poddawanego sterylizacji
-dodatek azotan lub azotynu sodowego do mięsa powoduje ograniczenie ryzyka wzrostu C.botulinum, powoduje powstawanie czerwono-rózowej barwy (w związku z reakcją tlenku azotu z mioglobiną oraz utworzeniem azotynu metmioglobiny)
Zmiana barwy w owocach i warzywach:
-chlorofil przechodzi w feofitin
-karotenoidy ulegają izomeryzacji 5,6-epoksydów do mniej barwnych 5,5-epoksydów
-antycoaniny degradują do brązowych barwników
-inne procesy zmieniające barwę - np. w puszkach Fe lub Sn reagują z antocyjaninami tworząc fioletowe zabarwienie
Smak i aromat:
W większości produktów procesy termiczne negatywnie wpływają na smak i aromat. Zmiany w smaku i aromacie związane są ze zmianami w strukturze białek, skrobi, a także innych węglowodanów oraz przemian lipidów. Zmiany te mogą powodować nieakceptowane przez konsumenta zmiany w smaku i zapachy.
Wpływ na smak i aromat:
•W mięsie poddawanym sterylizacji zachodzić mogą zmiany w wyniku takich procesów jak:
-piroliza
-deaminacja z dekarboksylacją aminokwasów
-degradacja
-reakcje Maillarda i karmelizacji węglowodanów do furfuralu hydroksymethyfurfuralu
-oksydacja i dekarboksylacja lipidów itd.
•Takie interakcje związków powodują powstawanie więcej niż 600 związków smakowo-zapachowych w 10 klasach
•W mleku nastepuje wzrost specyficznego smaku typowego dla ogrzewanego mleka co jest spowodowane denaturacją białek serwatkowych do formy siarkowodoru. Tworzenie laktonow i metylo ketonów z lipidów
•Uogólnienie - w aseptycznie sterylizowanej żywności zmiany są mniej istotne niż zachowanie naturalnego smaku i zapachy
Tekstura:
Degradacja struktury komórkowej związana z procesami termicznymi powoduje miękniecie tkanek. Tego typu zmiany w teksturze w wielu przypadkach uważane są za niepożądane, chociaż w pewnych sytuacjach zmiany te mogą być pozytywne. Na przykład degradacja struktury komórkowej mięsa powoduje kruchość produktu i inne pozytywne zmiany.
Wpływ na teksturę i lepkość:
•Mięso w konserwach: - zmiany w teksturze powodowane przez:
-koagulację
-straty wody związanej z białkiem
-mięknięcie jest spowodowane przez hydrolizę kolagenu, rozpuszczalność powstałej żelatyny, mięknięcie i dedyspresja tłuszczów
WYKŁAD 7 7.04.2011
Polifosforany są dodawane by:
-wiązać wodę w pewnych produktach , co powoduję wzrost kruchości i redukcje kurczenia się
W owocach i warzywach miękniecie jest spowodowane przez::
-hydrolizę związków pektynowych
-kleikowanie skrobi
-częściowa rozpuszczalność barwników
Różnorodne sole są dodawane dla różnych owoców w związku z różnymi stopniami demetylacji pektyny: W mleku niewielkie zmiany w lepkości są spowodowane modyfikacją K-czasem, prowadzącą do wzrostu wrażliwości na precypilacje wapniową i koagulację
Lepkość:
Wpływa ba lepkość produktów ciekłych, zależy od składu. W większości przypadków wzrost temperatury obniża lepkość.
Wpływ na wartość żywieniową:
*Konserwowanie mięsa powoduje:
-hydroliza węglowodanów i lipidów, jeżeli te składniki są dostępne to nie ma wpływu na żywienie
-białka koagulują i tracą aminokwasy 10-20%
+obniżenie stężenie lizyny jest proporcjonalne rzadko przekracza 25%
+strata tryptofanu i metioniny redukuje wartość biologiczną białek o 6-7%
-straty witamin mogą być duże, tiamina (50-75%) i kwas pantatenowy (20-35%)
*W konserwowanych owocach i warzywach znaczne straty w witaminach rozpuszczalnych w wodzie (wit.C)
*W sterylizowanych produktach mięsno-sojowych wzrasta wartość odżywcza w związku z obniżeniem stabilności inhibitora trypsyny
*Aseptyczna obróbka warzyw i mięsa powoduje straty w tiaminie i purodoksynie
Metody zapobiegające niekorzystnym zmianom w jakości:
-Dobór optymalnego procesu termicznego
-Zaplanowanie takiego systemu pozwalającego mieszać zawartością w opakowaniu
Autoklaw hydrostatyczny:
-ciągły przepływ;
-cisnienie w autoklawie wytrzasa słup cieczy;
-system zapewnia ruch puszek
Ogrzewanie produktów przed opakowaniem:
-pasteryzacja okresowa (produkty ciepłe) produkt jest ogrzewany w kotle, a nastepnie schłodzony (np. mleko ogrzewa się o temp 63ºC przez 30 min), proces ciągły
Urwalanie metodą ciągłą:
-HTST - pasteryzacja 72ºC, 15 sekund, okres przechowywania mleka zależy od wielu czynników ale może dochodzić do 28 dni w temp. 4ºC
-ELS - ultra pasteryzacja, 137,8ºC, 2 sekundy
-UHT - produkt aseptyczny, 142,9ºC, 2-4 sekundy
Metody bezpośredniego ogrzewania:
-para pod wysokim ciśnieniem jest wtryskiwana do wstępnie ogrzanej cieczy, co powoduje gwałtowny wzrost temperatury, po przetrzymaniu cieczy, jest gwałtownie schładzana po wprowadzeniu do zbiornika o obniżonym ciśnieniu, a para jest skraplana w kondensatorze
-ciecz jest rozpylana w zbiorniku, w którym jest para o wysokim ciśnieniu (metoda infuzyjna)
Metody pośrednie z wykorzystaniem:
-wymiennika płytowego
-rurowy wymiennik ciepła typu rura w rurze
UHT (ultra high temperatura)
Sterylizacja żywności przed pakowaniem a następnie sterylne pakowanie do opakowań sterylizowanych. Proces UHT przebiega w temp powyżej 135oC. pozwala obniżyć konieczny czas przetrzymywania w temp sterylizacji 2-5s.
Pozwala na prowadzenie procesu w sposób ciągły.
