Κατάταξη εδώδιμων φυτικών ιστών

Transcript

1 Φρούτα & λαχανικά

2 Κατάταξη εδώδιμων φυτικών ιστών Με βάση την εξωτερική εμφάνιση Ρίζες Βολβοί Φύλλα Φρούτα γλυκοπατάτα πατάτα, κρεμμύδι μαρούλι, σπανάκι, λάχανο τομάτα, πράσινα φασολάκια Με βάση την εμπορική χρήση Φρούτα Λαχανικά Ξηροί καρποί Σιτηρά

3 Φρούτα

4 Κατάταξη φρούτων Ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος εύκρατου κλίματος 1.Μικρά & σαρκώδη φρούτα (σταφύλια, φράουλες κα) 2.Φρούτα με σκληρό κουκούτσι (ροδάκινα, κεράσια, δαμάσκηνα κα) 3.Σαρκώδη φρούτα (μήλο, αχλάδι) υποτροπικά 1.Εσπεριδοειδή (πορτοκάλι κα) 2.Μη Μη-εσπεριδοειδή (αβοκάντο, σύκο, ελιά κα) τροπικά Κύρια: Μπανάνα, μάνγκο, παπάγια, ανανάς Δευτερεύοντα...

5 Φρούτο μετά τη βλάστηση Η «ζωή των φρούτων» Εξάρτηση από * Aναπνοή * Φωτοσύνθεση * Aπορρόφηση συστατικών από τις ρίζες Συμβαίνει αποκλειστικά επί του φυτού Αναβολικές διεργασίες (κυτταρική διαίρεση, μεγέθυνση) Ανάπτυξη Με εξαίρεση τα πρώτα στάδια της ωρίμανσης, ωρίμανση και μαρασμός συμβαίνουν είτε επί του φυτού είτε μετά τη συλλογή είτε επί του φυτού (φρούτα) είτε προτού ωριμάσουν (πχ τομάτα) Δύσκολο να σκιαγραφηθεί (μετατροπή ώριμου μη-εδώδιμου καρπού σε φρούτο) Καταβολικές διεργασίες (γήρανση & θάνατος ιστών) Ωρίμανση (Maturation, Ripening) Μαρασμός

6 Αναπνοή Διάφορες μεταβολικές οδοί Θεωρητικά από την οξείδωση της γλυκόζης το 60% χάνεται ως θερμότητα και το 40% αποθηκεύεται (ATP) Πρακτικά οι απώλειες ως θερμότητα μπορεί να φθάσουν έως και 90% ΜΕΤΑΣΥΛΛΕΚΤΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΦΡΟΥΤΩΝ Αποθηκευτικά μόρια φυτών: Σακχαρόζη & Άμυλο Κατανάλωση οξυγόνου και από οξείδωση ή αποκαρβοξυλίωση λιπαρών οξέων αμινοξέων οργανικών οξέων

7 Μετασυλλεκτική Αναπνοή Άμυλο Αμυλολυτικά Ε Σακχαρόζη Ινβερτάση Φρουκτόζη Η σημασία των διαφόρων κύκλων και οδών ποικίλει ανάλογα με το είδος του φυτού και με το οργανίδιο Γλυκόζη Γλυκολυτική οδός Οδός φωσφοπεντοζών Πυροσταφυλικό NAD NADH CH 3 C-SCoA Η 2 Ο Αναπνευστική αλυσίδα a-a3 c c1 b CoQ FMN NAD Κύκλος Krebs Ο 2 Εναλλακτική Αναπνευστική αλυσίδα

8 Εναλλακτική Αναπνευστική αλυσίδα Εναλλακτικό μιτοχονδριακό σύστημα μεταφοράς e- Λειτουργεί παράλληλα με την αναπνευστική αλυσίδα αλλά χρησιμοποιεί διαφορετική οξειδάση 1. Η οξειδάση δεν παρεμποδίζεται από CN- (Αναπνοή μη ευαίσθητη σε CN-) 2. Η οξειδάση έχει χαμηλή συγγένεια προς το Ο 2. Επηρεάζεται περισσότερο από υψηλή C οξυγόνου 3. Το σύστημα δεν παράγει ενέργεια ως ΑΤΡ (όχι συζευγμένο με οξειδωτική φωσφορυλίωση), παράγει μόνο θερμότητα (Θερμογενής αναπνοή) Σημασία μηχανισμού όχι πλήρως γνωστή Όταν αυξηθεί η [NADH] ενεργοποιείται το σύστημα και τα e- διοχετεύονται από το CoQ στο εναλλακτικό ένζυμο Όταν υπάρχει περίσσεια μεταβολιτών προς καύση, μειώνεται η [NADH] χωρίς την παραγωγή ATP Το σύστημα είναι υπεύθυνο για τη χαρακτηριστική αύξηση της ταχύτητας αναπνοής πολλών φρούτων κατά την ωρίμανση. Συμπίπτει με μεταβολές στο χρώμα, γεύση, δομή που παραπέμπουν σε ωρίμανση. Σηματοδοτεί το τέλος της ωρίμανσης και την έναρξη της αποσύνθεσης: Κλιμακτηριακή αύξηση αναπνοής (τα φρούτα ονομάζονται κλιμακτηριακά)

9 Κλιμακτηριακή αναπνοή και αιθυλένιο Κλιμακτηριακά Μήλο Ροδάκινο Βερίκκοκο Μπανάνα Καρπούζι Τομάτα Μη-κλιμακτηριακά Πορτοκάλι Λεμόνι Σταφύλι Πεπόνι Ανανάς Φράουλα Η ταξινόμηση σχετικά αυθαίρετη. Εξηγεί τη συμπεριφορά ως προς το αιθυλένιο (παραγωγή & εξωτερική εφαρμογή) Στα μη κλιμακτηριακά η αύξηση της ταχύτητας αναπνοής παρουσία αιθυλενίου είναι μικρή, και μειώνεται όταν παύσει η επίδραση αιθυλενίου

10 Βιοσύνθεση αιθυλενίου Ρύθμιση παραγωγής αιθυλενίου Η παραγωγή CN- ρυθμίζουν τη βιοσύνθεση αιθυλενίου και ευνοούν τη λειτουργία τουεναλλακτικούμηχανισμούαναπνοής

11 Σύσταση φρούτων

12 Σύσταση φρούτων Οργανικά οξέα Η 2 Ο Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες Σύσταση φρούτων Πρωτεΐνη Πτητικά συστατικά Λίπος Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες

13 Σύσταση φρούτων - Νερό Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% Ποικίλλει λόγω (α) δομικών διαφορών (β) γεωργικών συνθηκών Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Σύσταση φρούτων Πρωτεΐνη <1% Επηρεάζει την ποιότητα & υποβάθμιση Πτητικά συστατικά Λίπος <0,5% Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες

14 Σύσταση φρούτων - Υδατάνθρακες Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% Απλά σάκχαρα & πολυσακχαρίτες Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Πτητικά συστατικά Μεταλλικά ιόντα Σύσταση φρούτων Βιταμίνες Πρωτεΐνη <1% Λίπος <0,5% C 2, H 2, ενέργεια Διαιτητικές ίνες Κυτταρίνη, ημικυτταρίνη, λιγνίνη, πηκτίνες Κυτταρικό τοίχωμα και επιδερμίδα 0,5-1,5% fw Υψηλή ικανότητα συγκράτησης νερού

15 Περιεχόμενοι υδατάνθρακες Σύσταση σε απλά σάκχαρα (g/100ml χυμού) Φρούτο Σακχαρόζη Γλυκοζη Φρουκτόζη Σορβιτόλη Μήλο 0,82 2,14 5,3 0,20 Κεράσι 0,08 7,50 6,83 2,95 Σταφύλι 0,29 9,59 10,53 Nd Νεκταρίνι 8,38 0,85 0,59 0,27 Αχλάδι 5,68 0,67 1,49 0,09 Δαμάσκηνο 0,55 1,68 8,12 4,08 Φράουλα 0,17 1,80 2,18 Nd

