ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Transcript

1 ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 1 6 ο ΕΞΑΜΗΝΟ. ΔΙΔΑΣΚΩΝ Πέτρος Ταούκης, Καθηγητής ΕΜΠ, Γρ. 301, τηλ , taoukis@chemeng.ntua.gr ΕΔΙΠ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Ε. Δερμεσονλούογλου, τηλ , efider@chemeng.ntua.gr B. Γιάννου, τηλ , vgiannou@chemeng.ntua.gr

2 ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ 2 Ορισμός: Οργανικές ενώσεις ποικίλης σύνθεσης και δράσης, ελάχιστες ποσότητες των οποίων είναι απαραίτητες στη δίαιτα για την κανονική λειτουργία, ανάπτυξη και αναπαραγωγή των ζώντων οργανισμών Έλλειψη ΑΒΙΤΑΜΙΝΩΣΕΙΣ (σκορβούτο, beri-beri, ξηροφθαλμία, ραχίτιδα κλπ) 20 με συγκεκριμένες χημικές ιδιότητες και δράση στον ενδιάμεσο μεταβολισμό Υδατοδιαλυτές - Λιποδιαλυτές ΣΗΔ (RDA)

3 ΥΔΑΤΟΔΙΑΛΥΤΕΣ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ 3 Ασκορβικό οξύ L-ασκορβικό οξύ = Βιταμίνη C Πολύ υδατοδιαλυτό, αναγωγικό και με όξινο χαρακτήρα. (C 3 : pk=4) ph = 2.5 (δεϋδρο-) (Ενεδιόλη σε συζυγία με το καρβονύλιο στον λακτονικό δακτύλιο)

4 Προσδιορισμός: Οξείδωση με 2,6-διχλωροφαινυλο-ινδοφαινόλη Ευαίσθητο στις απώλειες λόγω υδατοδιαλυτότητας, αναγωγικότητας και άλλων χημικών αντιδράσεων 4 Παράγοντες: T, ph, po 2, ένζυμα (οξειδάσες), μέταλλα, a w, ΝΟ 3 + αρχική συγκέντρωση και λόγος προς δεϋδροασκορβικό Τ και ph περιορίζει απώλειες Δεΰδροασκορβικό: βιολογικά ενεργό (80%) Στη συνέχεια διάσπαση του λακτονικού δακτυλίου προς 2,3-δικετογουλονικό αποκαρβοξυλίωση αμινοξέα οξύ (DKG) ξυλοζόνη (Χ), δεσοξυπεντοζόνη (DP) Αμαύρωση

5 Ευρίσκεται κυρίως σε φυτικά τρόφιμα: 5 Είδος Βιταμίνη C (mg/100g) Μπρόκολο 110 Εσπεριδοειδή 50 Κουνουπίδι 60 Τομάτα 20 Πατάτες 20 Μαρούλι 15 Μήλο 10 Μπανάνα 10 Μπιζέλι (βρ.) 15 Καρότα 6 Γάλα 2 Ακτινίδιο Έλλειψη: Σκορβούτο, (αιμοραγίες, αλλοιώσεις οστών)

6 Χρήσεις σαν πρόσθετο 6 Αντιοξειδωτικό Ανασχετικό ενζυμικής αμαύρωσης φρούτων, ενίσχυση δράσης νιτρωδών στα αλλαντικά, βελτιωτικό αλεύρων (οξείδωση SH προς S-S-) Απώλειες κατά την επεξεργασία, αποθήκευση 0-90% Εξαρτάται από αριθμό διεργασιών, χρόνο, Τ κλπ. (π.χ. για αφυδατωμένες νιφάδες μήλου: 8% απώλειες τεμαχισμός, 62% ζεμάτισμα, 10% πολτοποίηση, 5% ξήρανση τυμπάνου) Με χρήση θειωδών αλάτων ή SO 2 μειώνονται οι απώλειες σε α.οξύ αλλά μειώνεται η διαθεσιμότητα της θειαμίνης ΣΗΔ = 60mg

7 Επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό υποβάθμισης διαφόρων παραμέτρων τροφίμων 7 Συστατικό D 121 (min) α Ε α (kcal/mol) Βιταμίνες Δείκτες ποιότητας (υφή, χρώμα, γεύση) Ενζυμική απενεργοποίηση Αδρανοποίηση βλαστικών κυττάρων 0,001-0, Αδρανοποίηση σπορίων 0, α D 121 είναι ο χρόνος (min) στους 121 C για την υποβάθμιση της παραμέτρου κατά 90%