Schemat blokowy instalacji ciągłej (w przepływie) pasteryzacji lub sterylizacji płynów z zastosowaniem przeponowych wymienników ciepła:
para
woda
chłodząca
Dopuszczalna obróbka cieplna mleka surowego w zakresie 60ºC - 140ºC - 80ºC poniżej 4 sekund
Zalecane warunki obróbki cieplnej i sterylizacji termicznej mleka surowego wysokiej jakości:
-ogrzewanie przeponowe do 80ºC, ok. 30 sekund
-ogrzewanie bezprzeponowa od 80ºC do 140ºC (w czasie 0,5 sekund)
-sterylizacja: temperatura 140ºC, czas 2 sekundy
-bezprzeponowe schłodzenie: od 140ºC do 78ºC w czasie 0,5 sekundy
-dochładzanie przeponowe, ok. 30 sekund
Wysoka temp powoduje:
-szybszą destrukcję drobnoustrojów i enzymach niż destrukcję składników odżywczych, substancji smakowo-zapachowych
-zapewnia lepszą jakość żywności
UHT- cele żywności o niskim pH (mleko)
* wymagane efekty bakteriologiczne wyrażone jako:
-redukcja spor Clostridium botulinum do 10-12 (redukcja D12)- wymagania zdrowia publicznego
-redukcja termofilnych spor przynajmniej 9D gwarantująca handlową sterylność produktów
*minimalne zmiany chemiczne wyrażone jako:
-rozkład wit B (tiamina) mniej niż 3%
-wartość laktulozowa <600 mg/l
-niezdenaturowane β-laktoglobuliny >50 mg/l
Wpływ procesu na straty witamin w mleku:
Witaminy |
Pasteryzacja (%) |
UHT(%) |
A |
0 |
0 |
Tiamina |
10 |
10 |
Ryboflawina |
0 |
0 |
Niacyna |
0 |
0 |
B6 |
0 |
0 |
B12 |
10 |
10 |
Pakowanie na gorąco/ napełnianie na gorąco
-napełnianie niesterylnego opakowania sterylną gorącą żywnością, o takiej temp iż produkt jest handlowo sterylny
-przykład: przecier jabłkowy napełniony na gorąco do opakowania (beczki, puszki)
Przecier jabłkowy napełnianie na gorąco
-pH <4,0
-ogrzewanie do 90-96oC
-napełnienie do ogrzanego opakowania tej samej temp
-hermetycznie zamknięcie
-odwrócenie opakowania na 5 min w wysokiej temp
-ochładzanie do 80 oC
Żywność ogrzewana na gorąco
-ogrzewanie produktu do 82 oC
-ogrzewanie nie zabezpiecza przed rozwojem spor
-produkt jest napełniony do opakowania
-podczas schładzania następuje wytworzenie podciśnienia
-produkt jest bezpieczny pod warunkiem że jest druga bariera uniemożliwiająca rozwój drobnoustrojów
Żywność napełniana na gorąco
-umiarkowane warunki obróbki termicznej oraz warunki beztlenowe oraz:
-pH
-aktywność wodna
-konserwanty
np. dżemy, galaretki, sosy, syropy
Procesy nie termiczne:
Radiacja:
1. Światło ultrafioletowe
2. promieniowanie jonizujące
-promieniowanie x
-prom gamma
Promieniowanie mikrofalowe:
Ogrzewanie mikrofalowe:
-szybkie
-może być wykorzystane do sterylizacji
-zastosowanie do opakowanych produktów
-termiczna inaktywacja
Charakterystyka mikrofal
-fale elektromagnetyczne
-pomiędzy falami radiowymi a podczerwienią
-długość pomiędzy 1mm do 1m
Kuchenki mikrofalowe
-woda jest cząsteczką polarną
-będzie się orientowała w sposób szczególny w polu elektrycznym
-wraz ze zmianą kierunku pola elektrycznego zmienia się położenie cząstek wody
Częstości mikrofal
-kuchenki mikrofalowe wykorzystują częstotliwość 2,45 GHz (12 cm długości fal)
-jest to idealny czas dla obrócenia cząsteczki wody dookoła (pół cyklu to 200 pikosekund)
-energia cieplna jest warunkiem ruchu kinetycznego cząsteczek
Para, woda i lód
-w lodzie cząsteczki są unieruchomione w kryształach i nie mogą przełamać zmian typu flip-flop
-z pary wodnej, wody, lodu tylko woda w stanie ciekłym jest ogrzewana przez mikrofale
-energia kinetyczna atomów wodoru podczas obrotu, na skutek ocierania się na sąsiednie atomy wodoru zmienia się na energię cieplną
Rozmnażanie żywności mikrofalami
*Jeżeli lód nie poddaje się działaniu mikrofal to jak mikrofale mogą rozmnażać żywność?
-trudne
-kilka cząsteczek może być uwolnione i mogą się obracać
-to powoduje szybki wzrost temp wokoło i wzrost ilości cieczy
-proces będzie przebiegał w małych kieszeniach, lód nie będzie się topił efektywnie.
*Cykl rozmnażania
-przeznaczyć czas na dyfuzję
(zamiast prowadzić proces z utworzeniem kilku kieszeni lepiej wyłączyć magnetron i pozwolić przez określony czas na termiczną dyfuzję)
*Termiczna dyfuzja jest naturalnym czasem podczas którego ciepło wniknie do produktu na drodze przewodnictwa termicznego.
Skrócenie czasu poprzez mikrofale:
*Przy 245 GHz mikrofale penetrują do żywności i powoduje ruch cząstek wody
-2,45 GHz jest dobrym kompromisem, mniejsza częstotliwość mogłaby być słabo absorbowana (żywność zbyt przezroczysta), wyższa częstotliwość nie penetrowałaby dobrze żywności (żywność mało przezroczysta)
*W warunkach idealnych żywność ogrzewa się jedynie przez: eliminację ograniczeń wynikających z czasu termicznej dyfuzji
*Jednocześnie mogą tworzyć się zimne miejsca jeżeli radiacja nie jest równomierna.
-mikrofale odbijają się od ścian i powodują powstanie stojących interferujących fal co powoduje powstanie gorących i zimnych miejsc.
-można zapobiegać poprzez obracanie żywności przez stacjonarne obszary radiacji.
Metale a mikrofale:
*elektrony swobodne poruszające się w metalach
-w odpowiedzi na pole elektryczne rozpoczyna się przepływ ładunków
-jeżeli metal jest cienki (folia, El dekoracyjne) to nie może przenieść tak dużego prądu i staje się bardzo gorący- ryzyko zapalenia się
*także ostre punkty koncentrują pole elektryczne i wywołują iskry:
-brzegi folii, pocięte dekoracje
*obiekty metaliczne o znaczniej masie z gładkimi krawędziami nie sprawiają problemów dla mikrofal
-łyżeczki, wieczka w sokach, pokrywy metalowe- ok.
-widelce, postrzępione- ostro zakończone puszki- not ok.
Czy mikrofale są niebezpieczne?
-jedyną rzeczą którą mogą zrobić tobie mikrofale to wibracja cząstek wody
-tak długo jak strumień fal jest niski (niskie naprężenie) nie grozi niebezpieczeństwo (nie ma miejsca gdzie energia ma wysoką koncentrację by powodować wzrost temp)
-lecz jeżeli drzwi mikrofali są otwarte to mogą występować komplikacje (złamanie bezpieczeństwa)
WYKŁAD 8 14.04.2011
Światło widzialne 400-700 nm
UV A 320-400
UV B 290-320
UV C 200-290
UV B- ma największą siłę penetrującą
UV C i UV B powodują mutacje DNA
260 nm jest jak najb efektywną długością fali dla sterylizacji powierzchni
- nigdy nie należy patrzeć bezpośrednio na to światło bez specjalnych okularów
Wpływ promieniowania ultrafioletowego na wzrost mikroorganizmów:
-efektywność od najmniejszej do największej: spory, wirusy, bakterie wegetatywne, zioła, leki, wyposażenie medyczne, mięso
-problemem jest produkcja toksycznych związków chemicznych nie radioaktywnych
-niejonizująca mutacja DNA (UV)
-powstanie dinerów tyminy i wolnych rodników
-słaba zdolność penetracji (ni e przechodzi przez szkło i plastik)
-efektywne na powierzchni, działanie na wodę, powietrze
Wpływ światła UV na formowanie dineru tyminy
A C A A C
T G T T G
A C A A C
T G T=T G
Zastosowanie promieniowania UV w technologii żywności
-tradycyjne (zapobieganie rozwojowi pleśni, pasteryzacja piwa ale w ograniczonym zakresie)
-nowe zastosowania (produkty świeże, usuwanie zanieczyszczeń, pasteryzacja soków owocowych i warzywnych z zachowaniem świeżego smaku i zapachu)
Sterylizacja radiacyjna
-elektromagnetyczne promieniowanie- mikrofale, UV, x-promieniowanie, gamma promieniowanie- hamuje wzrost drobnoustrojów
-UV zabija poprzez uszkadzanie DNA. Biologicznie bezpieczne komory są wyposażone w źródła promieniowania UV
Sterylizacja poprzez filtrację
-Może być stosowana do sterylizacji wrażliwych na ogrzewanie cieczy oraz gazów
-Wielkości por są tak duże by przeszły przez nie ciecze i gazy lecz nie małe komórki drobnoutrojów
-Typ filtra uzależniony jest od przeznaczenia
Promieniowanie jonizujące stosowane w utrwalaniu żywności
-strumień elektronów
-promieniowanie gamma
-promieniowanie X
Promieniowanie jonizujące
-Jonizacja związków chemicznych
-Wysoka energia
-Wysoka częstotliwość
-Rodzaje promieniowania ; γ-promieniowanie, promieniowanie-X, przyspieszone elektrony
Źródła promieniowania
-radioizotopy
-kobalt 60; wysoka penetracja, okres połowicznego rozpadu 5,2 lat, stosowany do napromieniowania żywności
-Cez 137; nie stosowany w utrwalaniu żywności
-urządzenia do generacji elektronów- akceleratory (nieradioaktywne źródło, niska penetracja, łatwość stosowania)
-promieniowanie X; przyspieszone elektrony bombardujące płytki metalowe
Napromienianie żywności:
-zapobieganie psuci się żywności poprzez eliminację bakterii, pleśni, grzybów i pasożytów powodujących jej rozkład
-eliminacja drobnoustrojów chorobotwórczych do poziomu zapewniającego bezpieczeństwo konsumpcji
-przedłużenie okresu składowania świeżych owoców i warzyw poprzez hamowanie naturalnych procesów biologicznych - dojrzewania, kiełkowania itp.
