Υ ΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ 1 3/4 του βιολογικού κόσµου 80% ενέργειας ανθρώπινης δίαιτας Μονοσακχαρίτες: αλειφατικές πολυυδροξυ C x (H 2 O) y Αλδεΰδες (αλδόζες) Κετόνες (κετόζες) HO(CHOH) n CHO HOCH 2 (CHOH) n1 COCH 2 OH 2 Στροφική ικανότητα [α] D 20 Πολυστροφισµός
ΑΛ ΟΖΕΣ 3 Οι κυριότεροι υδατάνθρακες που απαντούν στα τρόφιµα 4 Γλυκόζη Είδος Μονοσακχαρίτες Φρουκτόζη ισακχαρίτες Σακχαρόζη Μαλτόζη Λακτόζη Ολιγοσακχαρίτες Ραφινόζη, Σταχυόζη Μονοσακχαρίτες από τους οποίους αποτελείται Dγλυκόζη, Dγλυκόζη Dγλυκόζη Dγαλακτόζη, Dγλυκόζη Dγαλακτόζη, Dγλυκόζη, Dφρουκτόζη Πηγές Φρούτα, φυτικά µέρη, αίµα, γλεύκος, µέλι κ.λ.π. Χυµοί φρούτων, µέλι, αίµα Σακχαροκάλαµο, τεύτλα, φρούτα, λαχανικά, µέλι Προϊόντα υδρόλυσης αµύλου Γάλα, τυρί, γαλακτοκοµικά Όσπρια, δηµητριακά, βαµβακόσπορος,σακχαρότευτλα
Πολυσακχαρίτες Άµυλο, δεξτρίνες Κυτταρίνη Γλυκογόνο Ηµικυτταρίνες Πεντοζάνες Πηκτινικές ύλες Ινουλίνη Κόµµεα Dγλυκόζη Dγλυκόζη Dγλυκόζη Lαραβινόζη, Dξυλόζη Lραµνόζη, Dµανόζη, Dγλυκουρονικό οξύ, Dγαλακτουρονικό οξύ Lαραβινόζη, Dξυλόζη Dγαλακτουρονικό οξύ, Lαραβινόζη, Dγαλακτόζη Lραµνόζη, Lφουκόζη Dφρουκτόζη ηµητριακά, όσπρια, βολβοί, ρίζες Τοιχώµατα κυττάρων φυτών Συκώτι, ζωϊκοί ιστοί Κυτταρικά τοιχώµατα φυτών, δηµητριακά, όσπρια, ξηροί καρποί, αλεύρι (όπουκαιοιηµικυτταρίνες) Φρούτα, λαχανικά, σακχαρότευτλα 5 ΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ 6 Μαλτόζη: α(1 4) γλυκοζιτικός δεσµός Ισοµαλτόζη: α(1 6) γλυκοζιτικός δεσµός Κελλοβιόζη: β(1 4) γλυκοζιτικός δεσµός Γεντοβιόζη: β(1 6) γλυκοζιτικός δεσµός Τρεχαλόζη: α,α(1 1) γλυκοζιτικός δεσµός Άλλοι σηµαντικοί δισακχαρίτες: Σακχαρόζη = Γλυκόζη + Φρουκτόζη α(1 2) γλυκοζιτικός δεσµός ή β(2 1) φρουκτοζιτικός δεσµός Λακτόζη = Γαλακτόζη + Γλυκόζη β(1 4) γαλακτοζιτικός δεσµός
7 ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΟΜΟ και ΕΤΕΡΟ ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ 8 AΜΥΛΟ (starch) Γλυκάνη, σηµαντικότερο τελικό προϊόν φωτοσύνθεσης. Κόκκοι (granules): πακέτα χαρακτηριστικού µεγέθους και σχήµατος.