8 Απωλειες βιταμίνης C σε μαγειρεμένα λαχανικά α 8 Λαχανικό Μέση τιμή Σε νωπό λαχανικό Σφάλμα Συγκράτηση σε μαγειρεμένο λαχανικό b Χύτρα ταχύτητας Κατσαρόλα χωρίς νερό Βραστό νερό Συγκράτηση στο νερό μαγειρέματος Χύτρα ταχύτητας Κατσαρόλα χωρίς νερό Μπρόκολο 131,7 13, Λαχανάκια βρυξελλών Βραστό νερό 97,6 2, Καθόλου 21 Λάχανο 49,5 2, Κουνουπίδι 60,0 3, Καθόλου 23 Γογγύλι (rutabagas) Γογγύλι (turnips) 30,6 0, ,5 1, α Κάθε τιμή αποτελεί μέσο όρο 4 δοκιμών b Για κάθε λαχανικό, κάθε δύο μη υπογραμισμένες τιμές είναι σημαντικά διαφορετικές. Μικρότερη διαφορά 5%, 8,8 γι 18 τιμές και 7,3 για 2 τιμές.

9 Βιταμίνες της ομάδας Β 9 Θειαμίνη (Β 1 ) (πυριμιδίνη) (θειαζόλη) Ισχυρή βάση Επίσης, -ΝΗ 2 ιονίζεται (pk=4.8) Πυροφωσφορική θειαμίνη (ΤΡΡ) = συνένζυμο της ανθρακοξυλάσης (α-κετονοξέων)

10 Προσδιορισμός: οξείδωση με H 2 O 2 προς θειοχρώμη, φθορίζουσα Επίσης, HPLC. 10 Από τις πιο ασταθείς βιταμίνες Παράγοντες: T, ph (σταθ. σε όξινο), ιοντική ισχύς, αντιδραστήρια. Πυρηνόφιλα (π.χ. HSO 3- ) καστρέφουν τη Β 1. Επίσης τα νιτρώδη. Κατά την επεξεργασία μεγάλες απώλειες με διαλυτοποίηση στο νερό. Ενδεικτικές απώλεις για κρέας: Βράσιμο 15-40% Ψήσιμο 40-50% Κονσερβοποίηση 40-75% Αρτοποίηση 20-30% Μεγάλες απώλειες με το βαθμό άλεσης (έως 90%)

11 Περιέχεται σε: Φλοιό δημητριακών Ζυθοζύμη Κρέας Κρόκο αβγού Μπιζέλια Ελάχιστα σε φρούτα-λαχανικά 11 Έλλειψη: Πολυνευρίτιδα (beri-beri) (κόπωση, βραδυκαρδία εξαιτίας ατελούς καύσης CHO) ΣΗΔ = 1,5 mg

12 Ριβοφλαβίνη (Β 2 ) 12 Παράγωγο της ισοαλλοξαζίνης. Δυσδιάλυτη σε νερό, διαλυτή σε ph. Υδ. διαλύματα πρασινοκίτρινο φθορισμό (προσδιορισμός).

13 13 Σταθερή στη θερμότητα, Ο2 αλλά ασταθής σε αλκαλικό περιβάλλον. Αποοσυντίθεται στο φως προς λουμιφλαβίνη. Ισχυρός οξειδωτικός παράγων, καταλύει αποσύνθεση άλλων βιταμινών. Επίσης συνένζυμο: συστατικό ενζυμικών συστημάτων ενδ. μεταβολισμού Φλαβοπρωτεΐνες Έλλειψη: Αλλοιώσεις σε χείλη, νύχια, δέρμα Πηγές: Ζυθοζύμη, συκώτι, κρέας, γάλα, σόγια, σπανάκι, φασόλια, σιτάρι ΣΗΔ = 1,7 mg

