ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ

Transcript

1 ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ (χηµικοί τύποι και αντιδράσεις από το βιβλίο µε τίτλο Food Chemistry, των H.-D. Belitz, W. Grosch & P. Schieberle, 4 th Edition, 2009, Springer, New York) Λιποδιαλυτές ή υδατοδιαλυτές ευαλλοίωτες θρεπτικές ύλες που είναι απαραίτητες, σε χαµηλές ή πολύ χαµηλές ποσότητες, για την οµαλή λειτουργία του οργανισµού. Η ανεπαρκής πρόσληψή τους µε την τροφή ευθύνεται για αβιταµινώσεις (στις υπανάπτυκτες χώρες) ή υποβιταµινώσεις (στις αναπτυγµένες χώρες). Για προβλήµατα στην υγεία ευθύνεται και η υπερεπαρκής πρόσληψή τους λόγω υπερκατανάλωσης εµπλουτισµένων µε βιταµίνες τροφίµων (στις αναπτυγµένες χώρες). Η συνιστώµενη ηµερήσια πρόσληψη των επιµέρους βιταµινών διαφοροποιείται ελαφρώς ανάλογα µε την ηλικία του ανθρώπου (είναι υψηλότερη για τις µητέρες που θηλάζουν). Η σταθερότητά τους επηρεάζεται από τη θερµότητα, την ενεργό οξύτητα (ph), το οξυγόνο και το φως. ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΤΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ Οι πρώτες ύλες φυτικής ή ζωικής προέλευσης είναι πλουσιότερες σε βιταµίνες σε σχέση µε τα έτοιµα προς κατανάλωση προϊόντα που παράγονται µε αξιοποίησή τους. Απώλειες κατά την άλεση των δηµητριακών Εξαρτώνται από το βαθµό άλεσης (µεγαλύτερες όσο µικρότερος είναι αυτός, επειδή οι βιταµίνες εντοπίζονται κυρίως στο περικάρπιο των κόκκων). Απώλειες κατά τη συντήρηση φρούτων και λαχανικών µε κονσερβοποίηση Εξαρτώνται από τη θερµοκρασία και τη διάρκεια της θερµικής επεξεργασίας. Απώλειες κατά την προετοιµασία λαχανικών για συντήρηση µε κατάψυξη (πλύσιµο, ζεµάτισµα) Εξαρτώνται από την ενεργό οξύτητα (ph) και τη θερµοκρασία, την ποσότητα του νερού που χρησιµοποιείται, την ελεύθερη επιφάνεια και το βαθµό ωρίµανσης της πρώτης ύλης. Είναι υψηλότερες κατά το ζεµάτισµα (µεγαλύτερες όταν γίνεται µε βραστό νερό, αρκετά χαµηλότερες όταν γίνεται µε ατµό) που αποσκοπεί κυρίως στην ανενεργοποίηση οξειδωτικών ενζύµων (καταλύουν αντιδράσεις οξείδωσης µε δυσµενή επίδραση στην ποιότητα ακόµη και σε θερµοκρασίες χαµηλότερες από -25 ο C). Απώλειες λόγω συµµετοχής σε ενζυµικές αντιδράσεις Οξείδωση βιταµίνης C (καταλύεται από την οξειδάση του ασκορβικού οξέος) Αποικοδόµηση βιταµίνης Β 1 (καταλύεται από τη θειαµινάση) Απώλειες λόγω συµµετοχής σε µη ενζυµικές αντιδράσεις Αποικοδόµηση προβιταµίνης Α (αντίδραση µε πρωτογενή προϊόντα της οξείδωσης των ακόρεστων λιπαρών οξέων, αντίδραση µε οξειδωτικά µέσα που χρησιµοποιούνται για τη λεύκανση του σιταλεύρου, αντίδραση µε νιτρώδη άλατα) Αποικοδόµηση βιταµίνης Β 1 (αντίδραση µε διογκωτικά αρτοποιίας, αντίδραση µε θειώδη άλατα) Αποικοδόµηση βιταµίνης C (αντίδραση µε διογκωτικά αρτοποιίας, αντίδραση µε νιτρώδη άλατα, αντίδραση Maillard)

