Θρεπτικές ύλες Τρόφιµα - Τροφή

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 1

2 Θρεπτικές ύλες Τι καλούµε θρεπτικές ύλες; Ποιες είναι; Τρόφιµα Τι καλούµε τρόφιµο; Χηµεία Τροφίµων Θρεπτικές ύλες Τρόφιµα - Τροφή Προϋπόθεση για να χαρακτηριστεί ένα προϊόν τρόφιµο; 2

3 Χηµεία Τροφίµων οµή, ιδιότητες, κατηγορίες Τρόφιµα ζωικής προελεύσεως Π.χ Κρέας και προϊόντα κρέατος Ευφραντικά Π.χ Αλκοολούχα ποτά Τρόφιµα φυτικής προελεύσεως Π.χ Φρούτα, λαχανικά 3

4 Στόχοι Χηµείας Τροφίµων Προσδιορισµός ιδιοτήτων συστατικών τροφίµων Προσπάθειες για επίτευξη πιο αποτελεσµατικής συντήρησης στα τρόφιµα αναφορικά µε την διατήρηση της ποιότητας κατά την αποθήκευση Μελέτη των χηµικών αλλαγών που συµβαίνουν κατά την διάρκεια της επεξεργασίας, κατεργασίας, συσκευασίας και αποθήκευσης π.χ. µείωση της απώλειας βιταµινών κατά την θέρµανση έλεγχος µετουσίωσης της πρωτεΐνης κατά την θερµική επεξεργασία 4

5 ΝΕΡΟ 5

6 Το νερό είναι το πιο άφθονο συστατικό των τροφίµων Τρόφιµο Νερό %(w/w) Ντοµάτα 95 Μπρόκολο 92 Πατάτα 90 Μήλο 85 Τυρί 37 Ψωµί 35 Μέλι 20 Ποτό Νερό %(w/w) Μπύρα 90 Ουίσκι 60 6

7 ΦΥΣΙΚΕΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΠΑΓΟΥ Σύγκριση των ιδιοτήτων του νερού (σηµείο ζέσεως, σηµείο τήξεως, θερµοκρασία εξάτµισης) µε αυτές άλλων παροµοίου µοριακού τύπου µορίων (CH 4, NH 3, HF) δείχνει ότι το νερό κατέχει µεγαλύτερες τιµές από τις αντίστοιχες των αντίστοιχων µορίων. Χηµική ένωση Σηµείο ζέσεως o C Σηµείο τήξεως o C Θερµότητα εξάχνωσης (cal/mole) CH NH HF H 2 Ο

8 Σηµαντικό το γεγονός ότι η θερµική αγωγιµότητα του πάγου στους 0 o C είναι 4 από ότι το νερό στην ίδια θερµοκρασία. (ο πάγος άγει (µεταφέρει) θερµότητα σε γρηγορότερο ρυθµό από ότι το νερό). Επίσης, ο πάγος έχει συντελεστή θερµικής διάχυσης 9 από ότι το νερό στους 0 o C (ο πάγος υφίσταται αλλαγή της θερµοκρασίας του µε µεγαλύτερο ρυθµό από ότι το νερό στο ίδιο περιβάλλον). Τα παραπάνω εξηγούν γιατί οι ιστοί ψύχονται πιο γρήγορα από ότι αποψύχονται αν και οι ενεργειακές διαφορές είναι ίσες. Η εξήγηση των παραπάνω παρατηρήσεων δίνεται από την δοµή του µορίου του νερού. Ο σχηµατισµός του µορίου του νερού οφείλεται σε 2 οµοιοπολικούς δεσµούς µεταξύ 2 ατόµων Η και ενός ατόµου Ο. 8

9 Η δοµή του νερού δείχνει ότι το µισό µόριο νερού έχει περίσσεια αρνητικού φορτίου (2 σετ µονήρων ζευγών ηλεκτρονίων, αρνητικά φορτισµένο) και το άλλο µισό περίσσεια θετικού φορτίου (2 σ δεσµούς, θετικά φορτισµένο). Έτσι, το νερό συµπεριφέρεται σαν δίπολο. Συνέπεια αυτού, είναι η ανάπτυξη διαµοριακών ελκτικών δυνάµεων µεταξύ γειτονικών µορίων νερού. Κάθε µόριο νερού ενώνεται µε άλλα τέσσερα όµοια µόρια. Έτσι το νερό σχηµατίζει τρισδιάστατα πλέγµατα µέσω δεσµών Η. Οι δεσµοί Η είναι ισχυρότατοι δεσµοί οι οποίοι για να διασπαστούν απαιτείται επιπλέον ποσό ενέργειας. Για αυτόν το λόγο παρατηρούνται οι υψηλές τιµές σηµείου ζέσεως, τήξεως και θερµοκρασία εξάχνωσης. 9

