VODA
STRUKTURA VODE
Voda je esencijalni konstituent većine namirnica, Sadržaj vode u nekim
namirnicama prikazan je u tabeli.
Voda može da egzistira kao:
- ekstracelularna i intracelularna komponenta namirnica (prisustvo vode
uslovljava hemijsko i mikrobiološko kvarenje vode);
- kao disperzioni medijum;
- kao rastvarač;
- kao disperzna faza u emulgacionim proizvodima (puter, margarin).
Vodonične veze (trodimenzionalne vodonične veze).
Atom kiseonika okružen je sa četiri atoma vodonika (dve
kovalentne i dve vodonikove veze)
Visoke vrednosti za toplotni kapacitet, tačku topljenja i
ključanja, površinski napon, posedica je utroška ekstra
energije potrebne za raskidanje intermolekulskih vodonič-
nih veza.
Interakcija vode i nepolarnih supstanci (hidrofobna hidra-
tacija R+ voda R(hidrat) i hidrofobna intrakcija R(hidrat)
+ R(hidrat)R2(hidrat) + H2O)
STRUKTURA LEDA
Kristalizacija (svaki molekul vode povezan je sa 4 druga molekula što formira tetra-
edearsku prostornu strukturu.
Razmak između atoma kiseonika u ledu je 0.276 nm, a između je vodonikov atom.
Razmak između O i H (to su oni koji su kovalentnom vezom povezani za kiseonik) je
0.96nm, što znači da H atom nije tačno na polovini rastojanja O-O veze. Druga dva
vodonikova atoma su na udaljenosti od 0,180 nm, i oni pripadaju dvema susednim
molekulima vode.
Tetraedri se kombinuju poput saća formi-
rajući heksagonalnu strukturu leda. Kada se
led topi ova se struktura narušava, ali ne u
potpunosti. Time se povećava gustina vode.
Ako se temperatura dalje povećava dolazi do
daljeg narušavanja tetraedarske strukture i
gustina vode se dalje povećava. Istovreme-
no, sa ovim efektom javlja se i suprotan efe-
kat. Povećanjem temperature povećava se i
kinetička energija molekula. Dolazi do kida-
nja pojedinih vodonikovih veza pa se oslobo-
đeni molekuli vode udaljavaju jedni od dru-
gih čime se smanjuje gustina vode. Ovaj efe-
kat preovlađuje pri temperaturama većim od
3.98oC. Zbog toga voda ima najveću gustinu
na temperaturi od oko 4oC.
AKTIVNOST VODE
o
wp
pa
Gde je:
aw – vodena aktivnost
p – parcijalni pritisak vode u hrani
po – parcijalni pritisak vode na istoj temperaturi
sat
equ
p
pERH
Gde je:
ERH – ravnotežna relativna vlažnost
pequ – parcijalni pritisak vodene pare u ravnoteži sa hranom
na temperaturi T i pritisku od 101 kPa
psat – parcijalni pritisak vode u vazduhu zasićenom vodenom parom na istoj T i P
FENOMEN SORPCIJE
Vodena aktivnost u hrani pri različitim sadržajima vode
Histerezis vodenih sorpcionih izotermi Sorpciona izoterma higroskopnih i
nehigroskopnih proizvoda
Tipovi vode
1. Slobodna (površinska) voda
2. Kapilarna voda
3. Vezana voda
Definicije vezane vode:
1. Vezana voda je voda koja ostaje nesmrznuta na nižim temperaturama od
0oC (najčešće na -20oC)
2. Vezana voda je ona količina vode u sistemu koja je nema funkciju ras-
tvarača.
Slobodna voda određuje se metodom presovanja hrane između dva filter papira.
VODENA AKTIVNOST I BRZINA HEMIJSKIH REAKCIJA
VODENA AKTIVNOST I KVARENJE HRANE
VODENA AKTIVNOST I PAKOVANJE
LIPIDI
Prirodna organska jedinjenja različitog hemijskog sastava, nerastvorna u
vodi, a rastvorna u nepolarnim organskim rastvaračima.
Lipos - mast
Lipidi se mogu klasifikovati na različite načine:
- Na osnovu hemijske strukture dele se na: masne kiseline, gliceride, negliceride i
složene lipide
- Na osovu prisustva grupe koje se mogu hidrolizovati dele se na hidrolizujuće i
nehidrolizujuće:
LIPIDI
hidrolizujući nehidrolizujući
Sadrže C, O, H Sadrže C, O, H, P
- Estri glicerola (fosfatidi i
plazmalogeni
- Estri sfingozina (sfingomielini i
cerebrozidi)
terpeni steroidi drugi
voskovi triacilgliceroli
(masti i ulja)
• Najjednostavnija podela lipida:
• 1. Prosti lipidi (masti, ulja, voskovi)
• 2.Složeni lipidi (fosfolipidi, glikolipidi, aminolipidi, sulfolipidi)
• 3.Derivati lipida (masne kiseline, masni alkoholi, masni aldehidi, steroidi, steroli)
• Masti sadrže razne primese koje se uklanjaju, a zaostaje neutralna mast. Ona se karakteriše:
• 1. jodni broj ( karakteriše stepen nezasićenosti)
• 2. kiselinski broj (ukazuje na količinu slobodnih masnih kiselina)
• 3.saponifikacioni broj (neutralizacija svih kiselina i slobodnih i vezanih u trigliceridima)
FUNKCIJA U ORGANIZMU
- Izvori energije (oksidacija 1g masti = 9 kcal);
- Strukturne komponente ćelijskih membrana;
- Prenosioci nervnih impulsa;
- Hormoni (steroidni hormoni);
- Vitamini (A, D, E i K);
- Transporteri lipid-rastvornih vitamina;
- Zaštitna.
TRIACILGLICEROLI ili TRIGLICERIDI
- Estri masnih kiselina i glicerola
CH2OH
CHOH
CH2OH
CH2OC
CHOC
CH2OC
O
R'
O
R"
O
R
glicerol triacilglicerol
Na osnovu broja i vrste masnih kiselina razlikuju se:
1. Monogliceridi
2. Digliceridi
3. Trigliceridi
1. Jednostavni gliceridi
2. Mešoviti gliceridi
Strukturne karakteristike masnih kiselina:
1. Monokarboksilne – RCOOH
2. R-ostatak dugačak nerazgranat niz
3. Broj C-atoma je skoro uvek paran
4. R-ostatak može biti zasićen ili nezasićen sa jednom ili više dvostrukih veza koje su
uvek cis orijentisane.
ZASIĆENE MASNE KISELINE
CH3(CH2)nCOOH
Miristinska kiselina – n = 12
Palmitinska kiselina – n = 14
Sterainska kiselina – n = 16
Zasićene masne kiseline Buterna CH3-(CH2)2-COOH
Kapronska CH3-(CH2)4-COOH
Kaprilna CH3-(CH2)6-COOH
Kaprinska CH3-(CH2)8-COOH
Laurinska CH3-(CH2)10-COOH
Miristinska CH3-(CH2)12-COOH
Palmitinska CH3-(CH2)14-COOH
Stearinska CH3-(CH2)16-COOH
Arahinska CH3-(CH2)18-COOH
Begenska CH3-(CH2)20-COOH
Lignocerinska CH3-(CH2)22-COOH
Nezasićene masne kiseline
Krotonska CH3-CH=CH-COOH
Palmitooleinska CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH
Oleinska CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
Eruka CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)11-COOH
Nervonska CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)13-COOH
Linolna CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Linoleinska CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
Arahidonska CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)3-COOH
Klupadonska CH3-CH2-CH=CH-(CH2)2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)2-CH=CH-
-(CH2)2-CH=CH-(CH2)2-COOH
NEZASIĆENE MASNE KISELINE
C C
H H
(CH2)7COOHCH3(CH2)5
C C
H H
(CH2)7COOHCH3(CH2)7
C C
H H
CH2CH3(CH2)4
C
H
C
(CH2)7COOH
H
Linoleinska kiselina
Linolna kiselina
Palmitooleinska kiselina Oleinska kiselina
C C
H H
CH2CH3CH2
C
H
C
CH2
H
C
H
C
(CH2)7COOH
H
NOMENKLATURA TRIACILGLICEROLA
H2C O
HC O
H2C O
palmitinska
oleinska
stearinska
b-oleopalmitostearin
H2C O
HC O
H2C O
oleinska
stearinska
stearinska a-oleodistearin
H2C O
HC O
H2C O
oleinska
stearinska
stearinska
b-oleodistearin
POLIMORFIZAM
Masne kiseline u čvrstom agregatnom stanju mogu da formiraju razne kris-
talne oblike. Obično imaju tri oblika: a, b i g.
Različiti oblici masnih kiselina imaju različite t.t.
Polimorfizam kod triglicerida masnih kiselina je još izraženiji, jer kod njih
postoji više mogućnosti udruživanja molekula.
Postoje dva oblika polimorfizma: oblik solice i oblik viljuške.
Ova pojava ima velliku praktičnu vrednost. Od nje zavisi tekstura masti,
plastičnost i t.t.
H
CH OCO R
CHOCO
CH
H
OCO R
H
H
CH OCO R
CH
COCO
H
H
OCOR
R
Oblik viljuške Oblik stolice
FIZIČKE OSOBINE MASTI I MASNIH KISELINA
1. Tačka topljenja;
2. Tačka očvršćavanja:
3. Tačka ključanja;
4. Tačka dimljenja;
5. Tačka gorenja;
6. Kalorična vrednost masti;
7. Specifična toplota masti;
8. Toplota topljenja, toplota isparavanja;
9. Specifična gustina;
10.Viskozitet;
11.Površinska aktivnost;
12.Optičke osobine (indeks prelamanja svetlosti, optička
aktivnost, apsorpcija svetlosti);
13.Miris i ukus masti.
- T.t. zasićenih masnih kiselina je veća od t.t. nezasićenih masnih kiselina
- Sa porastom molekulske mase raste t.t.
- Nezasićene masne kiseline sa većim broje dvostrukih veza imaju nižu t.t.
