TVARI AROME ZAB-a Prof. dr. sc. Branka Levaj Modul: Začinsko i aromatično bilje Koordinator modula: prof. dr. sc. V. Dragović-Uzelac 18. 03. 2013.
TVARI AROME DEFINICIJA Aroma je smjesa spojeva, koji isparavaju s vodom, vodenom parom ili inertnim plinom, koja daje nezamjenljivu osjetilnu karakteristiku određene biljne vrste ili sorte (npr. ZAB-a). U KEMIJSKOM SMISLU to su smjese različitih terpena, aklohola, aldehida, ketona, estera, fenola, karboksilnih kiselina, smola, voskova i njima sličnih tvari.
Tvari arome Važne za: - sve proizvode prehrambene industrije promjene tijekom prerade - kulinarstvu - industrija mirisa, parfema - medicina poželjne (vino) nepoželjne (vip)
POTREBA ZA RAZUMIJEVANJEM aktivnih sastojaka spojeva arome doživljaja arome i mirisa, sistematizacijom rezultirala je mnogih znanstvenim istraživanjima. To je zanimljivo područje ne samo kemičarima, već i fiziolozima koje zanima fiziologija doživljaja arome u ljudskom organizmu.
FIZIOLOGIJA MIRISA Povijesne crtice: Aristotel, 4 st. p.n.e. mirisne tvari zrače i zračenje se u organizmu detektira Epicurus grčki filzof i znanstvenik - mirisni materijal ima čestice (nazvao ih atomima) koje nos detektira
FIZIOLOGIJA MIRISA Novija povijest Postoji teorija o prolasku aromatičnih tvari kroz stanične membrane (Davis, 1971), pri čemu važan utjecaj ima topljivost spoja u lipidnovodenom međusloju, jer se olfaktorni (lat.olfacere mirisati) osjet pojavljuje kada se otope atkivne tvari arome na sluznici i olfaktornoj membrani. Daljnja istraživanja fiziologa, rezultirala su teorijom da aktivne komponente arome međusobno reagiraju s biokemijskim receptorima uzrokujući živčani impuls, ali na koji način tumače daljnje dvije teorije: Teorija prepoznavanja (ključ i ključanica)? Teorija vibracija na području farmakologije postoje razmatranja o ulozi oblika molekule i njihovih analgetskih svojstva.
FIZIOLOGIJA MIRISA -uz topljivosti u lipidno-vodenom međusloju građa molekule, stereo-kemijske karakteristike i pojedine kemijske grupe - su odgovorne za specifičnost senzornih svojstava pojedinih nosioca mirisa i djelomično okusa, - a pretpostavlja se da postoji i interakcija aktivnih molekula arome na specifičnom receptoru.
Zaključak: Utjecaj aktivnih tvari arome na osjetila mirisa i okusa pokušao se objasniti brojnim teorijama. Uzimajući u obzir multidisciplinarni pristup niti jedna od njih nije priznata od znanstvenika kao potpuno točna. Psiholozi: u mehanizmu mirisanja uključena je cijela ljudska psiha i doživljaj arome se svjesno izražava Miris nije fizička veličina, on postoji samo u mozgu!
Zanimljivosti smatra se da su naša osjetila prilično precizna u rapoznavanju mirisa okvirna pretpostavka je da da se može razlikovati oko 10 000 mirisa, ali nema procjene koliko pojedinac može razlikovati mirisa ekstremna osjetljivost na neke molekule poznata je u svijetu insekata. sposobnost da se prepozna neki uobičajeni miris koristi se i u dijagnostici neurodegenerativnih bolesti oboljeli od Alzheimerove bolesti imaju smanjenu osjetljivost na mirise mirisi mogu pobuditi naša sjećanja na neke događaje u prošlosti mirisi nemaju svoje nazive kao okus i boja, koriste se drugi pojmovi kako bi se nazvao miris za razliku od zvuka i boje za koje se poznaje mehanizam, oko mirisa još nema čvrstog zajedničkog stava industrija mirisa Drom koja je osnovana u Njemačkoj još 1911 kreirala je krug mirisa iako on nije isto što i krug boje
Krug boje Zanimljivosti Krug mirisa prema Drom-u Različito od boje to nije kontinuirani spektar
Krug mirisa prema Drom-u Različito od boje to nije kontinuirani spektar
Hans Henning's Odor Prism, 1915 1916. Perfumer Paul Jellinek's classificatory system, 1951. Michael Edwards's fragrance wheel, 1983. Amoore pretpostavio da postoji 7 vektora mirisa miješanjem kojih se mogu dobiti svi mirisi: eterični, Kamforski, mošusni, cvjetni,, mentol, papren, gnjio.
