Υ ΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ (χηµικοί τύποι, αντιδράσεις και πίνακες από το βιβλίο µε τίτλο Food Chemistry, των H.- D. Belitz, W. Grosch & P. Schieberle, 4 th Edition, 2009, Springer, New York) ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ (3-9 C-άτοµα) Γλυκόζη (προϊόν της φωτοσύνθεσης στα φυτά, της γλυκονεογένεσης στα ζώα). ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ (ολιγοµερή µονοσακχαριτών) ισακχαρίτες (αφοµοιώσιµοι) Ανώτεροι ολιγοσακχαρίτες (3-10 µόρια µονοσακχαριτών, αφοµοιώσιµοι ή µη). ΣΑΚΧΑΡΑ Μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες και ανώτεροι ολιγοσακχαρίτες µε µέχρι 2 διαφορετικούς µονοσακχαρίτες στο µόριό τους. ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ (πολυµερή µονοσακχαριτών ή/και παραγώγων τους) Οµοπολυσακχαρίτες (µη αφοµοιώσιµοι, όπως η κυτταρίνη, ή αφοµοιώσιµοι, όπως το άµυλο) Ετεροπολυσακχαρίτες (µη αφοµοιώσιµοι) ΡΟΛΟΣ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ Υ ΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ οµικοί λίθοι πολύτιµων βιοµορίων (πυρηνικά οξέα, γλυκολιπίδια, γλυκοπρωτεΐνες) Πέψη και απορρόφηση αφοµοιώσιµων υδατανθράκων (βλέπε βιβλίο) Αποθήκευση µέρους της γλυκόζης µε µορφή γλυκογόνου (ήπαρ, µυς) Μετατροπή της περίσσειας της γλυκόζης σε λίπος (υπερβολική λήψη υδατανθράκων) Καλή λειτουργία του παχέος εντέρου Καλύτερη αφοµοίωση άλλων συστατικών (µη αφοµοιώσιµοι υδατάνθρακες) ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣ Υ ΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ ΣΤΑ ΤΡΟΦΙΜΑ Επίδραση στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά (άµεση συµβολή των σακχάρων στη γεύση και έµµεση συµβολή τους στο άρωµα και το χρώµα) Επίδραση στα φυσικοχηµικά χαρακτηριστικά (ικανότητα των πολυσακχαριτών να σχηµατίζουν πηκτή ή να διογκώνονται λόγω απορρόφησης νερού) ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ Πολυ-υδροξυλιωµένες αλδεΰδες (αλδόζες) ή κετόνες (κετόζες) Απλούστερη αλδόζη: γλυκεριναλδεΰδη (προϊόν οξείδωσης της γλυκερόλης) Απλούστερη κετόζη: διυδροξυακετόνη (προϊόν οξείδωσης της γλυκερόλης)
ΟΜΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 1. Αριθµός ατόµων άνθρακα (πεντόζες/πεντουλόζες, εξόζες/εξουλόζες) 2. D- και L-εναντιοµερή (διαφέρουν ως προς τη διευθέτηση στο χώρο της υδροξυλικής οµάδας στο ασύµµετρο C-άτοµο που απέχει πιο πολύ από την καρβονυλική οµάδα) 3. Eπιµερή (διαφέρουν ως προς τη διευθέτηση της υδροξυλικής οµάδας σε ένα µόνον ασύµµετρο C-άτοµο και διακρίνονται σε 2-επιµερή, 3-επιµερή, κτλ) 4. Ανωµερή (1-επιµερή) ενός εναντιοµερούς (για παράδειγµα α-d- και β-d-ανωµερές) λόγω σχηµατισµού ενός επιπλέον ασύµµετρου C-ατόµου (ανωµερές C-άτοµο) όταν ο µονοσακχαρίτης απαντάται µε τη µορφή κυκλικής ηµιακετάλης (φουρανόζης ή πυρανόζης) 5. Οι πυρανόζες είναι πιο σταθερές από ενεργειακή άποψη, όπως και τα β-ανωµερή (η γλυκόζη απαντάται σε ποσοστό 64% ως β-πυρανόζη και σε ποσοστό 36% ως α-πυρανόζη). Ανωµερή γλυκοπυρανόζης Ανωµερή γλυκοφουρανόζης
ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΑΝΑΓΩΓΗΣ (ΠΟΛΥΟΛΕΣ) Χαρακτηριστικές πολυόλες (αλδιτόλες) των τροφίµων D-Σορβιτόλη (αχλάδι, βύσινο, δαµάσκηνο, κεράσι, µήλο, ροδάκινο, βερίκοκο) D-Μαννιτόλη (ελιά, µανιτάρι, µελιτζάνα, σέλινο, αντίδι) D-Ξυλιτόλη (δαµάσκηνο, αντίδι, κουνουπίδι, µελιτζάνα) Γλυκερόλη (οίνος) Χρήση πολυολών στην παραγωγή τροφίµων Υποκατάστατα της ζάχαρης (λόγω γλυκειάς γεύσης). Μέσα συγκράτησης νερού (µείωση της ενεργότητας νερού εξαιτίας της µεγάλης υγροσκοπικότητας) για αύξηση της διατηρησιµότητας (µαρµελάδα), αποτροπή της κρυστάλλωσης (προϊόντα ζαχαροπλαστικής) ή καλύτερη επανυδάτωση (αποξηραµένα τρόφιµα). Παραγωγή πολυολών σε βιοµηχανική κλιµακα Υδρογόνωση του ιµβερτοσακχάρου ή αµυλοσιροπίου πλούσιου σε γλυκόζη (D-σορβιτόλη, D-µαννιτόλη) και της D-ξυλόζης (D-ξυλιτόλη). Ιδιότητες πολυολών µε βιολογική σηµασία Παροχή λιγότερης ενέργειας στον οργανισµό (1,7 kcal/g, η D-µαννιτόλη, και 2 kcal/g, η D-ξυλιτόλη και η D-σορβιτόλη) από αυτή των αφοµοιώσιµων υδατανθράκων (4 kcal/g) επειδή µεγάλο µέρος τους φθάνει άπεπτο στο παχύ έντερο (µερική απορρόφηση). Παρεµπόδιση σχηµατισµού τερηδόνας στα δόντια. Υπακτική δράση (ταχύς µεταβολισµός D-µαννιτόλης & D-σορβιτόλης στο παχύ έντερο). Αποδιεγέρτες του οξυγόνου στην πρώτη διεγερµένη κατάσταση (D-µαννιτόλη, D-σορβιτόλη) Ικανότητα δέσµευσης ελευθέρων ριζών (D-µαννιτόλη)
ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΟΞΕΙ ΩΣΗΣ Αλδόζες: οξειδώνονται προς αλδονικά, ουρονικά ή αλδαρικά οξέα που απαντώνται σε ελεύθερη µορφή (ph < 3) ή µε µορφή λακτόνης (ph 3-7). Κετόζες: δεν οξειδώνονται (διασπώνται παρουσία ισχυρών οξειδωτικών µέσων). ΑΛ ΟΝΙΚΑ ΟΞΕΑ (οξείδωση καρβονυλικής οµάδας) D-γλυκονικό οξύ (ώριµα φρούτα, προϊόν της in vivo οξείδωσης της γλυκόζης) Χρησιµοποιείται µε τη µορφή της D-γλυκονο-δ-λακτόνης όταν επιδιώκεται η βραδεία απελευθέρωσή του (κατά την παραγωγή αλλαντικών ωρίµανσης, επειδή βελτιώνει το χρώµα και επιταχύνει την ωρίµανσή τους, ή προϊόντων αρτοποιίας που παράγονται µε χρήση ειδικού τύπου αλεύρου στο οποίο έχει προστεθεί µαζί µε άλλα διογκωτικά µέσα). ΟΥΡΟΝΙΚΑ ΟΞΕΑ (οξείδωση πρωτοταγούς υδροξυλικής οµάδας) οµικοί λίθοι ετεροπολυσακχαριτών (D-γλυκουρονικό, D-γαλακτουρονικό, D-µαννουρονικό) και ολιγοσακχαριτών (σε γλυκοζίτες, όπως οι σαπωνίνες). D-γλυκουρονικό οξύ Συµβολή στην αποµάκρυνση τοξικών ενώσεων από τον οργανισµό (αποτοξίνωση). Πρόδροµη ένωση στη βιοσύνθεση, σε πολλά είδη ζώων, του