JOULUN KEMIA- on äiti laittanut kystä kyllä…

Sirpa Suntioinen13.12.2012, Kuopio

Joulun kemiaa – on äiti laittanut kystä kyllä

• Käytetyt lähteet– Wikipedia – kuvat ovat wikipediasta– http://www.ehinger.nu/undervisning/index.php/starta-ha

er/nyheter/924-den-svenska-julens-kemi.html– Belitz, H.-D. ja Grosch, W., Food Chemistry, Springer-

Verlag, Berlin, 1999

Arvo Turtiaisen joulurunoistaHyvää Joulua! Hyvää Joulua! Hyvää Joulua siis kalkkunat ja kaviaarit,

viinit ja konjakit...Hyvää joulua puuro ja kinkku ja lanttuloora,

sahti ja pontikka – josniinkun sitäkin vähäsen…

Millä pöytänne katatte?Jos se on silli, Hyvää Joulua!Jos se on peruna, Hyvää Joulua!

Rauhan juhlaHanhia, ankkoja pyitä lohta juustoa makkaroita vanukkaitaPikkuleipiä – vaunulasteittain pikkuleipiä

Aistit

• Aisti on eliön keino havainnoida ympäristöään. Kuhunkin aistiin liittyy aistinelin/vastaanotin eli reseptori. Eliö voi saada havaintoon perustuvaa tietoa ympäristöstään vain aisteillaan=> kuva ympäristöstä on siis aina rajallinen.

• Ihmisen aistit• Ihmisen aistien lukumäärä riippuu määrittelijästä. Esimerkiksi tuntoaistin

alueella on erilaista reseptoria, jolloin vaikkapa kutituksen aistiminen sisältää vaikeita määrittelykysymyksiä.

• Perusaisteja ovat: makuaisti, hajuaisti, näköaisti, kuuloaisti, tuntoaisti, tasapainoaisti ja sisätuntemusaisti.

• Vanhemmiten aistit monesti heikkenevät.

Aistit ja mielihyvä (Duodecim 23/2004)

• Ihmisen mielihyväalueiden luonnollinen stimuloituminen on suhteellisen monimutkainen prosessi. Hermoimpulsseja voi tulla useilta eri aivoalueilta esim. aistien välityksellä.

• Hajuaisti välittyy nervus olfactoriusta myöten ja makuaisti n. facialista ja glossopharyngeusta pitkin. Ne tuottavat yksinkertaisimpia mielihyväelämyksiä.

• Hajuaistilla onkin aisteista suorin yhteys aivojen emotionaalisiin keskuksiin ja muistiin. Jokin tuoksu saattaa laukaista vahvoja mielikuvia vuosien takaa.

• Joulu tuottaa toivottavasti kaikille mielihyvää. Se stimuloi mielihyväkeskuksia laajalti. Jouluruokien maut ja aromit, kuusen tuoksu, joululaulujen sulosävelet, visuaaliset ärsykkeet, jotka kertovat rauhan sanomasta, ja muistot lapsuuden joulun onnesta ja viattomuudesta.

Aistit

• Makuaistin avulla aistin omaava saa kriittistä informaatiota nauttimansa aineen luonteesta. • Esimerkiksi makea- ja aminohapporeseptorit mahdollistavat ravinteikkaiden ruoka-aineiden tunnistamisen, kun taas karvasreseptorit aiheuttavat luotaantyöntäviä vastareaktioita haitallisia aineita vastaan. • Ilmiö on havaittavissa jo vastasyntyneillä ihmislapsilla.• Ihmiset ja muut nisäkkäät kykenevät erottamaan ainakin viisi eri

perusmakua: makea, hapan, suolainen, karvas ja umami.

Aistit

• Hajuaisti on kemiallinen kaukoaisti. • Haistamisen edellytys on, että hajumolekyyli sopii rakenteeltaan

aistinsolun reseptoriproteiiniin ja tarttuu siihen kiinni. • Hajureseptorisolut sijaitsevat nenäontelon katossa hajuepiteeliksi

kutsutulla alueella. • Perushajujen määräksi arvioidaan noin 1000 ja näiden muodostamia

erilaisia hajuja on arvioiden mukaan noin 10 000. • Hajuaisti on yksi vähiten tunnettu ja tutkittu ihmisen aisteista. • Vuonna 2004 Nobelin lääketiedepalkinto myönnettiin hajuaistin

tutkimisesta Richard Axelille ja Linda B. Buckille.

