KEF 1 XHMEIA 2

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2

http://slidepdf.com/reader/full/kef-1-xhmeia-2 1/29

37

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

2. Υ∆ΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ

Οι υδατάνθρακες έχουν ευρεία διάδοση στη φύση, συνιστώντας τα 3/4 του βιολογικού κόσµου. Οι υδατάνθρακες σχηµατίζονται στα φυτά µε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Υπό τη µορφή του αµ ύλου οι υδατάνθρακες αποτελούν το αποταµιευτικό υλικό στα φυτά. Είναι εξαιρετικά σηµαντικοί ως συστατικό των τροφίµων, στα οποία αποτελούν πηγή ενέργειας,παράγοντα γεύσης και στοιχείο δοµής. Το 80% της ενέργειας στην ανθρώπινη δίαιτα προέρχεται από υδατάνθρακες.

Ο όρος « υδατάνθρακας» χρησιµοποιήθηκε αρχικά για να δείξει ότι αυτές οι ενώσεις στοιχειακά

περιγράφονται από το γενικό τύπο Cx (H2O)y, πρόκειται δηλαδή για «ενυδατωµένο» άνθρακα,όπου το οξυγόνο και το υδρογόνο περιέχονται στην ίδια όπως και στο νερό αναλογία.

Υπάρχουν όµως γνωστοί υδατάνθρακες που δεν ανταποκρίνονται στον τύπο αυτό καθώς

ενώσεις του τύπου Cx (H2O)y που δεν έχουν τα χαρακτηριστικά υδατανθράκων όπως π.χ . το

οξικό οξύ (C2H4Ο2) και το γαλακτικό οξύ (C3H6Ο3).

2.1. ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ

Οι µονοσακχαρίτες, οι απλούστεροι υδατάνθρακες, που αποτελούν και τη δοµική µονάδα όλων

των υπόλοιπων είναι αλειφατικές πολυυδροξυαλδεΰδες (αλδόζες) ή αλειφατικές

πολυυδροξυκετόνες (κετόζες):

ΗΟ-(CHOH)n-CHO ή ΟΗ-(CHOH)n-1-CO-CH2OH

Οι µονοσακχαρίτες ταξινοµούνται σύµφωνα µε τον αριθµό των ατόµων του άνθρακα στο µόριό τους. Έτσι έχουµε τριόζες, τετρόζες, πεντόζες, εξόζες, από τις οποίες οι περισσότερο ενδιαφέρουσες τη χηµεία των τροφίµων είναι ορισµένες εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη,γαλακτόζη, µανόζη) και πεντόζες (αραβινόζη, ξυλόζη). Η αρίθµηση των ατόµων του άνθρακα στο µόριό τους αρχίζει από το πλησιέστερο προς την ανάγουσα οµάδα ακραίο άτοµο άνθρακα.Τα απλούστερα σάκχαρα είναι οι τριόζες, και είναι η γλυκεριναλδεύδη από τις αλδόζες και η

διϋδροξυακετόνη από τις κετόζες. Η ύπαρξη στα µόρια των σακχάρων ασύµµετρων ατόµων άνθρακα έχει ως συνέπεια την

εµφάνιση στερεοϊσοµερών µορφών και στροφική ικανότητα του επιπέδου του πολωµένου

φωτός. Μία ένωση που είναι δεξιόστροφη αναφέρεται µε το σύµβολο (+) ή (d) ενώ µία ένωση

που είναι αριστερόστροφη αναφέρεται µε το σύµβολο (-) ή (l). Τα κεφαλαία γράµµατα D και L

αποτελούν ένδειξη εναντιοµέρειας που χρησιµοποιείται στα σάκχαρα και άλλα οργανικά µόρια

µε βιολογική σηµασία όπως τα αµινοξέα και δεν χαρακτηρίζουν στροφική ικανότητα. Η

γλυκεριναλδεϋδη που λαµβάνεται ως ουσία αναφοράς έχει ένα ασύµµετρο άτοµο άνθρακα (τό

C2) και κατά συνέπεια έχει δύο ισοµερή που αναγράφονται µε τα σύµβολα D και L. Με βάση

τη γλυκεριναλδεϋδη τα φυσικά σάκχαρα έχουν διαµόρφωση D (βλ . Πίνακα 2.1). Η διεύθυνση

στροφής του επιπέδου του πολωµένου φωτός είναι ανεξάρτητη από το αν το σάκχαρο ανήκει στην D ή στην L σειρά. Για παράδειγµα αναφέρεται η D-φρουκτόζη που είναι αριστερόστροφη

(D (-) φρουκτόζη). Η διεύθυνση και το µέγεθος της στροφής έχουν σηµαντική σηµασία, τόσο

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


38

για την αναγνώριση, όσο και για τον ποσοτικό προσδιορισµό των σακχάρων. Μετράται η ειδική

στροφική ικανότητα [α]D20 σε θερµοκρασία 20°C και µονοχρωµατικό φως της γραµµής D του

νατρίου δηλ . η γωνία στροφής που προκαλείται µετά από διαδροµή της φωτεινής δέσµης 10cm

µέσα από σακχαροδιάλυµα περιεκτικότητας 1g/ml.

Πίνακας 2.1 Σειρά των D- αλδοζών

ΑΛ∆ΟΖΕΣ

Είναι γνωστό ότι το καρβονύλιο των αλδεϋδών και των κετονών αντιδρά µε ένα ή δύο µόρια µε

υδροξύλια για την παραγωγή ηµιακετάλης ή κετάλης αντίστοιχα.

Τέτοιος ηµιακεταλικός δεσµός δηµιουργείται ενδοµοριακά µεταξύ του καρβονυλίου (στη θέση 1

στις αλδόζες , στη θέση 2 στις κετόζες) και του υδροξυλίου στη θέση ν-1 (π.χ . θέση 5 στις

εξόζες) των µονοσακχαριτών. Έτσι ο πραγµατικός συντακτικός τύπος είναι κυκλο-ηµιακεταλικής µορφής και όχι η ανοικτή αλυσίδα.

Με την παραδοχή της ηµιακεταλικής µορφής το άτοµο του άνθρακα C1, προκειµένου για τις αλδόζες, και το C2, προκειµένου για τις κετόζες, γίνεται ασύµµετρο και έτσι παρουσιάζονται δυο ισοµερείς µορφές. Στην περίπτωση της γλυκόζης σχηµατίζονται η α-γλυκόζη και η β-γλυκόζη, οι οποίες είναι κατοπτρικά ισοµερή ως προς το άτοµο C1 ενώ κατά το υπόλοιπο µόριο είναι επιθέσιµες. Οι µορφές αυτές της D-γλυκόζης µπορούν να αποµονωθούν: η µεν α-D-γλυκόζη κρυσταλλώνεται από υδατικό της διάλυµα και σε πρόσφατο υδατικό της διάλυµα έχει ειδική στροφή[α]: + 112,2° που τείνει βαθµιαία να πάρει την τιµή +52,5° η δε β-D-γλυκόζη κρυσταλλώνεται από διάλυµά της σε πυριδίνη και σε πρόσφατο υδατικό της διάλυµα έχει ειδική στροφή [α]: + 18,7° που και αυτή τείνει σταδιακά να πάρει την τιµή + 52,5°. Η παρουσία των

δύο αυτών µορφών της γλυκόζης εξηγεί τον πολυστροφισµό των υδατικών της διαλυµάτων,γιατί κατά την παραµονή του σακχαρούχου διαλύµατος η µία µορφή µεταπίπτει στην άλλη και τελικά αποκαθίσταται ισορρoπία, οπότε η στροφή του πολωµένου φωτός παίρνει τη σταθερή

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


39

τελική της τιµή. Στη γλυκόζη η ισορροπία είναι σε αναλογία περίπου 38% α- και 62% β- ενώ υπάρχει και ένα ελάχιστο ποσοστό 0,0026% σε άκυκλη µορφή που εξηγεί την δυνατότητα των σακχάρων να αντιδρούν ως άκυκλες αλδεύδες ή κετόνες.

Γενικά οι κυκλικές ηµιακετάλες των σακχάρων έχουν δακτυλίους µε 5 ή 6 άτοµα, και τα σάκχαρα µε αυτές τις δοµές είναι γνωστά µε τα ονόµατα φουρανόζες και πυρανόζες αντίστοιχα.

Από τις δoµές αυτές η µορφή της πυρανόζης µε εξαµελή δακτύλιο είναι η συνήθως απαντώµενη

στη φύση λόγω της σταθερότητάς της. Απεικονίζεται συνήθως µε τον τύπο Haworth, αν και στο

χώρο ο τύπος διαµόρφωσης ανακλίντρου είναι ο ορθότερος. Οι πενταµελούς δακτυλίου

φουρανόζες απαντώνται συχνά σε κετόζες ενωµένες µε άλλα µόρια σακχάρων όπως π.χ . στην

περίπτωση της φρουκτόζης στο µόριο της σακχαρόζης.

ΠΙΝΑΚΑΣ Οι κυριότεροι υδατάνθρακες που απαντούν στα τρόφιµα

Είδος Μονοσακχαρίτες από τους οποίους

αποτελείται

Πηγές

Μονοσακχαρίτες

Γλυκόζη

Φρουκτόζη

Φρούτα, φυτικά µέρη, αίµα,

γλεύκος, µέλι κ .λ .π

Χυµοί φρούτων, µέλι, αίµα

∆ισακχαρίτες

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


40

(Καλαµοσάκχαρο) Σακχαρόζη D-γλυκόζη, D-φρουκτόζη Σακχαροκάλαµο, τεύτλα, φρούτα,

λαχανικά, µέλι.

Μαλτόζη D-γλυκόζη Προϊόντα υδρόλυσης αµ ύλου, µέλι

Λακτόζη D-γαλακτόζη, D-γλυκόζη Γάλα, τυρός, γαλακτοκοµικά

προϊόντα

Ολιγοσακχαρίτες Ραφινόζη, Σταχυόζη D-γαλακτόζη, D-γλυκόζη, D-

φρουκτόζη

Οσπρια, δηµητριακά,

βαµβακόσπορος, σακχαρότευτλα.

Πολυσακχαρίτες

Αµ υλο, δεξτρίνες D-γλυκόζη ∆ηµητριακά, όσπρια, βολβοί, ρίζες

Κυτταρίνη D-γλυκόζη Τοιχώµατα κυττάρων φυτών

Γλυκογόνο D-γλυκόζη Συκώτι, ζωικοί ιστοί

Ηµικυτταρίνες L-αραβινόζη, D-ξυλόζη, L-ραµ νόζη,

D-γαλακτόζη, D-µανόζη, D-

γλυκόζη, D-γλυκουρονικό οξύ, D-

γαλακτουρονικό οξύ

Κυτταρικά τοιχώµατα φυτών,

δηµητριακά, όσπρια, ξηροί καρποί,

αλεύρι

Πεντοζάνες L-αραβινόζη, D-ξυλόζη όπου και οι ηµικυτταρίνες

Πηκτινικές ύλες D-γαλακτουρονικό οξύ, L-

αραβινόζη, D-γαλακτόζη, L-

ραµ νόζη, L-φουκόζη

Φρούτα, λαχανικά, σακχαρότευτλα.