L-ασκορβικού οξέος. ΑΛ ΑΡΙΚΑ (ή ΣΑΚΧΑΡΙΚΑ) ΟΞΕΑ (οξείδωση πρωτοταγούς υδροξυλικής οµάδας και καρβονυλικής οµάδας) D-γαλακταρικό οξύ (ώριµοι ραγώδεις καρποί, ροδάκινο, βερίκοκο, αχλάδι) Αδιάλυτο στα οξέα (σε αντίθεση µε τα αλδαρικά οξέα άλλων εξοζών) ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΑΛΚΑΛΕΩΣ Επίδραση αραιού διαλύµατος αλκάλεως Σχηµατισµός 1,2-ή 2,3-εν-διόλης Μετάθεση Lobry de Bruyn-van Ekenstein (βλέπε βιβλίο)
Επίδραση θερµού αραιού διαλύµατος αλκάλεως απουσία οξειδωτικού µέσου Σχηµατισµός εν-διολών που διασπώνται µε σχηµατισµό και δραστικής α-δικαρβονυλικής ένωσης (2-οξο-προπανάλη από την 1,2-εν-διόλη της φρουκτόζης). Επίδραση πυκνού διαλύµατος αλκάλεως απουσία οξειδωτικού µέσου Σχηµατισµός εν-διολών που διασπώνται προς δεοξυ-οζόνες (α-δικαρβονυλικές ενώσεις) οι οποίες µετατρέπονται εν µέρει σε παράγωγα αλδονικών οξέων, πολυµερίζονται προς έγχρωµα προϊόντα ή διασπώνται προς πτητικές και µη πτητικές ενώσεις (αλειφατικές, αλεικυκλικές ή ετεροκυκλικές). Επίδραση πυκνού διαλύµατος αλκάλεως παρουσία οξειδωτικού µέσου Σχηµατισµός εν-διολών που διασπώνται προς οζόνες και στη συνέχεια προς µονοσακχαρίτες µε µικρότερο αριθµό ατόµων άνθρακα και αλδεΰδες (αξιοποίηση της αντίδρασης στον προσδιορισµό των αναγόντων σακχάρων).
ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΟΞΕΟΣ Επίδραση ασθενούς διαλύµατος οξέος (ph 3-7) ιάσπαση παρουσία ενώσεων µε αµινική οµάδα στο µόριό τους (αντίδραση Maillard) Μετατροπή γλυκόζης σε δισακχαρίτες και ανώτερους ολιγοσακχαρίτες (η αντίδραση είναι αντιστρεπτή και λαµβάνει χώρα και κατά την όξινη υδρόλυση του αµύλου). Επίδραση θερµού πυκνού διαλύµατος οξέος (ph < 3) Σχηµατισµός εν-διολών και µέσω αντιδράσεων ενολοποίησης και απόσπασης νερού φουρανικών παραγώγων, όπως φουρφουράλης ή 5-υδροξυµεθυλοφουρφουράλης (HMF) από τις πεντόζες/πεντουλόζες ή τις εξόζες/εξουλόζες, αντιστοίχως. HMF Η HMF διασπάται προς µυρµηκικό και 4-οξο-πεντανοϊκό οξύ (λαιβουλινικό οξύ). Οι φουρφουράλες αντιδρούν µε φαινόλες προς έγχρωµες ενώσεις (ανίχνευση σακχάρων, προσδιορισµός ολικών υδατανθράκων). ΚΥΡΙΟΙ ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Γλυκόζη (µέλι, φρούτα) (Βλέπε βιβλίο) Ζυµώνεται κατά την παραγωγή πολλών τροφίµων προς αιθανόλη ή γαλακτικό οξύ που µε τη σειρά του ζυµώνεται προς οξικό ή βουτυρικό οξύ. Χρησιµοποιείται: (α) σε κρυσταλλική µορφή (αποτελείται σχεδόν αποκλειστικώς από το β-ανωµερές της) (β) µε τη µορφή παχύρρευστων προϊόντων που παράγονται µε χηµική ή ενζυµική υδρόλυση του αµύλου (αµυλοσιρόπια) ή µε ενζυµική υδρόλυση της κυτταρίνης. Τα αµυλοσιρόπια χρησιµοποιούνται ως γλυκαντική ύλη (υποκατάστατα ζάχαρης), αλλά και λόγω ορισµένων φυσικοχηµικών ιδιοτήτων τους στη βιοµηχανία τροφίµων.