Amoore: Miris Kemijski spoj Konc. u vodi za potpunu percepciju Eterski 1,2-dikloretan 800 ppm Kamforni 1,8-cineol 10 ppm Mošusni Pentadekanolakton 1 ppm Cvijetni 1-fenil-3-metil-3-pentanol 300 ppm Menta Menton 6 ppm Bockav Mralja kiselina 50.000 ppm Po gnjilim jajima Dimetildisulfid 0,1 ppm
Zanimljivosti Klor pri sobnoj temperaturi je plin čiji miris je opisan kao nešto između papra i ananasa, a karakteritičan miris kojeg poznajemo i povezujemo s mirisom klora iz bazena zapravo potječe od kloramina (NH 2 Cl) koji nastaje u reakciji klora i organskih molekula (nečistoća u bazenu), to je i miris koji nas prati nakon izlaska iz bazena, a rezultat je rekacije klora i naše kože i kose. Taj miris doživljavamo kad se nalazi u koncentraciji od 3 ppm. 5 ppm dovodi do osjećaja gušenja 30 ppm izaziva kašalj i povraćanje 60 ppm negativno djeluje na pluća
Zanimljivosti Benzaldehid je prvi identificirani aromatični spoj (1818 g), izoliran iz gorkih badema Nastaje razgradnjom amigdalina (glukozid benzaldehid cijanohidrina, otkriven 1830 g) 1874. g izoliran, identificiran i sintetiziran je vanilin - to je bio prvi sintetizirani aromatični spoj i to je bio početak industrije «mirisa». Prvi sintetički miris sličan mošusnom ksilolu proizveden je 1888, u pokušajima da ga se sintetizira u količinama dovoljnim za komercijalne svrhe dolazilo je i do eksplozija i smrti radnika.
Amigdalin benzaldehid
KARAKTERISTIKE TVARI AROME Aromatični spojevi uglavnom su spojevi malih molekulskih masa, Intenzitet arome se povećava s povećanjem molekularne mase u homolognom pogledu sve do jednog maksimuma nakon čega dolazi do opadanja intenziteta. Npr. intenzitet arome izamilnog alkohola je 10 000 puta veći od intenziteta metanola. Uglavnom su sastavljene od većeg broja komponenata (npr. od 100 i više komponenata) od kojih se manji dio nalazi u kvantitativno većoj količini, a većina u veoma malim količinama. Pojavljuju se u minimalnim količinama (ppb = mg/kg) a izazivaju jaki osjetni efekt (diacetil se osjeća u koncentraciji 1:40,000.000 ) Često su prisutni isti spojevi npr. alkoholi, octena kiselina, acetaldehid, heksanal, heksenal, mravlja kiselina i njezini esteri ali za specifičnu aromu odgovorni su omjeri koncentracija u kojima se nalaze.
KARAKTERISTIKE TVARI AROME Koncentracija nekog spoja može utjecati na aromatski karakter npr. jonon u visokim koncentracijama daje aromu cedrovine (zimzeleno drveće iz porodice borova čije ulje služi u parfumeriji), a u malim daje miris po ljubičici. Nestabilne i lako hlapljive tvari lako podliježu promjenama tijekom proizvodnje ekstrakata. Hlapljivost, nestabilnost, prisutnost u malim količinama, sve to iziskuje primjenu sofisticiranih metoda za izolaciju i identifikaciju tih spojeva koja je izrazito zahtjevna (frakciona destilacija u vakuumu, SPME, GC, GC MS).
KARAKTERISTIKE TVARI AROME Tipičan kromatogram GC
KARAKTERISTIKE TVARI AROME Visoka specifičnost (mirisa) u odnosu na konfiguraciju i građu molekula npr. velika razlika u senzornim karakteristikama eugenola i izoeugenola Isto vrijedi i u slučaju zamjene metoksi s etoksi grupom u vanilinu što uzrokuje intenziviranje mirisa 3 do 4 puta. Prisustvo manje od 1% izomentola u mentolu dovoljno je da izmjeni njegovu karakterističnu svježu aromu i da se pojavi neugodan miris.
