CCF20081011008

Chemia Żywności - własność Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności AR w Krakowie - 2008/2009

SKŁADNIKI ŻYWNOŚCI

Żywność jest pod względem chemicznym mieszaniną o niezwykle złożonym składzie. Można w niej wyróżnić elementy pożądane z punktu widzenia konsumenckiego, jak też składniki uboczne (zanieczyszczenia, związki szkodliwe). Mogą one pełnić rolę budulcową (białka, sole mineralne), energetyczną (sacharydy) i regulacyjną (witaminy) w organizmie konsumenta, nadawać żywności pożądane cechy sensoryczne (aromaty, barwniki, alkohole) lub kształtować cechy użytkowe (w tym Teologiczne) żywności (regulatory kwasowości, zagęszczacze). Zanieczyszczenia i związki szkodliwe mogą do żywności wnikać już na etapie wzrostu roślin i zwierząt (metale ciężkie, WWA), jak też wytwarzania żywności (konserwanty, katalizatory technologiczne) jak i bezpośredniego przygotowania do spożycia (N-nitrozoaminy). Nieuczciwi producenci próbują zatuszować niekorzystne przemiany zachodzące w żywności na skutek przechowywania (barwienie powierzchniowe i nablyszczanie, zmiana pH).

Pierwiastki występujące w żywności dzieli się - w zależności od zawartości - na:

-    makroelementy - stanowiące 99,8% masy roślin i zwierząt do których zalicza się C, H, O, N,

Ca, Mg, P, Na, K, Si Cl,

-    mikroelementy - o wpływie na aktywność enzymów, hormonów, witamin i innych

czynników regulacyjnych: Fe, Zn, Cu, Mn, Co, Ni, Mo, Cr, V, Li, Rb, B, Se, F, I, F, B.

Nadmiar mikroelementów zazwyczaj ma działanie szkodliwe dla organizmu a granica między ilością pożądaną a toksyczna jest zazwyczaj bardzo cienka.

Procesy i operacje technologiczne wykorzystywane w przetwórstwie żywności mogą powodować straty składników mineralnych. Dzieje się tak m.in podczas: obierania, mielenia, gotowania, rozmrażania, blanszowanja, oczyszczania. Zmniejszanie zawartości jonów może wynikać z właściwości biologicznych produktu spożywczego (np. strącanie bogatego w wapń skrzepu kazeinowego absorbującego różne metale) lub działania człowieka (np. ultrafiltracja podczas obróbki serwatki). Z drugiej strony podczas odparowywania i zagęszczania związki obecne w roztworach technologicznych (np. produkcji cukru) ulegają zalężaniu do poziomu, który jest mierzalny i ma znaczenie biologiczne. Dotyczy to zwłaszcza naturalnych wód mineralnych stosowanych do produkcji, które nie zostały wcześniej poddane procesowi odkamienienia lub dejonizacji. Charakteryzują sie one duża zawartościąjonów wapnia i magnezu.

Związki mineralne występują o organizmach w postaci prostych lub złożonych jonów. Mogą je stanowić cząsteczki wody z warstw hydratacyjnych utrudniających przenikanie jonów przez niepolarne błony biologiczne. Z drugiej strony tworzenie kompleksów z białkami i enzymami jest ważnym sposobem regulacji metabolizmu komórek. Zdolność tworzenia wiązań koordynacyjnych z atomami tlenu białek przez jony wapnia sprawia, że są one m.in. nośnikami informacji wewnątrzcząsteczkowej, stymulatorem krzepnięcia krwi, skurczu mięśni. W związku z antagonistycznym działaniem jonów fosforu i wapnia zalecane jest dwukrotnie większe spożycie wapnia niż fosforu. Najbardziej widocznymi formami występowania wapnia w organizmie są tkanki stałe (zęby i kości). Zwiększanie zawartości wapnia w niektórych tkankach jest pożądanym etapem rozwoju osobniczego (mineralizacja kości), choć przy zaburzeniach metabolizmu może mieć działanie szkodliwe (wapnienie tkanek, powstawanie kamieni nerkowych). Dochodzi do tego w środowisku lekko kwaśnym (pH 4,5-5,5) w obecności jonów szczawianowych:

Ca^2ł + CjO.,²‘ C₂0₄Ca J.

