ChŻ- wyklady od 9.docx

Chemia żywności cz.2 2010/2011

Wykład 9    10.05.11

AGAR:

Jest substancją żelującą otrzymaną z czerwonych glonów Rhodopyceae przez ekstrakcje gorącą wodą. Zbudowany jest z silnie żelującej agarozy i agaropektyny która daje lepkie roztwory, ale nie tworzące żeli.

Agaroza zbudowana jest z cząsteczek β-D-galaktopiranozy i 3,6-anhydro-α-L-galaktobiranozy połączonych wiązaniem β-(1,4)-glikozydowymi.

Agaropektyna ma łańcuch zbudowany z cząsteczek D-galaktobiranozy połączonych wiązaniami β-(1,3)-glikozydowymi. Część grup hydroksylowych przy węglu szóstym jest zestryfikowana kwasem siarkowym. Stwierdzono również w agaropektynie obecność kwasu galakturonowego i pirogronowego.

Agar jest bardzo wydajnym środkiem żelującym. Utworzone żele są stabilne w podwyższonej temperaturze co decyduje o jego zastosowaniach w laboratoriach mikrobiologicznych.

W technologii żywności agar wykorzystywany jest jako środek żelujący lub stabilizujący koloidy przy produkcji:

·         Soków owocowych

·         Lodów

·         Niektórych wyrobów cukierniczych

·         Jogurtów

KARAGENY:

Karageny podobnie jak agar otrzymywane są z czerwonych glonów. Zbudowane są z cząsteczek D-galaktozy i 3,6-anhydro-galaktozy połączonych wiązaniami β-(1,3) lub β-(1,4) glikozydowymi.

Są w dużym stopniu zestryfikowane kwasem siarkowym (zawartość siarczanów wynosi średnio 21%). Wraz ze stopniem estryfikacji rośnie rozpuszczalność karagenów.

W preparatach handlowych karagen występuje w postaci soli sodowych, potasowych lub wapniowych.

W technologii żywności karageny stosowane są jako substancje zwiększające lepkość i stabilizujące zawiesiny np.

·         w celu zapobiegania sedymentacji skondensowanego:

o        Mleka

o        Kakao

o        Innych napojów

·         W obecności jonów potasu stosowane są jako odczynnik żelujący przy produkcji deserów i dżemów małej zawartości cukru.

Podobnym heterocukrem jest farcelan nazywany duńskim agarem, a produkowany jest z czerwonych wodorostów

GUMY ROŚLINNE:

Gumy roślinne są to lepkie, gęste masy wydzielane przez pnie drzew w miejscu skaleczenia. Na ogół są dobrze rozpuszczalne w wodzie

Guma arabska – wydzielona przez drzewa akacji mieszanina hetero polisacharydów w skład, których wchodzą np. w gumie z akacji senegalskiej:

·         l-arabinoza

·         L-ramnoza

·         D-galaktoza

·         Kwas glukuronowy

W produkcji żywności ma zastosowanie jako:

·         Emulgator

·         Stabilizator

·         Jako czynnik opóźniający krystalizację cukru, zapobiegając powstawaniu dużych kryształów np. w lodach

·         Jako czynnik stabilizujący pianę w napojach

Guma ta jest również wykorzystywana jako nośnik przy otrzymywaniu trwałych mikrokapsułkowanych preparatów olejów zapachowych.

Guma tragantowa (tragant) – otrzymywana jest z drzew gatunku Astragalus rosnących w środkowym wschodzie (Turcja, Iran, Syria). Główny łańcuch zbudowany jest z cząsteczek kwasu galakturonowego. W łańcuchach występuje:

·         D-galaktoza

·         D-ksyloza

·         L-fruktoza

·         L-arabinoza

Guma guarowo-mączna otrzymywana z bielma nasion rośliny Cyamopsis teragonoloae uprawianej na paszę w Indiach, Pekistanie i Teksasie.

Guma locust Bean – otrzymywana z nasion rośliny Ceratonina slliqua. Nazywanej również chlebem świętojańskim. Mąka ta w przemyśle spożywczym stosowana jest:

·         Jako dodatek wiążący wodę i stabilizujący przy produkcji kiełbas, konserw mięsnych.

·         W celu poprawienia struktury ciasta, szczególnie w przypadku użycia mąki nisko glutenowej.

Guma Karaya – produkt w postaci „łezek” drzewa Sterculia areus. Zbudowana jest głównie z połączonych aldoheksoz:

·         D-galakturozy

·         L-ramnozy

·         Kwasu D-galakturonowego.

Poddawana jest modyfikacjom – po reakcji acetylowania zmienia się charakter gumy…..