Prag osjetljivosti To je koncentracija u kojoj se može ljudskim osjetilima osjetiti miris nekog spoja Osjetljivost ljudskog čula mirisa na β-jonon prisutan u zraku je 0,002 ppm; druge mirise možemo percipirati tek pri puno većim koncentracijama U laticama ruže, Miris: suhi, cvjetni, voćni, sličan drvu
TVARI AROME ZAB-a Obzirom da su ekstrakti ZAB-a aromatični proizvodi, ocjena njihova mirisa praga osjetljivosti, kvalitete i intenziteta mirisa često se određuju mirisanjem proizvoda. Međutim, kako se oni koriste kao začini preporuča se njihova svojstva tj. prag osjetljivosti odrediti i kušanjem. Prag osjetljivosti okusa u vodi obično je niži od praga osjetljivosti mirisa.
TVARI AROME ZAB-a Organoleptičke osobine koje se odnose na miris i okus važnije su od onih koje se odnose samo na miris. Mnogi začini i njihovi ekstrakti imaju izrazit utjecaj na okus, jer su odgovorni za ljutost, gorčinu, slatkoću i hlađenje što također utječe i na mirisni doživljaj. Osim senzorskih osobina ekstrakti posjeduju i terapeutsko i fiziološko djelovanje. Pospješuju lučenje želučanih sokova što otvara apetit i poboljšava probavu, poboljšavaju rad srca i cirkulaciju i td.
TVARI AROME ZAB-a Iz ZAB-a se mogu dobiti dva tipa ekstrakta: esencijalna ulja koja se dobivaju destilacijom vodom ili vodenom parom i sadržavaju isključivo hlapljive spojeve ekstrakti koji se dobivaju uz pomoć organskih otapala koja se naknadno uklone, a sadržavaju voskove, masti i spojeve odgovorne za okus npr. takvi ekstrakti papra, đumbira i paprike i važniji su od esencijalnih ulja jer su odgovorni za ljuti, papren okus hrane, radi čega se i koriste.
TVARI AROME ZAB-a Napretkom analitičke tehnike spoznaje o sastavu ekstrakata i esencijalnih ulja su u porastu npr. 1960. u prosjeku je bilo 10 identificiranih spojeva u pojedinom ekstraktu, a danas je to oko 100 spojeva. Spojevi koji čine esencijalna ulja su u određenoj mjeri fenolni spojevi koji ujedno imaju i antioksidacijsko i antibakterijsko djelovanje kao npr. vanilin i eugenol. Začini su biljke s najvećim udjelom esencijalnih ulja npr. Muškatni oraščić 2.6 8.8 % Klinčić 15-20 %
TVARI AROME ZAB-a Podjela ZAB-a Obično se dijela na dva načina: po botaničkoj pripadnosti, po dijelu biljke koji se koristi. Postoji i treća podjela. na temelju sastava ekstrakta. I treća podjela ima ograničenja, jer se ponekad ekstrakti iste biljke mogu razlikovati kvalitativno i kvantitativno, zbog mjesta uzgoja, klimatskih uvjeta, uvjeta tla i dr., a i mogu pripadati u više skupina.
TVARI AROME ZAB-a Podjela po sastavu ekstrakta 1. ZAB koje intenzivno utječu na boju npr. šafran s karotenoidnim pigmentom krocin-om (podiže raspoloženje, povećava protok krvi prema mozgu) Naziv spoja Koncentracija (%) Krocin-karotenoid, topljiv u vodi zbog vezanih šećera na krajevima 1,1,5-trimetil-6-formil-3,5- cikloheksadien ili ŠAFRANAL (terpen) 47 1,1,5-trimetil-6-formil-3-hidroksi- 5-cikloheksen 13.8
TVARI AROME ZAB-a 2. ZAB-a koje pretežito sadrže mono- i seskviterpene: a) ljutog okusa npr. paprike, papar, đumbir b) terpenskog mirisa npr. muškatni oraščić. Esencijalno ulje muškatnog oraščića najviše sadrži α- i β- pinena i sabinena (nalazi se i u mažuranu, crnom papru) Muškatni oraščić je plod stabla koje raste i do 20 metara. Plod sliči marelici, kada sazori puca i oslobađaju se dvije velike koštice, nakon sušenja se razbiju, i unutar njih se nalazi muškatni oraščić.
TVARI AROME ZAB-a Paprika je vrlo različita vrsta i po izgledu i po sastavu (okusu: slatke i ljute) plodova, što je u određenoj korelaciji pa se čak i dijele obzirom na veličinu (izgled) i ljutinu (kapsaicin): Naziv (eng.) Izgled Dimenzije Okus plodova š/d (cm) bell pepper veliki 7.5/10 slatke pimiento nešto manji d: 7.5-10 aromatične cayenne uski dugački d: 5-30 prosječne ljutine tabasco uski konični d: 2.5-7.5 jako ljuti Od paprike se ne rade esencijalna ulja. Alkaloid kapsaicin nije topljiv u vodi.