9 Αµυλόζη ( 25%): Αλυσίδα 3501000µοριων Γλυκόζης (MW=50.000200.000), διαλυτή χωρίς διόγκωση. α(1 4) δεσµοί. ευθεία δοµή (αέλικα σε διάλυµα). Ικανότητα εγκλεισµού Αµυλοπηκτίνη: ιακλαδισµένη άλυσσος, µε πλευρικές αλύσσους 2030 γλυκοζών. DP = χιλιάδες α(1 6) δεσµοί MW = 110mil. Εξωτερικό κόκκου, διογκώνεται αµυλόκολλα 10
ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΑΜΥΛΑ Ήπια αποικοδόµησηήφυσικήκατεργασίαήαντίδραση ΟΗ µε διάφορες ουσίες (οξικό ανυδρίτη, οξικό βινύλιο, φωσφορικά άλατα). 11 Τροποποιηµένα µε οξύ(acid modifiedthin boiling) ιξώδες, Τ ζ, δυνατότητα διάλυσης υψηλής συγκέντρωσης, µε ψύξη ισχυρά gel Εφαρµογές: τσίχλες, ζαχαρωτά Εστεροποιηµένα Αιθεροποιηµένα Υδροξυαιθυλιωµένα (hydroxyethyllated) DS 0.05 (+ οξείδιο Εt, 50 C) Τ ζ, διόγκωση κόκκων, διαφανή διαλύµατα υψηλού ιξώδους που δεν σχηµατίζουν gel Εφαρµογές: food thickening ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ (cellulose) οµικό συστατικό φυτικών ιστών µαζί µε ηµικυτταρίνες, πηκτινικές ουσίες, λιγνίνη. Πολυµερές γλυκόζης µε β(1 4) δεσµούς. DP ποικίλλει (π.χ. 65009000 για βαµβάκι) Καθαρή κυτταρίνη αδιάλυτη σε H 2 O, EtOH, α. οξέα και αλκάλια. οµή µερικά κρυσταλλική µερικά άµορφη. 12
ΠΗΚΤΙΝΕΣ (pectic substances) 13 Συστατικό µεσοκυτταρικού χώρου φυτικών ιστών. Κυρίως πολυµερή γαλακτουρονικού οξέος. αd(1 4) γαλακτουρονικοί δεσµοί. Εστεροποίηση προς µεθυλεστέρες σε διαφορετικό βαθµό (DE) DE Πρωτοπηκτίνες > Πηκτινικά οξέα αδ. H 2 O(HMP)> > Πηκτινικά οξέα δ. H 2 O (LMP) > Πηκτινικά oξέα 14 Πεκτινάσες: πρωτοπεκτινάση, µεθυλεστεράση πηκτίνης, πολυγαλακτουρονάση ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΙΣΧΥΡΩΝ GEL (µαρµελάδες,πηκτές) Συνθήκες σχηµατισµού gel: Α. DE > 50% πηκτίνη 0.3% min 1% optimum ph=2.83.5, 6065% ζάχαρη DE 5070% αργός, DE >70% ταχύς Σχηµατισµός κατά την ψύξη. Αναντίστρεπτος µέχρι 100 C B. DE < 50% απαιτείται προσθήκη Ca 2+ ph=2.56.5, χωρίς ζάχαρη (1020% απαιτείται για πλαστικότητα), ταχύς Χρήση: κονσερβοποίηση ντοµάτας, µαρµελάδες diet
ΚΟΜΜΕΑ (gums) Ορισµός: Υδατοδιαλυτοί πολυσακχαρίτες εκχυλιζόµενοι από τα φυτά και φύκη ή και µικροοργανισµούς και συντελλούντες στην αύξηση του ιξώδους ή στη δηµιουργία gel. 15 Κόµµεα από σπόρους: κόµµι γκουάρ(guar), χαρουπάλευρο (locust beam gum) ΓΑΛΑΚΤΟΜΑΝΝΑΝΕΣ Γκουάρ (πηγή Cyamopsis tetragonolobus): β(1 4) µαννοζικοί δεσµοί µε µια οµάδα α(1 6) γαλακτόζη ανά δύο µαννόζες. MW=220.000 1% n=6000cps Εκκρίµατα φυκών: καραγεννάνη, αλγινικά, άγαρ 16 Καραγεννάνες (πηγή φύκη Irish moss:chondrus crispus): Μίγµα πολυµερών ι, κ, λ, µ, νκαραγεννάνη. Θειϊκοί εστέρες βd(1 4) γαλακτόζης, 3,6άνυδροβDγαλακτόζης (1 3). Εµπορική: 60% κ (gelling), 40% λ (nongelling) Άλατα Κ gel, εύθραθστο, συνεργισµός µε χαρουπάλευρο Άλατα Να υψηλό ιξώδες, διαλυτότητα εν ψυχρώ