Reakcije masnih kiselina na karboksilnoj grupi:
R C
O
OH
R1OH
LiAlH4
SOCl2
R C O R1
O
R CH2OH
R C Cl
O
estri
redukcija do alkohola
derivati - hloridi
Reakcija hidrogenizacije nezasićenih masnih kiselina:
HEMIJSKE OSOBINE MASNIH KISELINA
Delovanje sapuna na nečistoće
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
O
C
O
O C
O
O
CO
O
C
O
O
C
O
O
C
O
OC
O
Površina
MastPovršina Površina
Delovanje sapuna na nečistoće
Reakcija
hidrogenizacije
triacilglicerola
CH2
CH
CH2
O
O
O
O
O
O
CH2
CH
CH2
O
O
O
O
O
O
H2, Ni
Nezasićeni triacilglicerol
Zasićeni triacilglicerol
VOSKOVI
- su estri viših masnih kiselina i viših alkohola sa 20-70 C atoma u
molekulu
- ulaze u sastav masti koja pokriva kožu, vunu, perje
- čine zaštitni sloj kod biljaka
- Predstavnici: vosak iz glavatog kita (cetilpalmitat) i pčelinji vosak.
CH3(CH2)nCO(CH2)mCH3
O
pcelinji vosak
n = 26; m = 29 ili 31
C H 3 ( C H 2 ) 14 C O ( C H 2 ) 1 5 C H 3
O
heksadecil- heksadekan oat
(cetil-palmitat)
Složeni lipidi su:
- fosfolipidi (derivati fosforne kiseline)
glicerofosfolipide
sfingolipide
- steroidi
Fosfolipidi (fosfatidi, fosfogliceridi) su redovni sastojci biljnih i
animalnih masti (0.1-3.2%).
Fosfolipidi se dele na glicerofosfolipide i sfingolipide.
Glicerofosfolipidi su jedinjenja nastala esterifikacijom polivalentnog
alkohola glicerola sa masnim kiselinama i fosfornom kiselinom. Na
fosfornu kiselinu vezan je ostatak nekog azotnog jedinjenja (holin kod
LECITINA i etanolamin kod KEFALINA)
SLOŽENI LIPIDI
FOSFOLIPIDI
GLICEROFOSFOLIPIDI
ostatak masne kiseline
ostatak masne kiseline
fosfatni ostatak
G
L
I
C
E
R
O
L
CH2
CH
CH2
O
O
O
C
C
P
O
RO
O
OH
OH
R'
ostatak masne kiseline
ostatak masne kiseline
fosfatni
ostatak
G
L
I
C
E
R
O
L
ostatak amino
alkohola
CH2
CH
CH2
O
O
O
C
C
P
O
RO
O
O
O
R'
CH2CH2N(CH3)3
Fosfatidilholin (Lecitin)
CH2
CH
CH2
O
O
O
C
C
P
O
RO
O
O
O
R'
CH2CH2NH3
Fosfatidiletanolamin (Kefalin)
CH2
CH
CH2
O
O
O
CH
C
P
O
O
O
O
R'
CH2CH2N(CH3)3
Plazmogeni
R
ili
NH3
PLAZMOGENI
(na primarnom C - atomu glicerola imaju etarski vezan nezasićen viši alkohol) (
SFINGOLIPIDI
jedinjenja koja ne sadrže glicerol već alkohol sfingozin. Sfingozin ima 18 C-atoma,
dvostruku vezu trans-konfiguracije između C-4 i C-5 atoma, amino grupu na C-2
atomu i OH-grupe na C-1 i C-3 atomima:
Predstavnici : sfingomijelin(nalazi se u membranama nervnih ćelija)
OH
acilamidni ostatak
fosfatni
ostatak
S
F
I
N
G
O
Z
I
N
CH3
(CH2)12
CH
HC
CHOH
CH
CH2 O
NH C R
O
P
O
OCH2CH2N(CH3)3
O
Sfingomielin
CH3
(CH2)12
CH
HC
CHOH
CH
CH2 O
NH C R
O
Cerebrozid
Glc
ostatak amino
alkohola
Galaktoza ili
glukoza ili
GLIKOLIPIDI
-Složeni lipidi koji sadrže ostatke ugljenih hidrata(najčešće D-glukoze)
- Bitni su za rad bioloških membrana;
- Nalaze se u mozgu i u krvi;
- Dele se na :cerebrozidi i gangliozidi.
Cerebrozidi nisu fosfolipidi, jer nemaju fosfatni estarski sistem. Umesto ostatka
fosforilholina sadrže ostatak šećera, koji je za primarnu OH grupu vezan glikozidnom
vezom. Od šećera je najčešće prisutna D-galaktoza, pa se takvi cerebrozidi zovu
galaktocerebrozidi:
fosfolipidi sadrže dva dugačka hidrofobna lanca masnih kiselina i polarnu
„glavu“(fosfatni i holinski) supstituent i mogu da grade micele u vodenom
rastvoru. U micelama se fosfatna jedinica rastvara vodom, a estarski nizovi
skupljaju unutar hidrofobne micelarne sfere.
Fosfatidi mogu graditi i lipidni dvostruki sloj (konstituenti ćelijskih membrana -
propustljive barijere koje regulišu transport molekula u i iz ćelija).
Agregati fosfolipida: a) dvostruki sloj i b) micela
FOSFOLIPIDI
STEROIDI Spadaju: steroli, polni hormoni, hormoni nadbubrega, žučne kiseline, saponini i
steroidni alkaloidi.
STEROLI
nalaze se u svim mastima i uljima (0.03-1%).
To su visokomolekularni ciklični alkoholi – derivati ciklopentanofenantrena.
Dele se na zoosterole i fitosterole
Predstavnik: holesterol i stigmasterol
ESTRI KARBONSKIH KISELINA
R C
O
OR' = Z = -OR'
Dobijanje estara karbonskih kiselina
1. Reakcija esterifikacije:
R C
O
OH H OR'+H
R C
O
OR' + HOH
v1= k1 · [RCOOH] · [R’OH]; v2 = k2 · [RCOOR’] · [H2O]
v1 = v2
k1 · [RCOOH] · [R’OH] = k2 · [RCOOR’] · [H2O]
k1
k2 = Ke =
[RCOOR’] · [H2O]
[RCOOH] · [R’OH]
Mehanizam reakcije esterifikacije:
R C
O
OH
R C
OH
OH
O
H
R'+ R C O R'
OH
OH H
R C O R'
OH
OH2
- HOHR C O R'
O H
AR C O R'
O
+ H
+ H
R CO O CO R R' OH+ R CO OR' R COOH+
R CO Cl R CO OR' + HClR' OH+
Dobijanje estara iz derivata kiselina:
+
Hemijske osobine estara
1. Reakcija hidrolize:
R C
O
OR'OH
R C OR'
O
OH
R C
O
H
+ OR' R COO HO R'+
R C
O
OR'
R C
OH
OR'
+ R C O H
OH
OR' H
R C O H
OH
OR'
R C OH
O H
R C OH
O
O
H
H+ H
+ H
H
+ HOR'
Saponifikacija
Kisela hidroliza
3. Reakcija alkoholize estara, reakcija transesterifikacije:
2. Reakcija amonolize i aminolize:
R C
O
Cl
+ R C
O
OR'
NH
H
R R C
O
NHR
:NH R
H
R C NHR
O
OR'H
+ HOR'
R C
O
OR'
+ :NH3 R C
O
OR'
NH2
H
R C NH2
O
OR'H
R C NH2
O
+ HOR'
R C
O
OR'
R C
OH
OR'
+ R C O R"
OH
OR' H
R C OR"
O H
R C OR"
O
O
H
R"+ H
+ H+ HOR'R C O R"
OH
OR'H
+ OR"R C
O
OR'
R C
O
OR'
OR" R C OR"
O
+ OR"
HEMIJSKE REAKCIJE MASTI I MASNIH KISELINA
- Reakcije koje se odvijaju na estarskoj grupi
- Reakcije na ugljovodonikovom lancu
REAKCIJE KOJE SE ODVIJAJU NA ESTARSKOJ GRUPI:
- Hidroliza:
- Hidroliza u alkalnoj sredini:
- Esterifikacija:
- Interesterifikacija: alkoholiza, acidoliza i izmena estara
- Redukcija karboksilne grupe
- Dobijanje amida, nitrila i hlorida masnih kiselina
REAKCIJE NA UGLJOVODONIKOVOM LANCU
- Hidrogenacija:
R CO O R1 + R CO O R2 + R1 OHR2 OH
R1 CO O R + R2 CO O R + R1 COOHR2 COOH
R1 CO O R2 + R3 CO O R2 + R1 COR3 CO O R4 O R4
-Vezivanje sumporne kiseline
- Adicija halogena
-Vezivanje sumporne kiseline
-Oksidacija
-Dimerizacija
- Polimerizacija
HC CH
CH2 CH2 CH CH
CH2 CH2 CH
CH CH
CH
+
HC CH
CH2 CH2 CH CH
CH CHCH2CH2
HC CH
CH
CH
CH
HC
cis- trans-
Zagrevanjem masnih kiselina dolazi do intramolekulskog pregrupisavanja u
prisustvu katalizatora.
Trans izomeri imaju višu tačku topljenja.
Tipičan primer ove izomerizacije je transformacija oleinske
kiseline u elaidinsku kiselinu, po čemu je ovaj proces i dobio naziv – elaidiranje.
VRSTE KVARENJA MASTI
Enzimatski i mikrobiološki procesi
-hidrolitička razgradnja
-β-ketooksidacija
Hidrolitička razgradnja masti dešava se u prisustvu lipolitičkih enzima (lipaza) i
vode. Temperatura ubrzava ovu reakciju kvarenja masti. Ovo kvarenje karakte-
ristično je za masti i ulja u sirovinama (maslac, margarin) i za proizvode koje sadrže
veći % vode (mesni i mlečni proizvodi). Tokom reakcije oslobađaju se masne
kiseline kao posledica razgradnje estarske veze, a takođe i mono i digliceridi i
glicerol.