14 Απωλειες θειαμίνης ριβοφλαμίνης σε ψημένα κρέατα 14 Δείγμα Θειαμίνη Ριβοφλαβίνη Νωπό κρέας (mg/100g) Μαγειρεμένο κρέας (mg/100g) Συγκράτηση (%) Νωπό κρέας (mg/100g) Μαγειρεμένο κρέας (mg/100g) Συγκράτηση (%) Βοδινό Κιμάς 0,066±0,006 0,066 ±0, ,120 ±0,006 0,192 ±0, (3 τμήματα) Rib steak 0,072±0,001 0,062 ±0, ,136 ±0,003 0,184 ±0, Loin steak 0,062±0,002 0,066 ±0, ,146 ±0,002 0,180 ±0, Κιμάς (1 τμήμα) Αρνί 0,092±0,013 0,099 ±0, ,152 ±0,011 0,181 ±0, Κιμάς 0,072±0,007 0,076 ±0, ,145 ±0,019 0,205 ±0, (3 τμήμάτα) Κιμάς 0,087±0,002 0,111 ±0, ,147 ±0,009 0,204 ±0, (1 τμήμα) Μπριζόλα 0,111±0,008 0,104 ±0, ,185 ±0,006 0,257 ±0, Χοιρινό Ζαμπόν σε φέτες 1,775±0,092 1,922 ±0, ,157 ±0,006 0,208 ±0, Μπέικον 1,550±0,091 1,960 ±0, ,208 ±0,008 0,271 ±0,016 82

15 Νιασίνη (ΡΡ) (νικοτινικό οξύ) - νικοτιναμίδιο 15 Συστατικό δύο συνενζύμων: νικοτιναμίδιο αδενινο νουκλεοτίδιο (NAD) και NADP, συνένζυμα αφυδρογονασών που καταλύουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Σταθερή Απώλειες μέσω διαλυτοποήσεως Πηγές: Ζυθοζύμη, φλοιοί σιταριού, ρυζιού, γάλα, ψάρια. Έλλειψη: Πελλάγρα ΣΗΔ = 19 mg

16 Πυριδοξίνη (Β 6 ) 16 Η φωσφορική πυριδοξάλη έχει συνενζυμική δράση σε ένα μεγάλο αριθμό μεταβολικών αντιδράσεων (αμινοξέων, λιπαρών, CHO) Προσδιορισμός: Μικροβιολογικά (S.carlsbergansis) Σταθερή στη θέρμανση. Ασταθής σε ισχυρά αλκαλικό περιβάλλοβν και σε UV. Πρακτική σημασία έχει η αντίδραση με κυστεΐνη, κυρίως σε αποστειρωμένο και αφυδατωμένο γάλα. Έλλειψη: Σπασμούς, διαταραχές στην ανάπτυξη σε παιδιά Πηγές: Φλοιοί και σπόροι δημητριακών, κρόνος αβγού, κρέας, συκώτι, γάλα, ζυθοζύμη ΣΗΔ = 2 mg

17 Παντοθενικό οξύ (Β 5 ) 17 Ευρέως διαδεδομένο ως μέρος του συνενζύμου Α Προσδιορισμός: Μικροβιολογικά Ευαίσθητο σε επεξεργασία με οξέα, αλκάλια, θέρμανση (10% παστερίωση γάλακτος, 20-50% κονσερβοποίηση, 20-70% κατεψυγμένα) Πηγές: Αβγά, συκώτι, ζυθοζύμη, κρέας, γάλα, φρέσκα λαχανικά

18 Βιοτίνη (Η) 18 Προσθετική ομάδα σε ένζυμα καρβοξυλιώσεων Προσδιορισμός: Μικροβιολογικά (Lactobacillus arabinosus) Σταθερή κατά την επεξεργασία, προετοιμασία τροφίμων (Τ, φως, O 2, ph). Στο λευκό του αβγού ενωμένη με αβιδίνη. Διαθέσιμη μετά τη μετουσίωση. Έλλειψη: Δεν αναφέρεται. Παράγεται από τη χλωρίδα του εντέρου. Πηγές: Αβγά, συκώτι, γάλα, λαχανικά, μπανάνες.