Ινουλίνη D-φρουκτόζη chicory

Κόµµεα ετεροπολυσακχαρίτες Σπόροι, εκκρίµατα φυτών, φύκη,

µικροοργανισµοί

ΑΝΤΙ∆ΡΑΣΕΙΣ ΜΟΝΟΣΑΚΧΑΡΙΤΩΝ

Οξείδωση των µονοσακχαριτών. Με ήπια οξειδωτικά µέσα (βρωµιούχο νερό, αραιό νιτρικό οξύ) οι αλδόζες µετατρέπονται στα αλδονικά οξέα, ενώ οι κετόζες κάτω από ορισµένες συνθήκες δεν προσβάλλονται. Με εντονώτερα οξειδωτικά µέσα (πυκνό νιτρικό οξύ)οξειδώνονται και οι δύο ακραίες οµάδες του µορίου και σχηµατίζονται τα διβασικά αλδαρικά οξέα. Επιλεκτική οξείδωση στη θέση C6 µπορεί να γίνει µόνον µε ενζυµική κατάλυση µε επακόλουθο σχηµατισµό των σηµαντικών στη φύση ουρονικών οξέων (π.χ . το γαλακτουρονικό οξύ, συστατικό στοιχείο των πηκτινών)

Η ανίχνευση και ο ποσοτικός προσδιορισµός των µονοσακχαριτών βασίζεται στις αναγωγικές τους ιδιότητες. Το φελίγγειο υγρό (Fehling) π.χ . που περιέχει άλας του οξειδίου του χαλκού σε

αλκαλικό διάλυµα, ανάγεται από τα σάκχαρα αυτά σε υποξείδιο του χαλκού. Για τον ποσοτικό

Αλδονικό οξύ(Br2, a.HNO3)

Οξείδωση Ουρονικό οξύκαταλυτική

Αλδαρικό οξύπ. ΗΝΟ3

COOH

COOH

COOH

COOH

COOHCOOH

COOHCOOH

COOH

COOH

COOH

COOH

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


41

προσδιορισµό των σακχάρων χρησιµοποιείται ακόµα και αλκαλικό διάλυµα ιωδίου, το οποίο

οξειδώνει µε στοιχειοµετρική αναλογία τις αλδόζες, ενώ δεν προσβάλλει τις κετόζες και τους µη

ανάγοντες δισακχαρίτες όπως τη σακχαρόζη.

Αναγωγή των µονοσακχαριτών. Οι αλδόζες και οι κετόζες µε αναγωγικά µέσα και κυρίως µε

αµάλγαµα νατρίου ανάγονται στο σηµείο της καρβονυλικής οµάδας και παρέχουν πολυσθενείς

αλκοόλες, τις αλδιτόλες, όπως οι πεντιτόλες από τις πεντόζες (π.χ ξυλιτόλη) και οι εξιτόλες από

τις εξόζες (π.χ . σορβιτόλη), µερικές από τις οποίες έχουν γλυκειά γεύση.

H D-σορβιτόλη είναι η περισσότερο διαδεδοµένη στη φύση πολυαλκοόλη. Τα φρέσκα φρούτα

περιέχουν ως 5- 10% σορβιτόλη. Η σορβιτόλη δεν ανάγει το διάλυµα Fehling και δεν ζυµώνεται

από τους ζυµοµ ύκητες. Με καταλυτική αφυδάτωση της σορβιτόλης σχηµατίζονται εσωτερικοί

αιθέρες της, των οποίων οι εστέρες µε ανώτερα λιπαρά οξέα, υπό την ονοµασία SPAN και

TWEEN χρησιµοποιούνται ως γαλακτωµατοποιητές από τη βιοµηχανία τροφίµων. Η σορβιτόλη

όπως η διαλκοόλη γλυκόλη και η τριαλκοόλη γλυκερόλη χαρακτηρίζεται από υγροσκοπικότητα.

Για το λόγο αυτό χρησιµοποιείται για τη διατήρηση της νωπότητας και της µαλακότητας

προϊόντων ζαχαροπλαστικής. Χρησιµοποιείται από τους διαβητικούς αντί για ζάχαρη, γιατί

όπως και µε τη ξυλιτόλη, σε ελεγχόµενα ποσά ο µεταβολισµός της είναι ανεξάρτητος από την ινσουλίνη.

Επίδραση οξέων και αλκαλίων. Με επίδραση υδροχλωρικού ή θειικού οξέος σχηµατίζονται

δισακχαρίτες και ανώτεροι σακχαρίτες από διαµoριακή απόσπαση νερού, ενώ από ενδοµοριακή

αποµάκρυνση νερού από τις πεντόζες και τις εξόζες σχηµατίζονται αντίστοιχα φουρφουράλη και

υδροξυµεθυλοφουρφουράλη

Η επίδραση αραιών αλκαλίων στα απλά σάκχαρα επιφέρει ισοµερισµούς, χωρίς να προκαλείται

καταστροφή του µορίου. Σηµαντική παρουσιάζεται η εµφάνιση ενδιάµεσων ενολικών µορφών,

που οδηγεί σε αλλαγή της θέσεως υδροξυλιοµάδας σε άτοµο άνθρακα και αποτελεί µία

διαδικασία που ονοµάζεται ενολοποίηση , που ακολουθούµενη από οξίνιση οδηγεί σε επιµερίωση

(ισοµερίωση) αλδόζης-κετόζης.

Αναγωγή - ΑλδιτόλεςCH2OH

CH2OH

(σορβιτόλη, µαννιτόλη)

-Η2Ο

SPAN, TWEENεστεροποιηµένοι

αιθέρες


CH2OH


CH2OH

CH2OH

CH2OH


-Η2Ο


αιθέρες


-Η2Ο


αιθέρες


-Η2Ο-Η2Ο

SPAN, TWEENSPAN, TWEENεστεροποιηµένοι

αιθέρες

εν-διόλη

οξίνισηγλυκόζη, µαννόζη, φρουκτόζη

επιµερίωση

εν-διόληεν-διόλη

οξίνισηγλυκόζη, µαννόζη, φρουκτόζη

επιµερίωση

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


42

Γλυκοζίτες

Οι γλυκοζίτες είναι ενώσεις που προκύπτουν από την ένωση αναγόντων απλών σακχάρων µε

άλλα διαφορετικής φύσεως σώµατα

Στην κυκλική ηµιακεταλική µορφή ενός σακχάρου σχηµατίζεται από την αλδεϋδική ή κετονική

οµάδα µια υδροξυλοµάδα, που ονοµάζεται ακεταλικό ή γλυκοζιτικό υδροξύλιο. Η οµάδα αυτή

αποτελεί το σηµείο συνδέσεως µε άλλες ενώσεις προς σχηµατισµό των γλυκοζιτών. Το µη

σακχαρούχο συστατικό ονοµάζεται άγλυκον.

Ανάλογα µε το άγλυκο συστατικό οι γλυκοζίτες διακρίνονται σε Ο-γλυκοζίτες, Ν-γλυκοζίτες και

S-γλυκοζίτες.

Οι γλυκοζίτες µε όξινη υδρόλυση διασπώνται σε σάκχαρο και άγλυκο τµήµα. Είναι ενώσεις µε

ευρύτατη διάδοση στα φυτά. Για παράδειγµα αναφέρεται η φυσική χρωστική ανθοκυανίνη που είναι Ο-γλυκοζίτης και ο S-γλυκοζίτης σινιγρίνη, που µε ενζυµική υδρόλυση δίνει ως άγλυκο το

ισοθειοκυανικό αλλύλιο ή σιναπέλαιο µε τη χαρακτηριστική οσµή της µουστάρδας.

• Ο-γλυκοζίτες (φαινόλες, φλαβόνες, ανθοκυάνες, στερεοειδή, τερπενοειδή)

• Ν-γλυκοζίτες ( νουκλεοτίδια)

• S-γλυκοζίτες (σινιγρίνη → AITC)

• Κυανογενετικοί γλυκοζίτες (µε υδρόλυση → HCN ΑΜΥΓ∆ΑΛΙΝΗ)

'Οταν στη θέση του άγλυκου υπάρξει ένα άλλο απλό σάκχαρο, τότε το προϊόν της ενώσεως δεν

λέγεται πλέον γλυκοζίτης αλλά δισακχαρίτης. Οι ολιγοσακχαρίτες και οι πολυσακχαρίτες είναι

και αυτοί γλυκοζίτες.

2.2. ∆ΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ

Η ένωση µεταξύ δύο µονοσακχαριτών µπορεί να προκύψει κατά δύο τρόπους και έτσι

διακρίνουµε δύο διαφόρους τύπους δισακχαριτών

1. ∆ισακχαρίτες του τύπου της τρεχαλόζης ή και σακχαρόζης, όπου οι δύο µονοσακχαρίτες είναι

ενωµένοι µε αιθερικό δεσµό των υδροξυλίων της αναγωγικής τους οµάδας. Οι δισακχαρίτες

αυτοί δεν είναι ανάγοντες και δεν παρουσιάζουν πολυστροφισµό.

2. ∆ισακχαρίτες του τύπου της µαλτόζης, στους οποίους το ηµιακεταλικό υδροξύλιο του ενός

µορίου είναι ενωµένο µε αιθερικό δεσµό µε ένα από τα υπόλοιπα µη ακεταλικά υδροξύλια του

άλλου µορίου µονοσακχαρίτη. Στην περίπτωση αυτή η αναγωγική οµάδα του ενός µορίου

παραµένει ελεύθερη και ο σχηµατιζόµενος δισακχαρίτης είναι ανάγον σάκχαρο και παρουσιάζει

πολυστροφισµό. Στην οµάδα αυτή ανήκουν οι περισσότεροι δισακχαρίτες όπως η µαλτόζη, η

κελλοβιόζη και η λακτόζη.

∆ΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ ΓΛΥΚΟΖΗΣ

• Μαλτόζη: α (1 4) γλυκοζιτικός δεσµός

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


43

• 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

ΑΛΛΟΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΙ ∆ΙΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ

• Σακχαρόζη = Γλυκόζη + Φρουκτόζη : α (1 2) γλυκοζιτικός δεσµός ή β (2 1)

φρουκτοζιτικός δεσµός.

Είναι ευρύτατα διαδεδοµένη στη φύση ιδιαίτερα στο σακχαροκάλαµο και τα σακχαρότευτλα.Τα καλλιεργούµενα σακχαρότευτλα περιέχουν 16- 20% σακχαρόζη. Υδρολυόµενη µε οξύ δίνει

µίγµα γλυκόζης και φρουκτόζης, το οποίο λόγω της επικρατήσεως της αριστερής στροφικής

ικανότητας της φρουκτόζης είναι αριστερόστροφο, δηλαδή έχει αντίθετη στροφή από τη

σακχαρόζη. Η µεταβολή αυτή ονοµάζεται αναστροφή (inversion) και το ισοµοριακό µίγµα των

δύο σακχάρων (γλυκόζη και φρουκτόζη) ονοµάζεται ιµβερτοσάκχαρο. Η υδρόλυση της

σακχαρόζης γίνεται και µε το ένζυµο ιµβερτάση.

Πίνακας 2.2. Σχετική γλυκύτητα σακχάρων σε σύγκριση µε τη σακχαρόζη.