-niezastąpione w przypadku np. przypraw, suszonych warzyw - eliminowanie konieczności stosowania chemicznych środków konserwujących
Terminologia dawek
-Starsza; rad i megarad
-Obecna; Gray (Gy)- 1 joule zaabsorbowanej energii= 100 radów, kiloGray (kGy
Typ obróbki
-Radapertyzacja 30-40 kGy, stosowane dawki w sterylizacji
-Radicidacja: 2,5-10kGy, stosowana do redukcji liczby drobnoustrojów
-Raduryzacja: 0,72-2,5 kGy, stosowana do redukcji liczby drobnoustrojów i polepszenia jakości żywności
Procesy związane z napromieniowaniem
-sterylizacja
-pasteryzacja
-dezynfekcja
-inhibicja kiełkowania
-opóźnienie dojrzewania
-poprawa właściwości fizycznych
Zastosowanie wysokich dawek:
-Sterylizacja konserw mięsnych, drobiu i ich produktów - 25-70 kGy
-Sterylizacja specjalnych dań dla szpitali - 25-70kGy
Mikrobiologiczna dekontaminacja ziół i przypraw:
-Przyprawy i zioła są zanieczyszczona tak insektami jak i drobnoustrojami
-Fumigacja przypraw związkami chemicznymi takimi jak bromek etylu, tlenek etylenu, tlenek propylenu na liczne wady, głównie związane z zanieczyszczeniami przypraw tymi związkami
-traktowanie promieniami gamma pozwala na zabicie insektów i mikrobiologicznych zanieczyszczeń bez straty związków zapachowych i smakowych
Sterylizacja napromieniowaniem
-bardzo wysokie dawki stosowane do zabijania wszystkich organizmów
-sterylizacja >50% odpowiednich instrumentów medycznych
-ograniczona sterylizacja żywności w USA
Pasteryzacja napromieniowaniem
-redukcja pozostającej liczby żywnych organizmów
-zapobieganie wzrostowi pleśni
-zapicie bakterii i pasożytów
Zastosowanie umiarkowanych dawek:
-Redukcja mikroflory powodującej psucie mięsa, drobiu, owoców morza - 1,5-3 kGy
-Eliminacja patogenów w świeżym i mrożonym mięsie, drobiu, owocach morza - 3-7 kGy
-Redukcja liczby drobnoustrojów w przyprawach celem poprawy ich higieny - 10 kGy
Dezynfekcja napromieniowaniem
-zabicie insektów i pasożytów w ziarnie i innego rodzaju przechowywanej żywności
-mniej chemicznych pozostałości na owocach i warzywach
-nie zapobiega ponownej reinfekcji
Zastosowanie niskich dawek:
-Inhibicja kiełkowania bulw - 0,03-0,15 kGy
-Opóźnienie dojrzewanie owoców - 0,25-0,75 kGy
-Dezynfekcja insektów i pasożytów - 0,25-1 kGy
Poprawa właściwości fizycznych
-inhibicja kiełkowania ziemniaków, cebuli, czosnku
-spowolnienie dojrzewania truskawek, mango, bananów, pomidorów, itd.
-incydentalna poprawa tekstury owoców i koloru mięsa
Czy napromieniowana żywność jest bezpieczna w spożyciu?
-Żywność nie może stać się radioaktywna przy stosowanych energiach w napromieniowaniu
-Poniżej 10kGy nie ma problemów z toksycznością, mikrobiologią i właściwościami żywieniowymi
Żywność dopuszczona do napromieniowania w USA
-świeże owoce i warzywa
-zioła i przyprawy
-wieprzowina
-ziemniaki
-drób
Radura
Radura jest międzynarodowym symbolem używanym w celu oznaczenia napromieniowanej żywności. Od 1986 roku w Stanach Zjednoczonych wszystkie napromieniowane produkty muszą być nim obowiązkowo oznaczone. Radura jest zazwyczaj zielona i przedstawia roślinę wpisaną w koło. Górna część koła jest linią przerywaną.
Metody alternatywne wobec technik cieplnych:
*Zimne technologie:
-mikrofiltracja
-ultradźwięki (kawitacja)
-napromieniowanie
-wysokie ciśnienie
*Techniki elektrycznego ogrzewania:
-ogrzewanie oporowe
-mikrofale
-ogrzewanie falami radiowymi
-pulsacyjne pole elektryczne
Technika wysokich ciśnień:
100-900 MPa
Efekty działania wysokich ciśnień:
-100Mpa tworzenie żeli
-400 żelowanie białek, agregacja i destrukcja Rnazy
-destrukcja mikroflory w warunkach chłodniczych
Wysokie ciśnienie hydrostatyczne:
*Zalety:
-jakość świeżego produktu
-brak strat składników żywnościowych
-zastosowanie żywności kwaśnej
-żywność mało kwaśna - połączenie z ogrzewaniem lub czynnikami antymikrobiologicznymi
*Wady:
-nieciągły lub półciągły proces
-wpływ na teksturę, wygląd, strukturę, funkcjonalność
-spory nie są wrażliwe
-oporność bakterii
Pulsacyjne pole elektryczne:
-Utrwalanie za pomocą PEP sprowadza się do oddziaływań impulsami wysokiego napięcia na żywność umieszczoną pomiędzy dwoma elektrodami. Istotą oddziaływań jest zastosowanie wysokiego napięcia przez bardzo krótki okres czasu wyrażany najczęściej dla pojedynczego impulsu w nano- i mikro sekundach.
-Głównym czynnikiem utrwalającym jest pole elektryczne działające destrukcyjnie na mikroflorę.
Ultradźwięki:
-fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek;
-za granicę uważa się 1220kHz, choć dla większości ludzi granica ta jest znacznie wyższa;
-są formą energii mechanicznej w formie wibracji;
-fale ultradźwiękowe powodują powstawanie mikroskopowych kawitacyjnych pęcherzyków;
Mechanizm działania:
-zjawisko kawitacji;
-powodują niszczenie mechaniczne ściany komórkowej drobnoustroju;
Czynniki warunkujące skuteczność:
-częstotliwość;
-czas działania;
-natężenie;
-liczba mikroorganizmów i ich rodzaj;
Kawitacja- wg polskiej Normy jest to zjawisko wywołane zmiennym polem ciśnień cieczy, polegającym na tworzeniu się , powiększeniu i zanikaniu pęcherzyków lub innych obszarów zamkniętych, zawierających parę danej cieczy, gaz lub mieszaninę parowo-gazowa. Inaczej kawitacja jest to zespół zjawisk, podczas których następuje zmiana wody w parę wodna(bąbel pary wodnej), spowodowana miejscowym zmniejszeniem się ciśnienia lub zwiększeniem temperatury, oraz implacja (czyli zapalenie się tego bąbla)
Termosonifiuacja;
-ultradźwięki redukują ilość form wegetatywnych drobnoustrojów, spor, enzymów;
-częstotliwość- 20kHz-10 MHz;
-wstępna obróbka ultradźwiękami lub stosowanie z ogrzewaniem lub innymi procesami;
Zalety:
-redukcja czasu trwania procesu i temperatury;
-poprawa jakości żywności;
-konieczność niewielkiej adaptacji istniejących urządzeń;
-wzrost przepływu ciepła;
-możliwość modyfikacji struktury produktu;
-proces może być prowadzony w sposób ciągły lub okresowy
Wady:
-penetracja w układzie ciało stałe-powietrze;
-możliwości tworzenia wolnych rodników;
-modyfikacja struktury;
Techniki chłodnicze:
*Schładzanie:
-obniżenie szybkości wzrostu drobnoustrojów
-redukcja enzymatycznych i chemicznych reakcji
-wolny metabolizm pozbiorowy
-redukcja ubytku wilgoci
*Zamrażanie:
-ograniczenie reakcji mikrobiologicznych i chemicznych
-immobilizacja wody
-redukcja przemieszczania się cząsteczek
-częściwa redukcja drobnoustrojów
Krzywa zamrażania:
Faza ciekła
temp
faza stała
czas
Krzywa zamrażania roztworu:
T
Krzywa, najpierw wymrażanie wody- roztwór się zagęszcza, t
Temp. zamrażania roztworu niższa
przechłodzenie
Czas zamrażania
Wpływ mrożenia na tkanki:
Szybkie zamrażanie i brak fluktuacji temperatury powoduje powstawanie małych kryształów lodu co powoduje minimalne zmiany w komórkach membranowych
Metody zamrażania:
-zamrażanie przez bezpośredni kontakt ze schłodzonym ciałem stałym-płytą;
-zamrażanie przez kontakt ze schłodzona cieczą;