19 Φολικό οξύ 19 Πτεριδίνη π.αμινοβενζοϊκό οξύ γλουταμινικό οξύ (PABG) Στη φύση υπάρχει σε διάφορες βιολογικά δραστικές μορφές με διαφορετική σταθερότητα και διαθεσιμότητα (π.χ. Τετραυδροφολικά, πολυγλουταμινική αλυσίδα). Προσδιορισμός: Μικροβιολογικά, HPLC Ασταθές κατά την επεξεργασία, κυρίως λόγω οξείδωσης και διαλυτοποίησης. Απώλειες μέχρι 50%. Με νιτρώδη άλατα πιθανόνο τοξικά παράγωγα. Έλλειψη: Αναιμία, λευκοπενία, ανάσχεση ανάπτυξης. Πιθανή ιδίως σε εγκύους. Πηγές: Πράσινα φύλλα λαχανικών, συκώτι, ζυθοζύμη, δημητριακά (50-100μg/100g) ΣΗΔ = 400 μg

20 Βιταμίνη Β 12 (κυανοκοβαλαμίνη) 20 Χημικά περίπλοκη ένωση με κοβάλτιο. Παραπλήσιες ενώσεις επίσης με βιταμινική δράση. Προσδιορισμός: Μικροβιολογικά (Lcatobacillus leichmannii) Σταθερή σε θέρμανση σε ph 4-6. Αποσυντίθεται σε αλκαλικά ph. Επίσης παρουσία αναγωγικών (ασκορβικό, θειώδη). Έλλειψη: Κακοήθης αναιμία (σπάνια: σε αποκλειστικά χορτοφάγους) Πηγές: Ζωικοί ιστοί, ζυμούμενα φυτικά προϊόντα. Συκώτι, νεφρά. ΣΗΔ = 3 μg

21 ΛΙΠΟΔΙΑΛΥΤΕΣ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ 21 Βιταμίνη Α Προϊόν ζωικής προελέυσεως, σχηματιζόμενη από τα καρετινοειδή των ανωτέρων φυτών και μικροοργανισμών. ρετινόλη β-καροτένιο Καροτένια = προβιταμίνη Α (1μg ρετινόλη 6mg β-καροτένιο 12μg α-, γ-) Προσδιορισμός: Χρωματογραφικά (Παλαιότερa αντίδραση Carr-Price) Ασταθή σε θρμική αποσύνθεση και οξείδωση. Η θ.αποσύνθεση κατά το cis-trans χλωριούχο αντιμόνιο μαγείρεμα, κονσερβοποίηση λαχανικών νεο-β-καροτένια (5-50%).

22 Οξείδωση [ f(t, O 2, α w, ένζυμα)]: β-καροτένιο 5,6-εποξείδιο προϊόντα οξείδωσης ως λιπαρά οξέα 22 Καρότο Συγκέντρωση (ppm) Φρέσκο Αφυδατωμένο puff Λυοφυλημένο Αφυδατωμένο σε αέρα

23 23 Έλλειψη: Καθυστέρηση στην ανάπτυξη, ξηροφθαλμία, εξέλκωση καρετοειδούς. Απαραίτητη στο σχηματισμό γλυκοπτωτεϊνών βλενώδους ιστού. Σε μεγάλες δόσεις ΥΠερβιταμίνωση Πηγές: Ηπατέλαιο βακαλάου 25000μg ρετινόλης/100g Συκώτι μόσχου 3000μg/100g Βούτυρο, τυρί, αβγά, νεφρά, σαρδέλες, σολωμός, γάλα. Πλούσια σε καροτένια είναι τα καρότα, σπανάκι, κάρδαμο, βερίκοκα, ροδάκινα, ανανάς, πατάτες και άλλα λαχανικά ΣΗΔ = 1000 μg ρετινόλης

24 24

25 Βιταμίνη D 25 Οι βιταμίνες D (D 2, D 3 ) είναι προϊόντα φωτοχημικών αντιδράσεων (επίδραση UV) ορισμένων στεροειδών (προβιταμίνες D) Χοληκαλσιφερόλη (D 3 ) - Εργοκαλσιφερόλη (D 2 ) Ευαίσθητες σε Ο 2, χαμηλό ph και ακτινοβολία. Πάντως όχι ιδιαίτερο πρόβλημα σε επεξεργασμ ένα τρόφιμα. Έλλειψη: Ραχίτιδα, οστεομαλάκια (ενήλικες) Απαραίτητη στο μηχανισμό απορρόφησης Ca για κανονική ανάπτυξη οστών, οδόντων. Υπερβιταμίνωση = τοξική Πηγές: Ηπατέλαιο βακαλάου (220μg D 2 /100g), μαργαρίνη (7,5μg/100g), αβγά (4,5μg/100γ), γάλα, συκώτι, κρέας, βούτυρο ΣΗΔ = 10μg D 2