β-KETOOKSIDACIJA
Karakteristično za masti koje sadrže masne kiseline kraćeg i srednjeg niza
Uzročnici reakcije su gljivice iz grupe Aspergillus i Penicillium i bakterije iz roda
Bacillus
Mikroorganizmi u prisustvu kiseonika napadaju zasićene masne kiseline i to
metilensku grupu u β-položaju i nastaju β-keto kiseline i metil keton
Ukoliko je prisutna voda, iz β-keto kiseline mogu nastati i dve masne kiseline
umesto metil ketona
Iz β-keto kaprinske kiseline nastaju buterna i sirćetna kiselina
CH3CH2CH2COCH2COOH + H2O CH3CH2CH2COOH + CH3COOH
R-CH2-CH2-COOH R-CH=CH-COOH
R-CHOH-CH2-COOH R-CO-CH2-COOH R-CO-CH3 + CO2
Hemijske reakcije:
1. Autooksidacija
2. Termooksidativne promene
3. Reverzija
AUTOOKSIDACIJA
U prvoj fazi dolazi do eliminacije vodonikovih atoma iz metilenske grupe mo-
lekula nezasićene masne kiseline (LH). Oksidaciju lipida mogu inicirati reaktivne ki-
seonikove vrste, kao što su: hidroksi radikal (OH), peroksi radikal (HO2),
superoksidanjon radikal (O2), kao i neradikalski derivati kiseonika
(vodonikperoksid, singletni kiseonik, hipohloritna kiselina…).
Hidroksi radikali su jedan od najmoćnijih inicijatora lipidne peroksidacije.
Autooksidacija lipida se može inicirati ovim radikalima sledećim mehanizmima:
a) eliminacijom H-atoma iz C-H veze
C H + OH C H OH+
b) adicijom na dvostruku vezu
CC + OH C C OH
II faza: Propagacija
a)Stvaranje hidroperoksida:
L + O2 LOO
LOO + LH LOOH + L
b) Razlaganje hidroperoksida:
LOOH LO + OH
LOOH + LH LO + L + H2O
2LOOH LOO + LO + H2O
Druga faza peroksidacije lipida podrazumeva reakciju alkil radikala (L) nastalih
eliminacijom H-atoma iz bočnog lanca nezasićene masne kiseline, sa nesparenim
elektronom na C-atomu, sa kiseonikom, pri čemu nastaju peroksi radikali (LOO).
Peroksi radikali omogućavaju odigravanje lančane reakcije oksidacije lipida oduzima-
njem H-atoma od polaznog lipida, pri čemu se oni stabilizuju gradeći hidroperokside
(LOOH), a iz polaznog lipida nastaju novi alkil radikali.
U daljem toku oksidacije razgradnjom hidroperoksida nastaju akil (L), alkoksi (LO),
peroksi (LOO) i hidroksi radikali (OH).
Razgradnjom hidroperoksida lipida, kao primarnih proizvoda oksidacije, pored slo-
bodnih radikala, stvaraju se i drugi sekundarni proizvodi oksidacije kao što su:
ketoni, aldehidi, alkoholi, masne kiseline kraćeg lanca i druga jedinjenja koja su
odgovorna za neprijatan miris užegle masti i ulja.
III faza: Terminacija
L + L L-L
L + LOO LOOL
L + LO LOL
LO + LO LOOL
LOO + LOO proizvodi
Treća faza peroksidacije lipida podrazumeva reakcije koje se odigravaju između
slobodnih radikala, pri čemu nastaju tercijarni proizvodi oksidacije lipida, stabilni i
nereaktivni dimeri i polimeri, koji su veoma štetni po zdravlje.
Hidroperoksidi oleinske kiseline
- Pri višim temperaturama stvaraju se i ciklični peroksidi, epidioksidi i epiperoksidi:
- Sekundarni proizvodi autooksidacije
Dekompozicija hidroperoksida u prvoj fazi uključuje nastajanje alkoksi i hidroksi
slobodnih radikala:
Reakcijom alkoksi radikala nastaju aldehidi:
Alkoksi radikali takođe mogu da formiraju alkohole reakcijom apstrakcije vodonikovog
atoma iz drugog molekula masne kiseline
Slobodni radikali mogu međusobno da reaguju (terminacija) formirajući ketone:
Oksidacijom aldehida i ketona nastaju slobodne masne kiseline koje spadaju u
tercijarne proizvode reakcije.
R CH(OOH) R R CH R
O
+ OH
R CH R
O
R + RCHO
R CH R
O
+ R1H R CH R
OH
+ R1
R CH R
O
+ R1 + R1HR C R
O
LOOHMLOOHM )1n(n
LOOHCuLOOHCu 2
LOOHMLOOHM )1n(n
LOOHCuLOOHCu2
FAKTORI KOJI UBRZAVAJU AUTOOKSIDACIJU
Temperatura
- Svetlo (fotooksidacija)
- Tragovi metala
Delovanjem metala na hidroperokside dolazi ili do oksidacije jona metala i stvaranja
hidroksidnog jona i alkoksi radikala:
na primer:
ili do redukcije jona metala i stvaranja protona i peroksi radikala:
na primer:
LHMLHM )1n(n
+ O2Mn+
M(n+1)+
O21
+ H+
HOO
+ O2
- e
Joni metala mogu da reaguju i sa neoksidovanim supstratom, pri čemu dolazi do
redukcije jona metala i stvaranja protona i alkil radikala:
Takođe, njihova prooksidativna aktivnost zasniva se i na aktivaciji molekulskog
kiseonika. Reakcijom metala sa kiseonikom dolazi do oksidacije jona metala i
stvaranja singlet kiseonika (1O2) i peroksi radikala:
senh
sen*
sen* + O2 sen + 1O2
1O2 + RH ROOH
FOTOOKSIDACIJA
Fotooksidacija je uzrokovana reaktivnošću singletnog kiseonika.
Singletni kiseonik nastaje premeštanjem jednog nesparenog elektrona iz * razvezu-
juće orbitale molekula kiseonika.
Singletni kiseonik nastaje u prisustvu fotosenzitivnog aktivatora (hlorofil, mioglobin,
riboflavin, feofitin A, eritrozin).
Aktivatori mogu da reaguju direktno sa supstratom ili da aktiviraju kiseonik u singletno
stanje. Reaktivnost singletnog kiseonika je 1500 puta veća od molekulskog kiseonika.
Singletni kiseonik reaguje sa nezasićenim vezama masnih kiselina formirajući hidro-
perokside.
U prisustvu karotenoida i drugih antioksidanata singletni kiseonik oslobađa višak
energije i vraća se u svoje osnovno stanje. Ovaj mehanizam poznat je kao “quen-
ching”.
DA SE ZAPAMTI:
Postoje tri vrste oksidacija masti:
1. Autooksidacija;
2. Fotooksidacija;
3. Enzimska oksidacija.
• Na kvalitet masti utiče i zagrevanje (tokom procesa proizvodnje masti i tokom prže-
nja hrane), pri temperaturama od 120-270 oC bez prisustva vazduha.
• Hidrogenacija i izomerizacija su najvažnije hemijske reakcije koje se tom prilikom
odvijaju.
• Sojino ulje i masti i ulja koja sadrže linolensku kiselinu pokazuju pojavu reverzije
ukusa kada se izlože uticaju vazduha. Tokom ove pojave stepen oksidacije je nizak,
ali zbog neprijatnog ukusa ove masti i ulja se ne mogu koristiti za ishranu. Uzrok
ove pojave je prisustvo aldehida 2-trans-heksanala, 2-trans-nonenala i 2-trans-6-
cis-nonadienala koji nastaju iz hidroperoksida linolenske kiseline. Do pojave rever-
zije dolazi već tokom indukcionog perioda.
• Antioksidanti reaguju sa slobodnim radikalima deaktivirajući ih. Najbolji antioksidanti
su fenolna jedinjenja koja mogu da formiraju hinone.
• Antioksidanti mogu biti prirodni i sintetički.
Termička razgradnja triacilglicerola je reakcija kojom se,
zagrevanjem na vrlo visokim temperaturama, raskida estarska
veza i nastaje smeša degradacionih proizvoda, uglavnom
ugljovodonika, kiselina i karbonilnih jedinjenja . Prisustvo
različitih degradacionih proizvoda utiče na ukus, izgled, nutritivnu
vrednost ali i toksičnost masti i ulja.
ODREĐIVANJE STEPENA OKSIDACIJE MASTI
1.ODREĐIVANJE VREDNOSTI PEROKSIDNOG BROJA (PV)
Jodometrijskom metodom: ROOH + 2KI ROH + I2 + K2O
Tiocijanatnom metodom: ROOH + Fe2+ + ROH + OH + Fe2+
1.MERENJE PROIZVODA RAZGRADNJE
Određivanjem karbonilnog broja - kolorimetrijski sa 2,4-dinitrofenilhidrazin
derivatima
Određivanjem TBA vrednosti - kolorimetrijski sa tiobarbiturnom kiselinom
Gasnom hromatografijom (GC)
Gasno-hromatografsko i maseno-spektroskopskom metodom (GC/MS)
1.MERENJE UTROŠENOG KISEONIKA
Gravimetrijskom metodom
Varburgovom metodom
1. FIZIČKO-HEMIJSKE METODE
UV apsorpcijom
IR spektroskopijom
ESR spektroskopijom
Fluorescentnim merenjem
Hemiluminiscentnom metodom
HEMIJSKE REAKCIJE MASTI I MASNIH KISELINA
- Reakcije koje se odvijaju na estarskoj grupi
- Reakcije na ugljevodonikovom lancu
REAKCIJE KOJE SE ODVIJAJU NA ESTARSKOJ GRUPI:
- Hidroliza:
- Hidroliza u alkalnoj sredini:
- Esterifikacija:
- Interesteifikacija, alkoholiza, acidoliza i izmena estara
- Redukcija karboksilne grupe
- Dobijanje amida, nitrila i hlorida masnih kiselina
REAKCIJE NA UGLJOVODONIKOVOM LANCU
- Hidrogenacija:
-Vezivanje sumporne kiseline
- Adicija halogena
-Vezivanje sumporne kiseline
-Oksidacija
-Dimerizacija
VOSKOVI
- su estri viših masnih kiselina i viših alkohola sa 20-70 C atoma u
molekulu
- ulaze u sastav masti koja pokriva kožu, vunu, perje
- čine zaštitni sloj kod biljaka
- Predstavnici: vosak iz glavatog kita (cetilpalmitat) i pčelinji vosak.