-zamrażanie przez kontakt ze schłodzonym gazem;
-dwufazowe zamrażanie;
Zamrażanie przez bezpośredni kontakt:
-system jednopłytowy;
-system dwupłytowy;
-żywność lub opakowanie bezpośrednio kontaktuje się z powierzchnia która jest chłodzona czynnikiem chłodzącym)
Zamrażanie przez bezpośredni kontakt stosuje się do żywności o regularnych kształtach( prostokątne kartony, tafle z ryb i filetów rybnych, lody zapakowane w pudełka, mrożona czekolada w tabliczkach)
Zamrażanie przez kontakt ze schłodzona cieczą, największe przenoszenie ciepła w związku z lepszym kontaktem nieregularnych powierzchni:
-możliwość zamrażania żywności indywidualnie niż w formie bloków;
-specyficzne kształty owoców i warzyw (truskawki, groszek,);
-ciecz przenoszona ciepło, musi być dopuszczona do stosowania w żywności( solanka, syropy)
Zamrażanie przez kontakt ze schłodzonym gazem:
-stosowane z sukcesem do żywności o nieregularnych kształtach;
-idealne do zamrażania fluidyzacyjnego. Powietrze od -20°C do -40°C oraz prędkości 6m/s podczas fluidyzacji;
-freezerburn (odwadnianie powierzchni żywności) należy unikać;
-zamrażanie w stanie fluidalnym jest szeroko stosowane do zamrażania truskawek, groszku, wiśni, kostki marchwi i wielu innych owoców i warzyw)
Czynniki które wpływają na jakość- zamrożonej żywności:
-szybkość mrożenia- gdy jest wolna, duże kryształy będą tworzone. Duże kryształy lodu mogą przebijać, rozrywać komórki tkanek co powoduje straty wodnej struktury. Przy dużej szybkości tworzone są małe cząsteczki lodu i maja drobna strukturę;
-warunki przechowywania. Fluktuacja temperatury może powodować wzrost kryształów i uszkodzenie tkanek;
-wzrost stężenia elektrolitów- może powodować nieodwracalne zmiany w strukturze koloidalnej i emulsyjnej;
-powiększeniu objętości- wzrost objętości podczas mrożenia winno być brane pod uwagę gdy produkt jest ściśle pakowany;
-łańcuch chłodniczy- stan zamrożenia materiałów powinien być chroniony az produkt zostanie dostarczony do końcowego odbiorcy.
Jakość: zmiany biochemiczne
-kruszenie mięsa (wołowina baranina)
-posmak zjełczałego tłuszczu
-barwa (mięsa)
-brązowe plamy (owoce)
-mięknięcie tkanek (owoce)
Zmiany zachodzące podczas przechowywania zamrożonej żywności:
-wpływ stężenia, precypitacja, wysalanie, dehydratacja
-zmiany wywołane krystalizacją lodu, destrukcja komórek, załamanie się emulsji
-powolne zamrażanie = duże kryształy lodu
-zaleca się szybkie zamrażanie do -18 º C
Wahania temperatury w przechowywaniu zamrożonych produktów:
-wzrost wielkości kryształów;
-destrukcja komórek co sprzyja enzymatycznej degradacji;
Zmiany podczas przechowywania w stanie zamrożonym;
-nawet w stanie zamrożonym woda może odparować- ususzka;
-woda może się zbierać na opakowaniach i urządzeniach;
-dehydratacja produktu może powodować przemiany białek.
Zamrażanie dwufazowe:
-stosowanie kriogenów, sublimujące ciało stałe( CO2) lub wiążące ciecze, (CO2, H2- temp. wrzenia-196°C) jako media chłodzące. Urządzenia noszą nazwę zamrażarek immersyjnych, kriogenicznych.
-przepływ ciepła zachodzi bardzo szybko powodując bardzo szybkie zamrażanie;
-metoda efektywnie stosowana do zamrażania żywności, która jest trudniej zamrozić innymi metodami( jaja, grzyby)
Typowy tunel fluidyzacyjny:
Pakowanie:
-zabezpieczona przed dehydratacją;
-zabezpieczone przed światłem i powietrzem;
-szczelność dla cieczy.
Rozmrażania:
Proces odwracalny do zamrażania, trudniejszy niż zamrażanie ponieważ:
1.Przepływ ciepła topnienia dokonuje się przez warstwę już roztopioną, która ma mniejszą przewodność cieplną ok. ¼ i termiczną , dyfuzje ok. 1/8 w porównaniu do zamrożonego produktu.
2.Siły napędzające przepływ ciepła, pomiędzy warstwa powierzchniowa a termicznym centrum są ograniczone.
Rozmrażanie żywności:
-rozmrażając żywność należy prowadzić proces w sposób, który zabezpieczy surowiec przed namnażaniem się mikroflory bakteryjnej
-temperatura rozmrażanej żywności, zwłaszcza w końcowym etapie, oscyluje w tzw. Strefie temperatury niebezpiecznej, czyli w zakresie, który przekroczył 4ºC (cały zakres to 4-65ºC), Zbyt długie przebywanie surowca w tym zakresie powoduje najgwałtowniejszy wzrost mikroflory bakteryjnej
-rozmrażanie mięsa należy prowadzić w takich warunkach, w których możliwe jest najpełniejsze odtworzenie pierwotnych cech, ograniczając do minimum niepożądane zmiany, które mogłyby spowodować dodatkowe pogorszenie jakości. W praktyce przemysłowej należy przestrzegać zasady możliwie szybkiego przekroczenia krytycznego zakresu temp. tj. Od -5ºC do -1ºC, w których zmiany denaturacyjne białek przebiegają szczególnie intensywnie.
Rozmrażanie prowadzi się stosując gorące powietrze, mikrofale, ogrzewanie dielektryczne i opornościowe.
Sposoby rozmrażania:
-metoda powietrzna (najczęstsza, długa, duże straty)
-metoda wodna (największe straty)
-metoda mikrofalowa (droga, rzadko stosowana)
-metoda solankowa
-metoda bezpośrednia
-rozmrażanie przy stałej Δt
Metoda powietrzna:
Mięso zazwyczaj rozmraża się w temperaturze pokojowej, podczas gdy najlepsza byłaby temperatura chłodnicza (ok. 4˚C). Metoda ta jest czasochłonna i prowadzi do dużych strat składników odżywczych. Otrzymuje się jednak odpowiednią jakość potrawy.
Metoda bezpośrednia:
Stosowana do rozmrażania małych, jednoporcjowych elementów kulinarnych. Polega na połączeniu obróbki termicznej z rozmrażaniem surowca zamrożonego. Denaturacja powierzchniowa warstwy produktu zmniejsza wyciek soku mięsnego, co zapewnia odpowiednią wydajność i soczystość oraz ogranicza straty składników odżywczych.
Metoda solankowa:
Rozmrażanie odbywa się w 2-11% solance i umożliwia uzyskanie wysokiej wydajności procesu (wzrost od 5 do 10%) w porównaniu z innymi metodami oraz dużo lepszej jakości sensorycznej (soczystości i równomierności nasolenia). Straty składników odżywczych można ograniczyć przy zastosowaniu wyższych stężeń solanek, co pozwala znacząco ograniczyć czas procesu. Metoda ta ma zastosowanie w przypadku porcji kilkukilogramowych.
Metoda mikrofalowa:
Występują trudności z równomiernym rozkładem temperatury podczas rozmrażania, co wynika z tego, że mikrofale generują ciepło wielokrotnie intensywniej w wodzie zawartej w rozmrożonych partiach surowca w stosunku do stref całkowicie zamrożonych. Przy zastosowaniu silnego pola może dojść do przegrzania, a nawet zagotowania wody w rozmrożonych partiach. Rozmrażanie mikrofalowe przeprowadza się powoli (lub z przerwami), aby ciepło wytworzone w powstałej wodzie było odprowadzane na zasadzie przewodnictwa do pobliskich zamrożonych partii, powodując ich rozmrażanie. Metoda ta znacznie skraca czas rozmrażania, ogranicza straty składników odżywczych (mały wyciek), pozwala uzyskać produkt o dobrym stanie mikrobiologicznym. Jest kosztowna, powoduje nierównomierne nagrzanie surowca i pogorszoną jakość sensoryczną.