Αµυλοσιρόπια από όξινη υδρόλυση του αµύλου Περιέχουν ανάγοντα σάκχαρα (γλυκόζη, µαλτόζη, µαλτοολιγοσακχαρίτες και δεξτρίνες), σε συγκέντρωση, εκφρασµένη σε ισοδύναµα γλυκόζης (dextrose equivalents, DE) µεταξύ 20 έως 68, HMF και προϊόντα αναστροφής. Οι δεξτρίνες είναι αδιάλυτα στην αιθανόλη πολυµερή προϊόντα της µερικής υδρόλυσης του αµύλου που εµφανίζουν αναγωγική δράση. Συστατικό DE=30 DE=40 DE=60 Γλυκόζη 10% 17% 36% Μαλτόζη 9% 13% 20% Μαλτοτριόζη 9% 11% 13% Ανώτεροι µαλτοολιγοσακχαρίτες και δεξτρίνες* 72% 59% 31% Αµυλοσιρόπια από ενζυµική υδρόλυση του αµύλου Παράγονται µε καταλυτική δράση συνδυασµού αµυλολυτικών ενζύµων (α-και β-αµυλάση, γλυκοαµυλάση, πουλλουλανάση) και µπορεί να έχουν γλυκόζη ή µαλτόζη ως κύριο συστατικό. Συστατικό DE=20 DE=65 DE=97 Γλυκόζη 1% 39% 96% Μαλτόζη 5% 35% 2% Μαλτοτριόζη 6% 11% - Ανώτεροι µαλτοολιγοσακχαρίτες και δεξτρίνες 88% 15% 2% Φρουκτόζη (µέλι, φρούτα) Ελεύθερη ή µε µορφή ολιγο- και πολυσακχαριτών. Χρησιµοποιείται ως υποκατάστατο της ζάχαρης, κυρίως σε τρόφιµα για διαβητικούς, σε κρυσταλλική µορφή, µε µορφή ισογλυκόζης (αµυλοσιρόπιο στο οποίο µεγάλο µέρος της γλυκόζης έχει µετατραπεί σε φρουκτόζη µε τη δράση ειδικής ισοµεράσης) ή µε τη µορφή προϊόντος υδρόλυσης της ινουλίνης (οµοπολυσακχαρίτης). ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ Αποτελούνται κατά κύριο λόγο από D-γλυκόζη (ως πυρανόζη), D-γαλακτόζη (ως πυρανόζη) και D-φρουκτόζη (ως φουρανόζη) που ενώνονται µέσω γλυκοζιτικών δεσµών οι ο- ποίοι σχηµατίζονται µεταξύ ηµιακεταλικών υδροξυλικών οµάδων (µη ανάγοντες ολιγοσακχαρίτες) ή µεταξύ ηµιακεταλικής υδροξυλικής και δευτεροταγούς υδροξυλικής οµάδας (ανάγοντες ολιγοσακχαρίτες). Ανάγοντες ολιγοσακχαρίτες αποτελούν το δοµικό λίθος γλυκοζιτών ή τον επαναλαµβανόµενο δοµικό λίθο πολυσακχαριτών (µαλτόζη στο άµυλο, κελλοβιόζη στην κυτταρίνη) Το είδος του γλυκοζιτικού δεσµού (α- ή β-) καθορίζεται από το ανωµερές του µονοσακχαρίτη που η ηµιακεταλική υδροξυλική οµάδα του συµµετέχει στο σχηµατισµό του.
Οι ανώτεροι ολιγοσακχαρίτες που αποτελούνται από µόρια D-γλυκόζης (µαλτόζη, µαλτοτριόζη, µαλτοτετραόζη, µαλτοπενταόζη) έχουν α-1 4 γλυκοζιτικούς δεσµούς, ενώ οι ανάλογοι δισακχαρίτες έχουν α-1 4 (µαλτόζη), β-1 4 (κελλοβιόζη), α-1 6 (ισοµαλτόζη), β-1 6 (γεντιοβιόζη), α-1 1 (τρεχαλόζη) ή β-1 2 γλυκοζιτικό δεσµό (σοφορόζη). Οι δισακχαρίτες που αποτελούνται από µόρια διαφορετικών µονοσακχαριτών έχουν α- 1 2 (σακχαρόζη), α-1 4 (µαλτουλόζη), α-1 6 (µελιβιόζη, ρουτινόζη) ή β-1 4 γλυκοζιτικό δεσµό (λακτόζη, λακτουλόζη). οµή µερικών ολιγοσακχαριτών Σακχαρόζη Μαλτόζη Λακτόζη Τρεχαλόζη Ραφφινόζη Σταχυόζη Ο-α-D-Glcp-(1 2)-β-D-Fruf Ο-α-D-Glcp-(1 4)-D-Glcp O-β-D-Galp-(1 4)-D-Glcp O-α-D-Glcp-(1 1)-α-D-Glcp O-α-D-Galp-(1 6)-O-α-D-Glcp-(1 2)-β-D-Fruf O-α-D-Galp-(1 6)-O-α-D-Galp-(1 6)-O-α-D-Glcp-(1 2)-β-D-Fruf Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΜΗ ΑΝΑΓΟΝΤΩΝ ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ Σχετικά σταθεροί σε ασθενώς αλκαλικό περιβάλλον (σε αντίθεση µε τους ανάγοντες που συµπεριφέρονται όπως οι µονοσακχαρίτες) Υδρολύσιµοι σε όξινο περιβάλλον (ιδιότητα που αξιοποιείται στον έµµεσο προσδιορισµό τους ως ανάγοντα σάκχαρα). ΚΥΡΙΟΙ ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Σακχαρόζη (βλέπε βιβλίο) Μαλτόζη (βλέπε βιβλίο) Ενδιάµεσο υδατοδιαλυτό προϊόν του µεταβολισµού του αµύλου στα φυτά που απαντάται κυρίως σε ριζώµατα και βολβούς, στο φύτρο των δηµητριακών, και στη βύνη.