16 Σύσταση φρούτων - Πρωτεΐνες Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% συχνά ανεπαρκείς ή περιοριστικές σε απαραίτητα αμινοξέα Πράσινα φρούτα: ένζυμα φωτοσύνθεσης Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Πτητικά συστατικά Μεταλλικά ιόντα Σύσταση φρούτων Βιταμίνες Πρωτεΐνη <1% Λίπος <0,5% Ένζυμα που επηρεάζουν την ποιότητα των φρούτων: Οξειδάση ασκορβικού Χλωροφυλλάση (απώλεια πράσινου Οξειδάση πολυφαινολών (καστανόχρωμα πολυμερή) πράσινου χρώματος) Λιποξυγενάση (οξείδωση, οσμή και Πολυγαλακτουρονάση & Εστεράση πηκτινών (πηκτίνες, μαλάκωμα ιστού) Κυτταρινάση (μαλάκωμα ιστού) Φωσφολιπάση D (αποικοδόμηση μεμβράνης) και χρώμα) αποικοδόμηση κυτταρικής

17 Σύσταση φρούτων - Λιπίδια Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% <0,5% Εξαίρεση αβοκάντο, ελιά, ξηροί καρποί Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Πτητικά συστατικά Σύσταση φρούτων Πρωτεΐνη <1% Λίπος <0,5% Όχι αποθηκευτικό Ναι κυτταρικών μεμβρανών Φωσφολιπίδια μεμβρανών Επιφανειακοί κηροί (λάμψη, απώλεια νερού, παθογόνα) Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες Σημαντικό για Άρωμα & οσμή (κομμένα φρούτα, λιποξυγενάση)

18 Μακροσυστατικά φρούτων Φρούτο Υγρασία (%) Πρωτεΐνη (%) Λίπος (%) Υδατάνθρακες (%) Φ.ίνες (%) Καρπούζι 91,5 0,6 0,2 7,8 0,4 30 Ροδάκινο 88,9 0,9 0,3 9,5 1,5 39 Πορτοκάλι 86,8 0,9 0,1 11,8 2,4 47 Ανανάς 86,5 0,6 0,1 12,6 1,4 48 Μήλο 85,6 0,3 0,2 13,8 2,4 52 Ακτινίδιο 83,1 1,1 0,5 14,7 3,0 61 Αχλάδι 83,7 0,4 0,1 15,5 3,1 42 Κεράσια 82,3 1,1 0,2 16,0 2,1 63 Σταφύλι 81,3 0,6 0,4 17,1 0,9 67 Μπανάνα 74,9 1,1 0,3 22,8 2,6 89 Ενέργεια (kcal/100g)

19 Σύσταση φρούτων - Βιταμίνες Οργανικά οξέα Πτητικά συστατικά Μεταλλικά ιόντα Η 2 Ο έως 90% Σύσταση φρούτων Βιταμίνες Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες 10-25% Πρωτεΐνη <1% Λίπος <0,5% Φρούτα & λαχανικά: κατά προσέγγιση συμμετοχή σε ημερήσια πρόσληψη: Βιταμίνη Α: : 50% Θειαμίνη: : 60% Ριβοφλαβίνη: : 30% Νιασίνη: : 50% Ασκορβικό οξύ: : 100% Επηρεάζονται από διεργασίες όπως Ψύξη, θέρμανση, οξυγόνο, φως, νερό, μεταλλικά ιόντα, λεύκανση, κονσερβοποίηση

20 Σύσταση φρούτων - Μεταλλικά ιόντα Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% Συχνά όχι πλήρως βιοδιαθέσιμα (οξαλικό ασβέστιο) Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Πτητικά συστατικά Σύσταση φρούτων Πρωτεΐνη <1% Λίπος <0,5% Κύρια Κ, Ca, Mg, Na P, Cl,, S Αυξημένο Κ: αυξημένη οξύτητα, βελτιωμένο χρώμα Αυξημένο Ca: βελτιστοποίηση ποιότητας Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες Ήσσονα: Mn, Zn, Fe, Cu, Co, Mo,, I

21 Σύσταση φρούτων - Πτητικά συστατικά Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% <100 μg/g Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Σύσταση φρούτων Πρωτεΐνη <1% Αιθυλένιο (δεν συνεισφέρει στην οσμή) Εστέρες, τερπένια, μικρού ΜΒ αλδεΰδες, κετόνες, οργανικά οξέα κα Πτητικά συστατικά Λίπος <0,5% Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες Μήλα: : 2-μεθυλοβουτυρικός2 αιθυλεστέρας Μπανάνα: οξικός ισοαμυλεστέρας

22 Σύσταση φρούτων - Οργανικά οξέα Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Υδατάνθρακες 10-25% Συστατικά μεταβολικών οδών (Krebs) Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Σύσταση φρούτων Πρωτεΐνη <1% Συμμετοχή στη γεύση & οσμή (μείωση κατά την ωρίμανση (αναπνοή) Πτητικά συστατικά Λίπος <0,5% Κιτρικό, μηλονικό, κινικό οξύ Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες

23 Οργανικά οξέα Σύσταση σε οξέα (g/100ml χυμού) Φρούτο Κιτρικό Ασκορβικό Μηλικό Κινικό Τριγυκό Μήλο Nd Tr 518 Nd Nd Κεράσι nd Tr 727 Nd Nd Σταφύλι Tr Tr 285 Nd 162 Νεκταρίνι Nd Αχλάδι 109 Tr Nd Δαμάσκηνο Nd Tr Nd Φράουλα Nd Nd

24 Σύσταση φρούτων - Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Οργανικά οξέα Πτητικά συστατικά Η 2 Ο έως 90% Σύσταση φρούτων Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες 10-25% Πρωτεΐνη <1% Λίπος <0,5% Χρωστικές Χλωροφύλλη, Καροτενοειδή Ανθοκυανίνες Πολυφαινόλες βιολογικές δράσεις ενζυμική αμαύρωση Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες

25 Λαχανικά

26 Κατάταξη λαχανικών Με βάση την εξωτερική εμφάνιση Ρίζες-βολβοί Φύλλα Λουλούδια Λαχανικά-Καρποί Πατάτα, καρότο σπανάκι, μαρούλι, λάχανο κουνουπίδι τομάτα, ελιές Με βάση το κύριο συστατικό Υγρής σάρκας Ξηρής σάρκας κύριο συστατικό το νερό κύριο συστατικό υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λίπος (π.χ. Σόγια)

27 Σύσταση λαχανικών Οργανικά οξέα Η 2 Ο έως 90% Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες 3-25% Σύσταση λαχανικών Πρωτεΐνη < 3,5% Πτητικά συστατικά Λίπος < 0,5% Μεταλλικά ιόντα Βιταμίνες

28 Σύσταση λαχανικών - Υδατάνθρακες Οργανικά οξέα Πτητικά συστατικά Μεταλλικά ιόντα Η 2 Ο έως 90% Σύσταση λαχανικών Βιταμίνες Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες 3-25% Πρωτεΐνη < 3,5% Λίπος < 0,5% Απλά σάκχαρα (γλυκόζη, φρουκτόζη και σακχαρόζη) & Πολυσακχαρίτες (άμυλο, κυτταρίνη, ημικυτταρίνη, πηκτίνες, λιγνίνη) Τα λαχανικά περιέχουν υψηλότερες συγκντρώσεις πολυσακχαριτών σε σχέση με τα φρούτα Διαιτητικές ίνες Στα νεαρά λαχανικά τα κυτταρικά τοιχώματα αποτελούνται κυρίως από κυτταρίνη Κατά την ωρίμανση παράγεται ημικυτταρίνη & λιγνίνη. Οι ενώσεις αυτές είναι σκληρές και ινώδεις και η συνάφεια τους δεν επηρεάζεται από την κατεργασία