Wyciekanie soków jest spowodowane:
-uszkodzeniem tkanki, komórek oraz włókien kryształami lodu. Efektem tego jest znaczny spadek zdolności do utrzymania wilgoci
-częściową utratą zdolności białka komórkowego do pęcznienia, zmianami biochemicznymi w tkankach. Efekt: rozpad złożonych substancji organicznych, zmiany pH i struktury tkanki.
WYKŁAD 9 5.05.2011
Wymagania wobec środków konserwujących:
-szeroki zakres aktywności antymikrobiologicznej;
-nietoksyczne dla ludzi i zwierząt;
-tani;
-nie wpływa na smak i aromat;
-nie inaktywowany przez składniki żywności;
-nie powoduje wzrostu oporności drobnoustrojów;
-powoduje zabicie o nieinhibicje drobnoustrojów.
Są to:
-kwasy organiczne, kwas benzoesowy prepionowy;
-mieszanina pektujaca, azotany i azotyny;
-nizyna;
-gazy, dwutlenek węgla;
Aktywność antymikrobiologiczna zależy od:
-pH;
-obecność lipidów;
-rodzaju drobnoustrojów
Konserwanty:
|
bakterie |
drożdże |
pleśnie |
Azotyny |
++ |
- |
- |
Siarczyny |
++ |
++ |
+ |
Kw. Mrówkowy |
+ |
++ |
++ |
Kw. Propionowy |
+ |
++ |
++ |
Kw.sorbowy |
++ |
+++ |
+++ |
Kw. Benzoesowy |
++ |
+++ |
+++ |
Bifenyl (do konserwacji owoców cytrusowych) |
- |
++ |
++ |
-(nieefektywny)
+(mało efektywny)
++(srednio efektywny)
+++(wysoce efektywny)
Kwas benzoesowy i jego sole:
Aktywność antydrobnoustrojowa uzależniona od pH;
Aktywność wykazuje forma niezdysocjowana
Przy pH2,5-4 hamuje rozwój drożdży i pleśni, mniej skuteczny w przypadku bakterii octowych i mlekowych. W środowisku pH4,5i powyżej ma słaba aktywność
Najczęściej stosowane dawki 0,03*0,1%
Jest szybko wchłaniany z jelita i przekazany do wątroby gdzie pod wpływem N-acylazy glicynowej i CoA ulega połączeniu z glicyną i przekształceniu w kwas hipolowy i wydalany z moczem
W stanie wolnym występuje w czarnej jagodzie, borówce, goździkach, cynamonie
Benzoesan sodowy (EZM):
-Zw. Organiczan, sól sodowa kwasu benzoesowego o wzorze C6H5COONa
-w warunkach standartowych jest to białe, krystaliczne ciało stale, dobrze rozpuszcza się w wodzie, w temp 20°C 550/100cm3
-konserwuje :
przetwory owocowe(100mg/100g produktu);
przetwory warzywne i sałatkowe(<1g/kg)
koncentrat pomidorowy(1,5g/kg)
konserw rybnych, ryb(<10g/kg)
napojowgazowanych<0,15g/l
margaryny
działa drażniąco na śluzówkę żołądka, u osób z choroba wrzodowa dolegliwości bólowe, o działaniu rakotwórczym.
Estry kwasu p-hydroksybenzoesowego-parabeny:
Estry metylowe etylowy, propylowy, butylowy, wykazują aktywność antymikrobiologiczna w szerokim zakresie pH;
-dopuszczalne stężenie 0,1%
w pierwszym rzędzie działają na drożdże i pleśnie;
-zastosowania: margaryny, ketchupy, napoje
Kwas sorbowy:
-nienasycony kwas karboksylowy;
-głównie w margarynie i serach;
-E200;
-nieszkodliwy dla zdrowia;
-reakcje alergiczne;
-ekstrakcja z owoców jarzębiny;
-metabolizowany przez kwasy tłuszczowe;
-dodawany w postaci soli sodowych, potasowych, wapniowych;
-dopuszczalne stezenie0,2%
-najlepiej występuje w pH poniżej 6, powyżej 6,5 reaktywowany;
-działa na drożdże pleśnie przy pH 3-6;
-nie hamuje bakterii octowych i mlekowych;
-typowa dawka 0,02-0,2%;
Zastosowanie:
-sery twarde,miękkie;
-sosy sałatkowe;
-marynaty;
-ogórki konserwowe;
-dżemy, galaretki, marmolady;
-mrożone ciastka i pizza;
-napoje bezalkoholowe.
Kwas propionowy:
-sole sodowe lub wapniowe;
-dopuszczalne stężenie 0,2%;
-inhibitor pleśni;
-aktywny w niskim pH, górny limit 5,5;
-zapobieganie rozwojowi pleśni na chlebie, ciastkach, masła;
-bezbarwna ciecz;
-nieprzyjemny, ostry zapach;(stosowany przy produkcji rozpuszczalników);
-E280;
-dodawany do chleba paczkowanego, krojonego i żytniego w dawkach 3000mg/kg;
-dodatek do pasz przeciw pleśniom;
-bakterie propionowe nalezą do rodzaju Clostridium;
-hamuje syntezę cholesterolu;
Dwutlenek siarki i siarczany (IV):
-mechanizm działania nie jest dokładnie poznany, roztwory wodne wykazują działanie antymikrobiologiczne;
-inaktywują enzymy( zapobiegają ciemnieniu enzymatycznemu żywności polifenoloksydaza)
-dop stężenie 0,2-0,3%;
-oddziaływanie może wywoływać alergie;
-zastosowanie do suszonych owoców, susz ziemniaczany; konserwacja pulpy owocowej;
-nie można stosować do produktów zawierających tiaminę(mięso).
Azotany i azotyny:
sąa związkami aktywnymi w konserwacji żywności;
-stosowane w mieszankach pektujacych mięso;
-stabilizują kolor czerwony , wykazują właściwości antyoksydacyjne, biorą udział w rozwoju smaku mięsa;
-hamuje psucie i rozwój drobnoustrojów;
-zapobiega kiełkowaniu i wzrostowi Cl.botulinum;
-azotyny reagują z aminami drugo i trzecio rzędowymi tworząc mini związki, które są rakotwórcze.
Żywność funkcjonalna i bioaktywne dodatki do żywności:
Żywność funkcjonalna są to specjalnie opracowane produkty spożywcze które wykazują korzystny wpływ na zdrowie człowieka.. ponad ten który wynika z obecności w niej składników odzywczych tradycyjnie uznawanych za niezbędne.
Nutraceutyki..oznaczaja poszczególne skł.żywnościowe jak i substancje dodatkowe, a także gotowe przed spożyciem oraz suplementy, których spożycie przynosi większe korzyści zdrowotne i terapeutyczne niż te wynikające normalnej diety.
Żywność funkcjonalna- modyfikacje technologiczne:
-wzbogacone o poszczególne składniki;
-odpowiednie zastosowanie w skł.recepturowe;
eliminacja mas zastosowanie zmienników składników niepożądanych ( tłuszczów);
-zwiększenie biodostepnosci składników odżywczych przez eliminacje substancji antyodżywczych;
Żywność funkcjonalna podział ze względu na skład:
-wzbogacona; -o obniżonej zawartości sodu;
-niskoenergetyczna; - o obn. Zaw. Cholesterolu;
-wysokoskładnikowa; -energetyzująca;
-probiatyczna;
Podział za względu na potrzeby organizmu:
-zmniejszająca ryzyko chorób krążenia;
- -II- osteoporozy;
- -II- chorób nowotworowych;
-.dietetyczna...dla osób z zaburzeniami metabolitycznymi i trawienia;
-dla osób w podeszłym wieku;
-dla kobiet karmiących i w ciąży;
-dla sportowców, młodzieży, niemowląt;
-wpływa na nastrój i wydajność psychofizyczną.
Żywność funkcjonalna - witaminy
*E (tokoferol)- antyoksydant, chroni kwasy tłuszczowe fosfolipidów przed utlenieniem, reguluje procesy rozrodcze
*C( kwas askorbinowy) - wzmacnia system odpornościowy, przyspiesza gojenie ran, ułatwia wchłanianie żelaza, uszczelnia naczynia krwionośne
*D (kalcyferol) - reguluje wchłanianie wapnia i fosforu
*B1 - wspomaga procesy wzrostu, sprawność umysłową, wchodzi w skład enzymów metabolizmu węglowodanów
*B2 (ryboflawina) - wchodzi w skład koenzymów uczestniczących w metabolizmie glukozy, do aminokwasów, tłuszczów
*B6 (pirodoksyna) - bierze udział w metabolizmie białek, aminokwasów, kwasów tłuszczowych i hormonów sterydowych
*B12 (kabolamina) - wpływa na metabolizm węglowodanów, jest koenzymem w syntezie metioniny, choliny i DNA
*kwas foliowy - koenzym enzymów metabolizmu aminokwasów, syntezy i naprawy DNA i RNA. Bierze udział w tworzeniu erytrocytów; niezbędna do prawidłowego funkcjonowania komórek organizmu.