Κόµµεα από µικροοργανισµούς: ξανθάνη, κόµµι τζέλλαν 17 Ξανθάνη (xanthan gum πηγή Xanthomonas campestris): Κορµός κυτταρίνης µε διακλαδώσεις στεροποιηµένων ολιγοσακχαριτών. Ευδιάλυτη σε κρύοθερµό Η 2 Ο. Πολύ ιξώδες, δεν επηρεάζεται από T, ph. + guar n + χαρουπάλευρο θερµοαντιστρεπτά gel Χρήσεις: αναψυκτικά, κονσερβοποιηµένα, κατεψυγµένα τρόφιµα σταθεροποιηµένα µε άµυλο ( συναίρεση), επιδόρπια, γαλακτοποιηµένες σάλτσες. Gellan ΓΛΥΚΑΝΤΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ 18 Γλυκύτητα (Sweetness) Θεωρία Shallenberger & Acree: Ένα µοριακό σύστηµα δότη και δέκτη πρωτονίου µε απόσταση περίπου 0,3nm. Ένα συστατικό έχει γλυκιά γεύση όταν το επονοµαζόµενο ΑΗΒ σύστηµα µπορεί να αλληλεπιδράσει µε ένα συµπληρωµατικό σύστηµα που βρίσκεται στη µεµβράνη των αισθητήρων γεύσης. Αλληλεπίδραση γλυκαντικής ουσίας και αισθητήρα γεύσης µέσω του ΑΗΒ συστήµατος της σακχαρίνης
Ένταση γλυκύτητας (Sweetness Intensity) Η ένταση της γλυκύτητας µιας ουσίας µπορεί να εκφραστεί µε διάφορους τρόπους. Η παράµετρος Sweetness Intensity χρησιµοποιείται συνηθέστερα και συγκρίνεται η γλυκύτητα διαλύµατος 0,1mol/L σουκρόζης µε εκείνη διαλύµατος ίδιας συγκέντρωσης της γλυκαντικής ουσίας. Προσδιορίζεται οργανοληπτικά. Γλυκαντική ουσία sucrose sodium cyclamate glycyrrhizin stevioside acesulfame K aspartame rebaudioside A neohesperidin dihydrochalcone sodioum saccharin saccharin alitame thaumatin Ένταση γλυκύτητας 1 35 50 160 200 200 250 330 450 550 2500 3500 19 Συνήθεις γλυκαντικές ουσίες 20 Ακεσουλφάµη K Σύνθεση ακεσουλφάµης K (2 εναλλακτικοί τρόποι)
Ασπαρτάµη 21 Σύνθεση ασπαρτάµης Κυκλαµικό 22 Σύνθεση κυκλαµικού
Σακχαρίνη 23 Σύνθεση σακχαρίνης RemsenFahlberg Σύνθεση σακχαρίνης Maumee Σουκραλόζη 24 Σύνθεση σουκραλόζης Trt=PH 3 C=trityl group
ΛΙΠΙ ΙΑ 25 Ορισµός: Ευρεία κατηγορία ενώσεων διαλυτών σε οργανικούς διαλύτες και ελάχιστα διαλυτών σε Η 2 Ο, που µε πρωτεΐνεςκαι υδατάνθρακες αποτελούν τα κύρια συστατικά της βιολογικής ύλης 99% γλυκερίδια Λίπη (στερεά ΥΚΣ) Έλαια (υγρά ΥΚΣ) Ταξινόµηση 26 Απλά λιπίδια Λιπαρά σώµατα (γλυκερίδια) ή ακυλογλυκερόλες Λιπαρά οξέα + Γλυκερόλη Κηροί Λιπαρά οξέα + Αλκοόλες µεγάλου MW