Aistit • 1.Hajukäämi 2.Aivokuoreen lähteviä hermosyitä 3.Seulaluu 4.Hajuepiteeli

5.Hajukäämissä olevia synapseja 6.Hajusolujen soomia

Aistit

• Hajuaisti ja makuaisti ovat yleensä jotenkin kytköksissä toisiinsa.• Pahat hajut yleensä varoittavat käyttämästä tuotetta ravinnoksi• Rikkivety ’rikin katku ja mädät munat’

• Muita esim.

• Skatoli, 2-metyyli-isoborneoli, geosmiini

HN

OH OH

Kemiaa

• Alkuaine

Orgaaninen kemia

• Orgaaninen kemia on hiiliyhdisteiden kemiaa. Se on luonnon ja synteettisten orgaanisten yhdisteiden kemiaa.

• Jaksollisen järjestelmän 4. ryhmään kuuluva hiili (C ) on orgaanisen kemian perusta.

• Hiili voi sitoutua muihin hiiliatomeihin yksöis-, kaksois- tai kolmoissidoksella. Näin voi muodostua yksinkertaisia ketjuja tai monimutkaisia rengas- ja pallorakenteita. Erilaisia hiiliyhdisteitä on teoriassa ääretön määrä.

• Hiili voi sitoutua myös vetyyn, halogeeneihin, happeen, typpeen ja rikkiin. • C, H, F, Cl, O, N, S• Hiiliatomien väliset sidokset ovat lujia. Sen vuoksi hiiliyhdisteet eivät ole

kovin reaktiivisia.

Orgaaninen kemia

• Hiilivedyt (esim. muovit kuten PE=polyetaani, PS=polystyreeni; metaani, butaani)

• Ketonit, aldehydit (esim. asetoni, bentsaldehydi, kanelialdehydi)• Hapot (esim. etikkahappo, suolahappo, viinihappo, sitruunahappo) ja

niiden esterit – hapot liukenevat veteen ja muodostavat happamia liuoksia

• Halogeenihiilivedyt (PVC=polyvinyylikloridi)• Terpeenit (esim. kamferi, pineeni)• Aromaattiset (esim. bentseeni, fenoli,)• Monet, monet muut ryhmät

Orgaaninen kemia

• Alkuaine, esim. vety – merkki H, hiili – merkki C, happi – merkki O• Molekyyli, yhdisteesim. vesi H2O, etanoli CH3CH2OH

• Aromaattiset

• http://www.3dchem.com/#• http://biomodel.uah.es/en/model3/index.htm

OH

Aromiaineet• ”Aromilla” tarkoitetaan tuotetta, jota ei ole tarkoitettu kulutettavaksi

sellaisenaan ja jota lisätään elintarvikkeeseen antamaan tai muuttamaan tuoksua ja/tai makua ja joka on valmistettu tai joka koostuu seuraavista aineryhmistä: aromiaineet, aromivalmisteet, paistoaromit, savuaromit, aromien lähtöaineet, muut aromit tai niiden seokset.

• Euroopan parlamentin ja neuvoston asetus (EY) N:o 1334/2008, annettu 16 päivänä joulukuuta 2008, elintarvikkeissa käytettävistä aromeista ja tietyistä ainesosista, joilla on aromaattisia ominaisuuksia, sekä neuvoston asetuksen (ETY) N:o 1601/91, asetusten (EY) N:o 2232/96 ja (EY) N:o 110/2008 sekä direktiivin 2000/13/EY muuttamisesta

• Aromiainerekisteri käytettäväksi sallituista aromiaineista . Komission päätös 1999/217/EU (kodifioitu versio).

• Aromiaineet eivät ole kemiallisesti mitenkään yhtenäinen ryhmä

Aromiaineet

• Osa aromiaineista hajoaa tai osallistuu kemiallisiin reaktioihin kuumennettaessa, kuivattaessa tai joutuessaan tekemisiin hapen kanssa

=> tällöin niiden aromikin yleensä muuttuu• Koska monet ovat peräisin kasveista, niin kasvupaikka saattaa vaikuttaa eri komponenttien keskinäiseen suhteeseen (vrt. viinien aromit)