*niacyna ( wit PP, amid kwasu nikotynowego) - składnik koenzymów NAD i NADP
Aminokwasy
*Leucyna, walina, izoleucyna - powoduje wzrost kanki mięśniowej, zmniejszając zmęczenie, poprawiając wydolność psychofizyczną
*Tryptofan - substrat do produkcji serotoniny - neoroprzekaźnika mózgowego wpływającego m.in. na sen, prekursor melatoniny - hormonu hamującego zmiany degeneracyjne organizmu
*Fenyloalanina - po przekształceniu do tyrozyny stanowi substrat do syntezy noradrenaliny i dopaminy - neuroprzekaźników układu nerwowego
*Arginina - zapotrzebowanie u mężczyzn aktywnych seksualnie gdyż wchodzi w skład białka płynu nasiennego, wzmacnia system odpornościowy
*Glutamina - moduluje reakcje odpornościowe, wpływa na funkcjonowanie mózgu (pamięć)
*Kwas asparaginowy - zapobiega zmęczeniu i zwiększa wydajność psychofizyczną
*Kwas glutaminowy - udział w funkcjonowaniu centralnego układu nerwowego
*L-karnityna - stymuluje przemiany metabolizmu tłuszczów, hamuje tworzenie tkanki tłuszczowej i rozwoju otyłości
*Tauryna - aminokwas sulfonowy, wpływa na funkcjonowanie wzroku, serca, ciśnienia osmotycznego i powstawanie żółci
*Kreatyna - nośnik i magazyn energii w mięśniach
*Glutation - wraz z dysmutazą ponadtlenkową pełni funkcje antyoksydnta
*Kazomofiny - działają rozluźniająco na ścianę jelit
*Immunopeptydy - stymulują układ immunologiczny
Wielonienasycone kwasy tłuszczowe
*omega 3 - kwas α-linolowy (C 18:3) oraz powstające z niego eikozapentaenowy-EPA (C:20:5) i dokozaheksanowy-DHA (C 22:6)
*omega 6 - kwas linolowy (C 18:2) i powstający z niego kwas arachidonowy (C20:4)
*eikozanoidy powstające z obu serii kwasów, wpływają na regulacje pracy układu sercowo - naczyniowego, ciśnienie krwi, nasilają reakcje immunologiczne, proliferację komórek, regulację hormonów i neuroprzekaźników
*prostacykliny powstające z obu serii kwasów wpływają na rozszerzenia naczyń krwionośnych
Omega 3 pochodzą z olejów ryb i hodowli szczepów mikroalg i grzybów
Omego 6 oleje roślinne - słonecznikowy, sojowy, kukurydziane
Nadmiar kwasów omega-6 w stosunku do omeg-3 może powodować wzrost ryzyka zakrzepów i zatorów, niektóre nowotwory i nadmierne reakcje zapalne. Dlatego dietę należy uzupełnić w kwasy omega 3. stosunek kwasów omega-6 do omega-3 powinien wynosić 4-5,1:1. spożycie EPA i DHA winno wynosić 0,3g/dzień.
Składniki mineralne
-wapń - podstawowy składnik budulcowy układu kostnego, wpływa na prawidłowe funkcjonowanie serca, układu nerwowego, krwionośnego - niedobór: osteoporoza, nadciśnienie, nadmierna pobudliwość
-żelazo - składnik hemoglobiny i mioglobinypr
-cynk - składnik wielu enzymów procesów metabolicznych, zmniejszenie wydzielania hormonów, spadek odporności
-magnez - aktywuje około 300 enzymów, wpływa na prawidłową prace serca, mięśni i nerwów. Bierze udział w syntezie DNA
-selen - wchodzi w skład i aktywuje peroksydazę glutaminową
-chrom - odgrywa ważną rolę w metabolizmie węglowodanów, warunkuje aktywne działanie insuliny
-jod - składnik hormonów tarczycy - niedobór: przerost i niedoczynność tarczycy
-mangan - składnik tkanek, zwłaszcza mózgu, wpływa na syntezę białek, kwasów nukleinowych, hormonów, insuliny
*Na ogół nie wzbogaca się żywności w sole takich pierwiastków jak sód, fluor, siarka, chlor, fosfor, miedź czy potas.
Cholina i lecytyna
Cholina wraz z inozytolem wchodzi w skład lecytyny, cholina przechodzi przez barierę krew/mózg i jest i jest substratem do syntezy acetylocholiny - neuroprzekaźnika mózgowego, ułatwia procesy pamięciowe, hamuje depresję.
Lecytynę stosuje się jako substancję emulgującą i przeciwutleniającą. Suplementację lecytyną powoduje obniżenie poziomu cholesterolu LDL i trójglicerydów, hamuje odkładanie tłuszczów w wątrobie.
Substancje fitochemiczne
*Metabolity roślinne, biorące udział w reakcjach odpornościowych roślin, część z nich wpływa na zdrowie
*Izoprenoidy, terpeny, sterole, karotenoidy - wspólna cecha to obecność w cząsteczce izoprenu - nienasyconego węglowodoru z rozgałęzionym łańcuchem
*Terpeny - składniki substancji zapachowych, wpływają na pracę nerek, żołądka, wątroby
*Fitosterole - zmniejszają wchłanianie cholesterolu, obniżają poziom LDL, hamują proliferakcję komórkową
*Glikozydy - pobudzają wydzielanie śliny, soku żołądkowego, żółci, ułatwiają wchłanianie wapnia, żelaza, magnezu i niektórych witamin. Niektóre z nich mają właściwości antyżywieniowe - amygdolina. Do wzbogacania żywności można stosować glikozydy siarkowe czy glikozydy izoflawonowe.
*Flawonoidy - grupa polifenoli. Wykazują właściwości antyoksydacyjne i wiążące jony metali. Zmniejszają także przepuszczalność naczyń krwionośnych, wykazują aktywność antydrobnoustrojową. Spożycie dziennie flawonoidów nie powinno być mniejsze niż 1-2 g.
WYKŁAD 10 12.05.2011
Układy dyspersyjne w żywności - emulgatory
Stan fizyczny składników w produktach żywnościowych
Układy dyspersje w żywności
1.prawdziwy roztwór
2.dyspresja koloidalna
3.emulsje
4.piany
5.żele
Dyspersje
Faza ciągła
Faza zdyspergowana - może być stała, ciekła lub gazowa
Prawdziwy roztwór
Cząstka zdyspergowana <1nm w roztworze
Przykłady: cukier, laktoza, składniki mineralne i witaminy
Dyspersja koloidalna
Wielkość zdyspergowanych cząstek pomiędzy 10 - 100nm w roztworze
Popularne koloidy: zdyspergowane białka, wielkcząsteczkowe sole. Np. mleko
Układy dyspersyjne w żywności
Faza zdyspergowana |
Faza ciągła |
Nazwa układu |
Przykłady |
Stały (S) |
Ciecz (L) |
Roztwór, koloidalna dyspersja |
Mleko |
Ciecz (L) |
Ciecz (L) |
Emulsje |
Dresingi |
Gaz (G) |
Ciecz (L) |
Piana |
Piana w piwie |
Gaz (G) |
Stały (S) |
Stała piana |
Typ czekolady |
Stały (S) |
Gaz (G) |
Stały aerosol |
Dym dla aromatyzowania żywności |
Emulsje
Układ dwóch niemieszających się cieczy, z których jedna tworzy fazę ciągłą a druga rozproszoną. Wielkość substancji lub cząstek = 10-100 microns.