CH3(CH2)4CO(CH2)15CH3
O
heksadecil-heksadekanoat
(cetil-palmitat)
CH3(CH2)nCO(CH2)mCH3
O
pcelinj i vosak
n = 26; m = 29 il i 31
Složeni lipidi su:
- fosfolipidi (derivati fosforne kiseline)
- glikolipidi (lipidi koji sadrže ostatke šećera)
- steroidi.
Fosfolipidi (fosfatidi, fosfogliceridi) su redovni sastojci biljnih i animalnih
masti (0.1-3.2%).
Fosfolipidi se dele na glicerofosfolipide i sfingolipide.
Glicerofosfolipidi su jedinjenja nastala esterifikacijom polivalentnog alko-
hola glicerola sa masnim kiselinama i fosfornom kiselinom. Na fosfornu
kiselinu vezan je ostatak nekog azotnog jedinjenja (holin kod LECITINA i
etanolamin kod KEFALINA)
SLOŽENI LIPIDI
Ovi molekuli sadrže dva dugačka hidrofobna lanca masnih kiselina i polarnu
„glavu“(fosfatni i holinski) supstituent i mogu da grade micele u vodenom rastvoru.
U micelama se fosfatna jedinica rastvara vodom, a estarski nizovi skupljaju unutar
hidrofobne micelarne sfere.
Fosfatidi mogu graditi i lipidni dvostruki sloj (konstituentićelijskih membrana-
propustljive barijere koje regulišu transport molekula u i iz ćelija).
SFINGOLIPIDI - jedinjenja koja ne sadrže glicerol već alkohol sfingozin.
Predstavnici : sfingomijelin(nalazi se u membranama nervnih ćelija)
GLIKOLIPIDI
- Složeni lipidi koji sadrže ostatke ugljenih hidrata(najčešće D-glukoze)
- Bitni su za rad bioloških membrana;
- Nalaze se u mozgu i u krvi;
- Dele se na :cerebrozidi i gangliozidi.
STEROIDI
Spadaju: steroli, polni hormoni, hormoni nadbubrega, žučne kiseline, saponini i
steroidni alkaloidi.
STEROLI- nalaze se u svim mastima i uljima (0.03-1%).
To su visokomolekularni ciklični alkoholi – derivati ciklopentanofenantrena.
Dele se na zoosterole i fitosterole
Predstavnik: holesterol i stigmasterol
VRSTE KVARENJA MASTI
Enzimatski i mikrobiološki procesi
-hidrolitička razgradnja
-β-ketooksidacija
Hidrolitička razgradnja masti dešava se u prisustvu lipolitičkih enzima (lipaza) i
vode. Temperatura ubrzava ovu reakciju kvarenja masti. Ovo kvarenje
karakteristično je za masti i ulja u sirovinama (maslac, margarin) i za proizvode koje
sadrže veći % vode (mesni i mlečni proizvodi). Tokom reakcije oslobađaju se masne
kiseline kao posledica razgradnje estarske veze, a takođe i mono i digliceridi i
glicerol.
β-KETOOKSIDACIJA
Karakteristično za masti koje sadrže masne kiseline kraćeg i srednjeg niza
Uzročnici reakcije su gljivice iz grupe Aspergillus i Penicillium i bakterije iz roda
Bacillus
Mikroorganizmi u prisustvu kiseonika napadaju zasićene masne kiseline i to
metilensku grupu u β-položaju i nastaju β-keto kiseline i metil keton
Ukoliko je prisutna voda, iz β-keto kiseline mogu nastati i dve masne kiseline
umesto metil ketona
Iz β-keto kaprinske kiseline nastaju mlečna i sirćetna kiselina
CH3CH2CH2COCH2COOH + H2O CH3CH2CH2COOH + CH3COOH
R-CH2-CH2-COOH R-CH=CH-COOH
R-CHOH-CH2-COOH R-CO-CH2-COOH R-CO-CH3 + CO2
Hemijske reakcije:
1. Autooksidacija
2. Termooksidativne pormene
3. Reverzija
AUTOOKSIDACIJA
U prvoj fazi dolazi do eliminacije vodonikovih atoma iz metilenske grupe mo-
lekula nezasićene masne kiseline (LH). Oksidaciju lipida mogu inicirati reaktivne ki-
seonikove vrste, kao što su: hidroksi radikal (OH), peroksi radikal (HO2-), superok-
sidanjon radikal (O2-), kao i neradikalski derivati kiseonika (vodonikperoksid, singletni
kiseonik, hipohloritna kiselina…).
Hidroksi radikali su jedan od najmoćnijih inicijatora lipidne peroksidacije.
Autooksidacija lipida se može inicirati ovim radikalima sledećim mehanizmima:
a) eliminacijom H-atoma iz C-H veze
C H + OH C H OH+
b) adicijom na dvostruku vezu
CC + OH C C OH
II faza: Propagacija
a)Stvaranje hidroperoksida:
L + O2 LOO
LOO + LH LOOH + L
b) Razlaganje hidroperoksida:
LOOH LO + OH
LOOH + LH LO + L + H2O
2LOOH LOO + LO + H2O
Druga faza peroksidacije lipida podrazumeva reakciju alkil radikala (L) nastalih
eliminacijom H-atoma iz bočnog lanca nezasićene masne kiseline, sa nesparenim
elektronom na C-atomu, sa kiseonikom, pri čemu nastaju peroksi radikali (LOO).
Peroksi radikali omogućavaju odigravanje lančane reakcije oksidacije lipida oduzima-
njem H-atoma od polaznog lipida, pri čemu se oni stabilizuju gradeći hidroperokside
(LOOH), a iz polaznog lipida nastaju novi alkil radikali.
U daljem toku oksidacije razgradnjom hidroperoksida nastaju akil (L), alkoksi (LO),
peroksi (LOO) i hidroksi radikali (OH).
Razgradnjom hidroperoksida lipida, kao primarnih proizvoda oksidacije, pored slo-
bodnih radikala, stvaraju se i drugi sekundarni proizvodi oksidacije kao što su: ketoni,
aldehidi, alkoholi, masne kiseline kraćeg lanca i druga jedinjenja koja su odgovorna
za neprijatan miris užegle masti i ulja.
III faza: Terminacija
L + L L-L
L + LOO LOOL
L + LO LOL
LO + LO LOOL
LOO + LOO proizvodi
Treća faza peroksidacije lipida podrazumeva reakcije koje se odigravaju između
slobodnih radikala, pri čemu nastaju tercijarni proizvodi oksidacije lipida, stabilni i
nereaktivni dimeri i polimeri, koji su veoma štetni po zdravlje.
Hidroperoksidi oleinske kiseline
- Pri višim temperaturama stvaraju se i ciklični peroksidi, epidioksidi i epiperoksidi:
- Sekundarni proizvodi autooksidacije
LOOHMLOOHM )1n(n
LOOHCuLOOHCu 2
LOOHMLOOHM )1n(n
LOOHCuLOOHCu2
FAKTORI KOJI UBRZAVAJU AUTOOKSIDACIJU
Temperatura
- Svetlo (fotooksidacija)
- Tragovi metala
Delovanjem metala na hidroperokside dolazi ili do oksidacije jona metala i stvaranja
hidroksidnog jona i alkoksi radikala:
na primer:
ili do redukcije jona metala i stvaranja protona i peroksi radikala:
na primer:
LHMLHM )1n(n
+ O2Mn+
M(n+1)+
O21
+ H+
HOO
+ O2
- e
Joni metala mogu da reaguju i sa neoksidovanim supstratom, pri čemu dolazi do
redukcije jona metala i stvaranja protona i alkil radikala:
Takođe, njihova prooksidativna aktivnost zasniva se i na aktivaciji molekulskog
kiseonika. Reakcijom metala sa kiseonikom dolazi do oksidacije jona metala i
stvaranja singlet kiseonika (1O2) i peroksi radikala:
ODREĐIVANJE STEPENA OKSIDACIJE MASTI
1.ODREĐIVANJE VREDNOSTI PEROKSIDNOG BROJA (PV)
Jodometrijskom metodom: ROOH + 2KI ROH + I2 + K2O
Tiocijanatnom metodom: ROOH + Fe2+ + ROH + OH + Fe2+
1.MERENJE PROIZVODA RAZGRADNJE
Određivanjem karbonilnog broja - kolorimetrijski sa 2,4-dinitrofenilhidrazin
derivatima
Određivanjem TBA vrednosti - kolorimetrijski sa tiobarbiturnom kiselinom
Gasnom hromatografijom (GC)
Gasno-hromatografsko i maseno-spektroskopskom metodom (GC/MS)
1.MERENJE UTROŠENOG KISEONIKA
Gravimetrijskom metodom
Varburgovom metodom
1. FIZIČKO-HEMIJSKE METODE
UV apsorpcijom
IR spektroskopijom
ESR spektroskopijom
Fluorescentnim merenjem
Hemiluminiscentnom metodom
TERMOOKSIDATIVNE PROMENE MASTI
• Pri višim temperaturama (≥150oC) u prisustvu vazduha, uz oksidaciju dolazi i do
termooksidacije.
• Stepen termooksidacije zavisi od vrste masti, temperature i dužine zagrevanja.
• Produkti termooksidacije: ciklične masne kiseline, dimeri i polimeri termoglicerida,
oksipolimeri itd.
REVERZIJA
• Kvarenje ulja, najčešće sojinog.
• Nakon kraćeg vremena čuvanja javlja se neprijatan miris (na sirovinu, na ribu).
• Nije nađen uzrok reverzije.
• Ulja niskog peroksidnog broja mogu takođe da podležu reverziji.
• Pretpostavlja se da razgrađeni produkti linolne kiseline uslovljavaju neprijatan
miris ulja, stvara se alkohol, 2-pentilfuran.