Λακτόζη (βλέπε βιβλίο) Κατά τη θέρµανση του γάλακτος µετατρέπεται σε µικρό βαθµό σε λακτουλόζη [Ο-β-D- Galp-(1 4)-D-Fruf]) Απαντάται µε τη µορφή τόσο του α- όσο και του β-ανωµερούς επειδή η γλυκόζη µπορεί να απαντάται στο µόριό της τόσο στην α- όσο και στη β-µορφή (σε αντίθεση µε τη γαλακτόζη που απαντάται πάντα στη β-µορφή). Σε κρυσταλλική µορφή απαντάται κυρίως µε τη µορφή του µονοϋδρίτη του α-ανωµερούς (δυσδιάλυτος στο νερό και λιγότερο γλυκός σε σχέση µε το β-ανωµερές) ή µε τη µορφή του άνυδρου β-ανωµερούς (σχηµατίζεται µε κρυστάλλωση σε θερµοκρασία υψηλότερη από 93 ο C). Παράγεται σε βιοµηχανική κλίµακα από τον ορό του γάλακτος (τυρόγαλα). Κατά την παραγωγή των γαλακτοκοµικών προϊόντων µετατρέπεται, µετά την υδρόλυσή της, µε ζύµωση των δοµικών λίθων της, σε γαλακτικό οξύ (από οξυγαλακτικά βακτήρια) ή/και αιθανόλη (από ζυµοµύκητες). Ραφφινόζη (γλυκοπατάτα, µελάσσα, όσπρια)-σταχυόζη & Βερµπασκόζη (όσπρια) Μη αφοµοιώσιµοι ολιγοσακχαρίτες που δεν εµφανίζουν αναγωγική δράση (κατά την υ- δρόλυση της ραφφινόζης σε ήπιες συνθήκες σχηµατίζεται ο δισακχαρίτης µελιβιόζη). Η περιεκτικότητα των οσπρίων σε σταχυόζη ή σε βερµπασκόζη [O-α-D-Galp-(1 6)-Oα-D-Galp-(1 6)-O-α-D-Galp-(1 6)-O-α-D-Glcp-(1 2)-β-D-Fruf]) είναι υψηλότερη α- πό αυτή σε ραφφινόζη (εξαίρεση αποτελεί το ρεβίθι). Μαλτοολιγοσακχαρίτες (ενδιάµεσα προϊόντα της αποικοδόµησης του αµύλου) Αποτελούνται από 3-10 µόρια γλυκόζης ενωµένα µέσω α-1 4 γλυκοζιτικού δεσµού και έχουν ασθενέστερη αναγωγική δράση σε σχέση µε τη µαλτόζη (αφοµοιώσιµοι) Φρουκτοολιγοσακχαρίτες (κρεµµύδι, µπανάνα) Αποτελούνται από 2-10 µόρια φρουκτόζης, ενωµένα κυρίως µέσω β-1 2 γλυκοζιτικού δεσµού (στη θέση ενός µορίου φρουκτόζης µπορεί να υπάρχει µόριο σακχαρόζης) έχουν γλυκειά γεύση, και δεν εµφανίζουν αναγωγική δράση (µη αφοµοιώσιµοι). ΓΛΥΚΟΖΙΤΕΣ Παράγωγα µονοσακχαριτών ή αναγόντων ολιγοσακχαριτών που διακρίνονται σε Ο-, Ν- και S-γλυκοζίτες ανάλογα µε το άγλυκο συστατικό τους. Επηρεάζουν την ποιότητα πολλών τροφίµων επειδή επιδρούν στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά ή εµφανίζουν βιολογική δράση. Ο-Γλυκοζίτες (βλέπε βιβλίο) Το άγλυκο συστατικό τους είναι συνήθως φαινολική ένωση, στεροειδές ή τερπενοειδές. Οι πιο γνωστοί είναι φυσικές χρωστικές, όπως οι ανθοκυανίνες (µε άγλυκο συστατικό τις ανθοκυανιδίνες) και τα φλαβονοειδή (µε άγλυκο συστατικό φλαβονόλες ή φλαβόνες). Άλλοι έχουν πικρή γεύση (φλαβανόνες γλυκοζιτικώς ενωµένες µε δισακχαρίτες), αποτελούν τα επιφανειοδραστικά συστατικά πολλών φυτών (σαπωνίνες, που έχουν ως άγλυκο