POLISACHARYDY PRODUKOWANE PRZEZ DROBNOUSTROJE:

Ksantan – wytwarzany z glukozy przez bakterie Vanthomonas campestris nazywany również gumą ksantanową. Główny łańcuch zbudowany jest z cząsteczek glukozy połączonych wiązaniami β-(1,4)glikozydowymi, w bocznych łańcuchach znajduje się mannoza, kwas glukuronowy, połączone wiązaniami (1-2) i (1-3) glikozydowymi. W roztworach wodnych guma ksantanowa tworzy ugrupowania helikoidalne (spiralne) związane ze sobą oddziaływaniami wodorowymi, a zatem powstają roztwory o charakterze pseudoplastycznym i posiadające granicę odkształcalności.

Guma ksantanowa jest stosowana w przemyśle spożywczym jako zagęstnik do produktów poddawanych ogrzewaniu (konserw), a także jako stabilizator emulsji koloidalnych, zawiesin w napojach, sosach itp.

Dekstran – wytwarzany z sacharozy przez Leconostac mesenteroides, streptobacterium dextranicum. Zbudowany jest z reszt glukozy, połączonych wiązaniem β-(1,6)glikozydowymi. W słabo rozgałęzionym łańcuchu bocznym występują wiązania (1-3), (1,4) i (1,2) glikozydowe.

W medycynie dekstran stosowany jest jako środek zastępujący krew (dekstran o masie cząsteczkowej 40kD)

W przemyśle spożywczym jako zagęstnik i stabilizator

Cyklodekstryny – (omówione przy skrobi)

Żelan jest egzopolisacharydem pochodzenia bakteryjnego produkowany przez bakterię z rodzaju Sphingomonas.

Pod względem struktury chemicznej jest to polimer, którego podstawową jednostką jest tetrasacharyd, w którego skład wchodzą:

·         β-D-glukoza

·         L-ramnoza

·         D-glukuronian

Żelan posiadać może nawet 50000 takich reszt. Dodatkowo w obrębie struktury tego polimeru znaleźć można liczne związki niecukrowe, czy jony wapniowe, które stabilizują helikalną strukturę przestrzenną żelanu.

Zastosowanie żelanu w przemyśle spożywczym polega na wykorzystaniu go jako substancji solidyfikującej, zagęszczającej i pęczniejącej w różnego rodzaju produktach spożywczych, takich jak budynie, lody, jedzenie dla psów itp.

WŁAŚCIWOŚCI FUNKCJONALNE SAHCARYDÓW:

Słodki smak

Reakcja smakowa jest procesem złożonym i niedostatecznie zbadanym. Jej pojawienie się jest wynikiem interakcji cząsteczek substancji wywołującej smak z odpowiednimi recepotami.

Układ sensoryczny zawiera kilka rodzajów receptorów smakowych znajdujących się w poszczególnych strefach języka. Reagują one na różne rodzaje substancji wywołujących cztery podstawowe smaki:

·         Słodki

·         Kwaśny

·         Gorzki

·         Słony

·         Umami (glutaminian sodu)

Receptory reagujące na smak słodki znajdują się w kubeczkach smakowych w przedniej części języka. Jak wykazały badania, struktura chemiczna substancji ma istotny wpływ na słodki smak. Okazało się, że sacharydy różnią się od siebie intensywnością słodkiego smaku. Smak słodki acyklicznych polioli, takich jak glikol etylenowy czy gliceryna, które mają fragmenty strukturalne podobne jak cukry, początkowo wiązano z ogólną liczbą grup hydroksylowych znajdujących się w ich cząsteczkach.

Takie przypuszczenie okazało się niesłuszne. Stwierdzono, że takie cukry jak glukoza i galaktoza zawierające taką samą liczbę grup hydroksylowych róznią się intensywnością słodkości. Również poliole z pięcioma grupami hydroksylowymi np. ksylitol są słodsze od tych, które mają tych grup sześć, np. sorbitol. Gdy ustalono pierścieniową strukturę sacharydów okazało się, że różnica w słodkości diastereoizomerów może być powodowana konfiguracją przy jednym atomie węgla, jak to jest w przypadku par a-D-glukopiranozy, która jest słodka i a-D-galaktopiranozy, która jest mniej słodka oraz a-D-mannopiranozy i b-D-mannopiranozy, z których pierwsza jest słodka a druga gorzka.