ΣΑΚΧΑΡΟ ΣΑΚΧΑΡΟ

Σακχαρόζη 100 Γαλακτόζη 63Φρουκτόζη 115 Λακτόζη 39

Γλυκόζη 65 Σορβιτόλη 54

Μαλτόζη 46 Ξυλιτόλη 100

• Λακτόζη = Γαλακτόζη + Γλυκόζη: β (1 4) γαλακτοζιτικός δεσµός Είναι το µοναδικό σάκχαρο του γάλακτος των θηλαστικών. Βιοµηχανικά παρασκευάζεται

από τον ορό της τυροκοµίας δηλ . το τυρογάλα, που παραµένει µετά την πήξη του γάλακτος. Η λακτόζη δεν ζυµώνεται από όλα τα είδη ζυµοµ υκήτων, αλλά µόνο από ορισµένους µε

σχηµατισµό οινοπνεύµατος. Τα γαλακτικά βακτήρια ζυµώνουν τη λακτόζη προς γαλακτικό οξύ.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


44

2.3. ΠΟΛΥΣΑΚΧΑΡΙΤΕΣ

Ανάλογα µε τη χηµική τους σύσταση οι πολυσακχαρίτες διακρίνονται σε ο µοπολυσακχαρίτες

(άµ υλο, κυτταρίνη, γλυκογόνο) όταν το µόριό τους αποτελείται από ένα είδος απλού σακχάρου,

και σε ετεροπολυσακχαρίτες (ηµικυτταρίνες, πηκτινικές ύλες, κόµµεα) όταν το µόριό τους

αποτελείται από δύο ή περισσότερα συστατικά. Το συστηµατικό τους όνοµα προκύπτει από το

όνοµα του µονοσακχαρίτη από τον οποίο προέρχονται µε αντικατάσταση της καταλήξεως -όζη

από την κατάληξη -ανη. Π.χ . πεντόζη-πεντοζάνη, µαννόζη-µαννάνη, γλυκόζη-γλυκάνη. Οι

πολυσακχαρίτες είναι πολύ διαφορετικοί από τις βασικές δοµικές µονάδες, που τους αποτελούν.

Μακροσκοπικά και µικροσκοπικά εµφανίζονται άµορφοι, αλλά εξεταζόµενοι µε ακτίνες Χ

αποκαλύπτουν µικροκρυσταλλική δοµή. ∆εν έχουν γλυκειά γεύση και δεν ανάγουν το φελίγγειο

υγρό. Με όξινη ή ενζυµική υδρόλυση οι πολυσακχαρίτες διασπώνται στα βασικά δοµικά τους

συστατικά

ΑΜΥΛΟ (Starch)

Το άµ υλο είναι γλυκάνη, και αποτελεί το σηµαντικότερο τελικό προϊόν της φωτοσύνθεσης και

σε αντίθεση µε την κυτταρίνη, η γλυκόζη που το αποτελεί, µπορεί µε τη βοήθεια των αµ υλασών

να επανέλθει στο µεταβολισµό του ανθρώπου για κάλυψη ενεργειακών αναγκών ή για σύνθεση

άλλων υλικών.

Το άµ υλο ευρίσκεται υπό µορφή κόκκων (granules) δηλ . «πακέτα» χαρακτηριστικού µεγέθους

και σχήµατος. Οι κόκκοι του αµ ύλου ανάλογα µε την προέλευσή τους διαφέρουν ως προς το

µέγεθος και τη µορφή, πράγµα που επιτρέπει τη µικροσκοπική αναγνώριση του αµ ύλου

διαφόρων πρoελεύσεων Η δοµή του κόκκου είναι ψευδοκρυσταλλική, δεν υπάρχει δηλαδή µια

σαφής επαναλαµβανόµενη συµµετρία αλλά εµφανίζει περισσότερο τη µορφή ενός θυσάνου από στενά «πλεγµένους» έλικες α µυλόζης και µόρια α µυλοπηκτίνης µε ένα κεντρικό σηµείο έναρξης.

Σχήµα 2.1. Κόκκοι αµ ύλου από διάφορες πηγές.

Η Αµ υλόζη αποτελεί περίπου το 25% του αµ ύλου. Είναι άλυσος 350-1000 µορίων γλυκόζης

(MW=50,000-200,000) διαλυτή στο νερό χωρίς διόγκωση.

Τα µόρια γλυκόζης είναι ενωµένα µε α(1-4) δεσµούς, σε ευθεία δοµή (διαµόρφωση α έλικα σε

διάλυµα). Έχει την ικανότητα φυσικού εγκλεισµού άλλων µορίων π.χ . λιπαρά, ιώδιο (δείκτης

αµ ύλου).

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


45

Σχήµα 2.2. Μόριο αµ υλόζης.

Η αµ υλοπηκτίνη είναι διακλαδωµένη άλυσος, µε πλευρικές αλύσους 20-30 γλυκοζών και βαθµό

πολυµερισµού (DP) = χιλιάδες γλυκόζες (MW = 1-10 εκατοµ ύρια). Έχει α(1-4) δεσµούς και

α(1-6) δεσµούς (διακλαδώσεις). Βρίσκεται κυρίως στο εξωτερικό του κόκκου του αµ ύλου. ∆ε

διαλύεται στο νερό αλλά διογκώνεται και µε θέρµανση δίνει αµ υλόκολλα.

Σχήµα 2.3. Μόριο αµ υλοπηκτίνης.

Το άµ υλο (αµ υλόζη και αµ υλοπηκτίνη µαζί) είναι σώµα λευκό, αδιάλυτο στο ψυχρό νερό και

στο οινόπνευµα. Στο ζεστό νερό εξ αιτίας της περιεχόµενης αµ υλοπηκτίνης το άµ υλο

διογκώνεται, οι κόκκοι του διαρρηγνύονται και λαµβάνεται ιξώδες υγρό, που κατά την ψύξη

γίνεται ζελατινώδες και αποτελεί την κοινή αµ υλόκολλα.

Η υδρόλυση του αµ ύλου µπορεί να γίνει µε οξέα ή ενζυµικά. Κατά την ενζυµική υδρόλυση του

αµ ύλου µε διάφορες αµ υλάσες (α-αµ υλάση, β-αµ υλάση, γλυκοαµ υλάση) σχηµατίζονται

ανάλογα µε την περίπτωση; µαλτόζη, γλυκόζη και οριοδεξτρίνες , που ονοµάζονται έτσι γιατί

βρίσκονται στο όριο της υδρολυτικής ικανότητας του χρησιµοποιουµένου ενζύµου. Κατά την

υδρόλυση του αµ ύλου µε οξέα λαµβάνεται. ως τελικό προϊόν σχεδόν ποσοτικά η γλυκόζη, που

αποτελεί το απλούστερο δοµικό τµήµα του µορίου του αµ ύλου. Κατά την όξινη υδρόλυση του

αµ ύλου σχηµατίζονται µερικά ενδιάµεσα προϊόντα µε κοµµιώδη σύσταση και χωρίςκαθορισµένη

σύνθεση, που ονοµάζονται δεξτρίνες . Οι δεξτρίνες είναι ένας γενικός όρος για ~ρo ϊόντα

αποικοδοµήσεως του αµ ύλου, που αποτελούν ενδιάµεση βαθµίδα, µε ελ ,α:ττούµενο µοριακό

µέγεθος, ανάµεσα στο άµ υλο και τους ολιγοσακχαρίτες. ΟΙ δεξτρίνες είναι διαλυτές στο νερό

και αδιάλυτες στο οινόπνευµα. Οι δεξτρίνες δεν έχουν γλυκειά γεύση ούτε ζυµώνονται κατ'

ευθείαν από τους ζυµοµ ύκητες. Με πλήρη υδρόλυση µετατρέπονται τελικά σε γλυκόζη.

Κατά την όξινη υδρόλυση του αµ ύλου λαµβάνεται πρώτα το διαλυτό ά µυλο ή α µυλοδεξτρΙνη ,

που σχηµατίζει ακόµα µπλέ χρώµα µε ιώδιο. Καθώς προχωρεί η υδρόλυση σχηµατίζονται οι

ερυθροδεξτρίνες , που µε ιώδιο δίνουν κόκκινο χρώµα. Στη συνέχεια της υδρόλυσης

σχηµατίζονται οι µαλτοδεξτρίνες που δεν δίνουν κανένα χρώµα µε το ιώδιο, κατόm ν

σχηµατίζεται µαλτόζη και τελικά γλυκόζη.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


46

Ευρεία χρήση στη βιοµηχανία τροφίµων έχουν τα σιρόπια γλυκόζης που παράγονται από την

υδρόλυση αµ ύλου, κυρίως από καλαµπόκι. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν στα σιρόπια

υψηλής περιεκτικότητας σε φρουκτόζη (High Fructose Corn Syrup- HFCS) που παράγονται µε

περαιτέρω ενζυµική κατεργασία των σιροπιών γλυκόζης µε ισοµεράση φρουκτόζης.

Παραγωγή αµύλου

•Πρώτη ύλη: καλαµπόκι

•∆ιαβροχή µε νερό και 0,2% SO2 στους 15°C για 35-45 h.

•Αλεση, αποφλοίωση. Πολτός.

•Προσθήκη SO2 και αύξηση της θερµοκρασίας σε 29-33°C.

•∆ιαχωρισµός κόκκων αµ ύλου µε φυγοκέντρηση, φιλτράρισµα.

• Ξήρανση.

ΖΕΛΑΤΙΝΟΠΟΙΗΣΗ ΑΜΥΛΟΥ (gelatinization):

Η τεχνολογική χρησιµότητα του αµ ύλου στα συστήµατα τροφίµων προκύπτει από την ιδιότητα

του να ζελατινοποιείται.

ΟΡΙΣΜΟΣ: Ως ζελατινοποποίηση ορίζεται η µη αντιστρεπτή διόγκωση των κόκκων του αµ ύλου

µε νερό κατά την θέρµανση του πάνω από µια κρίσιµη θερµοκρασία. Παρ’ όλον ότι

αναφερόµαστε στην θερµοκρασία ζελατινοποίησης, Τζ, στην πραγµατικότητα το φαινόµενο

συµβαίνει σε ένα εύρος περίπου 10°C. Κάθε είδος αµ ύλου χαρακτηρίζεται από την

θερµοκρασία ζελατινοποίησης του η οποία µπορεί και να µεταβληθεί µε τις συνθήκες

επεξεργασίας και τη σύνθεση του τροφίµου.

Θερµοκρασία ζελατινοποίησης

Καλαµπόκι 61-72°C

Πατάτα 62-68°C

Σίτος 53-64°C

Ρύζι 65-73°C

Οι παράγοντες που µπορούν να επηρεάσουν το Τζ είναι το pH, ο ρυθµός θέρµανσης (dQ/dt),

και η παρουσία σακχάρων και λιπαρών.

Στάδια ζελατινοποίησης:

α) Κρύο νερό. Κόκκοι αδιάλυτοι. Απορροφούν νερό αντιστρεπτά (µέχρι 25%) και

διογκώνονται ελαφρά (9-20%)

β) Με την αύξηση της θερµοκρασίας η δοµή του κόκκου σταδιακά µειώνεται, µέχρι το σηµείο

ζελατινοποιήσεως Τζ. Στο Τζ έχουµε απώλεια «κρυσταλλικότητας», αύξηση ιξώδους, ταχεία

διόγκωση, µεγάλη συγκράτηση νερού. ∆ιαλυτά µόρια αµ υλόζης διαρρέουν από τον κόκκο. Στο

σηµείο αυτό το φαινόµενο της ζελατινοποίησης είναι αναντίστρεπτο.

γ) Με συνέχιση της θέρµανσης έχουµε αύξηση διόγκωσης και το διαλυτό άµ υλο αυξάνει.

Τελικά οι κόκκοι διαρρηγνύονται, το ιξώδες µειώνεται απότοµα και οι κόκκοι «συγκολούνται»

αναντίστρεπτα. Στο σηµείο αυτό έχουµε σχηµατισµό πήγµατος (gel).