27 Σύνθετα λιπίδια Φωσφολιπίδια (φωσφατίδια) Σφιγγολιπίδια (σφιγγολυελίνες) Λιπαρά οξέα + Γλυκερόλη + P οξύ + Νβάσεις (χολίνη, κολαµίνη) Λιπαρά οξέα + Σφιγγοσίνη + P + χολίνη Γλυκολιπίδια Σερεβροζίδια Γαγγλιοζίδια Λιπαρά οξέα + Σφιγγοσίνη + Απλά σάκχαρα Σύνθετους CHO Λιποπρωτεΐνες Λιπίδια + Πρωτεΐνη 28 Τερπενοειδή Στεροειδή Λιποδιαλυτές βιταµίνες Φυτικές χρωστικές
29 Λιπαρά σώµατα Φυτικά λίπη και έλαια (φυτοστερόλες) Ζωικά λίπη και έλαια (ζωοστερόλες:χοληστερόλη) Συµπυκνωµένη πηγή ενέργειας (9kcal/mol) Απαραίτητα λιπαρά οξέα (λινελαϊκό, λινολενικό, αραχιδονικό) Φορείς λιποδιαλυτών βιταµινών Λιπαρά οξέα 30 Κορεσµέναλιπαράοξέα C 4 C 24 (περιττό C< 12%) C Όνοµα Χηµικός τύπος Σ.Τ. ( C) 4 Βουτυρικό οξύ CH 3 (CH 2 ) 2 COOH 5.3 12 αφνικό ή λωρικό οξύ CH 3 (CH 2 ) 10 COOH 44.8 14 Μυριστικο οξύ CH 3 (CH 2 ) 12 COOH 54.4 16 Παλµιτικό οξύ CH 3 (CH 2 ) 14 COOH 62.9 18 Στεατικό οξύ CH 3 (CH 2 ) 16 COOH 7
31 Ακόρεστα λιπαρά οξέα Αριθµός C και χαρακτηριστικά διπλών δεσµών 334 274 181 90 Αριθµός Ιωδίου 4,7,10,13,16,19/ω3 5,8,11,14,17/ω3 5,8,11,14/ω6 9,12,15/ω3 9,12/ω6 9/ω9 Τύπος Εικοσιπεντενοϊκό (ΕΡΑ) 20:5 Εικοσιδυοεξενοϊκό (DHA) 22:6 49.5 Αραχιδονικό 20:4 11 Λινολενικό 18:3 5 Λινελαϊκό 18:2 13.4 Έλαϊκό 18:1 Σ.Τ. ( C) Χηµικός τύπος Όνοµα αριθµός (16) θέση γεωµετρική διαµόρφωση συζυγία 32 Αναλογία (%) των λιπαρών οξέων σε φυτικά λίπη και έλαια 0.2 23:0 44.7 22:1 2.9 0.3 22:0 20:4 0.5 20:2 9.9 0.3 20:1 1.1 24:0 1.2 0.4 2.3 0.2 0,2 0.9 0.5 20:0 2.1 1.6 33.0 2.6 34.9 4.9 2,8 3.2 1.0 4,3 4.5 18:0 17:1 0.3 17:0 0.3 0.6 0.5 0,5 0.6 0.3 16:1 1.0 0.7 0.2 1,1 9.4 0,3 7.7 18:3 1.1 24:1 29.2 1.3 1.3 6.2 3.0 43.4 55,2 53.8 13.4 50,9 51.0 18:2 47.8 5.0 4.7 79.0 30.5 41.4 26,2 17.8 14.5 38,3 24.0 18:1 13.3 6.1 5.2 9.9 28.3 9,8 13,8 23.8 3.8 6.0 11.3 16:0 15:0 0.3 17.4 21.7 0.6 14:0 0.6 54.9 58.7 12:0 7.3 3.2 10:0 7.1 1.3 8:0 Αραχιδέλαιο Κοκόλιπος Φοινικοπυρηνέλαιο Ελαιόλαδο Κακαόλιπος Σησαµέλαιο Αραβοσιτέλαιο Βαµβακέλαιο Κραµβέλαιο Ηλιανθέλαιο Σογιέλαιο Οξέα
Αναλογία (%) των λιπαρών οξέων σε ζωικά λίπη 33 Οξέα 10:0 και µικρότερα 12:0 14:0 Χοίρειο λίπος 1.8 Βόειο λίπος 4.3 Λίπος προβάτου 0.8 6.7 Λίπος βουτύρου γάλακτος (αγελάδας) 9.9 3.0 10.0 14:1 1.4 1.2 2.0 15:0 0.3 0.7 0.9 1.4 15:1 16:0 25.9 27.1 0.6 21.0 25.5 16:1 3.4 5.3 3.5 2.0 16:2 0.8 17:0 0.8 1.6 1.6 0.5 17:1 0.4 1.4 1.0 0.5 18:0 14.8 15.7 17.5 15.2 18:1 43.7 38.0 37.2 27.5 18:2 6.3 3.4 3.8 2.5 18:3 1.1 2.9 20:0 0.4 0.5 20:1 1.4 Αλλοιώσεις λιπαρών 34 Παράγοντες: Τ, Ο 2, υγρασία, καταλύτες, φως, ένζυµα Ταγγισµός /Rancidity Υδρόλυτική διάσπαση C 3 H 5 (OCOR) 3 + 3H 2 O C 3 H 5 (OH) 3 + 3HOOCR Καταλύεται από οξέα, αλκαλικές ενώσεις (Ca, Mg, Zn) και λιπάσες ΑΟ. max 3%. ιόρθωση µεεξουδετέρωση(+νaoh)