Shallenberger opracował hipotezę, która wiąże się w zaeżnosci między strukturą substancji a odczuciem słodkości (w 1969r. zmodyfikowaną w 1977). Wrażenie słodkości jest wynikiem specyficznych oddziaływań pomiędzy substancją, a białkami receptorów smakowych na języku. Kontakt między substancją smakową i receptorem powstaje poprzez utworzenie wiązania wodorowego między odpowiednimi strukturami substancji słodkiej i aktywnymi centrami receptora, który charakteryzuje się zdolnością do wiązania cząsteczki o właściwej konfiguracji.

Tworzenie się międzycząsteczkowego wiązania wodorowego jest możliwe dzięki obecności ugrupowań protonodonorowych (typu AH) i elektronodonorowych (typu B) w strukturach substancji słodkiej, jak również i w odpowiednich receptorach. Powstający dwurdzeniowy kompleks wodorowy wywołuje odczucie słodkiego smaku, a trwałość tego wiązania decyduje o jego intensywności. Zarówno białka receptorów jak i substancje muszą mieć po jednym osrodku kwasowym i zasadowym reakcji w równych odległościach (ok. 0,30 nm).

Układ protonodawca – protonobiorca (AH/B) warunkujących komplementarność z receptoru w kubkach smakowych języka. Stwierdzono, że geometria układów protonodonorowych (AH) oraz elektronodonorowych (B) cząsteczek sacharydów i aktywnego centrum w receptorze stwarza pewność powstania kompleksu. Odczucie słodkości wywołane przez cukry trwa krótko wskutek tego, że trwałość wiązań wodorowych, które powstały, jest niewielka. Natomiast syntetyczne środki słodzące, które są kilkaset razy słodsze od cukrów, tworzą trwałe wiązania wodorowe z receptorami i to z dużą szybkością. Stwierdzono, że gdy słodka cząsteczka pasuje stereochemicznie do aktywnego centrum receptora, szybkość z jaką centra wzajemnie reagują, może być czynnikiem bardziej decydującym niż trwałość samego kompleksu.

Mechanizm wzajemnej orientacji pary; receptor-związek słodki, został ustalony na podstawie danych uzyskanych w badaniach słodkiego smaku stereoizomerycznych aminokwasów. Fakt, że wiele D-aminokwasów ma słodki smak, podczas gdy ich izomery L-aminokwasów są gorzkie lub bez smaku, świadczy o stereospecyficzności receptora i wskazuje, że istnieje jeszcze trzecie miejsce kontaktu związku słodkiego z receptorem. To trzecie miejsce słodkiego jest uważane za centrum wiązania dyspersyjnego lub kombinowanej funkcji lipofilowej i hydrofilowej. Obecny więc model to układ trójpunktowy z obecnością….

Duże znaczenie ma też część hydrofobowa, która oddziaływuje ze smakowymi centrami receptora. Ten etap zależy od interakcji grup hydroksylowych, stopnia polarności, odległości poszczególnych ładunków w cząsteczce, gęstości elektronowej, stałej Hammetta i efektów sterycznych. Badano wpływ stopnia hydrofobowości i geometrii podstawników w bocznym łańcuchu dipeptydów na intensywność ich słodkiego smaku. Stwierdzono, że centrum rozgałęzionego łańcucha bocznego w aspartamie jest w środku pierścienia benzenowego. Przypuszcza się, że im dokładniej zewnętrzny obrys związku słodkiego odpowiada powierzchni receptora, tym łatwiej osiąga się odpowiedni kontakt między nimi i tym intensywniej objawi się słodki smak związku.

Nie ma żadnych metod fizykochemicznych do pomiaru słodkości. Intensywność smaku słodkiego określana jest poprzez wyznaczenie wartości progowej, czyli najmniejszego stężenia przy którym smak słodki jest jeszcze wyczuwalny lub określenie względnej słodkości wobec wzorca, którym najczęściej jest sacharoza.

WZGLĘDNA SŁODKOŚĆ 10% WODNYCH ROZTWORÓW W PORÓWNANIU Z SACHAROZĄ (SŁODKOŚĆ =1)

Wszystkie mono i oligosacharydy są dobrze rozpuszczalne w wodzie i słabo w alkoholu, a nierozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach organizmu

Sacharydy różnią się właściwościami hydrofilowymi w zależności od struktury. Higroskopijność cukrów ma duże znaczenie w technologii żywności. Do produkcji wyrobów, które powinny być lepkie (np. cukru, proszki, granulaty) korzystne jest stosowanie cukrów o małej higroskopijności(sacharoza, maltoza czy laktoza)natomiast do produktów które powinny zachować wilgotność (np. ciasto) – cukrów o dużej zdolności wiązania wody (syropy skrobiowe).

Wykład 10     17.05.2011

Inne reakcje powodujące obniżenie wartości pokarmowej białka

Ograniczenie przyswajalności biologicznej białek powodują pr...