συστατικό πεντακυκλικές τριτερπενικές ενώσεις ή τις σαπωγενίνες) ή εµφανίζουν τοξική δράση (γλυκοζίτες µε άγλυκο συστατικό 2-υδροξυνιτριλοπαράγωγα από τα οποία µε τη δράση µιας λυάσης ή κατά τη θέρµανση ελευθερώνεται υδροκυάνιο). Ν-Γλυκοζίτες (βλέπε βιβλίο) Γλυκο-αλκαλοειδή της πατάτας µε δριµεία καυστική γεύση (σολανίνη, α-χακονίνη). Νουκλεοτίδια (µερικά χρησιµοποιούνται ως ενισχυτικά της γεύσης). S-Γλυκοζίτες (βλέπε βιβλίο) Γλυκοζίτες σιναπελαίων, που υδρολύονται µε απελευθέρωση θειοκυανικών εστέρων (παρεµποδίζουν την πρόσληψη ιωδίου από το θυροειδή αδένα), ή οξαζολιδινο-2-θειονών, οι οποίοι υδρολύονται µε απελευθέρωση θειοξαζολιδονών (παρεµποδίζουν την ιωδίωση της τυροσίνης στο θυροειδή αδένα). ΕΜΜΕΣΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΜΟΝΟ- & ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ ΣΤΑ ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Οφείλεται στη συµµετοχή τους σε αντιδράσεις µη οξειδωτικής αµαύρωσης (ή µη ενζυµικής αµαύρωσης) όπως η αντίδραση Maillard και η καραµελοποίηση που επηρεάζουν σε µεγάλο βαθµό κυρίως την οσµή και το χρώµα των τροφίµων. ΚΑΡΑΜΕΛΟΠΟΙΗΣΗ Σύνολο αντιδράσεων (υδρόλυσης, ισοµερείωσης, απόσπασης νερού, διαµοριακής ή/και ενδοµοριακής συµπύκνωσης) που λαµβάνουν χώρα κατά την τήξη σακχάρων (µονο- και δισακχαρίτες σε κρυσταλλική µορφή) ή τη θέρµανση διαλυµάτων σακχάρων (σιρόπια) παρουσία αλκαλικών ή όξινων καταλυτών. Συµβάλλει στην παραγωγή καστανού χρώµατος προϊόντων µε τυπικό άρωµα καραµέλας. Το είδος του προϊόντος που παράγεται εξαρτάται από το σάκχαρο και τους καταλύτες και µπορεί να είναι είτε έντονα αρωµατισµένο είτε έντονα χρωµατισµένο. Καραµελόχρωµα Προϊόν που παράγεται όταν θερµαίνεται σιρόπι γλυκόζης µε θειικό οξύ παρουσία θειώδους αµµωνίου και χρησιµοποιείται ως χρωστική κατά την παραγωγή προϊόντων ζαχαροπλαστικής και αναψυκτικών καθώς περιέχει σταθερά έγχρωµα πολυµερή (είναι διαλυτά στα οξέα επειδή περιέχουν στο µόριό τους σουλφονικές οµάδες λόγω της προσθήκης θειωδών στους διπλούς δεσµούς των εν-διολών που σχηµατίζονται αρχικώς). εν έχει γλυκεία γεύση και περιέχει ανυδριτικά παράγωγα της γλυκόζης, όπως γλυκοζάνη (1,2-ανυδρο-α-D-γλυκόζη) και λαιβογλυκοζάνη (1,6-ανυδρο-α-D-γλυκόζη). Έντονα αρωµατισµένα προϊόντα Παράγονται όταν θερµαίνεται σιρόπι σακχαρόζης σε ισχυρώς αλκαλικό περιβάλλον και είναι πλούσια σε πτητικά συστατικά που ευθύνονται για το χαρακτηριστικό άρωµά τους, κυρίως σε ισοκυκλικές και ετεροκυκλικές αλκυλενολόνες (κυκλοπεντενολόνες, κυκλοε-