CH3(CH2)3CH2CO
CH
CHCH
REAKTIVNI OBLICI KISEONIKA
Orbitala
s*2p
p*2p
p 2p
s 2p
s*2s
s 2s
s*1s
s 1s
Orbitala
s*2p
p*2p
p 2p
s 2p
s*2s
s 2s
s*1s
s 1s
(1DgO2) (1Sg+O2)
O2e
redukcijasuperoksid-anjon radikal
O2
O22e
redukcijaO2
2 2HH2O2
peroksidni jon
vodonik-peroksid
O23e
redukcijaO2
3
hipotetickiproizvod - pre-kursor oksida i oksena
O
H
OH H2O
+
hidroksi radikal
O24e
redukcijaO
2 4H2 H2O2
O2
2H
ANTIOKSIDANTI
Termin “antioksidant” podrazumeva sve supstance koje, prisutne u ma-
njoj koncentraciji u odnosu na supstrate koji se oksidišu, mogu da spreče ili
značajno smanje njihovu oksidaciju. Generalno, značaj antioksidanata ne-
sumnjivo je u tome što štite prehrambene proizvode od oksidativnih
transformacija, a sa druge strane su podrška i dopuna in vivo postojećem
antioksidativnom sistemu zaštite razvijenom kod svih aerobnih organizama.
Inhibicija oksidacije:
• minimiziranje uticaja fizičkih faktora (vrste pakovanja);
• inihibicija autooksidacije;
• inhibicija fotosenzitivne oksidacije;
• inhibicija i inaktivacija enzima.
Po načinu delovanja antioksidanti se mogu podeliti na:
► primarne,
► sekundarne i
► tercijarne.
Primarni antioksidanti su antioksidativni enzimi ili enzimski sistemi
koji sprečavaju nastajanje novih slobodnih radikala, odnosno učestvuju u
stvaranju primarne odbrane od reaktivnih radikalskih vrsta. U ovu grupu anti-
oksidanata spadaju enzimi superoksid dismutaza (SOD), glutation peroksi-
daza (GSH) i katalaza (CAT) kao i neki proteini (transferin, ceruloplazmin) .
Sekundarni antioksidanti su uglavnom sekundarni metaboliti bilja-
ka i životinja. U ovu grupu antioksidanata ubrajaju se vitamin E, vitamin C,
terpeni, azotna jedinjenja (alkaloidi, amini, aminokiseline, derivati hlorofila) i
fenolna jedinjenja.
Tercijarni antioksidanti deluju tako što obnavljaju strukturu ćelije
oštećene dejstvom slobodnih radikala npr. enzimi koji obnavljaju DNA i me-
tionin sulfoksid reduktaza.
U cilju smanjenja stepena oksidacije u prehrambenim proizvodima, ne-
koliko sintetičkih antioksidanata, butilhidroksianizol (BHA), butilhidroksitolu-
en (BHT), terc-butilhidrohinon (TBHQ), propilgalat (PG), koriste se zbog svo-
je visoke stabilnosti, efikasnosti, niske cene i ostalih dobrih osobina.
OCH3
OH
C(CH3)3
CH3
C(CH3)3
OH
(H3C)3C
BHA BHT
Međutim, njihova upotreba u prehrambenoj industriji je limitirana zbog
sumnje da pokazuju toksikološke efekte, tj. da deluju kao promotori u karci-
nogenezi. Mnoge naučno-istraživačke studije ukazuju na veću efikasnost i
zdravstvenu bezbednost prirodnih antioksidanata izolovanih iz biljaka,
mikroorganizama, gljiva i životinjskog tkiva.
Inihibicija autooksidacije:
LOO + AH LOOH + A
LO + AH LOH + A
A + LOOH AH + LOO
A + LOO AOOL
A + A neradikalski proizvodi
A + LH AH + L
AH + LOOH A + LO + H2O
AH + O2 A + HO2
AOOL AO + LO
A + O2 AOO
Antioksidanti su jedinjenja veoma različite strukture. Osnovne klase
prirodnih antioksidanata su:
• Tokoferoli i tokotrienoli
• Askorbinska kiselina
• Fenolna jedinjenja
- Fenoli
- Fenol-karbonske kiseline
- Fenilpropanoidi
- Naftohinoni
- Ksantoni
- Stilbeni
- Flavonoidi
- Fitoaleksini
- Tanini
• Terpeni
• Karotenoidi
• Melanoidini
Tokoferoli i tokotrienoli poznati pod nazivom vitamin E, su važni
mikronutritienti. To su liposolubilni prirodni antioksidanti prisutni u biljnim
uljima (kao palmino, ulje pirinčanih mekinja, ulje ječma, kokosa, kukuruza,
suncokreta i ulje semena kaučuka). Palmino ulje je neuporedivo najboga-
tije vitaminom E, u odnosu na navedena ulja. Nalaze se u malim količina-
ma i u semenu drugih biljaka.
O
MeMe
HO
R1
R2 R3
LO2 + LOOH +
LO2 +
O
MeMe
O
R1
R2 R3
O
MeMe
O
R1
R2 R3 O
MeMe
O
R1
R2 R3O
O
L
TH + TH T + TH2 T – tokoferilhinon; TH2 – a-tokoferol
OO
OHHO
HOH
H2COH
L-askorbinska kiselina L-Dehidroaskorbinska kiselina
OO
OO
HOH
H2COH
+ 1/2 O 2
“Hvatanje” molekula kiseonika:
FENOLNI ANTIOKSIDANTI
R1R2
R3
R4
COOH
R1R2
R3
R4
CH CH COOH
R1=R2=R4=H, R3=OH p-Hidroksibenzoeva kiselina R1=R2=R4=H, R3=OH p-Kumarinska kiselina
R1=R4=H, R2=R3=OH Protokatehinska kiselina R1=R4=H, R2=R3=OH Kafena kiselina
R1=R4=H, R2=OCH3, R3=OH Vanilinska kiselina R1=R4=H, R2=OCH3, R3=OH Ferulna kiselina
R1=H, R2=R3=R4=OH Galna kiselina
R1=R4=OH, R2=R3=H Gentisinska kiselina
O
A
B
C
1
2
3
45
6
7
8 1'
2'
3'
4'
5'
6'
O
O
OH
flavonoli
O
OH
flavanoli
O
OH
HH
O
flavani
O
O
O
O
O
O
flavoni izoflavoni flavanoni
O
OH
antocijanidini
O
OH
HH
H OH
flavan-3,4-dioli
OH
O
OH
halkoni
O
CH
O
auroni
O
neoflavani
Osnovne klase
flavonoida
Antioksidativna svojstva fenolnih jedinjenja:
-Uslovljavaju terminaciju slobodnoradikalskih reakcija
ROO + ArOH → ROOH + ArO
RO + ArOH → ROH + Ar
O
OH
OH
O
CH3O
OH
OH
A
B
C + ROO
O
OH
OH
O
CH3O
OH
O
A
B
O
OH
OH
O
CH3O
O
O
A
B
+ ROO
Direktno “hvatanje” slobodnih radikala
O
O
HO
OH
O
O
HO
OH
Me
3-hidroksiflavoni i flavanoni Metalni kompleksi 3-hidroksiflavonoida
O
O
HO
O
Me
O
O
HO
O
Me
O
OOH
HO O
OO
HO
Me
O
OOH
HO O
OO
HO
Me
Me
5-hidroksiflavoni i flavanoni Metalni kompleksi 5-hidroksiflavonoida
- Heliraju jone metala
Strukturne karakteristike fenolnih jeidnjenja važne za njihovo antioksidativno
delovanje su:
- Broj i položaj hidroksilnih grupa u molekulu fenolnih kiselina;
- Mogućnost stabilizacije nastalih aroksi radikala;
COOH
O
COOH
O
Najznačajniji elementi za antioksidativno delovanje flavonoida:
• broj hidroksilnih grupa u B prstenu
• o-dihidroksilne grupe B prstena
O
OH
OH
HO
OH O
OH
O
OH
OH
OH
OH
HO
O
• 2,3-dvostruka veza piranskog prstena u konjugaciji sa keto-grupom na
C4-atomu (zbog delokalizacije)
O H
O
HO
OH
OH
OHO
Hidroksilne grupe na položajima C3 i C5 kao “hvatači slobodnih radikala,
i njihova sposobnost stvaranja vodoničnih veza sa keto grupom.
KAROTENOIDI
b-Karoten
- b-Karoten + ROO ROO-b-karoten + ROOH
- “Kvenčer” singletnog kiseonika
Pripadaju klasi C40 - terpenoida
b-Karoten (C40H56)b-jononski prsten
b-jononski prsten
Likopen
HO
OH
Zeaksantin
HO
OH
Lutein
SINERGIZAM
RO2 + AH ROOH + A
A + BH B + AH
Zajedničko dejstvo pomešanih antioksdanata:
Sinergisti imaju tri načina delovanja:
- Vezuju tragove metala, inaktiviraju ih i isključuju njihovo prooksidativno
delovanje;
- Daju H atom atioksidantu, redukuju ga i time regenerišu;
- Sprečavaju delovanje antioksidanata na razgradnju peroksida
Prirodni antioksidanti
Prirodni izvori Primer
I. Biljke
1. Seme uljarica Susam, suncokret
2. Žitarice Mekinje, ljuska pirinča
3. Pasulj i koštičavo voće Soja, crveni pasulj, ljuska kikirikija, seme lotusa
4. Klice Susam
5. Izdanci i listovi Ječam, čaj
6. Biljni voskovi Eukaliptus, Prunus
7. Kora i koren Eukaliptus
8. Voće i povrće Šargarepa, peršun, grožđe
9. Bilje i začini Ruzmarin, žalfija, timijan
10. Lekovite biljke Osbeckia chinesis L.
11. Alge Ananori
II. Plodovi mora Ostrige, školjke, rakovi
III. Mikrobiološki proizvodi Metaboliti streptomiceta
IV. Fermentacioni produkti Tempeh, Natto, Miso
V. Hidrolizati proteina
VI. Proizvodi Maillardove reakcije Melanoidin
VII. Ostali
REAKTIVNI OBLICI KISEONIKA
Orbitala
s*2p
p*2p
p 2p
s 2p
s*2s
s 2s
s*1s
s 1s
Orbitala
s*2p
p*2p
p 2p
s 2p
s*2s
s 2s
s*1s
s 1s
(1DgO2) (1Sg+O2)
O2e
redukcijasuperoksid-anjon radikal
O2
O22e
redukcijaO2
2 2HH2O2
peroksidni jon
vodonik-peroksid
O23e
redukcijaO2
3
hipotetickiproizvod - pre-kursor oksida i oksena
O
H
OH H2O
+
hidroksi radikal
O24e
redukcijaO
2 4H2 H2O2
O2
2H
ANTIOKSIDANTI
Termin “antioksidant” podrazumeva sve supstance koje, prisutne u manjoj koncentraciji u
odnosu na supstrate koji se oksidišu, mogu da spreče ili značajno smanje njihovu oksidaciju.