29 Σύσταση λαχανικών - Λίπος Οργανικά οξέα Πτητικά συστατικά Μεταλλικά ιόντα Η 2 Ο έως 90% Σύσταση λαχανικών Βιταμίνες Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες 3-25% Πρωτεΐνη < 3,5% Λίπος < 0,5% Επιδερμίδα Συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών Σε μερικές περιπτώσεις ως ολεοσώματα Παίζουν ρόλο στο άρωμα Το χαρακτηριστικό άρωμα της κομμένης τομάτας και αγγουριού οφείλεται στη δράση της λιποξυγεννάσης στο λινελαϊκό και το λινολενικό και τη dράση της λυάσης των υπεροξειδίων στα υπεροξείδια των λιπαρών οξέων υπό παραγωγή πτητικών προϊόντων Αρνητική επίδραση στο σογιέλαιο άρωμα και οσμή

30 Σύσταση λαχανικών -Πολυφαινόλες Οργανικά οξέα Πτητικά συστατικά Μεταλλικά ιόντα Η 2 Ο έως 90% Σύσταση λαχανικών Βιταμίνες Πιγμέντα & Πολυφαινόλες Υδατάνθρακες 3-25% Πρωτεΐνη < 3,5% Λίπος < 0,5% Σημαντικά για το χρώμα της επιδερμίδας και της σάρκας Μεγάλη ποικιλία πολυφαινολών Συνήθως άχρωμες χρωματισμός μετά από αλληλεπίδραση με μεταλλικά κατιόντα Η παρουσία ταννινών επιδρά επίσης στο χρώμα Οι ΡΡ που ευθύνονται για την στυπτικότητα μειώνονται με την ωρίμανση και μετατρέπονται σε αδιάλυτες μορφές (μελιτζάνα)

31 Λαχανικά Λαχανικά Υγρασία (%) Πρωτεΐνη (%) Λίπος (%) Υδατάνθρακες (%) Φ.ίνες (%) Σόγια 67,5 13,0 6,8 11,1 4,2 147 Πατάτα 79,3 2,0 0,1 17,5 2,2 77 Καρότο 88,3 0,9 0,2 9,6 2,8 41 Κουνουπίδι 91,2 2,0 0,1 5,3 2,5 25 Σπανάκι 91,4 2,9 0,4 3,6 2,2 23 Λάχανο 92,2 1,3 0,1 5,8 2,5 25 Μελιτζάνα 92,4 1,0 0,2 5,7 3,4 24 Τομάτα 94,8 1,2 0,2 3,2 0,9 16 Μαρούλι 95,1 1,4 0,2 2,8 1,3 15 Αγγούρι 95,2 0,7 0,1 3,6 0,5 15 Ενέργεια (kcal/100g)

32 Υφή φρούτων και λαχανικών Η υφή καθορίζεται από την δομή και οργάνωση των κυττάρων και κυρίως του κυτταρικού τοιχώματος αλλά και των υποκυτταρικών οργανιδίων Οι αλλαγές στην υφή κατά την ωρίμανση οφείλονται κυρίως σε αρχιτεκτονικές αλλαγές Συστατικά κυτταρικού τοιχώματος Κυτταρίνη Ημικυτταρίνες Πηκτίνες Λιγνίνη

33 Πηκτινικές ύλες

34 Πηκτινικές ύλες Ονομασία: Βάσει ικανότητας σχηματισμού πηκτής Ομάδα ετεροπολυσακχαριτών Υδρόφιλα κολλοειδή 1. Σημαντικός ο ρόλος τους στην υφή & συνεκτικότητα φρούτων 2. Χρήση ως πρόσθετα

35 Πηκτινικές ύλες: κατηγορίες 1. Ομογαλακτουρονάνες (HGA) ομοπολυμερές γαλακτουρονικού οξέος, α (1 4) γλυκοζιτικοί δεσμοί. Εστεροποιημένα με CH 3. Μη εστεροποιημένες περιοχές αλληλεπιδρούν μέσω Ca Ραμνογαλακτουρονάνες Ι (RGI) δομική μονάδα δισακχαρίτης α-dραμνόζη α-d-γαλακτουρονικό. Οι ομάδες ραμνόζης δεσμεύονται με β Dγαλακτόζη, α-l-αραβινόζη RGII) ήσσον συστατικό, HGA 2. Ραμνογαλακτουρονάνες ΙΙ (RGII) υποκατεστημένο με διάφορα σάκχαρα (+ακερικό οξύ)

36 Πηκτινικές ύλες: κατηγορίες

37 Πηκτινικές ύλες Θέση στο φυτικό ιστό Το πρωτοταγές κυτταρικό τοίχωμα των φυτών αποτελείται από ένα πολύπλοκο δίκτυο δομικών πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών Πρωτεύον κυτταρικό τοίχωμα Μεσαία φολίδα 2 συνεκτεινόμενα δίκτυα: (α) δίκτυο κυτταρίνης (ημικυτταρίνης) μικροϊνίδια κυτταρίνης συγκρατούμενα από γλυκάνες (β) το δίκτυο πηκτινών Το κυτταρικό τοίχωμα παρέχει σχήμα και δομική ακεραιότητα στο κύτταρο, λειτουργεί ως φράγμα έναντι στην εισβολή των παθογόνων και περιλαμβάνει μόρια -σήματα

38 Πηκτινικές ύλες: ρόλος στον φυτικό ιστό 1. Στην κυτταρική μεμβράνη σύνδεση μορίων κυτταρίνης πρόδρομος κυτταρίνης: πρωτοπηκτίνη 2. Απορρόφηση νερού και μεταφορά μεταξύ των κυττάρων 3. Συνεκτικότητα & υφή φρούτων & λαχανικών 4. Μαλάκωμα φρούτου κατά την ωρίμανση

39 Πηκτινικές ύλες: ρόλος στο φυτικό κύτταρο

40 Πηκτινικές ύλες: υδρόλυση στο φυτικό κύτταρο Μορφή αδιάλυτη στο νερό (πρωτοπηκτίνη) Υφίσταται περιορισμένη υδρόλυση κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης μετατροπή σε υδατοδιαλυτά πηκτινικά οξέα H 3 CC H H 3 CC H CH 3 HC H H 3 CC H H 2, μεθυλεστεράση πηκτίνης HC H HC H HC HC H H πηκτικό οξύ (πολυγαλακτουρονικό οξύ) γαλακτουρονικό οξύ πολυγαλακτουρονάση Ενδο- εξω- πολυγαλακτουρονάση: Η ενεργότητα αυξάνει με την ωρίμανση Ενώ για τις πηκτινεστεράσες τα αποτελέσματα είναι αντιφατικά

41 Παράγοντες που επηρεάζουν το σχηματισμό πηκτών 1. pη. Για το σχηματισμό πηκτής απαιτείται η παρουσία : πηκτινών αφυδατικών μέσων - οξέων ph αυστηρά καθορισμένο ph = 3,46 εύθραυστη πηκτή Αύξηση πηκτικότητας ph < 3,1 ph πολύ χαμηλό = συναίρεση 2. Πλήθος CH 3 0- Βαθμός εστεροποίησης: Πλήρης = 100% >50% = υψηλού βαθμού χαμηλό ph παρουσία σακχαρόζης <50% = χαμηλού βαθμού παρουσία Ca Βαθμός εστεροποίησης επηρεάζει: διαλυτότητα, ικανότητα σχηματισμού πηκτής, θερμοκρασία σχηματισμού πηκτής

42 Παράγοντες που επηρεάζουν το σχηματισμό πηκτών 3. Μοριακό βάρος ικανότητας σχηματισμού πηκτής με ΜΒ Κατάταξη εμπορικών πηκτινών (α) Πηκτινικός βαθμός = μέρη ζάχαρης που απαιτούνται για το σχηματισμό πηκτής καθορισμένες συνθήκες: ph 3,2-3,5, 3,5, 65-70% ζάχαρη,, 0,1-1,5% 1,5% πηκτή (β) Χρόνος σχηματισμού μεγάλης, μεσαίας, μικρής ταχύτητας

