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

Transcript

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

2 Αλλαγές στη γεύση των τροφίμων από θερμικές και φυσιολογικές διεργασίες

3 θερμικές διεργασίες

4 1. 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, καμμένου Τα καθαρά σάκχαρα καραμελοποιούνται σε θερμοκρασίες πάνω των 100 βαθμών (120 κλπ) παρουσία καταλυτών μη αμινικής φύσεως (φωσφορικά άλατα, οξέα, αλκάλεα, άλατα οργανικών οξέων, πχ κιτρικά)

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

6 2. Σχηματισμός ευόσμων και γευστικών ουσιών κατά την πορεία της μη ενζυμικής αμαύρωσης

7 Η γεύση και οσμές αποκτούνται από υδατάνθρακες και πρωτεΐνες Αποικοδόμηση Strecker (υδατάνθρακες και πρωτεΐνες) σχηματισμός πτητικών αλδεϋδών με γεύση Παραδείγματα: άρωμα καφέ, φιστικιών, ποπ-κορν 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).

8 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 2- αμίνο-2-δεόξυ-1-αλδόζη (ενδιάμεσο Heynes) + H 2 S NH 3 Reductones and Dehydroreductones Retroaldol Reaction + Amino Acids Strecker degradation Furans Thiophenes Pyrroles Hydroxyacetone Hydroxyacetylaldehyde Acetoin Acetylaldehyde Glyoxal Pyruvaldehyde Glycerolaldehyde Strecker Aldehydes + CO2 + -aminoketone (Methional, NH 3, H 2 S) Pyrazines Pyridines Oxazoles Heterocyclizaion Thiazoles Pyrroles

9 φυσιολογικές διεργασίες

10 3. Υδατάνθρακες τροφίμων και οι μεταβολές που υφίστανται κατά την αποθήκευση Γενικά χαρακτηριστικά 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 ζωωτροφές Σαπωνίνες: δημιουργία αφρού κατά την κατεργασία Φρούτα: αλλαγές υδατανθράκων, ρόλος της θερμοκρασίας, δράση ινβερτάσης Στους 0 βαθμούς η σακχαρόζη μειώνεται στα πορτοκάλια κατά 8% 11 47% Στα γκρέιπ-φρούτ παρόμοια αποτελέσματα

11 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 Όσπρια: αλλαγές υδατανθράκων, ρόλος φωσφορυλάσης Η φωσφορυλάση είναι ενεργή σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (4 βαθμούς) Καλό για φασολάκια, μπιζέλια, κουκιά που συλλέγονται σε πλήρη ωρίμανση και αποθηκεύονται σε χαμηλές θερμοκρασίες Στν πατάτα η γλύκανση είναι ανεπιθύμητη: μαλακή υφή, γλυκειά γεύση και μαύρισμα από αντιδράσεις Maillard Ζωικά τρόφιμα: αλλαγές υδατανθράκων Γρήγορος αποπολυμερισμός του γλυκογόνου στο σηκώτι σε D-γλυκόζη μετά από τη σφαγή Αυτό αποφεύγεται με κατάψυξη Λίγα σάκχαρα υπάρχουν στα εντόσθια, μυαλό, αυγά, θαλασσινά Το γάλα περιέχει 4,8% γαλακτοσάκχαρο, η αποβουτυρωμένη σκόνη 50%

12 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

13 Ένζυμα και αποικοδόμηση αμύλου στους φυτικούς ιστούς

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

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 Χρώση ιωδίου σε ώριμο μήλο και πατάτα

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

22 Τέλος