chemia w życiu codziennym – konserwacja żywności · chemia w życiu codziennym – konserwacja...
Post on 27-Feb-2019
241 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Cele utrwalania żywności
• wstrzymanie tkankowych procesów
biochemicznych,
• wstrzymanie zmian chemicznych
(nieenzymatycznych),
• wstrzymanie zmian fizycznych,
• zahamowanie rozwoju drobnoustrojów.
2
3
Metody konserwacji żywności
• metody fizyczne,
• metody biologiczne (mikrobiologiczne),
• metody chemiczne,
• metody mieszane - łączenie dwóch lub
trzech wymienionych metod
3
Wysoka temperatura
• pasteryzacja (T < 100 °C) – długotrwała
– momentalna
– wysoka
• tyndalizacja (3 x pasteryzacja)
• sterylizacja (T > 100 °C) – apertyzacja
5
Zmiany w żywności wywołane wysoką
temperaturą
Korzystne Negatywne
Inaktywacja
drobnoustrojów i enzymów
Niszczenie toksyn
Przemiana niektórych
związków z form
nieprzyswajalnych w
przyswajalne
Rozkład składników
termolabilnych (np.
witamin)
Zmiana właściwości
smakowych
6
Mleko - UHT
• Temperatura sterylizacji:
135 – 150 °C
• cel: przedłużenie okresu
trwałości
• wady: zmniejszenie
wartości odżywczej,
zmiana smaku,
częściowa degradacja
białka 7 7
.
Niska temperatura
• chłodzenie
• zamrażanie
8
M. Zina, Utrwalanie i przechowywanie żywności, Wydawnictwo
Uniwersytetu Rzeszowskiego, Rzeszów 2008
Schemat mrożonej tkanki:
a) tkanka przed mrożeniem
b) tkanka po wolnym mrożeniu
c) tkanka po bardzo szybkim zamrożeniu
Promieniowania stosowane do utrwalenia
żywności
• źródła promieniowania gamma:
– 60Co (1,25 MeV),
– 137Cs (0,52 MeV),
• promieniowanie X, o energii
nieprzekraczającej 5 MeV,
• przyspieszone elektrony o energii
nieprzekraczającej 10 MeV.
9
Dopuszczalne dawki promieniowania
stosowane w Polsce
10
Rodzaj artykułu Cel napromieniowania Dawka
[kGy]
Ziemniaki
Hamowanie kiełkowania
0,025-0,10
Cebula do 0,06
Czosnek 0,03-0,15
Pieczarki Zahamowanie starzenia się
grzybów
1,0
Przyprawy suche
Obniżenie zanieczyszczeń
biologicznych
10,0
Grzyby suszone 1,0
Suszone warzywa 1,0
M. Zina, Utrwalanie i przechowywanie żywności, Wydawnictwo
Uniwersytetu Rzeszowskiego, Rzeszów 2008
Usuwanie wody
• zagęszczanie (zawartość wody 30%)
• suszenie (zawartość wody 10 - 15%)
• liofilizacja
11
fermentacjapropionowa
kwas propionowy
fermentacjaoctowa
kwas octowy
22
D-glukoza
aldehyd 3-fosfoglicerynowy
kwas pirogronowy
fermentacjaalkoholowa
fermentacjamlekowa
aldehyd octowy
etanol
kwas mlekowy
CO
CHO
CH2OH
CHOH
COOH
COOH
COOH
CH2
CH2OH
COOH
CO2 H2O
CO2
H2O
COOH
CHOH
CHO
H2C O P CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
O
OH OH
OH
OH
CH3 +
+ +
+
+
fermentacjapropionowa
kwas propionowy
fermentacjaoctowa
kwas octowy
22
D-glukoza
aldehyd 3-fosfoglicerynowy
kwas pirogronowy
fermentacjaalkoholowa
fermentacjamlekowa
aldehyd octowy
etanol
kwas mlekowy
CO
CHO
CH2OH
CHOH
COOH
COOH
COOH
CH2
CH2OH
COOH
CO2 H2O
CO2
H2O
COOH
CHOH
CHO
H2C O P CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
O
OH OH
OH
OH
CH3 +
+ +
+
+
13
Fermentacja mlekowa
C6H12O6 → 2 CH3CHOHCOOH
• zastosowanie:
– przemysł mleczarski
– kwaszenie warzyw
– przemysł mięsny
– przemysł piekarniczy
14
bakterie mlekowe
Fermentacja alkoholowa
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
Produkty uboczne:
– aldehyd octowy
– mieszanina alkoholi od C3 do C5
– glicerol
– estry
15
drożdże
Fermentacja propionowa
3 CH3CHOHCOOH →
