ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ. ΠΑΤΡΑ, εαρινό εξάμηνο

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ. ΠΑΤΡΑ, εαρινό εξάμηνο"

Ἰοκάστη Μέλιοι
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΤΡΑ, εαρινό εξάμηνο

2 Αλλαγές στη γεύση των τροφίμων από Α. θερμικές και Β. φυσιολογικές διεργασίες

3 Μέρος Α: Αλλαγές στη γεύση των τροφίμων από θερμικές διεργασίες

4 Αντιδράσεις αμαυρώσεως, επιπτώσεις σε γεύση και οσμή: 1. Οι αντιδράσεις Maillard μεταξύ σακχάρων και αμινοξέων 2. Αμαύρωση βιταμίνης C: οξείδωση 3. Καραμελοποίηση. Σάκχαρα σε υψηλές θερμοκρασίες 4. Ενζυματικές (πολυφαινολοξειδάση). Εμφανίζονται σε φρεσκοκομμένα λαχανικά. Μη τοξικές, δεν αλλάζουν γεύση 5. Αμαύρωση λιπιδίων. Πολυμερισμός ελαίων τηγανίσματος

5 1. Σχηματισμός ευόσμων και γευστικών ουσιών κατά την πορεία της μη ενζυμικής αμαύρωσης λόγω αντιδράσεων Maillard μεταξύ σακχάρων και αμινοξέων

6 1. Δημιουργία ενώσεων με γεύση από την αντίδραση Maillard Αναγωγικά σάκχαρα και -αμινοξέα N-γλυκοζυλαμίνη ή N-φρουκτοζυλαμίνη 1-άμινο-1-δεόξυ-2-κετόζη (ενδιάμεσο Amadori) ή H 2 S + NH 3 3. Furans Thiophenes 5. Pyrroles 2-αμίνο-2-δεόξυ-1-αλδόζη (ενδιάμεσο Heynes) Ρεδουκτόνες και and δεϋδρορεδουκτόνες 2. + Αντίδραση ρετροαλδόλης Hydroxyacetone Hydroxyacetylaldehyde Acetoin Acetylaldehyde Glyoxal Pyruvaldehyde Glycerolaldehyde 1. Αποικοδόμηση Aμινο Strecker οξέα Αλδεΰδες Strecker + CO2 + -aminoketone (Methional, NH 3, H 2 S) 4. Pyrazines Pyridines Oxazoles Heterocyclizaion Thiazoles Pyrroles

7 Το προϊον Amadori υφίσταται αφυδατώσεις και απαμινώσεις και δίνει δικαρβονύλια.

Amadori και που καταλήγουν στη μετατροπή των αμινοξέων σε αλδεΰδες (αποικοδόμηση Strecker) και CO 2.

8 Οι α-δικαρβονυλικές ενώσεις αντιδρούν με αμινομάδες αμινοξέων και τα αποδομούν σε αλδεΰδες (άρωμα) 1. Αποικοδόμηση Strecker της ένωσης Amadori: Αντίδρασεις αμινοξέων με δικαρβονυλία που σχηματίζονται από το προϊόν Amadori και που καταλήγουν στη μετατροπή των αμινοξέων σε αλδεΰδες (αποικοδόμηση Strecker) και CO 2. Οι αλδεΰδες που σχηματίζονται συμβάλλουν στο άρωμα του ψωμιού, των φιστικιών, του κακάου, του σιροπιού σφενδάμου, της σοκολάτας, του καφέ, του ποπ-κορν κλπ.

9 O HO CH 2 C CH 3 Hydroxyacetone O HC O CH Glyoxal HO CH 2 O CH Hydroxyacetylaldehyde O CH 3 -C O CH Pyruvaldehyde OH CH 3 CH Acetoin O C CH 3 OH O HO-CH 2 CH-CH Glyceroaldehyde O CH 3 CH Acetylaldehyde O CH 3 -C O C-CH 3 Diacetyl

10 Αποικοδόμηση της ένωσης Amadori σε: 2. Ρεδουκτόνες Ισχυρή οσμή/γεύση Μπορούν να δώσουν μελανοϊδίνες 3. HMF Μπορούν να σχηματιστούν από αφυδάτωση Στυπτική πικρή γεύση Καλή οσμή Μπορούν να δώσουν μελανοϊδίνες Σε ph >5 Χρωστικές μελανοϊδίνης Καφέ Ν-πολυμερή Γεύση και χρώμα της κόλας, του ψωμιού κλπ. Σε ph <5

11 4. Παράγονται επίσης πυραζίνες: πολύ ισχυρές ενώσεις με άρωμα αραβοσίτου, καρυδιών, ζυμαρικών, «κράκερς».