26 Βιταμίνη E 26 a, β, γ και δ- τοκοφερόλες. Επίσης τοκοφερόλες Προσδιορισμός: TLC, GLC, HPLC Σταθερότητα: Απώλειες κατά την επεξεργασία μηχανικές (εξευγενισμός φυτικών ελαίων) ή οξειδωτικές Σταδιακή οξείδωση παράλληλα με λιπίδια δρώνταςε σαν αντιοξειδωτικό. Αντιδρά επίσης με νιτρώδη, εμποδίζοντας σχηματισμό νιτροζαμινών. Έλλειψη: Απαραίτητη στα ζώα για αναπαραγωγή. Στον άνθρωπο θεωρείται απαραίτητη χωρίς προσδιοριεμένη δράση. Πηγές: Έλαιο σπερματος δημητιρακών, φυτικά έλαια, ξηροί καρποί, γάλα. ΣΗΔ = 10mg α-τοκοφερόλης

27 Βιταμίνη Κ 27 Παράγωγα της ναφθακινόνης φυλλοκινόνη (Κ 1 ), μενακινόνη (Κ 2 ) Έλλειψη: Αιμοραγίες λόγω έλλειψης προθρομβίνης που συντίθεται στο συκλωτι και είναι πρόδρομος της θρομβίνης Πηγές: Ευρέως διαδεδομένη στα φυτά. ΣΠανάκι, λάχανο, τριφύλλι. Παράγεται και από τη χλωρίδα του μεγάλου εντέρου.

28 Σταθερότητα των κυριώτερων βιταμινών σε διάφορες συνθήκες 28 Υδατοδιαλυτές Θειαμίνη (Β 1 ) Ριβοφλαβίνη (Β 2 ) Παντοθενικό οξύ Νιασίνη Πυριδοξίνη (Β 6 ) Κυανοκοβαλαμίνη (Β 12 ) Ασκορβικό οξύ Λιποδιαλυτές Βιταμίνη Α και καροτένια Βιταμίνη Ε Η πιο ευαίσθητη του συμπλέγματος Β στη θέρμανση. Οι απώλειες αυξάνονται κατά τη θέρμανση παρουσία οξυγόνου και ιόντων χαλκού. Σταθερότερη σε χαμηλό ph. Θερμαινόμενη σε ουδέτερο ή αλκαλικό πριβάλλον καταστρέφεται. Σημαντική η επίδραση νιτρωδών και θειωδών. Σοβαρές απώλειες στο βράσιμο λόγω μεγάλης διαλυτότητας στο νερό. Σχετικώς ανθεκτική στη θέρμανση. Πιο σταθερή σε όξινο περιβάλλον. Καταστρέφεται γρήγορα κατά την έκθεση στο φως ή την επίδραση αλκαλίων. Σημαντικές απώλειες κατά την παρατεταμένη θέρμανση παρουσία ατμοσφαιρικού αέρα. Πιο σταθερή σε ph 4-7. Μια από τις πιο σταθερές βιταμίνες στη θέρμανση, οξέα και αλκάλια. Πιο σταθερή μορφή η πυριδοξόλη. Δεν καταστρέφεται στην παστερίωση. Πιο σταθερή σε ph 4-6. σημαντικές απώλειες σε ψηλό ph Παρουσία αναγωγικών. Η πιο ευαίσθητη στην οξείδωση. Θέρμανση, ίχνη χαλκού και αλκαλικό περιβάλλον επιταχύνουν την αποσύνθεσή της. Σχετικώς πιο σταθερή σε χαμηλό ph. Κατά την ξήρανση καταστρέφεται σχεδόν ολοκληρωτικά. Ευαίσθητη σε οξειδωτικά και αναγωγικά. Εύκολη οξείδωση λόγω πολυακόρεστου χαρακτήρα. Σχετικά σταθερή σε επεξεργασίες απουσία αέρα. Απώλειες κατά την αφυδάτωση, παραμονή και τάγγιση. Απώλειες στον εξευγενισμό των λιπών και ελαίων, υδρογόνωση, αυτοξείδωση, αφυδλατωση.

29 29