2 ΒΙΤΑΜΙΝΗ Α (ΡΕΤΙΝΟΛΗ) Ελάχιστα υδατοδιαλυτή πολυακόρεστη αλκοόλη µε 5 συζυγείς trans-διπλούς στο µόριό της που απαντάται στη φύση και ως εστέρας (πιο σταθερή µορφή). Ασταθής στο φως και τη θερµότητα, ιδίως παρουσία νερού, ιόντων βαρέων µετάλλων ή πρωτογενών προϊόντων οξείδωσης των ακόρεστων λιπαρών οξέων (ταχύτατη οξείδωση µε απώλεια της βιολογικής δραστικότητας). Παίζει σηµαντικό ρόλο στο µεταβολισµό πρωτεϊνών (στα κύτταρα του δέρµατος και των βλεννογόνων). Έχει ενεργό συµµετοχή στο µηχανισµό της όρασης (το 11-cis-ισοµερές της ρετινάλης α- ποτελεί δοµικό συστατικό χρωµοπρωτεϊνών που σχηµατίζονται απουσία φωτός και διασπώνται παρουσία φωτός προς ρετινάλη) Ι Ρετινόλη ΙΙ 11-cis-ρετινάλη Άλλα συστατικά των τροφίµων µε ενεργότητα βιταµίνης Α Οξικός και παλµιτικός εστέρας της ρετινόλης, cis-ισοµερή της ρετινόλης (13-, 11- και 7-) Ρετινάλη Καροτενοειδή (προβιταµίνη Α), όπως α- και β-καροτένιο, β-απο-8 -καροτενάλη, κρυπτοξανθίνη κ.ά. Η συγκέντρωσή τους µετατρέπεται µε τη βοήθεια συντελεστών (χαµηλότερων από 1,00) σε ισοδύναµα ρετινόλης (6 mg β-καροτενίου ισοδυναµούν χονδρικώς µε 1 mg ρετινόλης) Πηγές βιταµίνης και προβιταµίνης Α Ζωικής προέλευσης τρόφιµα (ηπατέλαια ψαριών, συκώτι θηλαστικών ή πουλερικών, λίπος γάλακτος, κρόκος αυγού) Φυτικής προέλευσης τρόφιµα (καρότο, πράσινο λάχανο, πεπόνι, βερίκοκο, πιπεριά, κολοκύθα, µπρόκολο, πορτοκάλι, κάρδαµο) Ανάγκες σε βιταµίνη Α Καλύπτονται, στην περίπτωση των ενηλίκων, κατά 75% µε την πρόσληψη ρετινόλης (κυρίως µε τη µορφή του παλµιτικού εστέρα της) και κατά 25% µε την πρόσληψη καροτενοειδών. Η ανεπαρκής πρόσληψη βιταµίνης Α συνοδεύεται από καθυστέρηση στην ανάπτυξη των παιδιών και ευθύνεται για την κερατοµαλακία και την ξηροφθαλµία.