12 5. Πυρόλες: Ισχυρό άρωμα και γεύση Οι ενώσεις αυτές ευνοούνται από υψηλή θερμοκρασία και πίεση H C O H C O H C O C O C H C H H C O H R + R NH 2 - H 2 O C O C C H C R H H N H R ' OH - -H2O H C C C C R O H H N H R ' - H 2 O R N R ' CHO

13 Οσμές από πειραματικά μοντέλα 50:50 αμινο οξύ + D-γλυκόζη Gly caramel aroma Val rye bread aroma Glν chocolate Τύπος αμινο οξέως Sulfur containing a.a. produce different aromas than other a.a. Met + glu potato aroma Cys + glu meaty aroma Cys + glu burnt turkey skin 13

14 Οσμές από πειραματικά μοντέλα Ο τύπος του αρώματος εξαρτάται από τη θερμοκρασία: Val 100 C rye bread aroma Val 180 C chocolate aroma Pro 100 C burnt protein Pro 180 C pleasant bakery aroma His 100 C no aroma His 180 C cornbread, buttery, burnt sugar aroma

15 3. Σχηματισμός ευόσμων και γευστικών ουσιών κατά την πορεία της μη ενζυμικής αμαύρωσης λόγω καραμελοποίησης σακχάρων σε υψηλές θερμοκρασίες

16 3. Καραμελοποίηση σακχάρων Πυρολυτική αντίδραση που καταλήγει στην αποικοδόμηση των σακχάρων απουσία αμινοξέων και πρωτεϊνών (διάσπαση μετά από θέρμανση). Ινβερτοποίηση του καλαμοσακχάρου (υδρόλυση σουκρόζης σε φρουκτόζη και γλυκόζη). Ενδομοριακή ή εξωμοριακή συμπύκνωση Ισομερισμός αλδοζών προς κετόζες Αφυδάτωση Συμβαίνει κάτω από όξινες (ph<3) ή αλκαλικές συνθήκες (ph > 9). Αλλαγές στη γεύση, άρωμα, χρώμα. Μειονεκτήματα: πικρή γεύση, καμένου. Τα καθαρά σάκχαρα καραμελοποιούνται σε θερμοκρασίες πάνω των 100 ºC βαθμών (120 ºC κλπ) παρουσία καταλυτών μη αμινικής φύσεως (φωσφορικά άλατα, οξέα, αλκάλεα, άλατα οργανικών οξέων, πχ κιτρικά).

17 Καραμελοποίηση σουκρόζης ΗΜF: 5-ΟΗ μεθύλ φουρφουράλη Φουρφουράλη 5-μεθύλ φουρφουράλη Θεωρητικά Πειραματικά M. Quintas et al. Innovative Food Science and Emerging Technologies 8 (2007)

18 Καραμελοποίηση σακχάρων (υδατάνθρακες) Ποικιλία προϊόντων με γεύση από φουράνες, φουρανόνες, πυρόνες, λακτόνες, αλδεΰδες, κετόνες, οξέα και εστέρες. Και Πυραζίνες, πυρρόλες, πυριδίνες όταν συμμετέχουν και αμινοξέα. 40 πτητικά συστατικά κατά την καραμελοποίηση των σακχάρων με διαφορετικά αρώματα και γεύσεις. Παράδειγμα: σχηματισμός 5-ΟΗ μεθύλ φουρφουράλης: στο ψήσιμό τοστ, η ποσότητά της αυξάνει από 14.8 (5 min.) σε mg/kg (60 min).

19 Μέρος Β: Αλλαγές στη γεύση των τροφίμων από φυσιολογικές διεργασίες

20 1. Μεταβολές που υφίστανται οι υδατάνθρακες τροφίμων κατά την αποθήκευση Γενικά χαρακτηριστικά σύστασης Δημητριακά: περισσότερο άμυλο, λιγότερα ανάγοντα σάκχαρα Νωπά φρούτα: περισσότερα απλά σάκχαρα, λιγότερο άμυλο, ξηρά % υδατάνθρακες Όσπρια: ενδιάμεση ποσότητα αμύλου, μεγάλη ποσότητα μη αφομοιώσιμων υδατανθράκων Γλυκοζίτες: θειογλυκοζίτες στα σταυρανθή Κυανογλυκοζίτες αποδεσμεύουν HCN με ενζυμική υδρόλυση, τοξικότητα σε ζωοτροφές Σαπωνίνες: δημιουργία αφρού κατά την κατεργασία Α. Φρούτα: αλλαγές υδατανθράκων, ρόλος της θερμοκρασίας, δράση ινβερτάσης Στους 0 ºC, η σακχαρόζη μειώνεται στα πορτοκάλια κατά 8 % % Στα γκρέιπ-φρούτ παρόμοια αποτελέσματα.