2 CH3CH2COOH + 2 CH3COOH + CO2 + H2O
Zastosowanie
• Obok fermentacji mlekowej przy produkcji
serów dojrzewających,
np. sera edamskiego
16
bakterie propionowe
Zalety fermentacji
• utrwalenie produktu spożywczego
• nadanie produktom korzystnych cech
organoleptycznych
• zwiększenie właściwości prozdrowotnych (stabilizacja wit. C i prowit. A; powstawanie
wit. B2 i PP oraz acetylocholiny)
• otrzymanie związków chemicznych
spożywczych metodami biologicznymi
17
Metody chemiczne
• solenie
• cukrzenie
• dodatek innych substancji chemicznych
(E…)
• dodawanie kwasów (marynowanie)
• peklowanie
• wędzenie
18
Hamowanie rozwoju niektórych
drobnoustrojów przez sól Stężenie roztworu NaCl Rodzaj drobnoustroju
1 – 2% bakterie Coli-Aerogenes
bakterie gnilne Proteus
12 – 15%
(3% pobudza rozwój)
paciorkowce mlekowe
powyżej 15% drożdże
18 – 20% pełne zakonserwowanie
żywności
Hamowanie rozwoju niektórych
drobnoustrojów przez cukier
Zawartość cukru Rodzaj drobnoustroju
25 – 35% większość bakterii
65% większość drożdży
75 – 80% pleśnie
Dodawanie kwasów • Kwasy organiczne
• Kwasy nieorganiczne
(E 338) H3PO4
(E 290) CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3
-
22
CH3
COOH
CH
CH3
OH
COOH
CH
CH OH
OH
COOH
COOHkwas
octowy
(E 260)
kwas
mlekowy
(E 270) kwas
jabłkowy
(E 296)
kwas
winowy
(E 334)
kwas
cytrynowy
(E 330)
COOH
CH2
C COOH
CH2
HO
COOH
Wpływ pH na rozwój drobnoustrojów
• optimum wzrostu większości drobnoustrojów pH
6,5 – 7,5
• zahamowanie rozwoju poszczególnych grup:
pH ≤ 5,9 bakterie gnilne
pH ≤ 5,7 paciorkowce hemolityczne
pH ≤ 4,2 bakterie masłowe
pH ≤ 4,0 Salmonella
pH ≤ 3,5 bakterie mlekowe
pH ≤ 2,5 drożdże
pH ≤ 2,0 pleśnie
23
salmonella
komórki drożdżowe bakterie mlekowe
Peklowanie Główne składniki mieszanki peklującej (solanki):
• NaNO2 (nitryl)
• NaNO3, KNO3 (saletra)
• NaCl (sól kuchenna), cukier
• inne substancje np. zioła, wielofosforany, białka
sojowe, kwas askorbinowy
Przemiany zachodzące podczas peklowania
NaNO3 NaNO2 HNO2 NO
nitrozomioglobina i nitrozohemoglobina
24
Związki występujące w dymie wędzarniczym
25
OH
CH3
OH
CH3
CH3
OH
OCH
3
OH
fenol o-krezol ksylenol
gwajakol a-naftol
OH
kwas
octowy
kwas
mrówkowy kwas
malonowy
kwas
bursztynowy kwas
kapronowy
H
OH
O
CH3
OH
O
OH
O
O
O
OH
O
OH
O
OH
O OH
O
formaldehyd
O
CCH
3CH
3
aceton
HC
O
H
O
H
O
furfural
Cele stosowania substancji
dodatkowych (E…):
1. Zahamowanie rozwoju lub zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych – wydłużenie okresu trwałości produktów;
2. Zapobieganie niekorzystnym zmianom jakościowym produktów;
3. Podniesienie atrakcyjności i dyspozycyjności produktów dla konsumentów;
4. Zwiększenie asortymentu produktów poprzez otrzymywanie nowych rodzajów produktów (dietetycznych, odtłuszczonych);
26 26
Grupy substancji dodawanych do produktów
spożywczych:
• barwniki,
• aromaty,
• substancje konserwujące,
• kwasy i regulatory kwasowości,
• stabilizatory i emulgatory,
• substancje zagęszczające,
• substancje wzmacniające smak i zapach,
• substancje słodzące,
• substancje wypełniające
27 27
Grupy substancji dodawanych do produktów
spożywczych c.d.:
• substancje wiążące,
• substancje utrzymujące wilgoć,
• substancje spulchniające,
• substancje przeciwzbrylające,
• rozpuszczalniki ekstrakcyjne,
• gazy do pakowania,
• gazy nośne,
• substancje pianotwórcze,
• substancje przeciwpianotwórcze,
• substancje klarujące.