43 Μηχανισμός σχηματισμού πηκτών Ως Λυόφιλα πολυμερή οι πηκτές έχουν υψηλό ιξώδες Εξάρτηση:ΜΒ ΜΒ, βαθμό εστεροποίησης, συγκέντρωση, παρουσία ιόντων, ph 1. Επίδραση κατιόντων M + ιξώδους εξουδετέρωση C -, όχι άπωση πιο έντονη όσο βαθμού εστεροποίησης M +2 ή 3 ιξώδους Ca +2 Na + Na + Na + C - C - C - C - C - 2. Επίδραση ph υψηλό ph Φόρτιση C άπωση, αποδίπλωση ιξώδους όμως όχι συνεκτική πηκτή (η τρισδιάστατη δομή απαιτεί σχηματισμό δ.η) ουδέτερα δ/τα: η δημιουργία δ.η παρεμποδίζεται από: (α) ενυδάτωση (δεσμοί πηκτίνης νερού) (β) άπωση λόγω ιονισμού μαρμελάδες, ζελέ ζάχαρη ή σορβιτόλη + χαμηλό ph Πηκτίνες με χαμηλό βαθμό εστεροποίησης: τρισδιάστατη δομή μέσω Ca σταθερότερη πηκτή από πηκτίνη-ζάχαρη ζάχαρη-οξύ διαιτητικά γλυκύσματα Ca 2+

44 Πηκτίνες κατάλληλες για το σχηματισμό πηκτών 1. Πλήρως εστεροποιημένες πολυγαλακτουρονάνες πηκτή μόνο με ζάχαρη αφυδάτωση, δεν υπάρχουν C όχι οξύ 2. Πηκτίνες με γρήγορη ταχύτητα πήξης βαθμός εστεροποίησης > 70%. Απαιτείται οξύ (ph 3-3,4) 3 3,4) + ζάχαρη + υψηλή Θ εξάρτηση συνεκτικότητας από το ΜΒ 3. Πηκτίνες με χαμηλή ταχύτητα πήξης βαθμός εστεροποίησης 50-70%. Απαιτείται οξύ (ph 2,8-3,4) + ζάχαρη όχι υψηλή Θ 4. Πηκτίνες με χαμηλό βαθμό εστεροποίησης >50%. Απαιτείται Ca 2+. η απαιτούμενη ποσότητα πηκτίνης εξαρτάται από το βαθμό εστεροποίησης επηρεάζεται πολύ λίγο από το ΜΒ

45 Ο ρόλος των πηκτινών στα τρόφιμα 1. Βιομηχανία παρασκευής μαρμελάδεων, ζελέ, κονσέρβας, πελτέ (α) αύξηση συνεκτικότητας (β) ενίσχυση θολερότητας με χαμηλό β. εστεροποίησης grape-fruit, κεράσι, ροδάκινο κα 2. Γαλακτωματοποιητική ικανότητα + εδώδιμα έλαια μαγιονέζες + αιθέρια έλαια αρωματικές ουσίες υψηλού β. Εστεροποίησης + γάλα όχι πήξη γάλακτος milk shakes 3. Μεμβράνες για την επικάλυψη τροφίμων 4. Μιμητές λίπους αύξηση ιξώδους, αίσθημα κρεμμώδους υφής

46 Χρήσεις στη βιομηχανία χυμών 1. Διαύγαση θολών χυμών Θολοί χυμοί = αιώρημα τεμαχιδίων (1 μm) σε ορό Παράγοντας σταθεροποίησης = φορτίο (α) Πηκτίνη + πολυαιθυλεναμίνη δυσδιάλυτο σύμπλοκο Το ίζημα συμπαρασύρει αιωρούμενα υλικά και ταννίνες (β) pectinol (μίγμα πηκτολυτικών ενζύμων) πιθανοί μηχανισμοί (1) Αποεστεροποίηση (2) Αδιάλυτη πηκτίνη παρουσία Ca 2+, Mg 2+ (3) Καταβύθιση συμπλόκων

47 Χρήσεις στη βιομηχανία χυμών 2. Αύξηση θολερότητας Αδρανοποίηση πηκτολυτικών ενζύμων Θέρμανση χυμών εσπεριδοειδών αμέσως μετά την εκχύμωση Τομάτα θέρμανση γρήγορα πριν ή αμέσως μετά τη σύνθλιψη (hot break) Ένζυμα που επιδρούν στο δίκτυο πηκτινών (στην τομάτα) 1. Πολυγαλακτουρονάσες PG Ενδο- PG υδρολύουν γλυκοζιτικούς δεσμούς ομογαλακτουρονανών Εξω- PG υδρόλυση από το μη-ανάγον άκρο 2. Μεθυλεστεράση πηκτινών Υδρόλυση μεθυλεστέρων 3. β-γαλακτοζιδάση Υδρόλυση τελικών ομάδων γαλακτόζης, συμβαίνει φυσιολογικά κατά την ωρίμανση 4. Λυάση πηκτινών β-απόσπαση παραγωγή ολιγομερών-μικροβιακή μικροβιακή αλλά και ταυτοποίηση σε μπανάνα, φράουλα PME exo-pg endo-pg -Me -Me Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal-Gal

48 Φυσικές χρωστικές των φυτικών τροφίμων

49 CLR PIGMENT FRUIT R VEGETABLE RED RANGE BLUE/PURPLE YELLW GREEN BLACK Anthocyanins Lycopene Betacyanins Beta-carotene Betacryptoxanthin Anthocyanins Lutein, Zeaxantin Curcumin Chlorophyll Thearubigens Anthocyanins Strawberries, Raspberries, Cherries, Cranberries, Pomegranates, Apples, Red Grapes Tomatoes, Pink Grapefruit, Watermelon Beets Carrots, Mangoes, Apricots, Cantelope, Pumpkin, Sweet Potatoes ranges, Tangerines Blueberries, Plums, Eggplant, Concord grapes Corn, Avocado Tumeric (Curry) Broccoli, Kale, Spinach, Cabbage, Asparagus, Green Tea Black tea Blackberries There are two categories of betalains: Betacyanins ( reddish to violet) Betaxanthins ( yellow to orange)

50 Χλωροφύλλες Κύρια χρωστική πράσινων φυτών Βρίσκεται σε φύλλα & φρούτα προ ωρίμανσης Βρίσκεται στα θυλακοειδή των χλωροπλαστών, όπου λαμβάνει χώρα η φωτοσύνθεση Ρόλος: Δέσμευση φωτός (α στάδιο φωτοσύνθεσης) Αδιάλυτη στο νερό φυτόλη

51 Βιοσύνθεση Χλωροφύλλης Γλουταμινικό οξύ Ηλεκτρυλο-CoA + Γλυκίνη Συνθετάση δ-αμινο-λεβουλινικό οξύ Δεϋδράση (αφυδάτωση κυκλοποίηση) πορφοχολινογόνο Συνθετάση (4 μόρια) Γραμμικό τετραπυρρόλιο Συνθετάση Ουροπορφινογόνο Τροποποίηση υποκαταστατών

52 Χλωροφύλλες - αποικοδόμηση Mg 2+ φαιοφυτίνη καστανόχρωμη Δ 2H + φυτόλη λιποξυγεννάση, χλωροφύλλη καταλάση, υπεροξεδάση παρουσία φαινολικών ενώσεων χλωροφυλλάση\ παρουσία λιπιδίων χλωροφυλλίδιο Η +, Δ Mg 2+ φαιοφορβίδιο Άχρωμες ενώσεις Φαιοφυτίνη, χλωροφυλλίδια φαιοφορβίδια πουρπουρίνες (καστανό χρώμα)

53 Χλωροφύλλες συμπεριφορά κατά την κατεργασία Θέρμανση Το Mg 2+ απομακρύνεται εύκολα. Χλωροφύλλη φαιοφυτίνη πυροφαιοφυτίνη Διατήρηση πράσινου χρώματος (πχ λαχανικά κονσερβοποιημένα) Εξάρτηση από ph, θερμοκρασία, χρόνο θέρμανσης Σε σχετικά όξινο περιβάλλον (ph 3) δεσμευμένες με λιποπρωτεΐνες. Όμως κατά τη θερμική επεξεργασία (πχ blanching) μετουσίωση 1. ph 9 σταθερή κατά τη θέρμανση 2. Μείωση της θερμοκρασίας blanching 3. Προσθήκη NaCl,, MgCl 2, CaCl 2 μείωση παραγωγής φαιοφυτίνης 47%, 70%, 77% εξουδετέρωση φορτίου πρωτεϊνών της μεμβράνης των χλωροπλαστών μείωση έλξης Η + στην επιφάνεια της μεμβράνης