Aromiaineet• Monet aromiaineet (haju- ja makuaineet) ovat öljyihin liuenneina ja

voidaan uuttaa sieltä erilleen.• Yleisimpiä aromiaineita ovat • Terpeenit, esim. kamferi(kamferi- tai pihkamaisia)

• Esterit (makeita, kukkaisia, hedelmäisiä)

O O

O

O

Aromiaineet

• Fenolit ja fenolieetterit, esim. eugenoli(monenlaisia, hyviä, mutta myös tunkkaisiaaromeita)

• Glukosinolaatit

• Kapsaisinoidit, kapsaisiiniNH

O

O

OH

HO

O

O

S NO

OS

O

OOH

HO

HO

OH

OH

Joulun mausteet • Sahrami• Kaneli, inkivääri, neilikka• Vanilja • Mustapippuri• Kardemumma• Pomeranssin kuori• Katajanmarja

Sahrami

• Maustesahramin (Crocus sativus) kuivatuista, Rihmamaisista luoteista koostuva mauste, jota käytetään muun muassa makeisissa ja leivonnaisissa makua ja keltaista väriä antamaan• Tuoreesta krookuksesta on eristetty yli 150 yhdistettä• Kuivauksen ja entsyymitoiminnan seurauksena syntyy uusia yhdisteitä

Sahrami• Aromiaineet lähinnä aldehydejä

• 47% safranaalia

• 14% 2,6,6-trimetyyli-4-hydroksi-1-syklohekseen-1-formaldehydi

O

O

OH

Kaneli/1

• Kaneli on eräs maailman vanhimmista tunnetuista mausteista• Ceyloninkanelin nuorten versojen kuivatusta kuoresta jauhetaan

mausteena käytettävää kanelia. Kanelina kuitenkin yleisesti myydään halvempaa kassiakanelia, jonka makukin on voimakkaampi. Kassiakaneli sisältää myrkyllistä kumariinia paljon enemmän kuin

ceyloninkaneli. • Aito kaneli on noin lyijykynän paksuinen hieno rulla tai rullapari, mutta kassia on lähes sormen paksuinen vain hieman kovera kaarnanpala.

Kaneli/2

• 50-80% kanelialdehydiä

• 10% eugenolia

• 0-11% safrolia

• Vrt safranaali sahramissa

OH

O

O

O

O

Kaneli/2

• 10-15% linaloolia

• Kamferia

• Kumariinia (2-3 mg/g) – • kanelia ei suositella lapsille päivittäin

• http://www.evira.fi/portal/fi/elintarvikkeet/tietoa_elintarvikkeista/elintarvikevaarat/elintarvikkeiden_luontaiset_myrkyt/kanelin_kumariini

O

O O

HO

Inkivääri

• Inkivääri on monivuotinen 60-150cm korkuinen ruoho.• Inkivääristä käytetään mausteeksi kasvin maavartta, joko tuoreena tai kuivattuna jauheena. Jauhe on väkevä ja vaaleankeltainen mauste, joka on peräisin Kaukoidästä• Kuivattu ja tuore inkivääri maistuvat aivan erilaisilta

Inkivääri• Kuivattu ja tuore inkivääri maistuvat aivan erilaisilta• 30% tsingibereeniä

• 10-15% beta-bisaboleenia

• sitraali

O

Neilikka

• Mausteneilikka (Syzygium aromaticum, syn. Eugenia caryophyllus) on myrttikasvien (Myrtaceae) heimoon

kuuluva puu. Samalla nimellä kutsutaan kasvin mausteeksi kuivattuja kukkanuppuja. • Kasvi ei nimestään huolimatta ole sukua varsinaisille neilikoille.

Neilikka

• 73-85% eugenolia

• 7-12% beta-karyofylleeniä

• 2-11% eugenoliasetaattia

OH

O

O

O

O

Vanilja

• Vanilja (Vanilla planifolia) on kämmekkäkasvien (Orchidaceae) heimoon kuuluva kiipijäkasvi. Sen varsi on useiden metrien pituinen, lehdet paksut, kukat kellanvihreät, hedelmä litumainen ja 15–20 sentin pituinen.

• Vanilja on myös kasvin siemenkodista valmistettava mauste.

Vanilja

• Vanilliini on vaniljan tärkein komponentti. • Se on herkästi palava orgaaninen yhdiste, joka on

normaaliolosuhteissa olomuodoltaan valkokeltaista kiteistä jauhetta, jolla on tunnusomainen haju.