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


47

Τα πήγµατα του αµ ύλου διασπώνται εύκολα µε µεγάλες διατµητικές τάσεις και

« υγροποιούνται». Το φαινόµενο είναι εν µέρει αντιστρεπτό δηλ . το πήγµα «επανέρχεται» .

Με παλαίωση προκαλείται έντονη συναίρεση του πήγµατος (gel).

Όταν το ζελατινοποιηµένο άµ υλο ψυχθεί, µε τον χρόνο γίνεται συσσωµάτωση και καθίζηση:

αναδια µόρφωση (retrogradation). Η αναδιαµόρφωση οφείλεται κυρίως στην αµ υλόζη. Στην

αναδιαµόρφωση του ζελατινοποιηµένου αµ ύλου οφείλεται εν µέρει το «µπαγιάτεµα» (staling)

του ψωµιού και των αρτοποιηµάτων.

ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΑ ΑΜΥΛΑ

ΟΡΙΣΜΟΣ: Ως τροποποποίηση του αµ ύλου ορίζουµε την ήπια αποικοδόµιση ή φυσική

κατεργασία ή αντίδραση των – ΟΗ µε διάφορες ουσίες (οξικό ανυδρίτη, οξικό βινύλιο,

φωσφορικά άλατα) µε στόχο τη µεταβολή και βελτίωση των φυσικοχηµικών και λειτουργικών

ιδιοτήτων του φυσικού αµ ύλου.

Έχουµε διάφορους τύπους τροποποιηµένων αµ ύλων. Στη συνέχεια παρουσιάζονται συνοπτικά

τα τροποποιηµένα άµ υλα και οι ιδιότητες τους.

• Τροποποιηµένα µε οξύ (Acid modified – thin boiling)

Παρουσιάζουν µείωση ιξώδους, αύξηση Τζ, δυνατότητα διάλυσης υψηλής συγκέντρωσης και

δίνουν µε ψύξη ισχυρά gel.

Εφαρµογές: τσίχλες, ζαχαρωτά.

• Εστεροποιηµένα – Αιθεροποιηµένα

Υδροξυαιθυλιωµένα (hydroexyethylated) Βαθµός υποκατάστασης (DS): 0,05-0,1

(Παραγωγή: άµ υλο + οξείδιο αιθυλενίου, 50°C).

Παρουσιάζουν µείωση Τζ, διόγκωση κόκκων, και δίνουν διαφανή διαλύµατα υψηλού ιξώδους

που δεν σχηµατίζουν gel.

Εφαρµογή: δηµιουργία πυκνόρευστων τροφίµων (food thickening).

Φωσφορικοί µονοεστέρες (DS ~0,25)

(Παραγωγή: ξηρό άµ υλο + όξινα άλατα όρθο, πυρο ή τρι φωσφορικά, 60°C)

Παρουσιάζουν µείωση Τζ, αυξηµένο ιξώδες – διαφάνεια. Σταθερότητα σε ψύξη – απόψυξη.

Φωσφορικοί διεστέρες (“cross-linked” starch)

(Παραγωγή: πολτός αµ ύλου + 2% τριµεταφωσφορικό για 1h στους 50°C)

Εµποδίζουν τη διόγκωση κόκκων. Η δηµιουργία πλέγµατος συνεπάγεται σταθερότητα σε

θερµοκρασία, pH, µηχανική ανάδευση. Αυξάνεται το Τζ και προκύπτουν µη διαφανή πήγµατα.

Εφαρµογές όταν απαιτείται σταθερότητα σε θέρµανση, ψύξη – απόψυξη.

Οξικοί εστέρες (DS ~0,5)

(Παραγωγή: αντίδραση µε οξικό ανυδρίτη, 25°C, pH 7-11)

Εµποδίζει το συσχετισµό µορίων αµ υλόζης και γραµµικών µερών αµ υλοπηκτίνης

Παρουσιάζουν µείωση Τζ και ανίσταση σε δηµιουργία gel και αναδιαµόρφωση. ∆ίνουν σταθερά και διαφανή ιξώδη διαλύµατα στεθερά σε ψύξη – απόψυξη.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


48

• Λευκασµένο άµ υλο (bleached starch)

(Παραγωγή: αντίδραση µε υποχλωρικά άλατα ήπιος αποπολυµερισµός).

Αυξάνει τη λευκότητα για εφαρµογές σαν σκόνη, και όταν χρειάζεται να είναι αποστειρωµένο

από σπόρια βακτηρίων όπως π.χ . για προσθήκη σε κονσέρβες.

• Με υψηλή αµ υλόζη (high amylose)

∆ίνουν πολύ ισχυρά, ταχέως σχηµατιζόµενα πήγµατα (gels).

Εφαρµογές: καραµέλες, «κουρκούτια» τηγανίσµατος.

• ∆εξτρινιωµένο

(Παράγεται µε υδρόλυση µέχρι διαλυτότητας σε κρύο νερό)

∆ίνουν χαµηλό ιξώδες. Φορέας αφυδατούµενων συστατικών.

ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ (Cellulose)

Αποτελεί ως κύριο συστατικό των κυτταρικών τοιχωµάτων των φυτών, δοµικό συστατικό των

φυτικών ιστών µαζί µε ηµικυτταρίνες, πηκτινικές ουσίες και λιγνίνη.

Σε καθαρή κατάσταση βρίσκεται στις ίνες του βαµβακιού, ενώ στο ξύλο των κωνοφόρων και

των φυλλοβόλων δένδρων που χρησιµοποιούνται για τη βιοµηχανική της παρασκευή, η

περιεχόµενη κυτταρίνη είναι 40-60%. Η κυτταρίνη δεν είναι µία θρεπτική ουσία για τον

άνθρωπο, που δεν διαθέτει τα κατάλληλα ένζυµα για την πέψη της. Παρά ταύτα η κυτταρίνη

είναι χρήσιµη στην ανθρώπινη διατροφή µαζί µε τους άλλους µη µεταβολίσιµους σύνθετους

υδατάνθρακες ως διαιτητική ίνα (dietary fiber) συντελώντας στην οµαλή λειτουργία του

εντερικού συστήµατος.

Όπως και το άµ υλο η κυτταρίνη είναι οµοπολυσακχαρίτης και συγκεκριµένα γλυκάνη. Κατά την υδρολυτική διάσπαση της σχηµατίζεται ως ενδιάµεσο προϊόν ο δισακχαρίτης κελλοβιόζη,

πράγµα που δείχνει ότι η σύνδεση των µορίων της γλυκόζης που την αποτελούν γίνεται µε β

(14) δεσµούς. Ο βαθµός πολυµερισµού (DP) ποικίλει (π.χ . 6500-9000 για βαµβάκι).

Η δοµή της κυτταρίνης διευκρινίσθηκε σηµαντικά µε έρευνες µε ακτίνες Χ. Παρουσιάζει δοµή

κρυσταλλική από παράλληλη διάταξη των επιµήκων ευθυγράµµων αλυσίδων γλυκάνης

διακοπτόµενη από άµορφες περιοχές άτακτης διάταξης των αλυσίδων.

Η καθαρή κυτταρίνη είναι άσπρη όµορφη µάζα, αδιάλυτη στο νερό, το οινόπνευµα, τον αιθέρα,

τα ψυχρά αραιά αλκάλια και τα αραιά οξέα. ∆ιαλύεται στο αµµωνιακό διάλυµα οξειδίου του

χαλκού (αντιδραστήριο Schweitzer).

Καθαρή κρυσταλλική κυτταρίνη σε λεπτοδιαµερισµένους κόκκους χρησιµοποιείται ως πηκτικό µέσο στη βιοµηχανία ως «µικροκρυσταλλική κυτταρίνη».

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


49

Αιθέρες ή εστέρες της κυτταρίνης (το ανάλογο των τροποποιηµένων αµ ύλων) είναι χρήσιµοι

σαν πρώτες ύλες στη βιοµηχανία τροφίµων για σταθεροποίηση υφής, αύξηση ιξώδους ή πήξη:

Σηµαντικότεροι είναι οι:

• Μεθυλοκυτταρίνη (Methylcellulose MC) Έχει τη χαρακτηριστική ιδιότητα να

δηµιουργεί πήγµατα κατά τη θέρµανση (thermogelation).

• Καρβοξυµεθυλοκυτταρίνη (Carboxymethylcellulose, CMC)

ΓΛΥΚΟΓΟΝΟ

Αποθεµατικός CHO σε ήπαρ – µ ύες. Οµοια δοµή µε αµ υλοπηκτίνη. >MW και διακλαδώσεις

ΗΜΙΚΥΤΤΑΡΙΝΗ Ολοκυτταρίνη = κυτταρίνη + ηµικυτταρίνη (διαλυτή σε άλκαλι)

ουδέτερο Α κλάσµα: Ξυλάνη µε α – D-(1 4) δεσµούς µε διακλαδώσεις αραβινόζης

όξινο Β κλάσµα: Ξυλάνη µε α – D-(1 4) δεσµούς µε δ. 4-0-µεθυλο-γλυκουρονικό οξύ

ΚΟΜΜΕΑ (GUMS)

Τα κόµµεα ή υδροκολλοειδή είναι υδατοδιαλυτοί ετεροπολυσακχαρίτες εκχυλιζόµενοι από φυτά

και φύκη ή και µικροοργανισµούς και συντελούντες στην αύξηση του ιξώδους ή στη δηµιουργία

gel.

Κόµµεα από σπόρους: Κόµµι γκουάρ (guar), χαουπάλευρο (locust bean gum).

ΓΑΛΑΚΤΟΜΑΝΝΑΝΕΣ.

• Γκουάρ (πηγή Cyamopsis tetragonolobus)

β-(1α) µαννοζικοί δεσµοί µε µια οµάδα α (16) γαλακτόζη ανά δύο µαννόζες MW=220.000.

1% σε διάλυµα δίνει ιξώδες n=6000cps.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


50

Με την αύξηση της θερµοκρασίας αυξάνεται η διαλυτότητά του. ∆εν επηρεάζεται από

µεταβολές pH, άλατα. Συνεργισµός µε άµ υλο, και άλλα κόµµεα.

Χρήσεις: για αύξηση ιξώδους «σώµατος», µείωση συναίρεσης. Τυριά, παγωτά, κρέµες,

αλλαντικά, σάλτσες.

•

Χαρουπάλευρο (πηγή χαρουπιά: Ceratonia silique).Αλυσίδα µαννάνης µε οµάδες γαλακτόζης όχι οµοιόµορφα κατανεµηµένες (4:1). Μεγάλα

τµήµατα µαννάνης χωρίς διακλάδωση. Συνεργισµός µε καραγεννάνες σε σχηµατισµό gel.

∆ιαλύεται µόνο σε ζεστό νερό και δίνει πολύ υψηλά ιξώδη, όπως το γκουάρ, από το οποίο έχει

χαµηλότερο κόστος.

Εκκρίµατα φυτών: Αραβικό κόµµι, τραγακανθικό κόµµι (tragacanth), κόµµι καράγια.

• Αραβικό κόµµι (έκκριµα Acacia). Πολύπλοκος ετεροπολυσακχαρίτης µε MW

250.000-1.000.000. Κορµός (1 3) γαλακτοπυρανόζης µε (16) διακλαδώσεις

γαλακτόζης, γλυκόζης, ραµ νόζης, αραβινόζης. ∆ίνει διαλύµατα µε νευτωνική

συµπεριφορά ως 40%. Στα 50% gel παρόµοια µε του αµ ύλου.Επηρεάζεται από pH. Ασύµβατο µε ζελατίνη, αλγινικά.