Przykłady: masło (woda w oleju), margaryna (woda w oleju), majonez (olej w wodzie), dresingi sałatkowe (olej w wodzie), mleko (olej w wodzie), krem (olej w wodzie)
Typy emulsji
-emulsje olej w wodzie
-emulsje woda w oleju
-emulsje wielokrotne: *emulsja woda w oleju w wodzie
*emulsja olej w wodzie w oleju
Wielkość emulsji
*<0,5 μm (największy udział
*0,5-1,5μm
*1,5-3μm
*>3μm (niewielka liczba kropel zawiera większość oleju)
Lepkość emulsji
η = η0 + 2,5φ η0 - lepkość fazy ciągłej
φ - frakcja objętościowa fazy zdyspergowanej
Emulsyjne krople zakłócają strumienie i wymagają więcej wysiłku by utrzymać tę samą szybkość przepływu
Skład chemiczny
*warstwa międzyfazowa - kluczowa dla stabilizacji emulsji
*faza olejowa - ograniczenie wpływu na właściwości emulsji
*faza wodna - reakcje w fazie wodnej wpływają na warstwę międzyfazową i polepszają stabilność emulsji
Typy surfaktantów - mała cząsteczka, związki powierzchniowo czynne
Hydrofilowa grupa (naładowana lub polarna)
Hydrofobowy ogon (niepolarny)
Typy surfaktantów - polimery
-łańcuch polimeru
-sekwencja (podjednostka) lepiej rozpuszczana w wodzie
-sekwencja (podjednostka) mniej rozpuszczalna w wodzie
Stabilność układów dyspersyjnych
1.wielkość cząstek zdyspergowanych (mniejsza tym lepiej)
2.lepkość fazy ciągłej (większa tym lepiej)
3.stężenie fazy zdyspergowanej (mniejsze tym lepiej)
4.różnica pomiędzy gęstościami obu faz (mniejsze tym lepiej)
Destabilizacja emulsji
*odstawanie (creaming)
*flokulacja
*koalescencja
*metody kombinowane
Stabilność fizyczna
Stabilna emulsja
odstawanie
Koalescencja lub rozdział fazowy
Rozdział flokulacja dojrzewanie Ostwalda
Grawitacyjny cząsteczki łączą mniejsze łączą się z dużymi i powstają
Się w skupiska większe czasteczki
Odstawanie
Parcie (Archimedes)
Siła wyporu
Fb = Π d^3 g / 6 n - lepkość fazy ciągłej
Δp - różnica gęstości
Tarcie (Stokes-Einstein) Vs = d^2 Δp g / 18 n c g - grawitacja
=3πηdv d - średnica kropli
v - prędkość końcowa kropli
Flokulacja i koalescencja Vs - prędkość Stoksa
Kolizja i zetknięcie się (redukcja)
Mieszanie lub zmiana
warunków fizycznych flokulacja
rozwarstwienie błony
rehomogenizacja
koalescencja (zlewanie się )
Reologia flokulowanej emulsji
*fokulacja prowadzi do wzrostu lepkości emulsji
*woda jest uwięziona we floku i musi wypłynąć z floka
*wzrasta efektywności frakcji objętościowej
Żelowanie emulsji
-ciecz rzadka
-ciecz lepka
-zżelowane ciało stałe
Odstawanie i niewielka flokulacja
*floki mają większe wymiary
*mniejsze Δρ
*tendencja do szybszego odstawania
Odstawanie i ekstremalna flokulacja
*ciężkie zflokulowane emulsje tworzą sieci
*właściwości podobne do ciał stałych (żele)
*nie zachodzi odstawanie (może zachodzić po długim okresie czasu)
Emulgatory
-Emulgator substancja należąca do związków powierzchniowo-czynnych (surfaktantów) ułatwiające wytworzenie i stabilizację emulsji cząsteczki mają charakter amfifilowy tzn. składają się z części hydrofilowej i lipofilowej
-Emulgatory można podzielić: naturalne i syntetyczne, a także wg HLB (równowagi hydrofilowo-lipofilowej), ładunku (kationowe, anionowe, niejonowe)
Rola emulgatorów w emulsjach. Tworzenie i stabilizacja
Tworzenie Stabilizacja
-szybka absorpcja -generowanie sił odpychających
-niższe napięcie powierzchniowe -tworzenie opornej membrany
Emulgatory - równowaga HLB
*właściwości funkcjonalne emulgatorów określa równowaga hydrofilowo-lipofilowa wyrażona liczbowo tzn. wartością HLB HLB=L/T * 20 gdzie:
L-masa cząsteczkowa fragmentu hydrofilowego
T- całkowita masa cząstek
HLB 3-6 dobry emulgator typu woda w oleju
HLB 7-9 dobry środek nawilżający
HLB 10-18 dobry emulgator typu olej w wodzie
Charakterystyka emulgatorów
*Lecytyna - glicerofosfolipid
Lecytynę stosuje się do emulsji typu o/w oraz znajduje zastosowanie jako przeciwutleniacz
*Mono- i oliacyloglicerole
Monocytoglicerole otrzymuje się w wyniku alkalicznej lub enzymatycznej hydrolizy tłuszczów, a zawartość tłuszczów obo oliacylogliceroli jest różna. W wyniku destylacji molekularnej otrzymano monoacyloglicerole w czystości ponad 99%.
Monoacyloglicerole opóźniają czerstwienie ciast i pieczywa, stosuje się je w tłuszczach cukierniczych, margarynie, kremach.
Związki te tworzą kompleksy ze skrobią co wzmacnia gluten, zwiększa zatrzymywanie CO2, co poprawia jakość pieczywa, ponadto zwiększają napowietrzenie lodów, śmietany.
Charakterystyka emulgatorów
-Estryfikowane mono- i oliacyloglicerole kwasów tłuszczowych
-W Polsce dopuszczalne są mono- i oliacyloglicerole kwasów tłuszczowych estryfikowane kwasem octowym, mlekowym, cytrynowym i dwuacylowinowym
-Zastosowanie w produkcji margaryn, kremów, budyni, sosów, zup, lodów, pasztetów, majonezu, wędlin, pieczywa, wyrobów cukierniczych
Charakterystyka emulgatorów
*pochodna sorbitanu podczas ogrzewania sorbitolu z kwasem stearynowym w obecności katalizatora
*estry sorbitanu zastosowanie: do otrzymywania polew mrożonych, bitej śmietany
*estry sacharozy
fruktozy
laktozy
maltozy
*zastosowanie: poprawiają strukturę pieczywa, produkcja kremów, lodów, ciast mrożonych
Pewne pożądane właściwości emulgatorów w żywności
1.Zdolność do redukcji napięcia powierzchniowego >10 dyn/cm
2.Zdolność do szybkiej absorpcji na powierzchni międzyfazowej
3.Efektywność działania przy niskich stężeniach
4.Odporność na zmiany chemiczne
5.Brak odoru, koloru i toksyczności
6.Niskie koszty zakupu
Funkcje i zastosowanie emulgatorów
Funkcje emulgatorów |
Produkty spożywcze |
Tworzenie emulsji o/w |
Majonezy, sosy |
Tworzenie emulsji w/o |
Margaryna |
Wytwarzanie i stabilizacja pian |
Desery ubijane, śmietanki |
Ośrodek rozprężający |
Aromaty, witaminy |
Plastyfikator |
Torty |
Zapobieganie krystalizacji tłuszczu kakaowego |
Wyroby czekoladowe |
Zmniejszanie retrogradacji skrobi |
Pieczywo, ciasto drożdżowe |
Poprawa rozpuszczalności |
Napoje instant |
Poprawa strawności |
Dietetyczne środki spożywcze |
Piany
*piany ciekłe - pęcherzyki gazu oddzielone od siebie ciągłą fazą ciekła
*piany stałe - pęcherzyki gazowe oddzielone od siebie fazą stałą
Piany
*stężone - na powierzchni roztworu
*rozcieńczone - pod powierzchnią roztworu
Piany rozcieńczone
-po części podobne do emulsji
-różne sposoby tworzenia
-duże (∼mm) kuliste pęcherzyki
-bardzo szybko ulegają odstawaniu
-dojrzewanie Ostwalda
Stężenie piany
-zniekształcone niekuliste komórki gazowe
-bardzo wysoki procent objętościowy, często >99%
Piany
*Piany są to zdyspergowane układy hydrofobowego gazu w hydrofilowej cieczy
*Średnica pęcherzyków dochodzi do 1mm, a ze względu na większą kilka rzędów różnicę gęstości pęcherzyki wydzielają się o wiele szybciej niż w przypadku emulsji
*Wysoka rozpuszczalność powietrza w wodzie powoduje tzw. Dojrzewanie Ostwalda nazywane dysproporcjonowaniem w pianach
Właściwości pian
*struktura - niska gęstość, duża powierzchnia do jednostki objętości, duża ilość powietrza, mała ilość materiału
*mechaniczne: elastyczność, plastyczność, płynięcie, przemieszczanie się względem siebie
*chemiczne: amfifilowe, selektywne powinowactwo, zmienna stabilność),
Piany - tworzenie
*Przesycenie, gaz jest rozpuszczany w cieczy pod ciśnieniem a następnie ciśnienie się redukuje co powoduje wytworzenie gazu (wydzielenie piany po otworzeniu butelki, tworzenie CO2 w rosnącym cieście, obecność emulgatora poprawia rozpraszanie powietrza), który stanowi zalążek dla gazów fermentacyjnych i hamuje koalescencję.