• Vanilliinista käytetään myös nimiä 4-hydroksi-3-metoksibentsaldehydi ja 2-metoksi-4-formyylifenoli.

• Vanilliinisokerissa on 1.3-3.8% vanilliinia

HO

O

O

Maustepippuri

• Maustepippuri (Pimenta dioica) on jamaikalaisen myrttipensaisiin kuuluvan puun puolikypsä, kuivattu hedelmä.

• Terpeenejä• 1-16% alfa-pineeniä• 1-19% sabineeniä• 9-30% beta-karyofylleeniä

Maustepippuri

• Terpeenejä• 1-16% alfa-pineeniä

• 1-19% sabineeniä

• 9-30% beta-karyofylleeniä

• kapsaisiini• http://

www.edinformatics.com/interactive_molecules/3D/capsaicin_molecule.htm

H

Kardemumma

• Kardemumma (Elettaria cardamomum) on inkiväärikasveihin kuuluva ruohovartinen kasvi, jonka siemeniä käytetään mausteena.

• Terpeenejä• 20-40% 1,8-kineoli• 28-34% alfa-terpinyyliasetaatti• 2-14% limoneeni• 3-5% sabineeni

Kardemumma

• Terpeenejä• 20-40% 1,8-kineoli

• 28-34% alfa-terpinyyliasetaatti

• 2-14% limoneeni

• 3-5% sabineeni

O

O

O

Katajanmarjat

• Katajanmarja ei oikeastaan ole marja vaan mehevä käpy. Alkukesällä kataja kukkii jakun kukinto on hedelmöitynyt se turpoaavihreäksi, pyöreäksi, kävyksi. • Käpy tai "marja" kypsyy tummansiniseksivasta kolmantena vuonna. Sen takia pensaassa voi nähdä eri ikäisiä marjoja, sekä vihreitä että sinisiä. • Katajanmarjaa ei kannata syödä suurissa määrin koska se luokitellaan myrkylliseksi. Mutta läpi aikojen marjaa on käytettymausteena eri tavoin ja pienissä määrissä se antaa ruokahalua ja edistää ruoansulatusta.

Katajanmarjat

• Terpeenejä

• 36% Alfa-pineeniä

• 13% myrseeniä

• kareenia

H

PomeranssiPomeranssi eli karvasappelsiini. Pomeranssin kuori on paksumpi ja tiukasti kiinnittynyt niin, että hedelmän kuoriminen on vaikeaa. Hedelmälohkojen kärkien välissä oleva keskusta jää usein ontoksi (kuva oikealla). Pomeranssin hedelmä on hieman appelsiinia pienempi ja muodoltaan litteämpi. Pomeranssi ei ole kovin mehukas ja siinä on paljon isohkoja siemeniä

Pomeranssin auringossa kuivattu ja hienoksi jauhettu kuori on mm. mämmin, glögin, piparkakkujen ja muiden leivonnaisten mauste.

Pomeranssi

• Flavononeja (naringeniini, apigeniini)

O

O

OH

HO

OH

O

O

OH

HO

OH

Maillard-reaktio – sokeri ja aminohapot

• Grillaamisessa, leivän ja pullan paistamisessa sekä kahvin paahtamisessa syntyy tuotteelle tyypillinen flavori (maitto) ja väri => tapahtuu Maillard -reaktio eli karbonyyli-amiini –reaktio.

• Aminohapot ovat elintarvikkeiden luontaisia aineita. Samoin vapaita sokereita löytyy vaikka grillipihvistä sen verran että tuo Maillard-reaktio on mahdollinen. Grillauskastikehan on usein hieman makea eli se sisältää jonkin verran sokereita. Grillauksen aikana pihvin pinnassa nuo yhdisteet reagoivat keskenään.

• Maillard -reaktio vaatii yli 130 asteen lämpötilan, joten keitettyyn lihaan tai mikroaaltouunissa kypsytettyyn pihvin tuonlaista aromia ja väriä ei helposti muodostu. Reaktio tapahtuu kyllä kiehuvassakin vedessä mutta kovin hitaasti.

Maillard-reaktio

Olut• Ohramallas, humala,hiiva, vesi• Aromiaineita muodostuu käymisprosessin aikana• Humalasta syntyy aromiaineita ja se toimii kirkastajana saostaessaan

proteiineja• Humalan pektiini lisää myös vaahdonmuodostusta • Humalan aromiaineet ovat katkeroaineita (ks. alfahapot, betahapot) ja

humalaöljyä, jossa on myrseeniä ja humuleeniä.