Χρήση για ιξώδες, σταθεροποίηση γαλακτωµάτων, αποτροπή κρυστάλλωση.

ΚΥΡΙΩΣ ως φορέας αφυδατωµένων αρωµατικών α’ υλών (encapsulated).

Εκχυλίσµατα φυκών: Καραγεννάνη, αλγινικά, άγαρ-άγαρ.

• Καραγεννάνες (πηγή: φύκη Irish moss - Chondrus crispus)

Μίγµα πολυµερών ι-, κ -, λ -, µ- και ν- καραγεννάνη.

Θειικοί εστέρες β(14) γαλακτόζης, 3,6-άνυδρο-β-γαλακτόζης (13)

Η εµπορική καραγενάνη είναι συνήθως µείγµα 60% κ -καραγεννάνης (που δηµιουργεί πήγµατα

:gelling) και 40% λ -καραγεννάνης (που δηµιουργεί ιξώδη ρευστά: non gelling).

Με άλατα Κ +

η καραγεννάνη δίνει εύθραυστα gel. Συνεργισµός µε χαρουπάλευρο.Με άλατα Na+ η καραγεννάνη δίνει υψηλό ιξώδες. ∆ιαλυτότητα εν ψυχρώ.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


51

ΧΡΗΣΕΙΣ: Σταθεροποίηση γαλακτοκοµικών προϊόντων: Κρέµες, τυριά, παγωτά, γάλατα. Επίσης

µε αρτοποιήµατα, κέικ . Συνεργισµοί µε CMC, γκουάρ, χαρουπάλευρο. ∆εν είναι συµβατή µε

αλγινικά και πηκτίνη. Σε pH µικρότερο από 5 υφίσταται υδρόλυση.

• Αλγινικά άλατα (πηγή φαιοφύκη, Macrocystis pyrifera)

Γραµµικοί πολυσακχαρίτες αποτελούµενοι από D-µαννουρονικό οξύ (Μ) και L-γουλουρονικό

οξύ (Γ). Ο λόγος Μ/Γ καθορίζει τις ιδιότητες του διαλύµατος. Συνήθως έχουµε τµήµατα πολύ-

Μ, πολύ-Γ συνδεδεµένα µε εναλλασόµενα Μ-Γ. Αλγινικά άλατα Κ , Na.NH4 και αµινών είναι

διαλυτά σε κρύο νερό. Τα άλατα µε δι- και τρισθενή µέταλλα είναι αδιάλυτα. Τα διαλύµατα

είναι υψηλού ιξώδους που µειώνεται µε αύξηση της θερµοκρασίας. Σταθερά σε pH 4-10.

∆ηµιουργούν gel εν ψυχρώ µε την προσθήκη Ca2+ ή pH<3. χρησιµοποιούνται για

σταθεροποίηση επιδορπίων, γαλακτοποιηµένων σαλτσών, σταθεροποίηση αφρού.

Κόµµεα από µικροοργανισµούς: Ξανθάνη, κόµµι τζέλλαν.

•

Ξανθάνη (xanthan gum) (Πηγή: Xanthomonas campestris)

Η ξανθάνη έχει κορµό κυτταρίνης µε διακλαδώσεις εστεροποιηµένων ολιγοσακχαριτών. Είναι

ευδιάλυτη σε κρύο και ζεστό νερό. ∆ίνει πολύ υψηλό ιξώδες (το υψηλότερο από οποιοδήποτε

άλλο κόµµι) και δεν επηρεάζεται από τη θερµοκρασία και το pH! Με το γκουάρ παρουσιάζει

συνεργισµό και µε το χαρουπάλευρο δίνει θερµοαντιστρεπτό gel.

ΧΡΗΣΕΙΣ: Αναψυκτικά, κονσερβοποιηµένα τρόφιµα, κατεψυγµένα τρόφιµα, τρόφιµα

σταθεροποιηµένα µε άµ υλο για να µειώσει τη συναίρεση, επιδόρπια, γαλακτοποιηµένες

σάλτσες.

ΠΗΚΤΙΝΕΣ

Είναι συστατικά του µεσοκυτταρικού χώρου των φυτικών ιστών. Συνίστανται κυρίως από

πολυµερή γαλακτουρονικού οξέος, α-D(14) γαλακτουρονικοί δεσµοί, που έχουν υποστεί

εστεροποίηση προς µεθυλεστέρες σε διαφορετικό βαθµό (DE: degree of εsterification).

Με σειρά µειούµενου DE έχουµε τις:

Πρωτοπηκτίνες – Πηκτινικά οξέα ΗΜΡ αδ. Σε νερό – Πηκτινικά οξέα LMP διαλυτά σε νερό –

Πηκτικά οξέα (DE=0)

Κατά την ωρίµανση των φρούτων δρουν διάφορες πηκτινάσες (Πρωτοπηκτινάση,

πηκτινοµεθυλεστεράση, πολυγαλακτουρονάση) που µετατρέπουν τις πρωτοπηκτίνες στις άλλες

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


52

πηκτίνες και τέλος υδρολύουν την πολυγαλακτουρονική άλυσο µε αποτέλεσµα την µεταβολή

της δοµής και της υφής:

ΧΡΗΣΕΙΣ: Οι πηκτίνες χρησιµοποιούνται για την Παρασκευή ισχυρών gel (µαρµελάδες,

πήκτες)

Συνθήκες σχηµατισµού gel:

Α. DE>50%. Πηκτίνη 0,3% min – 1% optimum

Απαιτείται pH=2.8-3.5 και 60-65% ζάχαρη

DE= 50-70%: αργός σχηµατισµός πήγµατος - DE>70%: ταχύς

Σχηµατισµός κατά την ψύξη. Αναντίστρεπτος µέχρι 100°C.

Χρήση: Μαρµελάδες φρούτων.

Β. DE<50%. Απαιτείται προσθήκη Ca2+

pH=2.5-6.5 χωρίς ζάχαρη (συνήθως προστίθεται 10-20% για πλαστικότητα)

Ταχύς σχηµατισµός πήγµατος.

Χρήση: Κονσερβοποίηση κύβων τοµάτας, µαρµελάδες diet.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


53

3 .ΛΙΠΙ∆ΙΑ

Με τον όρο λιπίδια περιγράφεται µια ευρεία κατηγορία ενώσεων διαλυτών σε οργανικούς

διαλύτες και ελάχιστα διαλυτών σε Η2Ο, που µαζί µε τις πρωτεΐνες και τους υδατάνθρακες

αποτελούν τα κύρια συστατικά της βιολογικής ύλης.

Αντίθετα µε τις πρωτείνες και τους υδατάνθρακες, που απαρτίζονται από βασικές δοµικές µονάδες, τα αµινοξέα και τους µονοσακχαρίτες αντίστοιχα, τα λιπίδια έχουν ετερογενή φύση και

είναι δύσκολα στην ταξινόµηση.

Ταξινόµηση

ΑΠΛΑ ΛΙΠΙ∆ΙΑ

• Λιπαρά σώµατα (γλυκερίδια ή ακυλογλυκερόλες) : εστέρες γλυκερόλης µε λιπαρά οξέα.

Αποτελούν το 99% των λιπιδίων και αναλόγως αν είναι στερεά ή υγρά ΥΚΣ

χαρακτηρίζονται σε λίπη και έλαια.

•

Κηροί: λιπαρά οξέα + αλκοόλες µεγάλου MW

ΣΥΝΘΕΤΑ ΛΙΠΙ∆ΙΑ

• Φωσφολιπίδια (φωσφατίδια): εστέρες γλυκερόλης µε λιπαρά οξέα + Ρ οξύ + Ν βάσεις

(χολίνη, κολαµίνη)

• Σφιγγολιπίδια (σφιγγοµ υελίνες): εστέρες σφιγγοσίνης µε λιπαρά οξέα + Ρ οξύ + χολίνη

• Γλυκολιπίδια (σερεβροζίδια και γαγγλιοζίδια): εστέρες σφιγγοσίνης µε λιπαρά οξέα +απλό ή σύνθετος υδατάνθρακα (δεν περιέχουν φωσφορικό οξύ).

• ΤΕΡΠΕΝΟΕΙ∆Η: Στεροειδή - Λιποδιαλυτές βιταµίνες -Φυτικές χρωστικές

Τη χηµεία τροφίµων απασχολούν κυρίως τα λιπαρά σώµατα. ∆ιακρίνονται σε φυτικά λίπη

και έλαια (περιέχουν φυτοστερόλες) και σε ζωικά λίπη και έλαια (περιέχουν ζωοστερόλες

όπως η χοληστερόλη)

Τα λιπαρά χρησιµεύουν ως συµπυκνωµένη πηγή ενέργειας (9 kcal/g), ενώ κάποια λιπαρά οξέα

θεωρούνται απαραίτητα και πρέπει να περιέχονται στη δίαιτα σε ένα ελάχιστο ποσό. Τα λιπαρά

είναι φορείς των λιποδιαλυτών βιταµινών.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


54

3.1. ΛΙΠΑΡΑ ΟΞΕΑ

Τα λιπαρά σώµατα (γλυκερίδια ή ακυλογλυκερόλες) είναι εστέρες της γλυκερόλης µε λιπαρά

οξέα και για το λόγο αυτό οι ιδιότητές τους εξαρτώνται σε µεγάλο βαθµό από τη δοµή και τη

διαµόρφωση των περιεχόµενων λιπαρών οξέων.

Τα λιπαρά οξέα αναλόγως του αν έχουν ακόρεστους διπλούς δεσµούς ή όχι διακρίνονται σε

ακόρεστα και κορεσµένα.

Κορεσµένα λιπαρά οξέα

Οι ιδιότητές τους προσδιορίζονται από τον αριθµό C. Οσο µικρότερο είναι το µήκος της αλύσου

του λιπαρού οξέος, τόσο χαµηλότερο είναι το σηµείο τήξης του

Τα κορεσµένα λιπαρά οξέα που µετέχουν στη δοµή των λιπαρών σωµάτων είναι κατά κανόνα

ευθείας αλύσου, ενώ τα διακλαδισµένης αλύσου σπάνια απαντώνται. Από πλευράς µεγέθους

µορίου απαντώνται οξέα µε άρτιο αριθµό ατόµων άνθρακα από 4 έως 24. Λιπαρά οξέα µε 4-10

άτοµα άνθρακα απαντώνται στη λιπαρή ουσία του γάλακτος, µαζί µε οξέα µε µεγαλύτερο µήκος

αλύσου. Λιπαρά οξέα µε περισσότερα από 24 άτοµα άνθρακα σπάνια απαντώνται σε

τριγλυκερίδια τροφίµων, ενώ απαντώνται στους κηρούς. Στις περιπτώσεις που λιπαρά οξέα µε

περιττό αριθµό ατόµων άνθρακα απαντώνται σε ζωικά ή φυτικά λιπαρά σώµατα η αναλογία

τους δεν υπερβαίνει το 1- 2%. Τα επικρατέστερα κορεσµένα λιπαρά οξέα είναι το δαφνικό (Cl2),

το µ υριστικό (Cl4), το παλ µιτικό (Cl6) και το στεατικό (C18)

Πίνακας 3.1 Κορεσµένα λιπαρά οξέα

C Όνοµα Χηµικός τύπος Σ.Τ. (°C)

4 Βουτυρικό οξύ CH3(CH2)2COOH -5,312 ∆αφνικό ή λωρικό οξύ CH3(CH2)10COOH 44,8

14 Μυριστικό οξύ CH3(CH2)12COOH 54,4

16 Παλ µιτικό οξύ CH3(CH2)14COOH 62,9

18 Στεατικό οξύ CH3(CH2)16COOH 70,1

Ακόρεστα λιπαρά οξέα

Οι ιδιότητές τους προσδιορίζονται από τον αριθµό C και τα χαρακτηριστικά των διπλών δεσµών

- αριθµός διπλών δεσµων (1-6)

- θέση - γεωµετρική διαµόρφωση

- συζυγία

Η αρίθµηση των ατόµων του άνθρακα και των διπλών δεσµών των λιπαρών οξέων γίνεται είτε

αρχίζοντας από το άτοµο άνθρακα του καρβοξυλίου ( ∆ αρίθµηση), είτε από τη µεθυλική οµάδα

στο άκρο του µορίου τους (ω αρίθµηση). Στα λιπαρά σώµατα τα ακόρεστα οξέα αυτά

βρίσκονται υπό τη µορφή cis.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


55

Πίνακας 3.2 Ακόρεστα λιπαρά οξέα

C Θέσεις διπλών

δεσµών

Όνοµα Χηµικός τύπος Αριθµός

ιωδίου

Σ.Τ.