54 Χλωροφύλλες συμπεριφορά κατά την κατεργασία Κονσερβοποίηση Αύξηση ph (NaHC 3 ) αρνητική επίδραση στο άρωμα, δομή (υδρόλυση κυτταρίνης), θρεπτική αξία (καταστροφή ασκορβικού) Χάλκινα δοχεία αντικατάσταση Mg από Cu, γαλαζοπράσινο χρώμα Χλωροφυλλάση χλωροφυλλίδιο μεγαλύτερη θερμική σταθερότητα Λιποξυγεννάση απαραίτητο οξυγόνο, παραγωγή οσμής χόρτου, απώλεια πράσινου χρώματος αντιοξειδωτικά Αποθήκευση υψηλή υγρασία καταστροφή κατάψυξη, βράσιμο, ξήρανση... Αύξηση ph, HTST

55 Καροτενοειδή (Α) Καροτενοειδή (Β) Ξανθοφύλλες Σύμπλοκα με πρωτεΐνες Βιολογικός ρόλος συμμετοχή στη φωτοσύνθεση φυτοπροστασία β-καροτένιο α-καροτένιο Λυκοπένιο β-κρυπτοξανθίνη H Ζεαξανθίνη

56 Βιοσύνθεση Καροτενοειδών Γϊνεται στους χλωροπλάστες Συχνά μετασυλλεκτική βιοσύνθεση στους χρωμοπλάστες Ac-SCoA Ακετοακέτυλο-SCoA 3-υδροξυ-3-μεθυλογλουταρυλο-SCoA Μεβαλονικό οξύ 5-φωσφο-Μεβαλονικό οξύ 5-πυροφωσφο-Μεβαλονικό οξύ Ισοπεντενυλο-πυροφωσφορικό πυροφωσφορικό

57 Οξείδωση Καροτενοειδών Πιο σταθερά μέσα σε τρόφιμο Κατά την επεξεργασία φρούτων: Οξείδωση από λιποξυγεννάσες Παράγοντες που επηρεάζουν την οξείδωση Υγρασία μείωση σταθεροποίηση, πολύ χαμηλά επίπεδα υγρασίας οξείδωση, η σταθερότητα αυξάνει σε μονομοριακή στοιβάδα Παρουσία χαλκού Υψηλή Θ οξείδωση & διάσπαση λόγω μετουσίωσης πρωτεϊνών, απουσία αέρα σταθερότερα Παρουσία οξυγόνου

58 Μεταβολές κατά την επεξεργασία και αποθήκευση Η απώλεια υποβαθμίζει την ποιότητα Κονσερβοποίηση Ροδάκινα 50% απώλεια κατά την κονσερβοποίηση Βερίκκοκα 2-34%, 50% στον πολτό Σχηματισμός οσμών Περιορισμός: αδιαφανής συσκευασία, παρουσία αζώτου, επικάλυψη με άμυλο Αποθήκευση 1. Θερμοκρασία 2. είδος προϊόντος 3. χρόνος αποθήκευσης Πρόσθετα στα τρόφιμα (εκχύλισμα ή συνθετικό) π.χ. Ασταξανθίνη σε σολωμό Ως έχει σε λιπαρά τρόφιμα. Ως γαλάκτωμα ή κολλοειδές εναιώρημα σε ποτά/ζυμαρικά Λεύκανση αλεύρου

59 Πολυφαινόλες

60 Κατάταξη πολυφαινολών CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 1. Simple phenolics 2. Benzoquinones C C C 3. Phenolic acids C H gallic acid H 3 C CH 3 H 3 C syringic acid vanillic acid 4. Acetophenons CCH 3 less common in plants 5. Phenylacetic acids 6. Phenypropanes CH 2 -C CH 2 -CH=CH 2 less common in plants 7. (Hydroxy) Cinnamic acids CH=CH-C CH=CHC H CH=CHC H 3 C CH=CHC p-coumaric acid caffeic acid ferulic acid

61 Κατάταξη πολυφαινολών 8. Coumarins, Isocoumarins 9. Chromones 10. Naphtoquinones 11. Xanthones 12. Stilbenes 13.Anthraquinones 14. Flavonoids 15. Lignans, Neolignans, lignins

62 Βιοσύνθεση φλαβονοειδών Δακτύλιος 'A' : από 3 μονάδες οξικών (μέσω της βιοσυνθετικής οδού των οξικών) Δακτύλιος 'B' και γέφυρα 3-C: παράγεται από φαινυλοπροπάνιο μέσω της βιοσυνθετικής οδού του σικιμικού

63 βιοσυνθετική οδός του σικιμικού

64 βιοσυνθετική οδός του σικιμικού

65 Βιοσυνθετικές μετατροπές

66 H + H + + Pelargonidin (1,3 mm) H + Delphinidin (4,4 mm) Ανθοκυανίνες Cyanidin (4,4 mm) CH 3 CH 3 H + H + CH 3 Peonidin (2,2 mm) Malvidin (2,1 mm) Βιοσύνθεση από Phe και Ac-SCoA

67 Ανθοκυανίνες: 1. Επίδραση ph Οι αγλυκόνες πιο ευαίσθητες + - H - H+ -Glc -Glc ανιόν: μπλέ, αλκαλικό H + - H+ -Glc -Glc H+ - H κατιόν: κόκκινο οξινο περιβάλλον -Glc -Glc ουδέτερο: βιολετί ουδέτερο

68 Ανθοκυανίνες: 2. Επίδραση θερμοκρασίας & οξυγόνου Αρνητική επίδραση η υψηλή Θ και η μακρόχρονη αποθήκευση με οξυγόνο 3. Επίδραση προσθέτων + θειουρία, προπυλεστέρας γαλλικού οξέος, κερκετίνη - (αποχρωματισμός) ασκορβικό οξύ, σάκχαρα και αμινοξέα, S 2 4. Υλικά συσκευασίας Από τη διάβρωση δοχείων συσκευασίας Fe, Sn σχηματίζουν πορφυρόχρωμες ενώσεις με ανθοκυανίνες 5. Ένζυμα Αποχρωματισμός από μύκητες και από τα ίδια τα φυτά Γλυκοζιδάσες του τροφίμου υδρόλυση ανθοκυανίνης ανθοκυανιδίνες πιο ευοξείδωτες

69 Λευκοανθοκυανίνες Κάποιες παράγουν ανθοκυανίνες με κατεργασία με ζέον ΗCl Διαδεδομένες στα ξυλώδη φυτά Ρόδινος χρωματισμός σε κονσερβοποιημένα φρούτα (μήλα, αχλάδια, μπανάνες κα) Ευνοείται: α. κατά τη θέρμανση σε όξινες συνθήκες β. Υπερβολική θέρμανση & αργή ψύξη γ. Επηρεάζει η ωριμότητα του φρούτου, η έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία κατά την ωρίμανση Περιορισμός - με κατεργασία με S (πολτός 2 μήλου,, 200ppm ppm) - EDTA σε αχλάδια ppm Κυδώνια επιθυμητό έντονη θέρμανση για μεγάλο διάστημα + αργή ψύξη Chemical structure of proanthocyanidins. Where R = H, it is a procyanidin: catechin (R1 = H and R2 = ) and epicatechin (R1 = and R2 = H); Where R =, it is a prodelphinidin: gallocatechin (R1 = H and R2 = ) and epigallocatechin (R1 = and R2 = H).