28 28
Dopuszczalne dzienne spożycie/
dopuszczalne dzienne pobranie
(ang. Acceptable Daily Intake, ADI)
ilość danej substancji wyrażona w mg na
kg masy ciała na dzień, która może być
pobierana w ciągu całego życia nie
powodując ryzyka zagrożenia zdrowia
(wg. obecnego stanu wiedzy)
29 29
E 101 Ryboflawina
(witamina B2) N
N
N
NHCH
3
CH3
O
O
OH
OH
OH
OH
30
Barwnik żółty
do żółto-pomarańczowego
Otrzymywana w fermentacji z Bacillus subtilis
lub w syntezie z dwumetyloaniliny
ADI 0-0,5 mg/kg
nadmiar witaminy B2 może powodować nudności i wymioty
30
E 120 Koszenila (kwas karminowy)
O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
O
OH
OH
O
OH
31
Czerwony barwnik
pozyskiwany z wysuszonych, zmielonych mszyc (Coccus cacti)
ADI 0-5 mg/kg po przekroczeniu dawki dopuszczalnej jest uważany za czynnik rakotwórczy
31
E 162 Betanina
(czerwień buraczana)
Naturalny czerwony barwnik
Otrzymywany z soku buraka ćwikłowego po
odfermentowaniu cukrów, usunięciu białek i soli,
zagęszczony i suszony rozpyłowo na nośniku z
maltodekstryny
ADI nie określone
O
N+
OH
OH
OH
OH
OH
O
O
NH
O
OHO
OH
32 32
E 211(E 212)
Benzoesan sodu(potasu) ONa
O
33
Konserwant
Hamuje rozwój drożdży, pleśni, słąbiej bakterii, grzybów
Działa w pH kwaśnym (0,02% w pH 2,3; 0,08% w pH 3,5-4)
Spożywany w nadmiarze może powodować uczulenia u
astmatyków i alergików, a uosób wrażliwych na aspirynę
zaburzenia przewodu pokarmowego (ADI 0-5mg/kg)
33
E 249 (E 250) azotan (III) potasu (sodu)
E 251 (E 252) azotan (V) sodu (potasu)
Konserwanty
Hamuje rozwój bakterii fermentacji masłowej
Dodatek do mięs i serów
Nie są to substancje całkowicie bezpieczne
ADI: Azotany (III) 0-0,06 mg/kg
Azotany (V) 0-3,7 mg/kg
34 34
E 220 Tlenek siarki (IV)
Konserwant, substancja zapobiegająca
brunatnieniu
Hamuje rozwój pleśni i bakterii
W dużych ilościach wywołuje reakcje uczuleniowe
i zatrucia pokarmowe, niszczy witaminę B
ADI 0-0,07 mg/kg
35 35
E 231 o-fenylofenol
Konserwant
Produkowany z eteru fenylu
Stosowany przeciwko rozwojowi grzybów na owocach,
Powoli wnika przez skórkę i może być obecny w owocach
(ADI 0,2 mg/kg)
W nadmiarze może podrażniać skórę, błony śluzowe,
wywoływać odczyny alergiczne, być rakotwórczy
OH
36 36
E 951 Aspartam
NH
O
O
O
O
-O
+H3N
37
Słodzik – ok.180 razy słodszy od cukru
Synteza w oparciu o kwas asparaginowy i fenyloanalinę
Powszechnie stosowany w produktach dietetycznych
Nie można stosować w preparatach dla osób chorych na
fenyloketonurię!