3 Επίδραση της θέρµανσης στη ρετινόλη και το β-καροτένιο Η ρετινόλη µετατρέπεται, απουσία οξυγόνου, σε ισοµερή της (ασταθείς ενώσεις που διασπώνται), ενώ παρουσία οξυγόνου οξειδώνεται. Το β-καροτένιο οξειδώνεται παρουσία οξυγόνου, µε µηχανισµό ανάλογο αυτού της αυτοξείδωσης των ακόρεστων λιπαρών οξέων, αρχικώς προς το 5,6-εποξείδιό του. Παρουσία λιποξυγονάσης διασπάται µε σχηµατισµό οσµηρών πτητικών ενώσεων, όπως η β-ιονόνη. ΒΙΤΑΜΙΝΗ Ε Ενεργότητα βιταµίνης Ε εµφανίζουν όλες οι οµόλογες τοκοφερόλες (ιδίως η α-) και από τις οµόλογες τοκοτριενόλες µόνο η α- και η β- (οι τοκοφερόλες και οι τοκοτριενόλες εµφανίζουν και αντιοξειδωτική δράση που είναι αντιστρόφως ανάλογη της βιταµινικής). Η περιεκτικότητα των τροφίµων σε βιταµίνη Ε εκφράζεται σε ισοδύναµα α-τοκοφερόλης (για τη µετατροπή της συγκέντρωσης των λοιπών οµόλογων τοκοφερολών και των οµόλογων τοκοτριενολών σε ισοδύναµα α-τοκοφερόλης χρησιµοποιούνται συντελεστές χαµηλότεροι από 1,00). Οι τοκοφερόλες είναι µεθυλιωµένα παράγωγα της τοκόλης (5,7,8-τριµεθυλο- η α-, 5,8- διµεθυλο- η β-, 7,8-διµεθυλο- η γ-, και 8-µεθυλο- η δ-). Οι τοκοτριενόλες είναι τα αντίστοιχα µεθυλιωµένα παράγωγα της τοκοτριενόλης (έχει στην πλευρική αλυσίδα της 3 διπλούς δεσµούς στα δευτεροταγή C-άτοµα) α-τοκοφερόλη (2R, 4 R, 8 R) Η βιταµίνη Ε (α) συµβάλλει στη σταθερότητα της δοµής των κυτταρικών µεµβρανών (β) παρέχει προστασία σε βιοενεργά µόρια (ρετινόλη,ουβικινόνη, ορµόνες, ένζυµα) (γ) συµµετέχει στο µηχανισµό µετατροπής του αραχιδονικού οξέος σε προσταγλανδίνες (δ) επιβραδύνει τη συσσωµάτωση των αιµοπεταλίων Πηγές βιταµίνης Ε Φυτικά έλαια (ιδίως το έλαιο του φύτρου των δηµητριακών) Ανάγκες σε βιταµίνη Α Είναι µεγαλύτερες όταν η δίαιτα είναι πλούσια σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Η ανεπαρκής πρόσληψή της µε την τροφή έχει διαπιστωθεί ότι συνοδεύεται από: (α) στειρότητα (στα οικόσιτα ζώα, σε διάφορα πειραµατόζωα) (β) αναιµία (στους πιθήκους) (γ) µυική δυστροφία (στα κοτόπουλα)

4 Επιπτώσεις της επεξεργασίας ή της χρήσης των λιπαρών υλών στη βιταµίνη Ε Μείωση στη συγκέντρωση των οµόλογων τοκοφερολών και τοκοτριενολών παρατηρείται κατά: (α) την απόσµηση των αποχρωµατισµένων λιπαρών υλών (20-30%) (β) την υδρογόνωση των αποχρωµατισµένων λιπαρών υλών (β) την έκθεση των λιπαρών υλών σε υψηλές θερµοκρασίες (για παράδειγµα κατά το τηγάνισµα) ΒΙΤΑΜΙΝΗ Β 1 (ΘΕΙΑΜΙΝΗ) Έχει ένα πυριµιδινικό και ένα θειαζολικό δακτύλιο στο µόριό της που: (α) ιονίζεται αναλόγως της τιµής ph (β) εµφανίζει χαρακτήρα βάσης (γ) απορροφά έντονα στο υπεριώδες φως (δ) οξειδώνεται παρουσία υπεροξειδίου του υδρογόνου και σιδηρικυανιούχων ανιόντων προς θειοχρώµη που φθορίζει έντονα (ιδιότητα που αξιοποιείται στον προσδιορισµό της) Είναι απαραίτητη, ως συνένζυµο, στην οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση. Περιέχεται στα τρόφιµα και µε τη µορφή του πυροφωσφορικού εστέρα (λιγότερο σταθερή µορφή) Πηγές βιταµίνης Β 1 Ζωικής προέλευσης τρόφιµα (συκώτι, κρέας, κρόκος αυγού) Φυτικής προέλευσης τρόφιµα (δηµητριακά, ηλιόσποροι, όσπρια, φύτρο σίτου) Ζύµη αρτοποιίας Ανάγκες σε βιταµίνη Β 1 Καθορίζονται άµεσα από την ηµερήσια πρόσληψη υδατανθράκων. Η ανεπαρκής πρόσληψή της µε την τροφή έχει ως αποτέλεσµα µια ανωµαλία στο µεταβολισµό των υδατανθράκων που εκδηλώνεται κλινικώς µε την ασθένεια beri-beri. Συµβολή της βιταµίνης Β 1 στην ανάπτυξη του αρώµατος των τροφίµων ιασπάται κατά τη θέρµανση µε σχηµατισµό πτητικών προϊόντων, λόγω αποικοδόµησης του θειαζολικού κυρίως δακτυλίου της. Αυτά (κυρίως ενώσεις µε φουρανικό δακτύλιο) έχουν µεγάλη συνεισφορά στο άρωµα πολλών τροφίµων.

