WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA Temat: Denaturacja białek oraz przemiany tłuszczów i węglowodorów, jako typowe przemiany chemiczne i biochemiczne zachodzące w żywności mrożonej. Łukasz Tryc SUChiKL Sem. 9 Gdańsk 2010
Spis treści 1.1 Charakterystyka białek 1.2 Funkcje białek 2.1 Tłuszcze 2.2 Funkcje tłuszczy 2.3 Przemiany tłuszczów 3.1 Węglowodany 3.2 Przemiany węglowodanów 4.1 Denaturacja białek 4.2 Przeciwdziałanie denaturacji
1.1 Charakterystyka białek Białka są to zasadnicze elementy budowy wszystkich tkanek ustroju człowieka oraz wielu związków takich jak: enzymy, hormony, przeciwciała. Są to również związki wielkocząsteczkowe zbudowane są z aminokwasów. Istnieje około 20 aminokwasów, a 8 z nich, zwanych niezbędnymi lub egzogennymi, zawartych jest w białku pochodzenia zwierzęcego, które przyjmujemy w pożywieniu. Tylko niektóre produkty żywnościowe pochodzenia roślinnego zawierają 8 niezbędnych aminokwasów. Dlatego też istotna jest różnorodność przyjmowanych pokarmów. 1.2 Funkcje białek Białka są niezbędnym materiałem do budowy nowych i odbudowy zużytych tkanek. Zajmują pierwsze miejsce wśród stałych składników ciała - stanowią 75% suchej masy tkanek miękkich ciała. Białka nie wykorzystane do anabolicznych są źródłem energii, przy spalaniu 1 g białka powstają 4 kcal energii, są podstawowym składnikiem płynów ustrojowych: krwi, płynu śródtkankowego, mleka. Organizm tworzy z nich białkowe części enzymów trawiennych i tkankowych. Służą do biosyntezy hormonów białkowych, ciał odpornościowych, biorą również udział w odtruwaniu organizmu. Regulują procesy przemiany materii i wiele funkcji ustroju, zapewniając prawidłowy stan i funkcjonowanie naszego organizmu. Odpowiednie ilości białek decydują o normalnym wzroście i rozwoju człowieka, regeneracji wydalanych lub uszkodzonych tkanek. 2.1 Tłuszcze Tłuszcze to składnik pokarmowy, obok węglowodanów i białek są trzecią podstawową grupą składników pokarmowych spełniającą w organizmie głównie funkcję energetyczną. Wchodzą w skład tkanek organizmu i zapewniają przechowywanie substancji regulujących rozpuszczalnych w tłuszczach jak np. witaminy A, E, D i K. Powstają z połączenia glicerolu z różnymi kwasami tłuszczowymi, jedną, dwiema lub trzema cząsteczkami dając, jedno, dwu lub trójglicerydy. Wszystkie tłuszcze są lipidami lecz w organizmie występują ważne lipidy, które nie są tłuszczami. Należą do nich cholesterol, beta-karoten i fosfolipidy, jak wosk i lecytyna, która wchodzi w skład wszystkich błon komórkowych 2.2 Funkcje tłuszczy Tłuszcze są najbardziej skoncentrowanym źródłem energii oraz głównym źródłem materiału zapasowego organizmu. Nagromadzone w tkance tłuszczowej chronią przed nadmiernym wydzieleniem ciepła. Obfitują w witaminy A, D, E, K i Niezbędne Nienasycone Kwasy Tłuszczowe (wit. F). Stanowią elementy budulcowe m.in. błon komórkowych oraz wielu hormonów. Magazynują wodę.