Generalno, značaj antioksidanata nesumnjivo je u tome što štite prehrambene proizvode od
oksidativnih transformacija, a sa druge strane su podrška i dopuna in vivo postojećem
antioksidativnom sistemu zaštite razvijenom kod svih aerobnih organizama.
Inhibicija oksidacije:
• minimiziranje uticaja fizičkih faktora (vrste pakovanja);
• inihibicija autooksidacije;
• inhibicija fotosenzitivne oksidacije;
• inhibicija i inaktivacija enzima.
Po načinu delovanja antioksidanti se mogu podeliti na:
► primarne,
► sekundarne i
► tercijarne.
Primarni antioksidanti su antioksidativni enzimi ili enzimski sistemi
koji sprečavaju nastajanje novih slobodnih radikala, odnosno učestvuju u
stvaranju primarne odbrane od reaktivnih radikalskih vrsta. U ovu grupu anti-
oksidanata spadaju enzimi superoksid dismutaza (SOD), glutation peroksi-
daza (GSH) i katalaza (CAT) kao i neki proteini (transferin, ceruloplazmin) .
Sekundarni antioksidanti su uglavnom sekundarni metaboliti bilja-
ka i životinja. U ovu grupu antioksidanata ubrajaju se vitamin E, vitamin C,
terpeni, azotna jedinjenja (alkaloidi, amini, aminokiseline, derivati hlorofila) i
fenolna jedinjenja.
Tercijarni antioksidanti deluju tako što obnavljaju strukturu ćelije
oštećene dejstvom slobodnih radikala npr. enzimi koji obnavljaju DNA i me-
tionin sulfoksid reduktaza.
U cilju smanjenja stepena oksidacije u prehrambenim proizvodima, ne-
koliko sintetičkih antioksidanata, butilhidroksianizol (BHA), butilhidroksitolu-
en (BHT), terc-butilhidrohinon (TBHQ), propilgalat (PG), koriste se zbog svo-
je visoke stabilnosti, efikasnosti, niske cene i ostalih dobrih osobina.
OCH3
OH
C(CH3)3
CH3
C(CH3)3
OH
(H3C)3C
BHA BHT
Međutim, njihova upotreba u prehrambenoj industriji je limitirana zbog
sumnje da pokazuju toksikološke efekte, tj. da deluju kao promotori u karci-
nogenezi. Mnoge naučno-istraživačke studije ukazuju na veću efikasnost i
zdravstvenu bezbednost prirodnih antioksidanata izolovanih iz biljaka,
mikroorganizama, gljiva i životinjskog tkiva.
Inihibicija autooksidacije:
LOO + AH LOOH + A
LO + AH LOH + A
A + LOOH AH + LOO
A + LOO AOOL
A + A neradikalski proizvodi
A + LH AH + L
AH + LOOH A + LO + H2O
AH + O2 A + HO2
AOOL AO + LO
A + O2 AOO
Antioksidanti su jedinjenja veoma različite strukture. Osnovne klase
prirodnih antioksidanata su:
• Tokoferoli i tokotrienoli
• Askorbinska kiselina
• Fenolna jedinjenja
- Fenoli
- Fenol-karbonske kiseline
- Fenilpropanoidi
- Naftohinoni
- Ksantoni
- Stilbeni
- Flavonoidi
- Fitoaleksini
- Tanini
• Terpeni
• Karotenoidi
• Melanoidini
Tokoferoli i tokotrienoli poznati pod nazivom vitamin E, su važni
mikronutritienti. To su liposolubilni prirodni antioksidanti prisutni u biljnim
uljima (kao palmino, ulje pirinčanih mekinja, ulje ječma, kokosa, kukuruza,
suncokreta i ulje semena kaučuka). Palmino ulje je neuporedivo najboga-
tije vitaminom E, u odnosu na navedena ulja. Nalaze se u malim količina-
ma i u semenu drugih biljaka.
O
MeMe
HO
R1
R2 R3
LO2 + LOOH +
LO2 +
O
MeMe
O
R1
R2 R3
O
MeMe
O
R1
R2 R3 O
MeMe
O
R1
R2 R3O
O
L
TH + TH T + TH2 T – tokoferilhinon; TH2 – a-tokoferol
Reakcioni mehanizam oksidacije L-
askorbinske kiseline
OO
OHHO
HOH
H2COH
L-askorbinska kiselina L-Dehidroaskorbinska kiselina
OO
OO
HOH
H2COH
+ 1/2 O 2
“Hvatanje” molekula kiseonika:
FENOLNI ANTIOKSIDANTI
R1R2
R3
R4
COOH
R1R2
R3
R4
CH CH COOH
R1=R2=R4=H, R3=OH p-Hidroksibenzoeva kiselina R1=R2=R4=H, R3=OH p-Kumarinska kiselina
R1=R4=H, R2=R3=OH Protokatehinska kiselina R1=R4=H, R2=R3=OH Kafena kiselina
R1=R4=H, R2=OCH3, R3=OH Vanilinska kiselina R1=R4=H, R2=OCH3, R3=OH Ferulna kiselina
R1=H, R2=R3=R4=OH Galna kiselina
R1=R4=OH, R2=R3=H Gentisinska kiselina
O
A
B
C
1
2
3
45
6
7
8 1'
2'
3'
4'
5'
6'
O
O
OH
flavonoli
O
OH
flavanoli
O
OH
HH
O
flavani
O
O
O
O
O
O
flavoni izoflavoni flavanoni
O
OH
antocijanidini
O
OH
HH
H OH
flavan-3,4-dioli
OH
O
OH
halkoni
O
CH
O
auroni
O
neoflavani
Osnovne klase
flavonoida
Antioksidativna svojstva fenolnih jedinjenja:
-Uslovljavaju terminaciju slobodnoradikalskih reakcija
ROO + ArOH → ROOH + ArO
RO + ArOH → ROH + ArO
O
OH
OH
O
CH3O
OH
OH
A
B
C + ROO
O
OH
OH
O
CH3O
OH
O
A
B
O
OH
OH
O
CH3O
O
O
A
B
+ ROO
Direktno “hvatanje” slobodnih radikala
O
O
HO
OH
O
O
HO
OH
Me
3-hidroksiflavoni i flavanoni Metalni kompleksi 3-hidroksiflavonoida
O
O
HO
O
Me
O
O
HO
O
Me
O
OOH
HO O
OO
HO
Me
O
OOH
HO O
OO
HO
Me
Me
5-hidroksiflavoni i flavanoni Metalni kompleksi 5-hidroksiflavonoida
- Heliraju jone metala
Strukturne karakteristike fenolnih jeidnjenja važne za njihovo antioksidativno
delovanje su:
- Broj i položaj hidroksilnih grupa u molekulu fenolnih kiselina;
- Mogućnost stabilizacije nastalih aroksi radikala;
COOH
O
COOH
O
Najznačajniji elementi za antioksidativno delovanje flavonoida:
• broj hidroksilnih grupa u B prstenu
• o-dihidroksilne grupe B prstena
O
OH
OH
HO
OH O
OH
O
OH
OH
OH
OH
HO
O
• 2,3-dvostruka veza piranskog prstena u konjugaciji sa keto-grupom na
C4-atomu (zbog delokalizacije)
O H
O
HO
OH
OH
OHO
Hidroksilne grupe na položajima C3 i C5 kao “hvatači slobodnih radikala,
i njihova sposobnost stvaranja vodoničnih veza sa keto grupom.
KAROTENOIDI
b-Karoten
- b-Karoten + ROO ROO-b-karoten + ROOH
- “Kvenčer” (gašenje) singletnog kiseonika
Pripadaju klasi C40 - terpenoida
b-Karoten (C40H56)b-jononski prsten
b-jononski prsten
Likopen
HO
OH
Zeaksantin
HO
OH
Lutein
Mehanizam antioksidativnog delovanja karotenoida
SINERGIZAM
RO2 + AH ROOH + A
A + BH B + AH
Zajedničko dejstvo pomešanih antioksdanata:
Sinergizam karotenoida i vitamina E
Car + -TOH
Car + a-TOH Car + a-TO + H+
Car + Ar-O + H+
+
Car + -TO + H+
Car + Ar-OH
+
+
Sinergisti imaju tri načina delovanja:
- Vezuju tragove metala, inaktiviraju ih i isključuju njihovo prooksidativno
delovanje;
- Daju H atom atioksidantu, redukuju ga i time regenerišu;
- Sprečavaju delovanje antioksidanata na razgradnju peroksida
Prirodni antioksidanti
Prirodni izvori Primer
I. Biljke
1. Seme uljarica Susam, suncokret
2. Žitarice Mekinje, ljuska pirinča
3. Pasulj i koštičavo voće Soja, crveni pasulj, ljuska kikirikija, seme lotusa
4. Klice Susam
5. Izdanci i listovi Ječam, čaj
6. Biljni voskovi Eukaliptus, Prunus
7. Kora i koren Eukaliptus
8. Voće i povrće Šargarepa, peršun, grožđe
9. Bilje i začini Ruzmarin, žalfija, timijan
10. Lekovite biljke Osbeckia chinesis L.
11. Alge Ananori
II. Plodovi mora Ostrige, školjke, rakovi
III. Mikrobiološki proizvodi Metaboliti streptomiceta
IV. Fermentacioni produkti Tempeh, Natto, Miso
V. Hidrolizati proteina
VI. Proizvodi Maillardove reakcije Melanoidin
VII. Ostali
UGLJENI HIDRATI
- Čine 80% mase biljaka i oko 2% mase životinja
- Životinje ih ne sintetišu, a biljke ih proizvode tokom fotosinteze
- Obuhvataju šećere, derivate šećera i polimere šećera
- Uloga: energetska, strukturna i imunološka
- Važne su i komponente glikoproteina, glikolipida, lipopolisaharida i dr.