70 Φλαβονοειδή - φλαβανόνες Στα εσπεριδοειδή στους ανώριμους καρπούς Εσπεριδίνη Κρυσταλλώνεται κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας χυμού πορτοκαλιού Περιορισμός περιεκτικότητας κατά τη χυμοποίηση πρόβλημα στις γραμμές επεξεργασίας Με α-ραμνοζιδάση διυδροχαλκονοεσπεριδίνη γλυκιά γεύση γλυκαντικό Ναριγκίνη Grape-fruit fruit, τύπους πορτοκαλιών Πολύ πικρή Αποπίκρανση με α-ραμνοζιδάση παραγωγή προυνίνης λιγότερο πικρή και με β-γλυκοζιδάση το άγλυκο (ναριγκενίνη) δεν έχει πικρή γεύση

71 Φλαβονοειδή - κατεχίνες Μετέχουν στις αντιδράσεις αμαύρωσης

72 Ταννίνες Ellagitannin Hydrolysable Gallotannin Hydrolysable Condensed Tannin ΜΒ Υπεύθυνες για το μαύρο χρώμα και τη στυφή γεύση Άμεση σχέση μεταξύ βαθμού πολυμερισμού και στυπτικότητας Κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης ο πολυμερισμός αυξάνει. Με ΜΒ>3000 τα πολυμερή δεν είναι διαλυτά στο μέσο (φρούτο) μείωση στυφής γεύσης Complex Tannin

73 Ταννίνες Χυμοί φρούτων Μείωση στυφής γεύσης με ζελατίνη ή τεχνητά πολυπεπτιδικά πολυμερή (νάυλον) --- πρωτεΐνη + ταννίνη Προσθήκη πηκτολυτικών ενζύμων --- καταβύθιση συμπλόκου πηκτίνης- ταννίνης-πρωτεΐνης λόγω μείωσης της σταθεροποιητικής επίδρασης των πηκτινών Ροφήματα Εύκολη διασπορά στο ζεστό νερό + σκούρο χρώμα με Ca, Fe, Mg κα Πάστα τομάτας, κέτσαπ κλπ Καστανός χρωματισμός πιθανόν λόγω αντίδρασης ταννινών με άλατα σιδήρου

74 Αντιδράσεις αμαύρωσης Ενζυμική αμαύρωση Μη-ενζυμική αμαύρωση Maillard Καραμελοποίηση Αμαύρωση ασκορβικού οξέος Αμαύρωση λιπαρών υλών

75 Ενζυμική αμαύρωση Γρήγορη Απαιτεί έκθεση σε 2 Καταλύεται από ένζυμα Περιλαμβάνει 2 στάδια: α ενζυμικό και β χημικό Αίτιο: Μετατροπή φαινολικών ενώσεων σε μελανοϊδίνες Επηρεάζει φρούτα, λαχανικά, θαλασσινά Επιδρά σε χρώμα, γεύση, θρεπτική αξία Ανεπιθύμητη (επεξεργασία φρούτων)/επιθυμητή (καφές καφές, κακάο)

76 Πολυφαινολοξειδάσες (ΡΡΟ) ΕC Οξειδάση πολυφαινολών, μονοξυγενάση μονοφαινολών, οξειδάση μονοφαινολών, οξειδοαναγωγάση ο-διφαινολών, τυροσινάση, φαινολάση Ενεργό κέντρο: : 2 His, 2 Cu 2+ Οξειδοαναγωγάσες Αποδέκτης e- το Ο 2 Απομονώνονται από φυτικούς και ζωικούς ιστούς και από μικροοργανισμούς, Υπάρχουν περισσότερα από 10 ισοένζυμα με διαφορετική εξειδίκευση σε PP ΜΒ kda, Βέλτιστο ph 4-7 (απενεργοποίηση σε ph3) ΕC Λακκάση. Οξειδώνει ο- και π- διφαινόλες

77 Αντιδράσεις ΡΡΟ Καταλύει 2 βασικές αντιδράσεις (α) υδροξυλίωση σε ο-θέση μιας μονοφαινόλης (οξειδάση μονοφαινόλης, κρεσολάση) (β) οξείδωση διφαινόλης σε κινόνη (οξειδάση διφαινολών, κατεχολάση) κρεσολάση οξειδάση διφαινόλης κατεχολάση R R R πολυμερή (μελανοϊδίνες) οξειδάση διφαινόλης R λακκάση R êñåóï ëüóç ï îåéäüóç äéöáéíüëçò êáôå ï ëüóç CH 2 CH(NH 2 )C CH 2 CH(NH 2 )C CH 2 CH(NH 2 )C

78 Αντιδράσεις ΡΡΟ R + E-2Cu H+ +2e- + E-2Cu 2+ + H 2 Δράση ως Κατεχολάση (αφυδρογονάση) R + E-2Cu /2 2-2e- Ο μηχανισμός δράσης των ΡΡΟ δεν είναι πλήρως διευκρινισμένος. R R Δράση ως Κρεσολάση (τρανσφεράση) μεταφέρει Ο 2 + E-2Cu + + H 2 Μετά το σχηματισμό της κινόνης δεν απαιτείται ένζυμο (χημικό στάδιο) Ακολουθεί πιθανόν δεύτερη υδροξυλίωση τριυδροξυ-παράγωγα αντίδραση με ο-κινόνες πολυμερισμός κόκκινα & καφέ πολυμερή μελανίνες Ενζυμικός χρωματισμός τροφίμων (κόκκινο χρώμα σκόρδου, άσπρων κρεμμυδιών, πράσων) ) : Κινόνες + Αμίνες, αμινοξέα σύμπλοκα έντονου χρώματος

79 Υποστρώματα ΡΡΟ 1. Απλές φαινόλες 2. παράγωγα κιναμμωμικού οξέος C ðñù ôï êá ôå éêü ï î ý CH 2 CHC NH 2 Μαύρισμα στις πατάτες Σύμπλοκα με σίδηρο 3. Φλαβονοειδή, ταννίνες Ζύμωση τσαγιού, ωρίμανση χουρμάδων Ξήρανση σπόρων κακάο, ανάπτυξη αρώματος στη σοκολάτα CH=CH-C êáöåúêü ï îý H Οι m-διφαινόλες ανασταλτική δράση, τα μεθυλιωμένα παράγωγα των ο-διφαινολών δεν αποτελούν υπόστρωμα

80 Βιολογική σημασία ΡΡΟ Βρίσκεται στα πλαστίδια του φυτικού κυττάρου Πλαστίδια = οργανίδια των χλωροπλαστών με φωτοχημική ενεργότητα Στα πλαστίδια βρίσκεται σε ανενεργή μορφή (χαμηλή δραστικότητα έναντι πολυφαινολών) Ενεργοποίηση ενζύμου: Κατά την καταστροφή του κυττάρου (προσβολή από βακτήρια, ιούς κα ή μηχανική καταστροφή) Σκοπός: ο σχηματισμός ενός φράγματος αδιάλυτου πολυμερούς (μελανίνη) Έχει βρεθεί σε ρίζες φυτών (πιθανός ρόλος στην ανάπτυξη ριζών)

81 Μέθοδοι ελέγχου & περιορισμού Για την εμφάνιση ενζυμικής αμαύρωσης απαιτείται: Φαινολικό υπόστρωμα Πολυφαινολάσες σε δραστική μορφή Οξυγόνο Οι μέθοδοι περιορισμού στηρίζονται σε: Μετουσίωση πρωτεΐνης (θέρμανση) Αποκλεισμός οξυγόνου Δέσμευση πολυφαινολών (διοξείδιο θείου, θειώδη) Δέσμευση χαλκού (ασκορβικό) Τροποποίηση υποστρώματος (μεθυλίωση)

82 Θερμική αδρανοποίηση Εφαρμόζεται στην περίπτωση προετοιμασίας (α) λαχανικών για κονσερβοποίηση, κατάψυξη, αφυδάτωση, (β) παρασκευή χυμών κ πολτών φρούτων Ζεμάτισμα (blanching) + ΗΤST (υψηλή( Θ, μικρός χρόνος) Μειονέκτημα: φαίνονται σαν βρασμένα (αλλαγή δομής, χρώμα, οσμή) απαιτείται έλεγχος θερμοκρασίας και χρόνου