Fosfor występuje w organizmach żywych w postaci jonów ortofosforanowych(V). Jest składnikiem kości w postaci kryształów fosforanu wapnia, tworzy fosfolipidowc błony komórkowe, jest elementem struktur odpowiedzialnych za przenoszenie informacji w białkach i tych magazynujących energię w postaci ATP, GTP. Podczas ogrzewania w płomieniu lub stapiania z wybranymi solami (m.in. KNOi) organiczne związki fosforu ulegają mineralizacji tworząc sole nieorganiczne (np. KjPO._t), które później mogą brać udział w różnych reakcjach chemicznych.

I)o użytku wyłącznic przez .studentów WTŻ AR w Krakowie na zajęciach z. Chemii Żywności - 1/23

Jeżeli w środowisku reakcji znajdują się aniony metali wielowartościowych (Mc0₄²\ WO/j tworzących złożone aniony polikwasów (Mo70₂₄⁶\ W|₂0₄6²⁰'), jony fosforanowejV) mogą one stanowić centrum powstającego złożonego anionu. Powstają wówczas tzw. heteropolikwasy, które mogą zostać wydzielone w postaci soli. Z roztworu molibdenianu(Vl) amonu zakwaszonego kwasem azotowym(V) wytrąca się - należący do rodziny dwunastoheteropolikwasów żółty osad fosforomolibdenianu amonu (NH₄),[PMoi₂0₄o].

Jodoform (CIII,) jest żółtą substancją substancją o charakterystycznym zapachu. Reakcje, w której powstaje jodoform (lub ich brak) mogą być wykorzystywane do identyfikacji grup związków o rozmaitej budowie: m.in o>-alkoholi (tzw. alkoholi pierwszorzędowych) i a-ketonów (metyloketonów): pierwsze z nich wymagają środowiska silnie zasadowego (KOH), drugie reagują również w warunkach mniejszej alkaliczności (NHj-HjO).

	KOH	nh,h2o
ch,ch2oh	CHI, j	brak reakcji
CH3COCH,	CHI,)	CHI, J,

W przypadku etanolu i acetonu można to zapisać następująco:

CH,CH₂OH + 4 I₂ + 6 KOH — CHI, + HCOOK + 5 H₂0 + 5 KI CHjCOCH, + 3 I₂ + 4 NH, H₂0 -> CHI, + CH,COONH₄ + 3 H₂0 + 3 NH₄I W mleku podczas przechowywania zachodzą rozmaite przemiany mikrobiologiczne. Jedną z najważniejszych jest działanie bakterii kwasu mlekowego (m.in Bacillus Delhrticki). Podczas tego procesu mono-i disacharydy ulegają przemianie do kwasu mlekowego, w wyniku czego odczyn mleka staje się kwaśny. Spowodowane tym zmiany ładunku i jego rozkładu na aminokwasach białka występującego w mleku zmieniają konformacje białek a przez to ich rozpuszczalność; białka zostają wytrącone - mleko ulega „skwaszeniu”. Niedozwoloną metodą unikania skwaśnienia mleka - bez hamowania przemian fermentacyjnych - jest sztuczne alkalizowanie mleka. Dodana substancja wiąże wolne protony powstającego kwasu mlekowego, przez co białka pozostają w stabilnej konformacji. Tak zmienione mleko prędzej ulegnie gniciu niż rozwarstwieniu.

Białka są jednym z podstawowych składników odżywczych i głównym źródłem związków azotowych w artykułach żywnościowych. Zawartość białka w produktach spożywczych jest jednym z czynników określających ich wartość odżywczą. Obok białek w żywności mogą występować prod-ukty ich rozkładu - polipeptydy, peptydy oraz wolne aminokwasy, a także substancje azotowe niebialkowe. Średnia zawartość azotu w białku produktów spożywczych wynosi 16%:

Rodzaj produktu	Średnia zawartość azotu [%]
Żółtko jaja	14,97
Mleko i jego przetwory	15,66
Mięso	16,00
Jęczmień, kukurydza, fasola	16,67
Żyto, pszenica, owies, groch	17,54
Orzeszki ziemne	18,18

Oznaczanie zawartości białka w produkcie spożywczym na podstawie zawartości azotu jest stosowane w metodach pośrednich oznaczania białka. Aby uwolnić azot z aminokwasów stosuje się mineralizację w stężonych kwasach (H₂S0₄) a w niektórych produktach nabiałowych stężone roztwory wodorotlenków (NaOH, KOH). Wydziela się on w postaci amoniaku.

Do użytku wyłącznic przez studentów WTŻ AR w Krakowie na zajęciach z. Chemii Żywności - 2/23