5 Επιπτώσεις της επεξεργασίας των τροφίµων ή της διατήρησης των επεξεργασµένων τροφίµων και της προετοιµασίας τους προς κατανάλωση στη βιταµίνη Β 1 Μείωση στη συγκέντρωση της βιταµίνης Β 1 παρατηρείται κατά: (α) τη µακρά παραµονή των τροφίµων στο νερό (επηρεάζονται από την τιµή ph, τη θερ- µοκρασία, την ιονική ισχύ και τα ενυπάρχοντα ιόντα) (β) την άλµευση του κρέατος (20%) (γ) τη διατήρηση σε αποθήκευση κονσερβοποιηµένων λαχανικών (15-25% µετά από παρέλευση ενός έτους) (γ) το µαγείρευµα του κρέατος (έως 60%) (ε) τον κλιβανισµό του άρτου (20%) (στ) την αντίδρασή της µε χηµικά µέσα διόγκωσης (κατά την παραγωγή προϊόντων αρτοποιίας) λόγω του αλκαλικού χαρακτήρα τους (ζ) την αντίδρασή της µε νιτρώδη ανιόντα (έχει ως αποτέλεσµα την ανενεργοποίησή της), πιθανότατα µε την αµινική οµάδα του πυριµιδινικού δακτυλίου (στα προϊόντα κρέατος) (η) την αντίδρασή της µε ισχυρά πυρηνόφιλα µέσα, όπως µε όξινα θειώδη ανιόντα ή µε υδροξυ-ανιόντα (έχει ως αποτέλεσµα την αποικοδόµησή της) ΒΙΤΑΜΙΝΗ Β 2 (ΡΙΒΟΦΛΑΒΙΝΗ) Συστατικό των φλαβινο-συνενζύµων (για παράδειγµα του FAD) που: (α) παίζουν σηµαντικό ρόλο στο µεταβολισµό των πρωτεϊνών (β) συµµετέχουν σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις εντός των κυττάρων Πηγές βιταµίνης Β 2 Ζωικής προέλευσης τρόφιµα (συκώτι, αυγό, γάλα, τυριά) Φυτικής προέλευσης τρόφιµα (µανιτάρια, όσπρια) Ζύµη αρτοποιίας

6 Ανάγκες σε βιταµίνη Β 2 Η ανεπαρκής πρόσληψή της µε την τροφή προκαλεί στοµατίτιδα και ερεθισµό στα µάτια και τη γλώσσα. Η αβιταµίνωση, που είναι σπάνια επειδή τα αποθέµατά της στον οργανισµό είναι σταθερά, συνοδεύεται από µείωση της ενεργότητας της αναγωγάσης του γλουταθείου στα ερυθρά αιµοσφαίρια, και αποβολή αµινοξέων µε τα ούρα. Επιπτώσεις της επεξεργασίας των τροφίµων ή της διατήρησης των επεξεργασµένων τροφίµων στη βιταµίνη Β 2 Μικρή µείωση στη συγκέντρωση της βιταµίνης Β 2 παρατηρείται κατά τη διατήρηση σε αποθήκευση των περισσότερων τροφίµων (10-15%). Η µείωση είναι µεγαλύτερη κατά τη µακρά παραµονή των λαχανικών στο νερό και κατά την άλεση των δηµητριακών. Μεγαλύτερες απώλειες παρατηρούνται όταν το τρόφιµο εκτίθεται στο φως (είναι πολύ ευαίσθητη στη φωτεινή ακτινοβολία µε µήκος κύµατος µεταξύ 420 και 560 nm που ευθύνεται για τη µετατροπή της σε λουµιφλαβίνη). ΒΙΤΑΜΙΝΗ C (L-ΑΣΚΟΡΒΙΚΟ ΟΞΥ) Παράγωγο του L-θρεο-2-εξενονικού οξέος µε δοµή γ-λακτόνης και ιδιότητες (αναγωγική δράση, όξινο χαρακτήρα) που οφείλονται κυρίως στην ενολική µορφή και τη συζυγία του διπλού δεσµού µε τον καρβονυλικό διπλό δεσµό. Το L-ασκορβικό οξύ (Ι) οξειδώνεται προς δεϋδροασκορβικό οξύ (ΙΙ), που είναι εξίσου βιοενεργό επειδή ανάγεται εύκολα τόσο ενζυµικώς όσο και µη ενζυµικώς (η µη ενζυµική οξείδωση επιταχύνεται µε θέρµανση).το δεϋδροασκορβικό οξύ απαντάται στα υδατικά διαλύµατα µε τη µορφή ενυδατωµένης ηµιακετάλης (IV).