21 Β. Φρούτα: αλλαγές υδατανθράκων, ρόλος αμυλάσης Tα μήλα, αχλάδια, μπανάνες είναι πλούσια σε άμυλο που μετατρέπεται κατά τη μετασυλλεκτική περίοδο σε σακχαρόζη γλυκόζη και φρουκτόζη λόγω της δράσης της αμυλάσης Το ένζυμο δρα περισσότερο σε ψηλές θερμοκρασίες (εκβλάστηση) και όχι στις χαμηλές Γ. Όσπρια: αλλαγές υδατανθράκων, ρόλος φωσφορυλάσης Η φωσφορυλάση είναι ενεργή σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (4 C). Καλό για φασολάκια, μπιζέλια, κουκιά που συλλέγονται σε πλήρη ωρίμανση και αποθηκεύονται σε χαμηλές θερμοκρασίες Στην πατάτα η γλύκανση είναι ανεπιθύμητη: μαλακή υφή, γλυκειά γεύση και μαύρισμα από αντιδράσεις Maillard Δ. Ζωικά τρόφιμα: αλλαγές υδατανθράκων Γρήγορος αποπολυμερισμός του γλυκογόνου στο σηκώτι σε D-γλυκόζη μετά από τη σφαγή (φωσφορυλάση του γλυκογόνου). Αυτό αποφεύγεται με κατάψυξη Λίγα σάκχαρα υπάρχουν στα εντόσθια, μυαλό, αυγά, θαλασσινά Το γάλα περιέχει 4,8 % γαλακτοσάκχαρο, η αποβουτυρωμένη σκόνη 50 %.

7) A-B + H-OP A-OP + H-B A = γλυκοσυλομάδα ή νουκλεοτιδυλομάδα Φωσφατάση Υδρολάση (EC 3) P-B + H-OH P-OH +

22 Διαφορές φωσφορυλάσης και άλλων φωσφοενζύμων Κατάταξη ενζύμου Αντίδραση Φωσφορυλάση Μεταφοράση (EC 2.4 και EC 2.7.7) A-B + H-OP A-OP + H-B A = γλυκοσυλομάδα ή νουκλεοτιδυλομάδα Φωσφατάση Υδρολάση (EC 3) P-B + H-OH P-OH + H-B Κινάση Μεταφοράση (EC ) P-B + H-A P-A + H-B Μεταφερόμενη ομάδα= P P = φωσφονική ομάδα*, OP = φωσφορική ομάδα, H-OP ή P-OH = ανόργανο φωσφορικό *φωσφονική ομάδα: Για R 3 = C: C-PO(OH) 2 ή C-PO(OR) 2

23 Ένζυμα και αποικοδόμηση αμύλου στους φυτικούς ιστούς

24 2. Ωρίμανση των φρούτων Κλιμακτηριακά φρούτα: αυτά που έχουν έντονη αναπνοή κατά την ωρίμανσή τους. Κατά την ωρίμανση των κλιμακτηριακών φρούτων, η παραγωγή της φυτοορμόνης αιθυλενίου αυξάνεται κατά 1000 φορές. Τα κλιμακτηριακά φρούτα μπορούν να ωριμάσουν και μετά την αποκομιδή τους. Παράδειγμα μπανάνες, μήλα, βερίκοκα, αβοκάντο, σύκα, πεπόνια, ακτινίδια, νεκταρίνια, ροδάκινα, αχλάδια, δαμάσκηνα, ντομάτες κα.