(°C)

18:1 ∆9/ω-9 Ελαϊκό 90 13,4

18:2 ∆9,12/ω-6 Λινελαϊκό 181 -5

18:3 ∆9,12,15/ω-3 Λινολενικό 274 -11

20:4 ∆5,8,11,14/ω-6 Αραχιδονικό 334 -49,5

20:5 ∆5,8,11,14,17 /ω-3 Εικοσιπεντενοϊκό

(ΕΡΑ)

22:6 ∆4,7,10,13,16,19/ω-3 Εικοσιδυο-

εξενοϊκό (DHA)

Το ευρύτερα διαδεδοµένο ακόρεστο λιπαρό οξύ είναι το ελαϊκό οξύ, που στη συνήθη

θερµοκρασία είναι υγρό. Απαντάται σε όλα τα λιπαρά σώµατα των τροφίµων και είναι το κύριο

συστατικό των φυτικών ελαίων. Είναι µονοακόρεστο λιπαρό οξύ και οι σύγχρονες θεωρίες

ορθής διατροφής, που βασίζονται τόσο σε επιδηµιολογικές µελέτες όσο και σε κλινικές,

συνιστούν την κατανάλωση του τόσο έναντι των κορεσµένων, που θεωρούνται υπέυθυνα για την

αύξηση της LDL-χοληστερόλης και της αθηροσκλήρωσης, όσο και των πολυακορέστων, που

µπορεί να έχουν µακροχρόνια αρνητικές επιδράσεις λόγω του ότι είναι ευοξείδωτα. Το ελαϊκό

οξύ είναι το κύριο λιπαρό οξύ του ελαιολάδου ( περίπου 80%) (βλ . Πίνακα 3.3).

Έχουν βρεθεί διάφορα ισοµερή του ελαϊκού οξέος (ισοελαϊκά οξέα), που ταξινοµούνται ανάλογα µε τη θέση του διπλού δεσµού στο µόριό τους, όπως το πετροσελινικό οξύ (C18 cis

∆6,7) και βαξενικό oξύ (C18 trans ∆11,12). Κατά την υδρογόνωση των ελαίων το ελαϊκό οξύ

υφίσταται µεταβολές στο διπλό δεσµό, η έκταση των οποίων εξαρτάται από το βαθµό της

υδρογόνωσης. Οι µεταβολές αυτές αναφέρονται τόσο στη δοµή cis-trans των µορίων, όσο και

στη θέση του διπλού δεσµού: Τα σχηµατιζόµενα ισοµερή (ισοµερή θέσεως και στερεοϊσοµερή)

τού ελαϊκού οξέος χαρακτηρίζονται ως ισοελαϊκά οξέα. Ειδικώτερα το trans ελαϊκό οξύ

ονοµάζεται ελαϊδινικό οξύ και είναι στερεό στη συνήθη θερµοκρασία. Η µετατροπή αυτή του

ελαϊκού οξέος (τόσο του ελεύθερου, όσο και του ενωµένου σε γλυκερίδια) γίνεται όχι µόνο κατά

την υδρογόνωση των λιπαρών σωµάτων, αλλά επίσης και κατά τη διάρκεια της οξείδωσης και τη

διαδικασία του θερµικού πολυµερισµού κατά το τηγάνισµα.Σηµαντική διάδοση έχει και το λινελαϊκό οξύ, που απαντάται σε µεγάλα ποσά σε φυτικά έλαια

όπως το αραβοσιτέλαιο, το ηλιέλαιο και το σογιέλαιο. Το πολυακόρεστο λινολενικό βρίσκεται

σε σηµαντική αναλογία στα ίδια φυτικά έλαια.

Σήµερα ιδιαίτερη µ νεία γίνεται στα ω3 λιπαρά οξέα και ιδιαίτερα στα ευρισκόµενα στα

ιχθυέλαια, εικοσιπεντενοϊκό (ΕΡΑ) και εικοσιδυοεξενοϊκό (DHA), στα οποία αποδίδουν

ευεργετικές επιδράσεις στο κυκλοφορικό.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


56

Πίνακας 3.3 Αναλογία (%) των λιπαρών οξέων σε φυτικά λίπη και έλαια και ζωικά λίπη

Λιπαρά

Οξέα

Σογιέ-

λαιο

Ηλιαν-

θέλαιο

Κραµ-

βέλαιο

Βαµβα-

κέλαιο

Αραβο-

σιτέλαιο

Σησαµέ-

λαιο

Κακαό-

λιπος

Ελαιό-

λαδο

Φοινικο-

πυρηνέλαιο

Κοκό-

λιπος

Αραχιδέ-

λαιο

8:0 - - - - - - - - 1.3 7.1 0.1

10:0 - - - - - - - - 3.2 7.3 0.1

12:0 - - - - ίχνη - - - 58.7 54.9 0.614:0 0.1 0.1 ίχνη 0.6 ίχνη ίχνη 0.1 - 21.7 17.4 0.3

15:0 - ίχνη - - - - ίχνη - ίχνη - -

16:0 11.3 6.0 3.8 23.8 13,8 9,8 28.3 9.9 5.2 6.1 13.3

16:1 0.1 0.1 0.3 0.6 0,5 ίχνη 0.5 0.6 ίχνη - 0.3

17:0 0.1 ίχνη ίχνη - - - 0.3 ίχνη - - -

17:1 0.1 ίχνη - - - - - ίχνη - - -

18:0 4.5 4,3 1.0 3.2 2,8 4.9 34.9 2.6 33.0 1.6 2.1

18:1 24.0 38,3 14.5 17.8 26,2 41.4 30.5 79.0 4.7 5.0 47.8

18:2 51.0 50,9 13.4 53.8 55,2 43.4 3.0 6.2 1.3 1.3 29.2

18:3 7.7 0,3 9.4 - 1,1 0.2 ίχνη 0.7 0.1 - 1.0

20:0 0.5 - 0.9 0.1 0,2 0.2 2.3 0.4 - - 1.2

20:1 0.3 0.1 9.9 - - - - - - - -

20:2 - - 0.5 - - - - - - - -

20:4 - - - - - - - - - - -

22:0 0.3 ίχνη - - - - ίχνη - - - 2.9

22:1 - - 44.7 - - - - - - - 0.1

23:0 - - 0.2 - - - - - - - -

24:0 - - ίχνη - - - - - - - 1.1

24:1 - - 1.1 - - - - - - - -

Λιπαρά

Οξέα Χοίρειο λίπος Βόειο λίπος Λίπος προβάτου

Λίπος βουτύρου

γάλακτος (αγελάδας)

10:0 και

µικρότερα - - - 9.9

12:0 0.1 0.1 0.8 3.0

14:0 1.8 4.3 6.7 10.0

14:1 - 1.4 1.2 2.0

15:0 0.3 0.7 0.9 1.4

15:1 - - 0.6 -16:0 25.9 27.1 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 - - -

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


57

3.2 ΤΡΙΓΛΥΚΕΡΙ∆ΙΑ

Τα λιπαρά σώµατα που βρίσκονται στη φύση είναι εστέρες αποτελούµενοι κυρίως από

γλυκερόλη και τρία µόρια λιπαρών οξέων, µε συνέπεια να επικρατούν στη σύστασή τους τα

τριγλυκερίδια. ∆ιγλυκερίδια και µονογλυκερίδια, στα οποία µόνο δύο ή µία οµάδες υδροξυλίου

της γλυκερόλης είναι εστεροποιηµένες µε λιπαρά οξέα, βρίσκονται σε µικρή αναλογία(0,1-

0,4%) στα φυσικά λιπαρά σώµατα. Πάντως µονογλυκερίδια και διγλυκερίδια παρασκευάζονται

βιοµηχανικά σε µεγάλα ποσά και χρησιµοποιούνται ευρύτατα στη βιοµηχανία τροφίµων ως

γαλακτωµατοποιητές.

Σε ένα τριγλυκερίδιο οι τρεις υδροξυλιοµάδες της γλυκερόλης είναι δυνατό να είναι

εστεροποιηµένες µε το ίδιο λιπαρό οξύ, οπότε έχουµε τα απλά τριγλυκερίδια, ή µε διάφορα

λιπαρά οξέα, οπότε έχουµε τα µικτά τριγλυκερίδια. Στη φύση, σχεδόν όλα τα γλυκερίδια

περιέχουν µίγµα λιπαρών οξέων εστεροποιηµένων µε τη γλυκερόλη, δηλαδή είναι µικτά τριγλυ-

κερίδια. Στα µικτά τριγλυκερίδια ο τρόπος σύνδεσης των λιπαρών οξέων στις θέσεις 1, 2, 3 της

γλυκερόλης οδηγεί στο σχηµατισµό ισοµερών θέσης.

1. CH2O – COR 1

|

2. CHO – COR 2

|

3. CH2O – COR 3

Η διάταξη των πολλών και διαφορετικών µεταξύ τους φυσικών λιπαρών οξέων στα γλυκερίδια

καθορίζει τη χηµική ποικιλία και την φυσική συµπεριφορά των φυσικών λιπαρών σωµάτων.

Για την κατανοµή έχουν προταθεί διάφορα στατιστικά µοντέλα µε αυτό της µερικής τυχαίας

κατανοµής να εξηγεί καλύτερα τις παρατηρούµενες κατανοµές στα διάφορα λιπαρά σώµατα (Πίνακας 3.4).

Θεωρίες κατανοµής των λιπαρών οξέων στα τριγλυκερίδια

α) Θεωρία οµοιόµορφης κατανοµής (even distribution)

π.χ . αν S≤33% ==> µόνο XXX και SXX τριγλυκερίδια, αν 33% ≤ S ≤ 66% µόνο SXX και SSX

τριγλυκερίδια.