7 Όταν η οξείδωση συνοδεύεται από διάνοιξη του λακτονικού δακτυλίου, οπότε σχηµατίζεται 2,3-δικετογουλονικό οξύ (ΙΙΙ), η αναγέννηση του L-ασκορβικού οξέος είναι αδύνατη (απώλεια βιολογικής δραστικότητας). Κατά την αποκαρβοξυλίωση του 2,3-δικετογουλονικού οξέος σχηµατίζονται α-δικαρβονυλικές ενώσεις που αντιδρούν µε αµινοξέα (αντίδραση Strecker) προς προϊόντα από τα οποία σχηµατίζονται τελικώς έγχρωµα πολυµερή (προϊόντα αµαύρωσης). Με αµινοξέα αντιδρά και το δεϋδροασκορβικό οξύ προς καστανού χρώµατος προϊόντα.

8 Πηγές βιταµίνης C Τρόφιµα φυτικής προέλευσης (λαχανικά, όπως ανθοκράµβη, λάχανα, µπρόκολο, χράνο, και φρούτα, όπως ακτινίδια, εσπεριδοειδή, φράουλα, φραγκοστάφυλο) Τρόφιµα ζωικής προέλευσης (συκώτι) Απορρόφηση και βιολογική δράση βιταµίνης C Ανάγκες σε βιταµίνη C Απορροφάται πλήρως και κατανέµεται σε όλους τους ιστούς του σώµατος (σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις απαντάται µόνο στην υπόφυση και τα επινεφρίδια). Συµµετέχει σε αντιδράσεις υδροξυλίωσης (βιοσύνθεση κατεχολαµινών, υδροξυπρολίνης, υδροξυθρυπτοφάνης και κορτικοστεροειδών). Τα ισοµερή του είναι από βιολογική άποψη ανενεργά (D-ξυλοξο-ασκορβικό οξύ) ή ελάχιστα ενεργά (D-ερυθρο-ασκορβικό οξύ) Η ανεπαρκής πρόσληψη βιταµίνης C µπορεί να προκαλέσει µείωση της αντίστασης του οργανισµού σε λοιµώξεις και επιβράδυνση του ρυθµού επούλωσης πληγών, αλλά και να εκδηλωθεί κλινικώς µε την ασθένεια σκορβούτο. Επιπτώσεις της επεξεργασίας των τροφίµων ή της αποθήκευσης τους και της προετοιµασίας τους προς κατανάλωση στη βιταµίνη C Mείωση στη συγκέντρωση της βιταµίνης C παρατηρείται κατά: (α) την παστερίωση ή την έκθεση του γάλακτος στο φως (αντίδραση µε λουµιφλαβίνη) (β) την ψυχρή αποθήκευση των νωπών φρούτων και λαχανικών (γ) τη µεταποίηση φρούτων και λαχανικών λόγω της συµµετοχής της σε χηµικές αντιδράσεις (εξαρτώνται κυρίως από την ενεργό οξύτητα, τη θερµοκρασία και την παρουσία οξυγόνου, ενζύµων και κατιόντων µετάλλων ή άλλων συστατικών µε οξειδωτική ή αναγωγική δράση) ή λόγω της διαλυτοποίησής της στο νερό (δ) το µαγείρεµα των λαχανικών Χρήση του L-ασκορβικού οξέος ως βελτιωτικό τουσιταλεύρου Συµβάλλει στο σχηµατισµό δισουλφιδικών δεσµών στις πρωτεΐνες της γλουτένης (παίζουν καθοριστικό ρόλο στην αρτοποιητική ικανότητα του σιταλεύρου) που οφείλεται στην οξείδωση των σουλφυδρυλικών οµάδων της κυστεΐνης από το δεϋδροασκορβικό οξύ.