2.3 Przemiany tłuszczów Proces utleniania tłuszczów są to zwykłe reakcje łańcuchowe inicjowane samorzutnie (zjawisko autooksydacji). Powstające nietrwałe połączenia wchodzą we wtórne reakcje, prowadzące do rozpadu cząsteczek lub wzrostu ich wielkości i powstawania związków o typowych niepożądanych cechach. 3.1 Węglowodany Węglowodany są to związki pochodzenia głównie roślinnego, stanowią wagowo oraz jako źródło energii znaczną część naszego pożywienia. Są najłatwiej dostępnym źródłem energii, jednak w przeciwieństwie do tłuszczów szybko się wyczerpują. Węglowodany są niezbędnym składnikiem pożywienia. Są one potrzebne do prawidłowego przebiegu przemian biochemicznych w ustroju, m.in. przemian kwasów tłuszczowych i aminokwasów. W przypadku braku lub niedostatecznej ilości w pożywieniu węglowodanów, dochodzi do nieprawidłowego spalania kwasów tłuszczowych i powstawania ciał ketonowych zakwaszających ustrój. 3.2 Przemiany węglowodanów Węglowodany stanowią ok. ¾ suchej substancji roślin. Zamrożenie ich bezpośrednio po zbiorach nie podlegają istotniejszym zmianom ponieważ w stosowanym zakresie temperatur nie mogą przebiegać żadne związane z nim procesy biochemiczne. Przy bardzo powolnym zamrażaniu owoców w dużych opakowaniach mogą występować zmiany fermentacyjne. Straty węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie, do 5% mogą wynikać z ich ługowania podczas procesów obróbki wstępnej oraz strat wycieku podczas rozmrażania produktów. 4.1 Denaturacja białek Denaturacja białka są to zmiany w II, III- i IV-rzędowej strukturze białka, które prowadzą do utraty aktywności biologicznej lub innej indywidualnej cechy charakterystycznej przy zachowaniu jego struktury pierwszorzędowej. Zmiany są następstwem procesów agregacji lub innych form fizycznej destrukcji elementów tkanek przez kryształy lodu, nie wymrożone, zagęszczone roztwory lub inne procesy. Efektem denaturacji może być zmniejszenie zdolności wiązania wody, zwiększenie wycieku rozmrażalniczego, oraz pogorszenie konsystencji. Strefa największej dynamiki przemian w białkach pokrywa się z zakresem temperatury, odpowiadającymi maksymalnej krystalizacji cieczy tkankowych. Białka ryb są bardzie podatne na zmiany denaturacyjne niż białka zwierząt stałocieplnych. W drobiu zmiany występują wyraźniej w mięsach ciemnych niż jasnych. Obniżenie temperatury przechowywania zmniejsza nasilenie denaturacji. Nie jest to jednak zależność liniowa dla całego stosowanego zakresu temperatur. Najbardziej intensywne zmiany w białkach przebiegają w zakresie temperatur poniżej punktu krioskopowego produktów przy sile jonowej nie zamarzniętego roztworu ok. 0,5. Poniżej -5 st C szybkość tych zmian istotnie maleje by ponownie wzrosnąć. Z dotychczasowych badań wynika, ze zmiany białek w przemysłowej obróbce zamrażalniczej, przebiegającej w typowych warunkach, nie są zbyt istotne i ograniczają się
zwykle do strat białek i aminokwasów spowodowanych wyciekiem rozmrażalniczym oraz nie przekraczającym 10% ich przyswajalności. 4.2 Przeciwdziałanie denaturacji W zakresie obróbki zamrażalniczej zaleca się: - Dostatecznie dużą szybkość zamrażania do temperatury wewnętrznej zbliżonej do temp. Przechowywania - Przechowywanie w temp. Ok.. -30 st. C, w warunkach zabezpieczających przed stratami wilgoci i dostępem tlenu. - W celu ograniczania niekorzystnych przemian zachodzących we frakcji białkowej mrożonej żywności stosuje się substancje tzw. Krioprotektanty. Nałęża do nich. Cukry, aminokwasy ( np. glutaminian sodu), kwasy karboksylowe. - Krioprotekcję stosuje się nie tylko do ochrony jakości zamrażanych wysokobiałkowych produktów żywnościowych (głownie ryb) ale także w celu stabilizacji materiałów biologicznych i zachowania aktywności mikroorganizmów. Literatura 1. J. Postolski, Z. Gruda: ZamraSanie Sywności 2. G. Muller: Podstawy mikrobiologii Sywności