Οξειδωτικός ταγγισµός (Αυτοξείδωση) 35 d[o 2] Ka [ RH ][ ROOH ] Ρυθµός = = dt 1 + λ[ RH ]/ P O2 Έναρξη (ωρίµανση) Παράγοντες έναρξης k 1 ελεύθερη ρίζα (R, ROO ) (ενέργεια, Fe, Cu) k 2 ιάδοση R + Ο 2 ROO k 3 ROO + RH ROOH + R k 4 Τερµατισµός R + R RR k 5 ROO + R ROOR k 6 ROO + ROO ROOR + O 2 36 P O2 υψηλή : k1 1/2 Ρυθµός = k3( ) [ ROOH ][ RH ] k 6 k1 1/2 P O2 χαµηλή : Ρυθµός = k2( ) [ ROOH ][ O2] k 4 ΡΥΘΜΟΣ Οξείδωσης: Ελαϊκό Λινελαϊκό Λινολενικό 1 20 100
Ανάσχεση οξείδωσης Παράγοντες 37 α) Αποκλεισµός Ο 2 β) α w, T γ) Μείωση ακορεστότητας δ) Αντιοξειδωτικά Αντιοξειδωτικά Α) Φαινολικές ουσίες. εσµευτές ελευθέρων ριζών 38 Τοκοφερόλες. Γαλλικό προπύλιο. Βουτυλιωµένη υδροξυανισόλη (ΒΗΑ), βουτυλιωµένη υδρόξυτονόλη (ΒΗΤ), βουτυλιωµένηξ υδρόξυτολουόλη (TBHQ) BHA BHT
39 Β) Συµπλοκοποιητές EDTA, κιτρικό οξύ Γ) Συνεργιστικά Ασκορβικό οξύ, παλµιτικό ασκορβύλιο (ascorbyl palmitate), κιτρικό οξύ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ υσάρεστη οσµή οφειλόµενη σε περιορισµένη οξείδωση (λινελαϊκού ή >) προς καρβονυλικές ενώσεις. Σογιέλαιο, ιχθυέλαια. ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ 40 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, beriberi, ξηροφθαλµία, ραχίτιδα κλπ) 20 µε συγκεκριµένες χηµικές ιδιότητες και δράση στον ενδιάµεσο µεταβολισµό Υδατοδιαλυτές Λιποδιαλυτές ΣΗ (RDA)
Υ ΑΤΟ ΙΑΛΥΤΕΣ ΒΙΤΑΜΙΝΕΣ 41 Ασκορβικό οξύ Lασκορβικό 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) Προσδιορισµός: Οξείδωση µε 2,6διχλωροφαινυλοινδοφαινόλη 42 Ευαίσθητο στις απώλειες λόγω υδατοδιαλυτότητας, αναγωγικότητας και άλλων χηµικών αντιδράσεων Παράγοντες: T, ph, po 2, ένζυµα (οξειδάσες), µέταλλα, a w, ΝΟ 3 + αρχική συγκέντρωση και λόγος προς δεϋδροασκορβικό Τκαι ph περιορίζει απώλειες εΰδροασκορβικό: βιολογικά ενεργό (80%) Στη συνέχεια διάσπαση του λακτονικού δακτυλίου προς 2,3δικετογουλονικό αποκαρβοξυλίωση αµινοξέα οξύ (DKG) ξυλοζόνη (Χ), δεσοξυπεντοζόνη (DP) Αµαύρωση
Σταθερότητα των κυριώτερων βιταµινών σε διάφορες συνθήκες 43 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 47. Μια από τις πιο σταθερές βιταµίνες στη θέρµανση, οξέα και αλκάλια. Πιο σταθερή µορφή η πυριδοξόλη. εν καταστρέφεται στην παστερίωση. Πιο σταθερή σε ph 46. σηµαντικές απώλειες σε ψηλό ph Παρουσία αναγωγικών. Η πιο ευαίσθητη στην οξείδωση. Θέρµανση, 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.