ADI 0-40mg/kg, niektóre badania wspominają o
rakotwórczym działaniu
37
light
Etylowanilina (3-etoksy-4-
hydroksybenzaldehyd)
Substancja o zapachu wanilii
(2-4 krotnie silniejsza od wanilii)
Otrzymywana przez bezpośrednią oksydację w środowisku
alkalicznym eugenolu lub izoeugenolu po acetylacji grup
fenolowych
ADI 0-10 mg/kg wagi ciała
38 38
OH
O
HO
Mentol
Syntetyczna substancja
smakowo – zapachowa
Racemiczny (±) mentol otrzymywany
w procesie redukcji tymolu. Jest on identyczny z
mentolem występującym w mięcie pieprzowej
Bezpośredni kontakt może powodować podrażnienia
śluzówek i skóry
ADI – brak danych
39 39
OH
E 621 Glutaminian sodu
Substancja wzmacniająca smak i zapach
Sól sodowa kwasu glutaminowego, otrzymywanego z
melasy metodą fermentacyjną lub na drodze
hydrolizy glutenu
ADI nie określone. Spożywany w nadmiernych
ilościach może powodować bóle głowy
OH ONa
O
NH2
O
40 40
E 535 (E 536) (E 358)
Żelazocyjanek sodu (potasu) (wapnia)
[Na4[Fe(CN)6]•10H2O, K4[Fe(CN)6 ]•3H2O,
Ca2[Fe(CN)6]•12H2O
Substancje przeciwzbrylające dodawana do soli,
szczególnie jodowanej
Uważane za nieszkodliwe
ADI – 0-0,025 mg/kg
41 41
SÓL
E 1200 Polidekstroza
Substancja wypełniająca, substancja utrzymująca
wilgotność, substancja wiążąca, zagęszczająca,
nośnik
Spolimeryzowana glukoza. Produkt polikondensacji w
warunkach próżniowych: dekstrozy, sorbitolu i kwasu
cytrynowego w stosunku ilościowym 89:10:1
Dozwolona do stosowania w produkcji żywności na
zasadzie quantum satis
ADI – nie określone. Nie jest wchłaniany. W dawce >90 g/dzień może wykazać działanie przeczyszczające
42 42
E 1450 Sól sodowa
oktenylobursztynianu skrobiowego
Stabilizator, zagęstnik, emulgator, substancja
wiążąca, nośnik
Wzór sumaryczny: (C6H10O5)n.(PO4)p[-CH2CHY(0H)CH3]m
Otrzymywany w reakcji estryfikacji skrobi kukurydzianej
bezwodnikiem kwasu η-oktenylobursztynowego
Dozwolona do stosowania w produkcji żywności na
zasadzie quantum satis
ADI nie określone
43 43
Doświadczenie 1 Wpływ soli i kwasu benzoesowego (E 210)
na rozwój drożdży spożywczych
Odczynniki
Drożdże, woda, cukier, mąka pszenna,
sól kuchenna, kwas benzoesowy.
Wykonanie
Przygotowano mieszaninę drożdży, wody, cukru i mąki.
Mieszaninę wprowadzono do trzech cylindrów miarowych.
Następnie do pierwszego dodano kwas benzoesowy, do
drugiego sól, a trzeci pozostał bez zmian. Markerem zaznaczono
poziom mieszaniny i cylindry pozostawiono w celu rozwoju
drożdży. 46
Doświadczenie 1 Wpływ soli i kwasu benzoesowego (E 210)
na rozwój drożdży spożywczych
Obserwacje
Po upływie kilkudziesięciu minut
poziom mieszaniny w cylindrze 3
podniósł się, podczas gdy w cylindrze
1 (dodatek kwasu benzoesowego) i 2
(dodatek soli kuchennej) pozostał bez
zmian. W mieszaninie 3 widać
uwięzione bąbelki bezbarwnego gazu.