83 Αποκλεισμός οξυγόνου Μειονεκτήματα: Παροδική (επανεμφάνιση όταν πάψει ο αποκλεισμός + όχι πλήρης αποκλεισμός -παρουσία Ο 2 που βρίσκεται φυσιολογικά στους ιστούς) Χρήση όταν άλλες μέθοδοι δεν μπορούν να εφαρμοστούν Αποκλεισμός οξυγόνου: 1. τοποθέτηση σε νερό (πχ πχ πατάτα chips) 2. Έκθεση σε ασκορβικό οξύ, συσκευασία υπό κενό ροδάκινων) κενό (π.χ. Κατάψυξη 3. Εφαρμογή κενού όταν το φρούτο είναι βυθισμένο σε νερό ή σιρόπι (Μήλα, αχλάδια (επειδή περιέχουν αρκετό οξυγόνο στους ιστούς) 4. Προσθήκη σακχαρόζης (Μείωση κατάψυξη διατήρηση) Μείωση διαλυτότητας οξυγόνου, στην υπό

84 Διοξείδιο θείου και θειώδη άλατα Αναστολείς της φαινολοξειδάσης (10ppm πλήρης,, 1ppm1 20%) Πλεονέκτημα: Παρεμποδίζουν ενζυμική και μη-ενζυμική αμαύρωση Χρήση ως αέριο ή υδατικό διάλυμα Πλεονεκτήματα: 1. Εύκολη χρήση 2. Αντισηπτικές ιδιότητες 3. Προστασία στη βιταμίνη C 4. Χαμηλό κόστος Μηχανισμός δράσης: (α) αναστολή ενζύμου (β) αναγωγή κινονών (γ) αναστολή υδοξυλίωσης τυροσίνης Η δράση εξαρτάται από το ph (pη<5) Μειονεκτήματα 1. Ανεπιθύμητη γεύση & οσμή 2. Επικάλυψη χρώματος 3. Διάβρωση δοχείων συσκευασίας 4. Τοξικότητα σε μεγάλες C 5. Καταστροφή Β1 Η εμφάνιση ανεπιθύμητης οσμής δεν αποτελεί σοβαρό πρόβλημα απομάκρυνση με βρασμό, κενό, χημικά μέσα

85 Οξέα Ευρεία χρήση (τόσο βιομηχανικά όσο και σε οικιακή χρήση) Κιτρικό, μηλικό, φωσφορικό, ασκορβικό Κιτρικό + ασκορβικό συνεργιστική δράση (μείωση ph+ δέσμευση χαλκού) Η καλύτερη λύση: Ασκορβικό οξύ Δεν προσδίδει δυσάρεστη γεύση & οσμή Δεν προκαλεί διάβρωση των μετάλλων Δρά ανάγοντας τις κινόνες οξειδάση διφαινόλης R R H H 2 C(H)HC H 2 C(H)HC

86 Μεθυλίωση υποστρωμάτων ο-μεθυλοτρανσφεράση Υπάρχει σε διάφορους ιστούς (μετέχει στη βιοσύνθεση της λιγνίνης) Μεταφέρει μεθυλομάδα από αδενοσυλο-μεθειονίονη σε διφαινόλη Διαδικασία για φρούτα και λαχανικά: Κόβονται σε κύβους βυθίζονται σε αλκαλικό διάλυμα ενζύμου διατηρούνται υπο αναερόβιες συνθήκες 3min-5h, o C Πλύση Αποθήκευση Δεν επηρεάζει χρώμα, γεύση, άρωμα και δομή

87 Αντιδράσεις Maillard Απαιτείται: σάκχαρο και ΝΗ 2 αμινοξέος/πρωτεΐνης Μεταξύ των κύριων αντιδράσεων μετουσίωσης των πρωτεϊνών υπό συνθήκες αποθήκευσης και επεξεργασίας Παραγωγή σειράς πτητικών & μη-πτητικών ενώσεων Αντιδράσεις παρόμοιες με καραμελοποίησης στα πρώτα στάδια. Τα προϊόντα συμπύκνωσης δρούν αυτοκαταλυτικά για παραπέρα αντιδράσεις μελανοϊδίνες Maillard 1912 Οι αντιδράσεις βαίνουν τόσο σε όξινο όσο και αλκαλικό περιβάλλον. Η ταχύτητα αυξάνει με αύξηση του ph Αμινοξέα, πεπτίδια, πρωτεΐνες Αντιδράσεις αναλογες της Θ Απαιτείται ανάγον σάκχαρο αντιδρούν με σάκχαρα προς σχηματισμό προϊόντων Επίδραση στη διατροφική αξία συμπύκνωσης

88 Αντιδράσεις Maillard Στάδια 1. Αρχικά 2. Ενδιάμεσα 3. Προχωρημένα 1. Αρχικά στάδια (άχρωμες ενώσεις, δεν απορροφούν UV) H CH 2 NHR Ισομερείωση (μετάθεση Amadori) Μέσω ενόλης

89 Αντιδράσεις Maillard 2. Ενδιάμεσα στάδια (απόχρωση κίτρινη, ναι UV) Διάσπαση ενώσεων Amadori. Προϊόντα αποικοδόμησης, ανάπτυξη αρώματος, δημιουργια χρωστικών Ν-υποκατεστημένη 1-αμινο-1-δεοξυ-2-κετόζη CH 3 CH Μεθυλοδικαρβονύλια C C 3-δεοξυεξοζόνες C C H CH CH Αποικοδόμηση Strecker Αλδεΰδες χαρακτηριστικού αρώματος, C 2 Διακρβονυλικές ρεδουκτόνες αμίνες αμίνες Μελανοϊδίνες αμίνες αμίνες HMF H 2 C CH

90 Αντιδράσεις Maillard 3. Τελικά στάδια (απόχρωση ερυθροκάστανη - καστανή) Αλδολικές συμπυκνώσεις, πολυμερισμός, σχηματισμός κολλοειδών και αδιάλυτων ενώσεων (μελανόϊδίνες) Ανάπτυξη χαρακτηριστικού αρώματος

91 Αντιδράσεις Maillard Σάκχ αρο + Αμινοξύ Ενώσ εις Amadori Αφυδάτωση Διάσπαση Έντονη Ήπ ια προμελανοϊδίνες (διαλυτές) Ενολοποίηση 1,2 Φουρφουράλες άρωμα Ενολοποίηση 3,3 Ρεδουκτόνες Δεϋδρορεδουκτόνες Μικρ ά καρβονυλικά μόρια Strecker Αλδεΰδες ειδικό άρωμα Αμίνες αλδόλες, αλδιμίνες, κετιμίνες Μελανο ϊδίνες (αδιάλυτες)

92 Οξείδωση ασκορβικού οξέος πολτοί φρούτων Δ/τα ασκορβικού-σακχάρων σακχάρων αμαυρώνονται πιο εύκολα από δ/τα αμινοξέος-σακχάρου Πιθανή πορεία οξείδωσης ασκορβικού CH()CH 2 2 CH()CH 2 CH()CH 2 C CH H C Αναερόβια π ορεία C C HC C CH HC CH HC HC HC HC C 2 HC HC CH 2 CH 2 CH 2

93 Καραμελοποίηση Συντελείται με σάκχαρα μετά από θέρμανση (100 ο C) αποικοδόμηση απουσία αμινοξέων ή πρωτεϊνών Υπό όξινες ή αλκαλικές συνθήκες Καταλύτες: φωσφορικά άλατα, αλκάλεα, οξέα και άλατα αυτών κα Γεύση καμμένου ή πικρή Μηχανισμός: Ιμβερτοποίηση καλαμοσακχάρου Ενδομοριακή ή όχι συμπύκνωση Ισομερείωση αλδοζών προς κετόζες Αφυδάτωση κλπ