- Ugljeni hidrati su POLIHIDROKSIALDEHIDI ILI POLIHIDROKSIKETONI
- Podela: 1. monosaharidi
2. oligosaharidi
3. polisaharidi
MONOSAHARIDI (PROSTI ŠEĆERI)
- Na osnovu funkcionalne grupe koje sadrže dele se na ALDOZE i KETOZE. - Na osnovu broja C-atoma koje sadrže dele se na trioze, tetroze, pentoze,
heksoze, itd.... - Gornji nazivi se mogu kombinovati. Primer aldopentoza, ketoheksoza... - FIZIČKE OSOBINE: dobro se rastvaraju u vodi, imalu sladak ukus,
kristalne su supstance. - ODREĐIVANJE KONSTITUCIJE: Glukoza je aldoheksoza a fruktoza je
ketoheksoza. - Oba monosaharida:
- imaju istu molekulsku formulu - reaguju sa Tolensovim reagensom (potvrda prisustva aldehidne
odnosno keto grupe) - sa anhidridom sirćetne kiseline se esterifikuju i daju pentaacetat
(imaju pet OH grupa) - sadrže OH grupe na zasebnim C-atomima
Moguće strukture glukoze i fruktoze su:
CHO
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CH2OH
CO
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CH2OH
CHOH
CO
CHOH
CHOH
CH2OH
I II III
Sa HCN daju cijanhidrine:
CHO
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
HCN
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CN
HOH
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
COOH COOH
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH3
P
HJ
Glukoza n-Heptanska kiselina
KONFIGURACIJA MONOSAHARIDA
Glukoza sadrži 4 asimetrična C-atoma.
Na svakom C atomu su moguća po dva prostorna rasporeda, tako da je broj izomernih
jedinjenja 2n = 24 = 16.
Na svakom asimetričnim C-atomu potrebno je odrediti konfiguraciju D- ili L-;
Kao polazno jedinjenje koristi se glicerinaldehid.
CH2OH
CO
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
HCN
CH2OH
C(OH)CN
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
HOH
CH2OH
C(OH)COOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
P
HJ
Fruktoza 2-Metilheksanska kiselina
CH3
CHCOOH
CH2
CH2
CH2
CH3
CHO
OHH
OHH
CH2OH
CHO
CH2OH
H OH
CHO
HHO
OHH
CH2OH
D-Eritroza D-Glicerinaldehid D-Treoza
CHO
HHO
HHO
CH2OH
CHO
CH2OH
HO H
CHO
OHH
HHO
CH2OH
L-Eritroza L-Glicerinaldehid L-Treoza
Iz D-glicerinaldehida izvode se aldoze D-serije, a iz L-gliceraldehida aldoze L-serije:
• Svaki monosaharid ima po jedan optički antipod, a sa ostalim stereoizomerima daje parove diastereomernih šećera.
• D- i L- eritroza, D- i L- treoza su optički antipodi • (D-eritroza i D- treoza), (D-eritroza i L-treoza), (L-treoza i L-eritroza) su
diastereomeri (sve osobine su im različite) • D-eritroza i D-treoza dva epimerna šećera (razlikuju se samo po konfiguraciji na
jednom C-atomu)
CIKLIČNA STRUKTURA MONOSAHARIDA
Aldehidi i ketoni sa alkoholima daju poluacetale i poliketale:
R C O
H
R C OH
H
CH3OH
H
C
O
OHR
CH3
H
+ HH
H
C
O
OHR
CH3Aldehid
Poluacetal
Monosaharidi koji sadrže petločani prsten poluacetala nazivaju se FURANOZE, a oni
koji sadrže šestočlani prsten poluacetala PIRANOZE.
Nazivi potiču od naziva odgovarajućih heterocikličnih jedinjenja.
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH
CH2OH
O
CHO
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CHOH
CHOH
CHOH
CH
CHOH
CH2OH
O
Poluacetalnipiranozni oblik
Otvoreni oblikaldoheksoze
Poluacetalnifuranozni oblik
Karbonilni c atom oblika sa otvorenim nizom (prvi C atom niza) naziva se poluacetalni
C-atom, a hidroksilna grupa na njemu je poluacetalna hidroksilna grupa.
Poluketalni oblici ketoze se takođe javljaju u obliku petoprstena sa OH grupom na
petom C atomu) i šestoprstena (sa OH grupom na šestom C-atomu).
CH2OH
CHO
CHOH
CHOH
CHOH
CH2
O
CH2OH
CO
CHOH
CHOH
CHOH
CH2OH
CH2OH
CHO
CHOH
CHOH
CH
CH2OH
O
Poluketalnipiranozni oblik
Otvoreni oblikketoheksoze
Poluketalnifuranozni oblik
Poluketalna grupa nalazi se na drugom C atomu.
I piranozni i furanozni oblik daju po dva izomerna poluacetala:
C
C
C
C
C
CH2OH
HO
OH
OH
OHH
H
H
H
OH
CHO
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
C
C
C
C
C
CH2OH
HO
OH
OH
HHO
H
H
H
OH
-D-Glukopiranoza -D-GlukopiranozaD-Glukoza
CHO
H OH
HO H
H OH
H OH
CH2OH
-D-Glukofuranoza -D-GlukofuranozaD-Glukoza
C
C
C
C
C
CH2OH
HO
OH
OHH
H
H
H
O
H
OH
C
C
C
C
C
CH2OH
HO
OH
HHO
H
H
H
O
H
OH
PERSPEKTIVNE FORMULE CIKLIČNIH OBLIKA MONOSAHARIDA
D-Glukoza
CHO
CH OH
CHO H
CH OH
CH OH
CH2OH
1
2
3
4
5
6
C
C
C
CH2OH
C
C O
H
H
H
H
H
OHOH
OH
OH
65
4
3 2
1
C
C
C
O H
C
C O
H
CH2OH
OHOH
OH
6
5
4
3 2
1C
C
C
O
C
C OH
CH2OH
OHOH
OH
6
5
4
3 2
1
D-Glukopiranoza
KONFORMACIJA PIRANOZNOG PRSTENA
INTERKONVERZIJA
ACIKLIČNIH I CIKLIČNIH
FORMI D-glukoze
O
HEMIJSKE REAKCIJE MONOSAHARIDA
Reakcija sa fenilhidrazinom
Reakcija oksidacije šećera
Reakcija redukcije šećera
DERIVATI MONOSAHARIDA
1. Etri:
C OH + CH3J C OCH3 + HJ
2. Estri:
C
C
C
C
C
CH2OCOCH3
H
H
H
H
H
OCOCH3
OCOCH3
H3COCO
OCOCH3O
Penta-O-acetil--D-glukopiranoza
3. Glikozilamini
4. Aminošećeri
C
C
C
O
C
C
H
OH
H
H
HH
H
NH2
OH
OHC
C
C
O
C
C
CH2OH
OH
OH
H
HH
NH2
H
H
OH
-D-Arabinozilamin -D-Glukozilamin
C
C
C
O
C
C
CH2OH
OH
OH
NH2
HH
OH
H
H
HC
C
C
O
C
C
CH2OH
H
OH
NH2
HOH
OH
H
H
H
-2-D-Glukozamin -2-D-Galaktozamin
5. Acetali
C
C
C
O
C
C
CH2OH
OH
OH
OH
HH
H
OCH3
H
H
Metil--D-Glukopiranozid
C
C
C
O
C
C
CH2OH
OH
OH
OH
HH
H
OCOCH3
H
H
Acetil--D-Glukopiranozid
MONOSAHARIDI (PROSTI ŠEĆERI)
Nastavak -oza za aldoze (trioza, tetroza, pentoza, heksoza), a -uloza za ketoze (triuloza, tetruloza, pentuloza, heksuloza).
POJEDINI PREDSTAVNICI
Tetroze:
C
C
C
CH2OH
OH
OHH
H
H O
OH OH
OH
O
D-Eritroza
Pentoze: D-riboza (b-D-ribofuranoza) je komponenta nukleinskih kiselina, koenzima, vitamina.
L-arabinoza (b-L-arabinofuranoza). Dobija se kiselom hidrolizom melase šečerne repe ili smole trešnje. Nalazi se u hemicelulozama, biljnim gumama, smolama i sluzima.
OH OH
OCH2OH OH
C
C
C
CH2OH
OH
OHH
H
H OH
CH O
L-arabinoza a-D-arabinofuranoza
O
CH2OH
OH
OH
OH
O
CH2OH
OH
OH
OH
C
C
C
CH2OH
H
HHO
HO
H OH
CH O
b-L-arabinofuranoza
D-Ksiloza (b-D-ksilopiranoza) je najrasprostranjenija aldopentoza. Najviše je ima u hemiceluloza-ma slame, kukuruznih šapurika, bukve, breze, ljuskama badema. Koristi se u konditorskoj industriji.
C
C
C
CH2OH
OH
HHO
H
H OH
CH O
O
OH
OH
HO
OH
Heksoze
D-(+)-glukoza, dekstroza, grožđani šećer, (b-D-glukopiranoza). Najrasprosranjeniju ugljeni hidrat. U slobodnom stanju nalazi se u biljnim plodovima, telesnim tečnostima. Ulazi u sastav oligo- i poli-saharida. D-glukoza je osnovni energetski izvor žive ćelije (glukozo-1-fosfat). Koristi se u prehrambenoj industriji, umesto saharoze, mada je manje slatka od nje, a takođe regu-liše i njenu kristalizaciju.
D-(+)-manoza (b-D-manopiranoza) je epimer glukoze. Nađena je u plodovima palme i urme. Dobija se kiselom hidrolizom nekih hemiceluloza.