47
1 2 3
Doświadczenie 1 Wpływ soli i kwasu benzoesowego (E 210)
na rozwój drożdży spożywczych
Wnioski
Zmiana poziomu mieszaniny wywołana jest produkcją
CO2 przez drożdże, który pozostawał w mieszaninie
powodując zwiększanie jej objętości. Obecność kwasu
benzoesowego (E 210) lub soli kuchennej (NaCl)
hamuje rozwój drożdży.
Równanie zachodzącej reakcji
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2↑
48
Doświadczenie 2 Wulkan z sody oczyszczonej (E 500)
Odczynniki
E 260 – Ocet spożywczy, kwas octowy,
CH3COOH
Funkcje w przemyśle spożywczym: regulator
kwasowości, stabilizator, konserwant,
rozcieńczalnik dla barwników i substancji
smakowych.
E 500 – Soda oczyszczona, wodorowęglan
sodu, NaHCO3
Funkcje w przemyśle spożywczym: regulator
kwasowości, substancja spulchniająca,
stabilizator, substancja wzmacniająca smak i
zapach, substancja wypełniająca i
przeciwzbrylająca.
Woda
Płyn do zmywania naczyń 49
Doświadczenie 2 Wulkan z sody oczyszczonej (E 500)
Wykonanie
Wodorowęglan sodu rozpuszczono w wodzie i dodano kilka
kropli płynu do zmywania naczyń, roztwór wymieszano i
dodano 10% kwas octowy (ocet).
Obserwacje
Po dodaniu kwasu rozpoczęło się
wydzielanie pęcherzyków bezbarwnego
gazu. W naczyniu powstała duża ilość
białej piany.
50
Doświadczenie 2 Wulkan z sody oczyszczonej (E 500)
Wnioski
Dodatek kwasu octowego powoduje rozkład
wodorowęglanu sodu, w wyniku czego powstaje CO2.
Obecność detergentu w próbce powoduje powstanie piany.
Równanie zachodzącej reakcji
NaHCO3 +CH3COOH → CO2 ↑ + H2O + CH3COONa
51
Doświadczenie 3 Sok z buraka – naturalny wskaźnik pH
Odczynniki
0,2 mol/dm3 NaOH
0,5 mol/dm3 NaOH
10% kwas ocotwy
Sok z buraka ćwikłowego
E 162 Betanina (czerwień buraczana)
Funkcje w przemyśle spożywczym: barwnik stosowany do
sosów, napoi, przetworów pomidorowych, serków
homogenizowanych, jogurtów oraz baza dla koncentratów
spożywczych (barszcz czerwony)
52
Doświadczenie 3 Sok z buraka – naturalny wskaźnik pH
Wykonanie
Na cztery szalki petriego naniesiono
po 1 ml soku z buraka ćwikłowego i
dodano po 0,5 ml odpowiedniego
roztworu zgodnie z poniższą tabelą
53
Numer szalki Dodany roztwór
1 woda
2 0,2 mol/dm3 NaOH
3 0,5 mol/dm3 NaOH
4 Ocet (10% kwas octowy)
Doświadczenie 3 Sok z buraka – naturalny wskaźnik pH
Obserwacje
54
Numer
szalki
Dodany roztwór Zmian zabarwienia
1 woda brak
2 0,2 mol/dm3
NaOH
z czerwonej na
niebiesko-fioletową
3 0,5 mol/dm3
NaOH
z czerwonej na
brunatną
4 Ocet z czerwonej na
purpurowo-czerwoną
+ woda
+ 0,2 M NaOH
+ 0,5 M NaOH
+ ocet
Doświadczenie 3 Sok z buraka – naturalny wskaźnik pH
Wnioski
Betanina – czerwony barwnik występujący w soku z buraka
ćwikłowego zmienia zabarwienie w zależności od pH
środowiska. W pH z zakresu 3 – 6,5 barwa jest purpurowo-
czerwona, w pH 6,5 – 8 niebiesko-fioletowa, natomiast w
pH powyżej 8,5 następuje degradacja do barwy brunatnej.
55
top related