94 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της μη-ενζυμικής αμαύρωσης 1. Θερμοκρασία συχνά παρατηρείται τρόφιμα που έχουν εκτεθεί σε υψηλότερες από τις κανονικές θερμοκρασίες να αμαυρώνουν πιο εύκολα κατά την αποθήκευση 2. pη Πολύπλοκη επίδραση Η ταχύτητα αυξάνει σε όξινο και αλκαλικό περιβάλλον Αλκαλκικό περιβάλλον: Ευνοείται: : (α)( ελεύθερη-νη 2, (β)( ανοιχτή δομή σακχάρου) Όξινο περιβάλλον: τα όξινα τρόφιμα λιγότερο επιρρεπή. Όξινο περιβάλλον + υψηλή υγρασία υδρόλυση υδρόλυση σακχαρόζης (επιτάχυνση)

95 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της μη-ενζυμικής αμαύρωσης 3. Περιεχόμενη Υγρασία Μεγαλύτερη ταχύτητα σε ενδιάμεσες υγρασίες Η2Ο= διαλύτης + προϊόν αντίδρασης Χαμηλή a μειωμένη ταχύτητα λόγω μειωμένης κινητικότητας Υψηλή α αναστολή (προϊόν αντίδρασης) Μη-ενζυμική αμαύρωση 4. Σάκχαρα Απαιτούνται Ανάγοντα σάκχαρα Η διάνοιξη δακτυλίου με το ph Οι πεντόζες υφίστανται ταχύτερα διάνοιξη (πιο δραστικές) 0,2 0,8 1

96 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της μη-ενζυμικής αμαύρωσης 5. Οξυγόνο Εμπλέκεται στην περίπτωση της αμαύρωσης του ασκορβικού Στη Maillard δεν είναι απαραίτητο Η επίδραση εξαρτάται από την υγρασία και θερμοκρασία 6. Μέταλλα και θειώδη Σχηματισμός συμπλόκων μετάλλων με αμινοξέα επηρεάζει την πορεία της αντίδρασης. (+) Cu, Fe, (-)( Mn, Sn Εσπεριδοειδή σε επικασσιτερωμένα επιβράδυνση (ασκορβικό) (-) S2, θειώδη παρεμπόδιση εμφάνισης χρώματος, αποχρωματισμός δέσμευση γλυκόζης με θειώση (μη-διάθέσιμη CH) σε σύκα, χυμούς

97 Προφύλαξη από την μη-ενζυμική αμαύρωση 1. Ψύξη (περιορίζει όλες τις αντιδράσεις) 2. S2, θειώδη (δέσμευση C=), άλατα ασβεστίου (δέσμευση αμινοξέων) 3. Μείωση ph (εφαρμογή στη σκόνη αυγού) 4. Μικρότερη συμπύκνωση (χυμός λεμόνι 4:1 αντί 6:1) 5. Χρήση μη αναγόντων σακχάρων (σακχαρόζη) & κετοζών (φρουκτόζη) αντί γλυκόζης 6. Απομάκρυση σακχάρων με ζύμωση (οξείδωση, όταν το περιεχόμενο σε σάκχαρα είναι μικρό, π.χ.αυγά, κρέας) οξειδάση: RCH H2 H RC + H22H καταλάση: H22 H2 + ½ 2

98 Επίδραση αμαύρωσης στη θρεπτική αξία 1. Απώλεια αμινοξέων (απώλεια Lys) Δέσμευση σε σύμπλοκα χρωστικών (μη υδρολυόμενα) Αποικοδόμηση Strecker 2. Απώλεια ασκορβικού οξέος 3. Απώλεια Β1, Β6, Β12, παντοθενικού οξέος Αντιδρούν με προϊόντα Mαillard μείωση βιοδιαθεσιμότητας

99 Μεταβολές των φρούτων και λαχανικών κατά την επεξεργασία

100 Ωρίμανση φρούτων Ethylene increased levels of certain enzymes in fruit: Amylase, which breaks down starch to produce simple sugars, and Pectinase, which breaks down pectin, a substance that keeps fruit hard (affects texture due to proportions of pectic substances). ther enzymes break down the lime pigment chlorophyll, which is replaced by blue, yellow, or red pigments

101 Κονσερβοποίηση-Κατάψυξη Κατάψυξη Α Διαδικασία Πλύσιμο Ξεφλούδισμα Κοπή-θραύση Θέρμανση (blanching) Θερμική επεξεργασία Συσκευασία B Μεταβολές Ξεφλούδισμα απώλεια πολυφαινολικών συστατικών, βιταμινών Θερμική επεξεργασία μεταβολές δομής (καταστροφή διαπερατότητας κυτταρικών μεμβρανών, διάσπαση πηκτινών Μείωση σπαργής φρούτου Κονσερβοποίηση σε σιρόπι ζάχαρης Συστολή: δέσμευση ζάχαρης από τα κυτταρικά τοιχώματα (δεσμοί ζάχαρης πολυσακχαριτών, αντικατάσταση νερού). Η κονσερβοποίηση σε πυκνό σιρόπι δημιουργεί πιο συνεκτικά κονσερβοποιημένα φρούτα

102 Κονσερβοποίηση Πρωτοπηκτίνη: Παράγοντες που συντελούν στη σταθερότητα 1. Τύπος και ωριμότητα φρούτου (ανώριμα φρούτα πιο έντονη αποικοδόμηση) 2. Οξύτητα φρούτου προσθήκη κιτρικού οξέος (καλύτερη δομή, σε συνδυασμό με άλατα Ca) 3. Διάρκεια και θερμοκρασία κατεργασίας 4. Διάρκεια και θερμοκρασία αποθήκευσης αποθήκευση σε υψηλές θερμοκρασίες υδρόλυση της πρωτοπηκτίνης και αυξάνει το ιξώδες του σιροπιού περιορισμός = Ca 2+ - Ca() 2 κεράσια, Ca(Cl) 2 τομάτα, γαλακτικό ασβέστιο μήλα Απώλειες βιταμινών κατά την κονσερβοποίηση λαχανικών Προϊόν βιοτίνη φυλλικό B6 παντοθενικό Α θειαμίνη ριβοφλαβίνη Νιασίνη C Φασολάκια Πατζάρια Καρότα Καλαμπόκι Μανιτάρια Μπιζέλια Σπανάκι Τομάτες

103 Χυμοί φρούτων Πλύσιμο φρούτων Επιθεώρηση ακαταλλήλων Κοπή - θραύση Πίεση απομάκρυνση υπολείμματος Θέρμανση (80 ο C) (απομάκρυνση χρωστικών) Προσθήκη πηκτινάσης (- πηκτίνες) Ψύξη (4 ο C) + μετάγγιση (- τριγυκά) Διαύγαση- διήθηση (με καζεΐνη) Παστερίωση (υδρόλουτρο 76,7 ο C) Θερμή εμφιάλωση

104 Κατάψυξη Κατεψυγμένα φρούτα: ισότιμα με τα νωπά από άποψη θρεπτικής αξίας Καταστροφή δομής Ανεπιθύμητο χρωμα, άρωμα, γεύση o C πρόβλημα στα ινώδη, πχ αχλάδια Μείωση όγκου με συρρίκνωση κυττάρων και διάρηξη κυτταρικής μεμβράνης Μερική σταθερότητα με προσθήκη αλάτων ασβεστίου, υπερταχεία κατάψυξη

105 Αφυδάτωση Συρρίκνωση κυττάρων σκληροί ιστοί, δεν επανακτούν αρχική δομή Μεταβολες στα μεγαλομόρια αύξηση της κρυστάλλωσης Αποξηραμένα φρούτα με υψηλότερη υγρασία (15-20%) (πιο( ευπαθή) Κατά την αποθήκευση αποξηραμένων φρούτων Κρυστάλλωση σακχαρων (κόκκοι, κρούστα γλυκόζη, φρουκτόζη, κιτρικό (ίχνη), Lys, Asn,, Asp. Στα βερίκκοκα + σακχαρόζη, στη σταφίδα + τριγυκό Προστασία εν μέρει γλυκερόλη, σορβιτόλη