ξενολόνες, 2-διυδροφουρανολόνες). Περιέχουν ανυδριτικό παράγωγο της σακχαρόζης µε ελαφρώς πικρή γεύση (ισοσακχαροζάνη), και πολυµερή µε πικρή (καραµελάνη, καραµελένη) έως πολύ πικρή γεύση (καραµελίνη). Οι κυκλοπεντενολόνες είναι παράγωγα της 2-υδροξυ-2-κυκλοπεντεν-1-όνης µε οσµή καραµέλας (έχουν ταυτοποιηθεί και στο πτητικό κλάσµα του προϊόντος που προκύπτει κατά τη θέρµανση αλκαλικού διαλύµατος φρουκτόζης απουσία οξειδωτικού µέσου). ΑΝΤΙ ΡΑΣΗ MAILLARD Σύνολο αντιδράσεων που λαµβάνει χώρα κατά τη θέρµανση τροφίµων µε ενεργότητα νερού µεταξύ 0,4 και 0,9 (κλιβανισµός αρτοµάζας κατά την παραγωγή του άρτου, φρύξη του καφέ, µαγείρεµα κρέατος), αλλά και κατά την διατήρηση ανάλογων προϊόντων σε α- ποθήκευση. Αρχικά αντιδρώντα: ανάγοντα σάκχαρα (µέσω της ηµιακεταλικής υδροξυλικής οµάδας τους) και αµινοξέα, πεπτίδια ή πρωτεΐνες (µέσω κυρίως µιας α-αµινικής οµάδας τους) Αρχικά προϊόντα: γλυκοσυλιωµένα αµινοπαράγωγα (γλυκοσυλαµίνες). Πρώιµα προϊόντα της αντίδρασης Maillard Ενώσεις Amadori (1-αµινο-2-δεοξυκετόζες) Σχηµατίζονται από τη γλυκοσυλαµίνη µιας αλδοζής (ενδιάµεσα σχηµατίζεται ιµίνη/1,2- εν-αµινόλη) ή µιας κετόζης (ενδιάµεσα σχηµατίζεται ιµίνη/2,3-εν-αµινόλη)
Ενώσεις Heyns (2-αµινο-1-δεοξυαλδόζες) Σχηµατίζονται από τη γλυκοσυλαµίνη µιας κετόζης (ενδιάµεσα σχηµατίζεται ιµίνη/1,2- εν-αµινόλη) Ενδιάµεσα προϊόντα της αντίδρασης Maillard Πολύ δραστικές α-δικαρβονυλικές ενώσεις (κυρίως 1- και 3-δεοξυ-οζόνες) Σχηµατίζονται από τις 1,2- και τις 2,3-εν-αµινόλες ή τις ενώσεις Amadori και Heyns σε περιβάλλον µε τιµή ph µεταξύ 4 και 7 Συµµετέχουν σε αντιδράσεις ενολοποίησης και απόσπασης νερού µε αποτέλεσµα να διασπώνται προς εξίσου δραστικά προϊόντα.
Τελικά προϊόντα της αντίδρασης Maillard Πτητικές και µη πτητικές ενώσεις (µεταξύ των τελευταίων περιλαµβάνονται ενώσεις που σχηµατίζονται και κατά την επίδραση θερµού πυκνού διαλύµατος ισχυρού οξέος στους µονοσακχαρίτες, όπως η HMF, και ενώσεις µε ισχυρή αναγωγική δράση οι οποίες δρουν ως δευτεροταγή αντιοξειδωτικά). Πτητικές ενώσεις Συνεισφέρουν στο άρωµα των θερµικά επεξεργασµένων κυρίως τροφίµων και είναι κατά κύριο λόγο ετεροκυκλικές ενώσεις (φουρανικά, πυρρολικά, πυριδινικά, πυραζινικά, θειαζολικά παράγωγα) που σχηµατίζονται άµεσα ή έµµεσα και κατά την αντίδραση Strecker. Αντίδραση Strecker Αντίδραση α-δικαρβονυλικών ενώσεων µε ελεύθερα αµινοξέα που λαµβάνει χώρα σε υψηλή θερµοκρασία και έχει ως αποτέλεσµα το σχηµατισµό διοξειδίου του άνθρακα, πτητικών αλδεϋδών και αµινοκετονών (µε διαµοριακή συµπύκνωσή τους σχηµατίζονται πτητικά πυραζινικά παράγωγα). Ευθύνεται για το άρωµα της κόρας του άρτου από σιτάλευρο και του pop-corn. Αποικοδόµηση βαλίνης κατά Strecker (αντίδραση µε διακετύλιο) Μη πτητικές ενώσεις Έγχρωµες ενώσεις, προϊόντα της συµπύκνωσης δεοξυ-οζονών ή προϊόντων της διάσπασής τους µε αλδεΰδες, για παράδειγµα µε φουρφουράλη, και µελανοϊδίνες (καστανού χρώµατος αζωτούχα ή ελεύθερα αζώτου πολυµερή), που έχουν συνήθως δυσµενή επίδραση στο χρώµα των τροφίµων (ορισµένες εµφανίζουν αντιµεταλλαξιογόνο ή/και αντικαρκινική δράση. Ενώσεις που έχουν συνήθως δυσµενή επίδραση στη γεύση των τροφίµων. Ενώσεις µε τοξική δράση, όπως για παράδειγµα το ακρυλαµίδιο και ορισµένες ετεροκυκλικές αρωµατικές αµίνες. Ενώσεις που είναι σε θέση να προκαλέσουν «διαδικτύωση» (cross-linking) πρωτεϊνών (παίζει σηµαντικό ρόλο και µέσα στον οργανισµό, καθώς σχετίζεται µε το διαβήτη, ενώ είναι υπεύθυνη και για τη µείωση της διατροφικής αξίας πολλών τροφίµων). Παρεµπόδιση της αντίδρασης Maillard (βλέπε βιβλίο)
ΑΜΕΣΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΜΟΝΟ- & ΟΛΙΓΟΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ ΣΤΑ ΟΡΓΑΝΟΛΗΠΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Οφείλεται στη γλυκειά γεύση τους (η έντασή της µειώνεται στην περίπτωση των ολιγοσακχαριτών µε την αύξηση του µήκους της ανθρακικής αλυσίδας τους). Η ποιότητα και η ένταση της γλυκειάς γεύσης εξαρτώνται και από παράγοντες όπως η θερµοκρασία και η ενεργός οξύτητα. Η σακχαρόζη χαρακτηρίζεται από µια ιδιαίτερα πλήρη και ευχάριστη γεύση ακόµη και όταν απαντάται σε υψηλές συγκεντρώσεις. Χρησιµοποιείται ως γλυκαντική ύλη αναφοράς για τον υπολογισµό της σχετικής γλυκύτητας όλων των γλυκαντικών υλών (βλέπε βιβλίο) Τα πιο ψυχρά διαλύµατα της φρουκτόζης έχουν πιο γλυκιά γεύση από αυτή που εµφανίζουν τα ίδιας συγκέντρωσης πιο θερµά διαλύµατά της επειδή η αναλογία των ανωµερών της µεταβάλλεται µε τη µείωση της θερµοκρασίας (η β-d-φρουκτοπυρανόζη, που είναι πιο γλυκιά από την α-d-φρουκτοπυρανόζη και τη β-d-φρουκτοφουρανόζη, απαντάται σε υψηλότερη αναλογία όταν η θερµοκρασία είναι χαµηλή). Η σχέση µεταξύ δοµής και γλυκειάς γεύσης δεν έχει διευκρινισθεί πλήρως µέχρι σήµερα (βλέπε βιβλίο). Θεωρία της γλυκειάς γεύσης των Shallenberger και Acree Υπεύθυνη για τη γλυκειά γεύση µιας ένωσης µπορεί να θεωρηθεί η παρουσία στο µόριό της ενός συστήµατος δότη/δέκτη ηλεκτρονίων (ΑΗs/Bs) που ικανοποιεί καθορισµένες στερεοχηµικές απαιτήσεις (ελάχιστη απόσταση µεταξύ τους ίση µε 0,3 nm) και µπορεί να αλληλεπιδρά µε ένα ανάλογης δοµής σύστηµα (AHr/Br) του υποδοχέα της γεύσης στη γλώσσα λόγω σχηµατισµού αµοιβαίων δεσµών υδρογόνου. Θεωρία της γλυκειάς γεύσης του Kier (τρίγωνο γλυκύτητας) Συµπλήρωση της θεωρίας των Shallenberger και Acree µε επιπρόσθετο δοµικό χαρακτηριστικό την παρουσία σε κατάλληλη θέση του µορίου της ένωσης µιας υδρόφοβης οµάδας Χ (σχηµατίζει µε το σύστηµα δότη/δέκτη ηλεκτρονίων ένα τριγωνικού τύπου σύστη- µα, AHs/Bs/Xs) που αλληλεπιδρά µε ανάλογο λιπόφιλο τµήµα του υποδοχέα της γεύσης στη γλώσσα (η υδρόφοβη οµάδα Χ στο µόριο των σακχάρων είναι η µεθυλενική οµάδα που φέρει το πρωτοταγές υδροξύλιο)