β) Θεωρία τυχαίας κατανοµής (random distribution)

%ΧΥΖ = [mol % X] x [mol%Y] x [mol% Z] x 10-4 (n3 τριγλυκερίδια)

γ) Θεωρία µερικής τυχαίας κατανοµής (1,3 -random distribution, 2-random distribution)

%ΧΥΖ = [mol % X]at1,3 x [mol%Y] at2 x [mol% Z] at1,3 x 10-4

(n3

τριγλυκερίδια)

Παρότι δεν είναι απόλυτα κατανοητή η κατανοµή των λιπαρών οξέων στα ουδέτερα γλυκερίδια,

εν τούτοις είναι γνωστό ότι στα περισσότερα έλαια και λίπη η κατανοµή αυτή δεν είναι τυχαία

και πιθανώς εξαρτάται από τα ενζυµικά συστήµατα των κυττάρων. 'Ελαια και λίπη από

διάφορες πηγές διαφέρουν σηµαντικά µεταξύ τους, σε ότι αφορά τη σχετική θέση των

κορεσµένων και ακόρεστων λιπαρών οξέων στα µόρια των τριγλυκεριδίων τους. Στα φυτικά

λιπαρά σώµατα τα κορεσµένα λιπαρά οξέα παρουσιάζουν µία προτίµηση προς την 1 θέση σε

σχέση προς τη 2 θέση, ενώ στα ζωικά λιπαρά σώµατα µπορεί να παρουσιασθεί το αντίθετο.

Κάτω από κατάλληλες συνθήκες θερµοκρασίας, σε άνυδρο περιβάλλον και µε παρουσία

καταλύτη, οι ρίζες των λιπαρών οξέων των τριγλυκεριδίων µπορούν να εναλλάσσονται µεταξύ τους, είτε µέσα στο µόριο του τριγλυκεριδίου, είτε µεταξύ διαφορετικών τριγλυκεριδίων. Στην

πρώτη περίπτωση έχουµε την ενδοµοριακή µετεστεροποίηση, ενώ στη δεύτερη περίπτωση τη

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


58

διαµοριακή µετεστεροποίηση. Η µετεστεροποίηση µπορεί να είναι µη κατευθυνόµενη ή

κατευθυνόµενη. Η µη κατευθυνό µενη µετεστεροποίηση προκαλεί αναδιάταξη των ριζών των

λιπαρών οξέων στις τρεις υδροξυλιοµάδες των µορίων της γλυκερίνης, πo υ γίνεται µε

στατιστική κατανοµή, πράγµα που επιτρέπει πρόβλεψη της σύστασης του µίγµατος στο σηµείο

ισορροπίας.Σε ότι αφορά την ονοµατολογία των τριγλυκεριδίων ισχύουν ορισµένοι γενικοί κανόνες:

1) Το όνοµα των µε µικρότερο µήκος αλύσου λιπαρών οξέων µπαίνει πριν από το όνοµα των

λιπαρών οξέων µε µεγαλύτερο µήκος αλύσου, π . χ . παλ µιτοδιστεατίνη.

2) Όταν κορεσµένα και ακόρεστα λιπαρά οξέα έχουν το ίδιο µήκος αλύσου, µπαίνει πρώτο το

κορεσµένο λιπαρό οξύ, π . χ . παλ µιτοστεατοολείνη.

3) Οταν τα ακόρεστα οξέα έχουν το ίδιο µήκος αλύσου, αλλά διάφορο βαθµό ακορεστότητας,

µπαίνει πρώτο το περισσότερο κορεσµένο οξύ, π . χ . ελαϊνολινελαϊνολινολενίνη.

Πίνακας 3.4 Κατανοµή (%) των λιπαρών οξέων στα τριγλυκερίδια φυτικών λιπών και ελαίων

και ζωικών λιπών

77022-12

948236141Σόγια

0,610723131Ελιά

845286133

0,81483-12

24:0

15744173

15231143

7027-22

50283181Αραβό-σιτος

953373

987222

11250341Βούτυ-ροκακάο

230,51838133233

230,51878520,32

431629394411Καρύ-δα

0,515410734211433

31463320662532

121153611331351Γάλααγελά-δος

22:020:120:018:318:218:118:016:014:012:010:08:06:04:0ΘέσηΠηγήc

77022-12

948236141Σόγια

0,610723131Ελιά

845286133

0,81483-12

24:0

15744173

15231143

7027-22

50283181Αραβό-σιτος

953373

987222

11250341Βούτυ-ροκακάο

230,51838133233

230,51878520,32

431629394411Καρύ-δα

0,515410734211433

31463320662532

121153611331351Γάλααγελά-δος

22:020:120:018:318:218:118:016:014:012:010:08:06:04:0ΘέσηΠηγήc

3

0,5

1

24:0

18737--3

31327242

651301011Χοιρι-νό

1537242213

154191792

1420174141Βοδινό634-10575113

----3959-22

-11-19595141Φυστί-κι

22:020:120:018:318:218:118:016:014:012:010:08:06:04:0ΘέσηΠηγή

3

0,5

1

24:0

18737--3

31327242

651301011Χοιρι-νό

1537242213

154191792

1420174141Βοδινό634-10575113

----3959-22

-11-19595141Φυστί-κι

22:020:120:018:318:218:118:016:014:012:010:08:06:04:0ΘέσηΠηγή

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


59

ΠΟΛΥΜΟΡΦΙΣΜΟΣ

Τα ρευστά γλυκερίδια όπως επίσης τα µόνο και τα διγλυκερίδια έχουν την ιδιότητα να

κρυσταλλώνονται σε διάφορες κρυσταλλικές µορφές. Αυτός ο πολυµορφισµός υπάρχει σε κάθε

γλυκερίδιο µε εµφάση των µορφών α, β' και β (εξαγωνικό, ορθοροµβικό, τρικλινές σύστηµα

αντίστοιχα). Από τις µορφές αυτές σταθερότερη είναι η β, ενώ οι ασταθείς α και β'

µεταβάλλονται σε σταθερή µορφή β µε την πάροδο του χρόνου (24 ώρες ή και περισσότερο σε

χαµηλή θερµοκρασία). Με ταχεία ψύξη ρευστών γλυκεριδίων λαµβάνεται η ασταθής µορφή α,

ενώ µε βραδεία ψύξη λαµβάνεται η σταθερή β µορφή. Οι διάφορες κρυσταλλικές µορφές έχουν

διαφορετικά σηµεία τήξεως, από τα οποία η β µορφή έχει το υψηλότερο και η α µορφή το

χαµηλότερο

Η διαφοροποίηση στην κρυσταλλική δοµή επηρεάζεται από την καθαρότητα, τη θερµοκρασία,

το ρυθµό ψύξης, την παρουσία πυρηνών κρυστάλλωσης, τους διαλύτες, την κατανοµή λιπαρών

οξέων και την ακορεστότητα.

Για παράδειγµα το βούτυρο κακάο της σοκολάτας µπορεί να κρυσταλλωθεί στις µορφές α-2, β΄-

2, β-3V. Η τελευταία είναι αυτή που δίνει την επιθυµητή υφή και τη στιλπνότητα της καλής

ποιότητας σοκολάτας. Επιτυγχάνεται µε τη σωστή ωρίµανση του τήγµατος της σοκολάτας

στους 32°C.

Σχήµα 3.1. Κρυσταλλική δοµή ελαϊκού οξέος

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


60

3.3 ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ Ι∆ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΛΙΠΑΡΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

Οι φυσικές ιδιότητες των φυσικών ελαίων και λιπών χρησιµεύουν συχνά για το χαρακτηρισµό

τους. Συνήθως, µετρώνται περισσότερες από µία ιδιότητες, ώστε ο χαρακτηρισµός να γίνει µε

αρκετή βεβαιότητα, γιατί τα φυσικά λιπαρά σώµατα παρουσιάζουν ορισµένες διακυµάνσεις στα

γνωρίσµατά τους. Οι φυσικές ιδιότητες παρέχουν χρήσιµα στοιχεία για την εκτίµηση του

σταδίου της επεξεργασίας και της καταλληλότητας ενός λιπαρού σώµατος για µία συγκεκριµένη

χρήση.

Σηµείο τήξεως. Το σηµείο τήξεως ή η περιοχή τήξεως των λιπαρών σωµάτων ποικίλλει από µία

σχετικά στενή θερµοκρασιακή περιοχή µε άµεση τήξη τους, όπως στα λιπαρά σώµατα που

χρησιµοποιούνται στη ζαχαροπλαστική, µέχρι µία ευρεία θερµοκρασιακή περιοχή, µε σταδιακή

τήξη τους, όπως στα µαγειρικά λίπη. Επειδή τα λιπαρά σώµατα είναι µίγµατα διαφόρων

τριγλυκεριδίων, το κάθε ένα από τα οποία έχει το δικό του σηµείο τήξεως, είναι φυσικό να

παρουσιάζουν µία περιοχή τήξεως, στην οποία το σηµείο στο οποίο τήκεται το τελευταίο ίχνος

στερεού αντιστοιχεί συνήθως στη θερµοκρασία τήξεως του µε υψηλότερο σηµείο τήξεως

συστατικού. Το γεγονός αυτό εξηγεί γιατί τα στερεά λιπαρά σώµατα είναι πλαστικά σε µία

ευρεία θερµοκρασιακή ζώνη. Σε µικροσκοπική εξέταση στερεών λιπαρών σωµάτων,

παρατηρείται ότι αποτελούνται από µία µάζα πολύ µικρών κρυστάλλων µέσα σε µία ποσότητα

ρευστού λιπαρού σώµατος. Οι κρύσταλλοι έχουν διάταξη που τους επιτρέπει να ολισθαίνουν

µεταξύ τους, µε συνέπεια η όλη µάζα να έχει πλαστική δοµή, πράγµα που δεν θα συνέβαινε, αν

η λιπαρή ουσία αποτελείτο από ένα µόνο είδος γλυκεριδίου, το οποίο σε κάθε θερµοκρασία θα

έπρεπε να είναι στο σύνολό του είτε στερεό, είτε ρευστό. Καθώς το λιπαρό σώµα θερµαίνεται,

ελαττώνεται ο αριθµός των κρυστάλλων στη ρευστή µάζα και η ουσία γίνεται πιο µαλακή, όταν

δε το ποσοστό του ρευστού υπερβεί ένα κρίσιµο όριο, η λιπαρή ουσία γίνεται ρέουσα.

Ειδικό βάρος. Ο προσδιορισµός του ειδικού βάρους πρέπει να γίνεται υπό προσεκτικά

ελεγχόµενη θερµοκρασία (στους 25°C για τα ρευστά και στους 40°C ή 60°C για τα δύστηκτα λιπαρά σώµατα), γιατί έστω και µικρές µεταβολές της θερµοκρασίας προκαλούν σηµαντικές

µεταβολές στα σώµατα αυτά. Γενικά το ειδικό βάρος αυξάνει µε αύξηση της ακορεστότητας και

του µήκους της αλύσου των περιεχόµενων στα τριγλυκερίδια λιπαρών οξέων.

∆είκτης διάθλασης. Ο δείκτης διάθλασης των λιπαρών σωµάτων αυξάνει µε την αύξηση του

µήκους της αλύσου των λιπαρών οξέων στα τριγλυκερίδια και µε την αύξηση της

ακορεστότητας. Ο αριθµός ιωδίου, που αποτελεί ένα µέτρο του βαθµού της ακορεστότητας,

συνδέεται µε τον δείκτη διάθλασης και έτσι η µέτρηση του δείκτη διάθλασης µπορεί να

χρησιµοποιηθεί για την παρακολούθηση της υδρογόνωσης των ελαίων.

Οι χηµικές ιδιότητες ενός φυσικού λιπαρού σώµατος, καθορίζονται από τα περιεχόµενα λιπαρά

οξέα. Η διαµόρφωση των γλυκεριδίων είναι επίσης σηµαντική, όπως και τα επί µέρους συστατι-κά, το µοριακό µέγεθος και ιδιαίτερα ο βαθµός ακορεστότητας.