25 Η ορμόνη αιθυλένιο H 2 C=CH 2 ξεκινάει τη διαδικασία ωρίμανσης Άγουρο φρούτο αιθυλένιο Ώριμο φρούτο Φυσική ιδιότητα αιτία Παραγώμενα ένζυμα Φυσική ιδιότητα αιτία πράσινο χλωροφύλη υδρολάσες κόκκινο ανθοκυανίνη σκληρό ξινό αλευρώδης πηκτίνη οξύ άμυλο πηκτινάσες κινάσες αμυλάση μαλακό ουδέτερη γεύση γλυκό λιγότερη πηκτίνη oυδέτερο ph σάκχαρα άοσμο εύοσμο

Σηματοδοτικό μονοπάτι δράσης αιθυλενίου Η πρωτεΐνη RAN1 είναι απαραίτητη για την πρόσδεση του συμπαράγοντα Cu ώστε να δεσμευτεί το αιθυλένιο Απουσία C 2 H 4, ο υποδοχέας ενεργοποιεί την κινάση CTR1

26 Σηματοδοτικό μονοπάτι δράσης αιθυλενίου Η πρωτεΐνη RAN1 είναι απαραίτητη για την πρόσδεση του συμπαράγοντα Cu ώστε να δεσμευτεί το αιθυλένιο Απουσία C 2 H 4, ο υποδοχέας ενεργοποιεί την κινάση CTR1 που καταστέλει την έκφραση γονιδίων σχετιζομένων με το αιθυλένιο Παρουσία C 2 H 4, ο υποδοχέας αναστέλλεται έτσι η κινάση CTR1 δεν ενεργοποιείται, οπότε οι ΜΑΡΚ κινάσες δεν καταστέλλονται, αλλά ενεργοποιούνται με τελικό αποτέλεσμα την έκφραση γονιδίων σχετιζομένων με την παρουσία του αιθυλενίου

27 Schematic model of the ethylene signaling pathway by American Society of Plant Biologists Chuanli Ju, and Caren Chang Plant Physiol. 2015;169:85-95

Ένζυμα που σχετίζονται με τη σύνθεση ευόσμων ενώσεων στα φρούτα Η ακύλ μεταφοράση της αλκοόλης (AAT) καταλύει το σχηματισμό πτητικών εστέρων από έναν αλειφατικό θειοεστέρα (συνήθως ακετύλ-coa) και

28 Ένζυμα που σχετίζονται με τη σύνθεση ευόσμων ενώσεων στα φρούτα Η ακύλ μεταφοράση της αλκοόλης (AAT) καταλύει το σχηματισμό πτητικών εστέρων από έναν αλειφατικό θειοεστέρα (συνήθως ακετύλ-coa) και μία αλκοόλη (αρωματική ή αλειφατική). Οικογένεια αφυδρογονασών αλκοόλης (ADΗ). Οι μεταφοράσες γλυκοζυλίων και γλυκοσιδάσες σχετίζονται με την ωρίμαση των φρούτων καθώς καθορίζουν την ισορροπία μεταξύ πτητικών μορίων και των προδρόμων τους που φυλάσσονται στο χυμοτόπιο σαν γλυκοσίδια ή εστέρες γλυκόζης.

29 Αναστολέας δράσης αιθυλενίου: 1-μεθύλ κυκλοπροπένιο (1-MCP) Προσδένεται στον υποδοχέα αιθυλενίου και σταματά τις διαδικασίες ωρίμανσης Τα φρούτα μπορούν να διατηρηθούν ως και έναν χρόνο

30 Χρήση ιωδίου ως δείκτου ωρίμανσης Το ιώδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν δείκτης ωρίμανσης ή σήψης και αυτό γιατί μπορεί να δείξει αν το άμυλο έχει μετατραπεί σε σάκχαρα. Πχ: μια σταγόνα ιωδίου σε ένα ελαφρά σαπισμένο μέρος του φρούτου (όχι την επιδερμίδα) θα γίνει βαθύ μπλε αν υπάρχει άμυλο. Αν παραμείνει κίτρινο, τότε το περισσότερο άμυλο έχει αποπολυμεριστεί σε σάκχαρα

31 Χρώση ιωδίου σε ώριμο μήλο και πατάτα

Χρώση ιωδίου σε μήλα κατά την ωρίμανσή τους http://agbioresearch.msu.

32 Χρώση ιωδίου σε μήλα κατά την ωρίμανσή τους urity_reports/starchiodineindexesresource.pdf

33 Τέλος

Σχετικά έγγραφα

ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ. ΠΑΤΡΑ, εαρινό εξάμηνο

ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΤΡΑ, εαρινό εξάμηνο Αλλαγές στη γεύση των τροφίμων από θερμικές και φυσιολογικές διεργασίες θερμικές