Olut

Yhdiste Aromi

Etyyliheksanaatti Omena

Etyylioktanaatti Hedelmä

2-fenyylietanoli Hunaja

Etyyliasetaatti Eetterinen

Isoamyyliasetaatti Banaani

Isoamyylialkoholi Mausteinen

O

O

Punaviini

• Sokereita: fruktoosi ja glukoosi

• Yleisimmät hapot: viinihappo (60-70% kaikista hapoista) ja omenahappo

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

HO

OHO

HO

O

OH

OH

O

OH

HO

O OH

OH

O

Punaviini

• Muita: meripihkahappo, sitruunahappo• Tanniineita (parkkihappoja) alle 0.2 g/l valkoviineissä1-2.5 g/l punaviineissä(rypäleiden siemenistä ja kuoresta)• Tanniinit ovat kasveissa esiintyviä fenolisia uuteaineita, flavonoideja,

jotka sitovat ja saostavat proteiinejä.• Tanniineilla on voimakas värjäävä vaikutus, joka tulee esiin niiden

käytössä nahkaa parkitessa. • Aineen nimi tuleekin parkitsemista tarkoittavasta englannin kielisestä

sanasta tanning.

Punaviini

• Tanniineja esiintyy monissa kasveissa, joissa niillä on erilainen funktio kasvin eri osissa. Siemenissä ja juurissa ne tappavat bakteereita ja rungossa osallistuvat myös kasvunsäätelyyn. Lehdille ne antavat kitkerän maun, joka suojaa kasvinsyöjäeläimiltä. Silmuja ne suojaavat jäätymiseltä.

• Tanniineja esiintyy muun muassa puissa (esimerkiksi tammi, koivu, eukalyptus, mänty, paju), useissa heinäkasveissa, apiloissa, metsämarjoissa, greipissä, granaattiomenoissa.

• Runsaat tanniinit eli parkkihapot tekevät viinistä karvaan ja kovan, ja voimakkaasti tanniininen viini tuntuu kuivattavan suun limakalvoja ja vetävän ikeniä kasaan.

Punaviini• Tanniineilla on kuitenkin tärkeä tehtävä: ne toimivat punaviinien

luonnollisena säilytysaineena ja mahdollistavat viinin varastoinnin ja ikääntymisen.

• Kaikkein voimakkainta tanniinisuus on nuorissa punaviineissä. Viinin ikääntyessä tanniinit pehmenevät ja viinistä tulee pehmeämpi ja pyöreämpi.

Punaviini

Aromia-aineita: (rypäleistä, käymistuotteista => yli 600 yhdistettä tunnistettu)

Linaloli tyyppisiä yhdisteitä (terpeeneitä)estereitä• Makuun vaikuttavat rypälelajiket/-lajikkeet, kasvupaikan maaperä ja ilmasto, kasvukauden olot, käytetty hiiva jne.

Konjakki• Käyneen rypälemehun tislaus=> korkeassa lämpötilassa syntyy uusia

yhdisteitä• Myös tammitynnyreistä uuttuu aromiaineita (tanniineja)• Konjakista on analysoitu ainakin

– 18 asetaalia– 59 alkoholia– 28 aldehydiä mm. furfuraalia– 70 esteriä– 35 ketonia– 3 laktonia– 8 fenolia– 27 happoa

O

O

Konjakki• Konjakin värin kehittyminen tynnyrissä vuosien vieriessä

Joulukuusi• Eteerinen öljy on kasveista höyrytislaamalla valmistettu vettä hylkivä neste,

joka sisältää haihtuvia aromeja. • Havupuista saadaan näin uutettua erityisesti erilaisiaterpeeneitä• Eteerisiä öljyjä valmistetaan aromaattisia aineita sisältävien kasvien kukista, lehdistä, juurista, hedelmistä ja pihkasta. • Noin 10 % maailman kasvilajeista on aromaattisia, eli ne sisältävät ainesosia, joiden tehtävä on suojella kasvia kasvitaudeilta, homeelta, haavoilta ja kuivumiselta.• Eteerisillä öljyillä ryhmänä ei ole tiettyjä, yhteisiä kemiallisia tai lääkkeenomaisia ominaisuuksia.

Hyvää Joulua!