Υδρολυτική διάσπαση. Στα µόρια των γλυκεριδίων οι εστερικοί δεσµοί είναι θέσεις

αντιδράσεως. Η υδρολυτική διάσπαση µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε τη βοήθεια νερού, αραιών

οξέων, καυστικών αλκαλίων, λιπολυτικών ενζύµων. Η υδρολυτική διάσπαση των γλυκεριδίων

µε νερό σε θερµοκρασία 220- 260°C και πίεση 20- 30 at χωρίς παρουσία καταλύτη έχει

εφαρµοσθεί σε µεγάλη έκταση. Τόσο τα λαµβανόµενα λιπαρά οξέα, όσο και η γλυκερόλη

βρίσκουν εκτεταµένες βιοµηχανικές εφαρµογές. Υδρολυτική διάσπαση γίνεται ακόµα και κατά

τη διάρκεια αλλοιώσεως των λιπαρών σωµάτων.

Η υδρόλυση και σαπωνοποίηση των λιπαρών σωµάτων χρησιµοποιείται για τον αναλυτικό

προσδιορισµό τους. Ο αριθ µός σαπωνοποίησης εκφράζει τα mg ΚΟΗ που απαιτούνται για την πλήρη σαπωνοποίηση 1g λιπαρής ουσίας. Ο αριθµός σαπωνοποίησης είναι τόσο µεγαλύτερος,

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


61

όσο µεγαλύτερη είναι η περιεκτικότητα του λιπαρού σώµατος σε λιπαρά οξέα µικρού µοριακού

βάρους και γι' αυτό απoτελεί ένα δείκτη του µέσου µοριακού βάρους των λιπαρών οξέων.

Αντιδράσεις προσθήκης και διάσπασης. Προκειµένου για λιπαρά σώµατα µε ακόρεστα

λιπαρά οξέα, οι θέσεις διπλών δεσµών είναι θέσεις όπου µπορούν να γίνουν αντιδράσεις

προσθήκης και διάσπασης. Μερικές από τις αντιδράσεις αυτές, όπως η υδρογόνωση, η

αλογόνωση, ο πολυµερισµός µε θέρµανση, η οξείδωση µε προσφύσηση αέρα είναι ελεγχόµενες,

ενώ άλλες όπως η αυτοξείδωση είναι ανεπιθύµητες.

Η κάτω από καθορισµένες συνθήκες προσθήκη ιωδίου στους διπλούς δεσµοίις των ακόρεστων

λιπαρών οξέων των λιπαρών σωµάτων, χρησιµοποιείται για τον αναλυτικό προσδιορισµό τους.

Ο αριθ µός ιωδίου εκφράζει τα γραµµάρια ιωδίου που προστίθενται στους διπλούς δεσµούς 100

g λιπαρής ουσίας.

Εξευγενισµός

Το σύνολο των διεργασιών µε τις οποίες ένα ακατέργαστο λίπος ή έλαιο γίνεται εδώδιµο.

Καθίζηση και αποκοµµίωση

Εξουδετέρωση

Αποχρωµατισµός

Απόσµηση

Αποµαργαρίνωση (winterization)

3.4 ΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ ΛΙΠΑΡΩΝ

Κατά την αποθήκευσή τους τα λιπαρά σώµατα παρουσιάζουν ανεπιθύµητες αλλαγές γεύσης και

οσµής, που συνολικά χαρακτηρίζονται ως ταγγισµός. Παράγοντες που επηρεάζουν τον

ταγγισµό είναι η θερµοκρασία, το Ο2, η υγρασία, οι καταλύτες, το φως, τα ένζυµα.

Μηχανισµοί Ταγγισµού

1. Υδρολυτική διάσπαση

C3H5 (OCOR)3 + 3 H2O CH3H5(OH)3 + 3 HOOCR

Καταλύεται από οξέα, αλκαλικές ενώσεις (Ca, Mg, Zn) και λιπάσες

2. Αυτοξειδωτικός ταγγισµός

Η οξείδωση από το οξυγόνο του αέρα, που είναι µία αυτοκαταλυόµενη αντίδραση, είναι η

συνηθέστερη αιτία ταγγισµού. Και στην περίπτωση αυτή η ύπαρξη περίσσειας οξυγόνου,

φωτός, υγρασίας και ουσιών µε καταλυτική προοξειδωτική δράση, επιταχύνει την αλλοίωση

Η αρχή της οξειδώσεως παρατηρείται πάντοτε στα ακόρεστα λιπαρά οξέα στο σηµείο του

διπλού δεσµού. Η πορεία της αυτοξείδωσης ακολουθεί τρεις σαφώς διακρινόµενες µεταξύ τους

φάσεις. Κατά την πρώτη η οξείδωση προχωρεί µε βραδύ ρυθµό, ενώ µετά από ένα σηµείο επιταχύνεται κατά πολύ, εξ αιτίας της καταλυτικής δράσης των ουσιών που σχηµατίζονται.

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


62

ΦΑΣΕΙΣ ΑΥΤΟΞΕΙ∆ΩΣΗΣ

k 11. ΕΝΑΡΞΗ (Ωρίµανση) Παράγοντας έναρξης ελεύθερη ρίζα (R•, ROO•)

(ενέργεια, Fe, Cu)

k 2

∆ΙΑ∆ΟΣΗ R• + O2 ROO•

k 3

ROO• + RH ROOH + R•

k 4

ΤΕΡΜΑΤΙΣΜΟΣ R• + R• R-R

k 5

ROO• + R• ROOH

k 6

ROO• + ROO• ROOR + O2

Αναλόγως του αν ο περιοριστικός παράγοντας είναι η συγκέντρωση (µερική πίεση) του Ο2 ο

ρυθµός εκφράζεται ως ακολούθως:

ΡΟ2 υψηλή:

ΡΟ2 χαµηλή:

Ο ρυθµός οξείδωσης αυξάνεται εκθετικά µε τον αριθµό των συζυγών διπλών δεσµών λόγω

σταθεροποίησης των ριζών µε συντονισµό. Για παράδειγµα έχουµε:

]][[)(=Ρ 2/1

6

13 RH ROOH k

k k ς ό υθ µ

]][[)(=Ρ 2

2/1

4

1

2 O ROOH k

k

k ς ό υθ µ

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


63

Σταθεροποίηση ελεύθερων ριζών λόγω συζυγίας διπλών δεσµών – Σχηµατισµός

υδρουπεροξειδίων

Λινελαϊκό οξύ

Τα υδρουπεροξείδια διασπώνται στη συνέχεια προς ενώσεις στις οποίες οφείλεται η

χαρακτηριστική ταγγή γεύση. Για να γίνει αντιληπτός ο οξειδωτικός ταγγισµός αρκεί να υποστεί

αλλοίωση ένα µικρό µόνο ποσοστό της λιπαρής ουσίας, γιατί οι κατώτερες λιπαρές αλδεϋδες

έχοντας πολύ ισχυρή οσµή γίνονται αντιληπτές και σε πολύ µικρές συγκεντρώσεις.

διάσπαση

Υδρουπεροξείδια αλδεΰδες, κετόνες, εστέρες, υδρογονάνθρακες, πολυµερή

οξείδωση

ΜΕΘΟ∆ΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΟΞΕΙ∆ΩΤΙΚΟΥ ΤΑΓΓΙΣΜΟΥ

1. Κατανάλωση Ο2

2. Αριθµός υπεροξειδίων (ROOH I2). Εκφράζεται σε meq O2/kg λίπους. Max 10

3.

Αριθµός ανισιδίνης (ανισιδίνη + 2-αλκενάλες κίτρινο χρώµα).Αριθµός Totox = 2A.Y. + A.A.

4. ∆οκιµή θειοβερβιτουρικού οξέος (αριθµός ΤΒΑ). ΤΒΑ + µηλονική διαλδεϋδη

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


64

5.

∆οκιµή Kreis. Ρεσορκινόλη + 2,3-εποξυπροπανάλη

6. Απορρόφηση στο UV

ΑΝΑΣΧΕΣΗ ΟΞΕΙ∆ΩΣΗΣ – ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ

1.

Αποκλεισµός Ο2

2. Έλεγχος aw και Τα

3. Μείωση ακορεστότητας

4. Αντιοξειδωτικά

Τα αντιοξειδωτικά λειτουργούν µε τρεις µηχανισµούς. Κυρίως µέσω δέσµευσης των ελευθέρων

ριζών µέσω συµπλοκοποίησης των µεταλλοϊόντων που προκαλούν έναρξη της αυτοξείδωσης.

Φαινολικές ουσίες. ∆εσµευτές ελεύθερων ριζών.

Τοκοφερόλες. Γαλλικό προπύλιο.

Βουτυλιωµένη

υδροξυανισόλη

(ΒΗΑ

),βουτυλιω

µένη

υδροξυτονόλη

(ΒΗΤ

),βουτυλιω

µένη

υδροξυτολουόλη (TBHQ)

BHA BHT

Συµπλοκοποιητές EDTA, κιτρικό οξύ

7/17/2019 KEF 1 XHMEIA 2


Συνεργιστικά

Ασκορβικό οξύ, παλ µιτικό ασκορβύλιο (ascorbyl palmitate), κιτρικό οξύ

Τέλος πρέπει να αναφερθεί ότι φαινόµενα ταγγισµού εµφανίζονται σε λίπη και έλαια ή τρόφιµα

µε λιπαρά και λόγω αναστροφής και ενζυµικής οξείδωσης.

Αναστροφή

∆υσάρεστη οσµή οφειλόµενη σε περιορισµένη οξείδωση (λινελαϊκού ή >) προς καρβονυλικές

ενώσεις. Σογιέλαιο, ιχθυέλαια.

Ενζυµική οξείδωση

Οι λιποξυγενάσες, που έχουν αποµονωθεί από σπόρους φυτών, είναι ένζυµα που καταλύουν την

άµεση οξείδωση προς υδροϋπεροξείδια, λιπαρών σωµάτων που περιέχουν τµήµατα cis-cis 1-4

πενταδιενίου. Αυτό σηµαίνει ότι προσβάλλουν πολυακόρεστα λιπαρά οξέα και όχι το ελαϊκό οξύ

ή τα κορεσµένα λιπαρά οξέα. Οι λιποξυγενάσες είναι δραστικές και σε χαµηλές θερµοκρασίες,

και έτσι αποτελούν ένα πρόβληµα στη συντήρηση κατεψυγµένων τροφίµων που περιέχουν

λιπαρά σώµατα.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Food Chemistry / ed. O. Fenemma Marcel Dekker Inc., 1996

Introduction to Food Chemistry / Richard Owusu-Apenten, 2005Food lipids : chemistry, nutrition, and biotechnology / edited by Casimir C. Akoh, David B.

Min., 2002

Food Chemistry / H.-D. Belitz, W. Grosch, translation from the 4th German edition by M. M.,

1999

Analytical chemistry of foods / C.S. James, 1999

Food : the chemistry of its components / T. P. Coultate, 1996

Biochemistry of food proteins / edited by B. J. F. Hudson, 1992

Επιστήµη και Τεχνική των Τροφίµων / Χ.∆. Θωµόπουλος, Εκδόσεις ΕΜΠ, 1986Χηµεία Τροφίµων/ ∆. Μπόσκου, Εκδόσεις Γαργατάνη, Θεσ/ νικη, 1986

KEF 1 XHMEIA 2

Documents

Transcript of KEF 1 XHMEIA 2