10 Παράγοντες που επιδρούν στη δοµή του νερού 1. Επίδραση ιόντων Μικρά σε µέγεθος και πολυσθενή ιόντα δηµιουργούν ισχυρά ηλεκτρικά πεδία και ενισχύουν την τετραεδρική δοµή του νερού π.χ. Li +, Na +, Ca 2+, Mg 2+, Al 3+, F - και άρα µειώνουν τη ρευστότητά του. Μεγάλα σε µέγεθος και µονοσθενή ιόντα δηµιουργούν ασθενή ηλεκτρικά πεδία και αλλοιώνουν την τετραεδρική δοµή του νερού π.χ. Cl -, NO 3 -, BrO 3-, NH 4+ και άρα αυξάνουν τη ρευστότητά του 2. Επίδραση αντιδραστηρίων που σχηµατίζουν δεσµούς Η µε το νερό Αυτές οι ενώσεις καταστρέφουν την τετραεδρική δοµή του νερού Παράδειγµα αποτελεί η ουρία η οποία ανταγωνίζεται το νερό αναφορικά µε το σχηµατισµό δεσµών Η και οδηγεί σε µείωση ρευστότητας του νερού. 3. Επίδραση αντιδραστηρίων που ενισχύουν τη δοµή του νερού Αδρανείς χηµικά ουσίες (υδρογονάνθρακες και ευγενή αέρια) και µη πολικές οµάδες ουσιών (λιπαρά οξέα, αµινοξέα πρωτεΐνες) ενισχύουν την τετραεδρική δοµή του πάγου. 10

11 ΕΛΕΥΘΕΡΟ/ ΕΜΕΥΜΕΝΟ ΝΕΡΟ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Πολλές ιδιότητες τροφίµων όπως ευαισθησία σε µικροβιακή ανάπτυξη εξαρτάται από το ποσοστό του νερού που περιέχει. ΟΜΩΣ, το πιο σηµαντικό στην σταθερότητα ενός τροφίµου δεν είναι τα επίπεδα νερού που περιέχει αλλά η ενεργότητα νερού (α w ),, δηλαδή ο βαθµός διαθεσιµότητας του νερού για συµµετοχή σε ενζυµικές και χηµικές αντιδράσεις ή στην ανάπτυξη µικροβίων και γενικότερα µικροοργανισµών. a w =P P α w =ενεργότητα νερού P=µερική πίεση νερού στο τρόφιµο P o =τάση ατµών νερού στηv ίδια θερµοκρασία εάν P<P o α w <1 (σύνηθες φαινόµενο στα τρόφιµα) εάν α w =1 ή P=P o το νερό είναι σε ελεύθερη κατάσταση (καθαρό νερό). P o Σε όλες τις περιπτώσεις όπου α w <1 ή P<P o το νερό είναι είτε φυσικά προσροφηµένο στο τρόφιµο ή χηµικά δεσµευµένο (µέσω δεσµών υδρογόνου) 11

12 Η κατάσταση του τροφίµου στο νερό περιγράφεται από τη σχέση µεταξύ υγρασίας και ενεργότητας νερού Μικρή µεταβολή στη υγρασία επιφέρει σηµαντική µεταβολή στην ενεργότητα νερού Υγρασία αw ΙΣΟΘΕΡΜΟΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗΣ ΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΑ (20 C) 12

13 Τρόφιµο Ενεργότητα νερού Κρέας 0,98 Τυρί 0,97 Σαλάµι 0,83 Ζυµαρικά 0,50 Ελάχιστες τιµές για την ανάπτυξη µικροοργανισµών Βακτήρια 0,91 Ζύµες 0,88 Μύκητες 0,80 13

14 Σηµασία νερού για διατροφή Αποτελεί το διαλύτη και το µεταφορικό µέσο των θρεπτικών υλών. Η µεγάλη ειδική θερµότητα και λανθάνουσα θερµότητα εξάτµισης που κατέχει του δίνει την δυνατότητα να εµποδίζει τις απότοµες µεταβολές θερµοκρασίας Απώλεια κατά 10% επιφέρει βλάβες στην υγεία του ανθρώπου. Οι ηµερήσιες ανάγκες των ενηλίκων κυµαίνονται στα 2,5 λίτρα περίπου 14