TVARI AROME ZAB-a Papar sadrži 3-8 % piperina koji se pod utjecajem svjetla transformira u isokavicin koji je gotovo bez okusa. piperin Esencijalna ulja papra sadrže: -linalool - 1-terpinen-4-ol - cis i trans tujan-4-ol Esencijalna ulja đumbira sadrže mono i seskviterpene čiji odnos utječe na pikantnu notu.
TVARI AROME ZAB-a 3. ZAB-a koje pretežito sadrže fenole a) eugenol npr. klinčić i cimet b) vanilin npr. vanila
TVARI AROME ZAB-a 4. ZAB-a koje pretežito sadrže karbonilne spojeve: a) cimaldehid cimet b) šafranal šafran c) keton kamfor korijen cimeta 5. ZAB-a koje pretežito sadrže estere npr. α-terpinilacetat kardamom (vrsta iz porodice đumbira)
TVARI AROME ZAB-a Podjela po botaničkoj pripadnosti: Apiaceae (anis, koriander, kumin, cimet) Lamiaceae (menta, ružmarin, kadulja) Glavne grupe spojeva koji se u njima nalaze su: fenilpropanoidni: anetol, eugenol p-mentanoidni (benzenoidni): mentol, karvon, timol
TVARI AROME ZAB-a Podjela po aromatičnom kompleksu 1.Aromatični kompleks spojeva specifičnih za proizvod, više manje predstavljaju karakterističan miris proizvoda. Esencijalno ulje Karakterističan spoj Važan sastojak Mažuran(Origanum majorana) Sabinen hidrati Terpinen-4-ol Origano (Origanum vulgare) Karvakrol Timol Pepermint (više od 200 spojeva, 90 ih je u konc<1ppm 1-mentol Menton, mentofuran, mint lakton, mint sulfid Ružmarin Verbenon 1,8-cineol, kamfor, linalool timol, karvakrol, eugenol (FS) Kadulja Tujoni 1,8-cineol, kamfor Baziliko (Ocimum basilicum) 1,8-cineol cis-ocimen metilkavikol metil cinamat (tr) eugenol (tr)
TVARI AROME ZAB-a 2.Aromatični kompleks spojeva koji nisu toliko specifični za proizvod, ali su neophodni za ukupan miris. npr. origano- monoterpenski alkoholi i acetati Origanum vulgare Timol-miris na timjan Karvakrol-karakterističan
TVARI AROME ZAB-a 3. Opći aromatični kompleks spojevi koji usklađuju opći doživljaj, ali nisu ni specifični ni neophodni. Spoj mente, Mentha x piperita 1-mentol i epimeri menton mentil acetat i epimeri mentofuran i minti laktoni supstituirani piridini i aldehidi jasmon i tetrahidrofurani Β-jonon spatulenol mint sulfid Miris minti aroma + efekt hlađenja minti aroma minti i voćna aroma minti i voćna aroma zelena i biljna aroma cvjetna aroma cvjetna aroma (ruža) slatka aroma aroma po drvu
Izvatci iz PRAVILNIKA O AROMAMA, NN 86/10 Pojedini pojmovi u smislu ovoga Pravilnika imaju sljedeće značenje: (a) arome su proizvodi: koji nisu namijenjeni za izravnu konzumaciju i dodaju se hrani kako bi joj dali ili promijenili miris i/ili okus; koji su proizvedeni ili se sastoje od: aromatičnih tvari, aromatičnih pripravaka, aroma dobivenih termičkim postupkom, aroma dima, prekursora aroma ili ostalih aroma ili njihovih mješavina; b) aromatična tvar jest kemijski definirana tvar s aromatičnim svojstvima; (c) prirodna aromatična tvar jest aromatična tvar dobivena odgovarajućim fizikalnim enzimskim ili mikrobiološkim postupkom od materijala biljnog, životinjskog ili mikrobiološkog podrijetla, neprerađena ili prerađena za prehranu ljudi uporabom jednog ili više tradicionalnih postupaka prerade hrane navedenih u Prilogu II. ovoga Pravilnika. Prirodne aromatične tvari su tvari koje su prirodno prisutne i koje se nalaze u prirodi; Označavanje Arome se označavaju s»aroma«ali se mogu pobliže pojasniti nekim specifičnim imenom ili opisom koji označava vrstu arome. Oznaka»prirodna«samo za prirodnu aromatičnu tvar.
Hvala na pozornosti!