*Siły mechaniczne, strumień gazu wprowadzany jest do fazy ciekłej przez wąski otwór powodując powstawanie piany. Mniejsze pęcherzyki można uzyskać przez ubicie piany stosując urządzenie mechaniczne, trzepaczki, miksery
*Do tworzenia piany niezbędna jest obecność surfaktantów do których oprócz w/w należą także białka
Ważnymi czynnikami stabilizującymi piany są:
1.napięcie powierzchniowe
2.stężenie fazy wydzielanej
3.obecność czynników pianotwórczych obniżających napięcie powierzchniowe
4.lepkość cieczy - wyższa lepkość bardziej stabilna emulsja
5.obecność i grubość absorpcyjnej warstwy (trzeci stabilizujący materiał)
Niestabilność pian
*Dojrzewanie Ostwalda spowodowane jest dyfuzją gazu z małych do wielkich pęcherzyków z uwagi na większe ciśnienie wewnętrzne. Proces ten mogą ograniczać niektóre białka, które ulegając denaturacji tworzą duże agregaty
*Odwadnianie w pianie mokre odciekanie cieczy z przestrzeni między pęcherzykami powodowana siłami grawitacji
*Koalescencja łączenie się pęcherzyków powodowane ruchami Browna co powoduje chwilowe zetknięcie się powierzchni pęcherzyków i ich połączenie. Zwiększenie lepkości zmniejsza fluktuację.
Odwadnianie pian
*woda drenuje z pian pod wpływem sił grawitacji
*jak woda odpływa, powierzchnie błon zbliżają się do siebie.
Pękanie błon
*błona jest tak cienka że pęka
*inhibicja przez surfaktanty obecne w błonie
Przykłady pian: bita śmietana
*lekkie kremy otrzymuje się przez ubijanie emulsji
*bitą śmietanę otrzymuje się w wyniku deemulgacji skorelowanej z krystalizacją tłuszczu stabilizującego pęcherzyki powietrza
*bitą śmietanę otrzymuję się na bazie co najmniej 30% śmietanki uzupełnianej emulgatorami, stabilizatorami substancjami słodzącymi i aromatyzującymi
*śmietanka przed ubiciem winna być przetrzymywana w lodówce przez 24h co powoduje zestalenie tłuszczu który stabilizuje pęcherzyki powietrza i zapobiega koalescencji. Ubijanie na ciepło może spowodować powstanie masła, gdyż dochodzi nie tylko do aglomeracji tłuszczu, ale także łączenia aglomeratów. Dodatek emulgatorów zwiększa objętość ubijanego materiału i końcową sztywność.
Przykłady pian - analogii bitej śmietany:
-Bita śmietana - wysoka cena, wysoki poziom nasyconych kwasów tłuszczowych, zawartość cholesterolu
-analogi bitej śmietany - 5% emulgatora, 50% wody w której rozpuszczono 15% maltodekstryn i 5% kazeinianu sodowego. Obie fazy się miksuje, homogenizuje i suszy, a proszek stabilizuje w temp. 5 C w celu zestalenia. Najlepsze wyniki uzyskuje się stosując częściowo uwodorowany tłuszcz kokosowy lub olej palmowy zmieszany z częściowo uwodorowanym olejem sojowym lub słonecznikowym wraz z emulgatorem np. monostearynianu sorbitanu.
Przykłady pian - lody
-produkcja lodów opiera się na podobnych zjawiskach jak ubijanie śmietany. Jako emulgatory stosuje się monoacyloglicerole. Dodatek hydrokoloidów, guar, karagen, tragakanta poprawia konsystencję produktu i wrażenie smakowe. Zapobiegają one krystalizacji laktozy, zapobiegają rekrystalizacji podczas długotrwałego przechowywania.
Żele:
-stan półstały z 2 fazami ciągłymi
-faza ciągła połączonych ze sobą cząsteczek lub/i makrocząsteczek pomiędzy którymi jest ciągła faza ciekła taka jak np. woda
-np. galaretki, dżemy
Denaturacja:
-jest procesem, w którym białka lub polipeptydy są przekształcane ze stanu zorganizowanego do niezorganizowanego bez rozbicia wiązań kowalencyjnych
-obejmuje oddziaływania białka, rozpuszczalnik prowadzi do zmiany w właściwościach fizycznych takich jak rozpuszczalność białek
-czasami nierozfaldowana struktura białek jest uważana jako częściowa denaturacja
Agregacja::
-jest generalnie terminem odnoszącym się do oddziaływań białka-białka z tworzeniem kompleksów o wyższej masie cząsteczkowej
-wyznaczana przez równowagę pomiędzy siłami przyciągającymi i odpychającym
-siłami przyciągającymi mogą być wiązania wodorowe, wiazania kowalencyjne takie jak mostki dwsiarczkowe i hydrofobowe asocjacje podczas gdy siły odpychające mogą być związane z siłami kolumbowskimi które są wywoływane przez wypadkowy ładunek cząsteczek białek lub moc jonową roztworu solution
Koagulacja:
-jest przypadkową agregacją zwykle zdenaturowanych cząsteczek białek w które oddziaływania polimer-polimer są faworyzowane w stosunku do reakcji polimer-rozpuszczalnik
-koagulat zwykle wywołuje zmętnienie i tworzenie koagulatu jest zwykle nieodwracalne
-koagulat może wypadać z roztworu
Żelowanie:
-jest uporządkowaną agregacją białek, które mogą lub nie być zdenaturowane
-tworzenie trójwymiarowej sieci
-oddziaływania polimer-polimer i polimer-rozpuszczalnik, jak również siły odpychające i przyciągające, są zrównoważone tak że dobrze uporządkowana matryca może być utworzona
-żel może być mętny lub półprzezroczysty, w tym ostatnim przypadku może być termoodwracalnym
-termin żelowanie jest zwykle używany w innym kontekście w odniesieniu do żółtka jaja, Zjawisko żelowania żółtka jaja odnosi się do tworzenia nieodwracalnego zżelowanego produktu na mrożonym żółtku
Teoria żelowania:
-natywne białko
-zdenaturowane białko
-zagregowane białko
Teoria żelowania:
-pierwszym stopniem jest proces denaturacji a drugim proces agregacji
-porównanie szybkości denaturacji w stosunku do agregacji pomaga wyznaczyć charakterystykę żelu
-dla danej szybkości denaturacji szybkość agregacji będzie wolna jeżeli siły przyciągania pomiędzy zdenaturowanym łańcuchem białka są małe
-w wyniku tego żel będzie miał subtelniejszą sieć łańcuchów białek, będzie mniej mętny i będzie wykazywał mniejszą synerezę niż ten z szybszą agregacją
Czynniki wpływające na żelowanie:
-Stężenie białek
*jest także czynnikiem wpływającym na agregację
*prawie wszystkie białka agregują, bez względu na stężenie, gdy owalbumina jest ogrzewana w 80 C
*prawie 80% białek (pH 6,2) ogrzewanych w 75 C przez 5 min agregują, bez względu na stężenie albumin
*lecz w 70 C, stężenie przynajmniej 1% jest wymagane dla agregacji
*wyższe stężenie białek są prawdopodobnie potrzebne by pozwolić na bliższą asocjację cząsteczek dla tworzenia agregatów w niższych temperaturach
5
UV
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
OTŻ- WYKŁAD 2, OTŻ, OTZ WYKŁAD
OTŻ- WYKŁAD, OTZ WYKŁAD
wykłady otż wszystkie sggw wnoż doc
pmp wykład podmioty 2011 2012
wykład 5 2 IŚ 2011
BO I WYKLAD 01 3 2011 02 21
PHP podst progr suplement wyklad grudzien 2011
FIZJOLOGIA człowieka (VI wykład,1 03 2011)
Wykład 1 – 7 10 2011
FIZJOLOGIA CZŁOWIEKA (X WYKŁAD 5 05 2011 r )
więcej podobnych podstron