C
C
C
C
C
CH2OH
OH
H
H
H
H
OH
OH
OH
HO
O
OH
OH
HO
OH
CH2OH
D-(+)-glukoza
C
C
C
C
C
CH2OH
OH
HO
H
H
H
H
OH
OH
HO
O
OH
HO
OH
CH2OH
OH
D-(+)-manoza
b-D-glukopiranoza b-D-manopiranoza
D-(+)-galaktoza, (b-D-galaktopiranoza), je sastavni deo mlečnog šećera, laktoze i polisaharida agar-agar. Od glukoze se razlikuje samo konfiguracijom na C-4 atomu. Važan oksidacioni proizvod je GALAKTURONSKA kiselina (detoksikacija organizma).
D-(-)-fruktoza, levuloza, (b-D-fruktofuranoza), voćni šećer, je epimer glukoze i najvažnija ketohek-soza. U prirodi se nalazi i u piranoznom i u furanoznom obliku, kako slobodna u voću tako i u obliku oligo- i polisaharida (saharoza, inulin, rafinoza).
C
C
C
C
C
CH2OH
OH
H
HO
H
H
OH
H
OH
HO
O
OH
HO OH
CH2OH
OHC
C
C
C
CH2OH
O
HO
H
OH
H
OH
H
CH2OH
O
CH2OH
OH
OH
OH
CH2OH
D-(+)-galaktoza
D-(-)-fruktoza
b-D-galaktopiranoza
b-D-fruktofuranoza
NEENZIMSKO TAMNJENJE
Po Hurstu (1972) ova reakcija se odvija u pet faza: 1. FAZA - nastajanje N-supstituisanih glikozilamina tokom reverzibilnih reakcija; 2. FAZA - glikozilamini podležu Amadorijevom premeštanju i nastaju aldozoamini i ketozoamini; 3. FAZA - reakcije sekudarnog premeštanja ketozoamina u prisustvu drugog mola aldoze i formiranje diketozoamina ili reakcija aldozoamina sa drugim molom amino kiseline uz nastajanje diamino šećera; 4. FAZA - degradacija amino šećera uz gubitak jednog ili više mola vode i nastaja-nje amino ili ne amino jedinjenja; 5. FAZA - kondenzacija proizvoda nastalih u fazi 4 (međusobna kondenzacija proizvoda ili kondenzacija proizvoda sa drugim amino jedinjenjima uz nastajanje polimernih jedinjenja i braon pigmenata (melanoidini).
KARAKTERISTIKE MAILARDOVE REAKCIJE
- važni procesi koji se dešavaju tokom proizvodnje hrani pri kojima nastaju poželjni, ali i neže-ljeni proizvodi.
- nastali proizvodi utiču na izgled (boju) i aromu. - hemijska reakcija između D-glukoze i slobodnih amino kiselina ili amino grupa amino kiselina
proteina. 1. FAZA. Nastajanje glikozilamina (uspostavljanje ravnoteže zavisi od sadržaja vlage u hrani). Manja količina vode – veća brzina reakcije. Ova reakcija uključuje adiciju amino grupe na karbonilnu grupu šećera u otvorenom obliku,
eliminaciju molekula vode i zatvaranje prstena. 2. FAZA. Daljim reakcijama, nazvanim Amadorijevo premeštanje, u slučaju glukoze nastaje
1-amino-1-deoksi-D-fruktoza.
3. i 4. FAZA. Reakcija se nastavlja, naročito pri pH=5 i formiraju se derivati furana, u slučaju heksoza 5-hidroksimetil-2-furaldehid (neprijatni miris). To je degradacije ketozo-amina 1,2- i 2,3-enolizacijom uz nastajanje enolamina. Od enolamina nastaju Šifove baze koje se gubitkom vode prevode u hidroksimetilfuraldehid.
5. FAZA. Od reaktivnog jedinjenja, 5-hidroksimetil-2-furaldehida, nastaju nerastvorljivi polimerni
proizvodi tamne boje (melanoidini). Oni imaju različitu količinu azota.
- Pri većem sadržaju vode, braon boja je posledica reakcije karamelizacije. - Pri nižem sadržaju vode i višem pH braon boja je posledica Mailardovih reakcionih
proizvoda. - Pentoze su reaktivnije od heksoza, a heksoze od redukujućih disaharida. - Od a-amino kiselina najreaktivniji je glicin - U proteinima amino grupa lizina je izuzetno osetljiva na Mailardove reakcije - Sprečavanje Mailardovih reakcija – dodatak sulfita
NaHSO3 + RCHO RCHOHSO3Na
DISAHARIDI I OLIGOSAHARIDI
Disaharidi formalno nastaju intermolekulskom dehidratacijom između dva molekula monosaharida. Monosaharidi mogu biti isti ili različiti. Oligosaharidi sadrže od 3-20 monosaharidnih jedinica. Fizičke osobine oligosaharida: - čvrste ili sirupaste supstance - rastvaraju se u vodi, nižim alkoholima i sirćetnoj kiselini - rastvorljivost im opada sa porastom molekulske mase - optički su aktivni - slatkog su ukusa - Najrasprostranjeniji disaharidi: saharoza, laktoza, maltoza, celobioza, trehaloza
GLIKOZIDNA VEZA
- Monosaharidi u sastav disaharida ulaze u svom cikličnom obliku.
1. REDUKUJUĆI ŠEĆERI:
- Nastaju reakcijom poluacetalne OH grupe jednog monosaharida sa jednom od OH grupa (najčešće sa OH grupom na C-4 atomu) drugog monosaharida.
- Sadrže latentnu karbonilnu grupu (slobodnu poluacetalnu grupu)
- Ovo je glikozidna veza maltoznog tipa
- Redukujući šećeri imaju redukcione osobine, grade ozazone i podležu mutorotaciji
- Predstavnici: maltoza, laktoza, celobioza, koji se mogu naći i kao a- i kao b- anomeri
- NOMENKLATURA: monosaharid bez poluacetalne OH grupe označava se sa IL (gliko-
zil-glikoze)
Iz naziva se zaključuje da se poluacetalna grupa prvog monosaharida nalazila u a-po-ložaju Glukopiranozil ostatak se nalazi na O atomu C-4 atoma osnovne D-glukopiranoze Maltoza sadrži a-glukozidnu vezu, a-(1-4) vezu i sastoji se od dva molekula glukoze Maltoza se dobija hidrolizom skroba ili glikogena dejstvom enzima a-amilaze
MALTOZA 4-O-(a-D-glukopiranozil)-D-glukopiranoza
O
O
OH
HO
H
CH2OH
OHH
H
H
OH
O
OH
H
CH2OH
OHH
H
Mlečni šećer - hidrolizom se razlaže na D-galaktozu i D-glukozu U reakciju je stupila poluacetalna OH grupa D-galaktoze (b-anomer) i OH grupa sa C-4 atoma molekula D-glukoze Laktoza sadrži b-(1-4) vezu Beli kristalni prah, slabo sladak, slabo rastvoran u hladnoj vodi Dobija se iz surutke mleka Vrenjem laktoze nastaje mlečna kiselina, pa se koristi za pravljenje kiselog mleka i dr. mlečnih proizvoda
LAKTOZA 4-O-(b-D-galaktopiranozil)-D-glukopiranoza
OH
O
OH
CH2OH
OHH
H
H
O
H
H
H OH
CH2OH
H
OH
OHO
CELOBIOZA 4-O-(b-glukopiranozil)-D-glukopiranoza
- Osnovna strukturna jedinica celuloze
- Hidrolizom nastaju dva molekula D-glukoze
- Hidroliza se odvija pod dejstvom b-glukozidaze, što ukazuje na prisustvo b-glikozid-ne veze (poluacetalna OH grupa je bila u b-položaju)
- Nastaje parcijalnom hidrolizom celuloze
O
OH
HO
CH2OH
OHH
H
H
H
O H
H OH
CH2OH
OH
O
OH
H
2. NEREDUKUJUĆI ŠEĆERI
- Nastaju reakcijom poluacetalne OH grupe jednog monosaharida sa poluacetal-nom OH grupom drugog monosaharida.
- Ne sadrže latentnu karbonilnu grupu (slobodnu poluacetalnu grupu)
- Ovo je glikozidna veza trehaloznog tipa
- Neredukujući šećeri nemaju redukcione osobine, ne grade ozazone, ne podležu mutorotaciji
- Predstavnici: saharoza
- NOMENKLATURA: monosaharid bez poluacetalne OH grupe označava se sa IL, a drugi monosaharid sa ID (glikozil-glikozid)
- Glikozidnom vezom je povezana poluacetalna OH grupa na C-1 atomu a-glukopiranoze i po-luacetalna grupa na C-2 atomu b-D-fruktofuranoze;
- Da bi se veza uspostavila neophodno je da prvo dođe do rotacije b-D-fruktoze oko horizontalne ose i nastalog oblika oko vertikalne ose;
- Dobija se iz šećerne repe; - Ima konstantantnu vrednost specifičnog ugla skretanja 66,5o; - Nakon hidrolize taj ugao iznosi -40o. Došlo je do inverzije, a nastala je jednaka količina D-glu-
koze (52.5o) i D-fruktoze (-92,5o); - Smeša jednakih količina D-glukoze i D-fruktoze naziva se invertni šećer; - Invertni šećer je znatno slađi od saharoze i teže kristališe; - Med je prirodni invertni šećer nastao u organizmu pčela pod dejstvom invertaze.
SAHAROZA a-D-glukopiranozil-(1-2)-D-fruktofuranozid
HO
O
OH
H
CH2OH
OHH
H
O
H
OCH2OH
CH2OH
OH
HOH
H
H
Trisaharid: RAFINOZA a-D-galaktopiranozil-(1-6)-a-D-glukopiranozil-(1-2)-b-D-fruktofuranozid
TREHALOZA - a-D-glukozil-D-glukozid sadrži (1-1) glikozidnu vezu
O
OH
H
CH2OH
OHH
H
H
H
H OH
CH2OH
H
HO
OH
O
O
HO
OCH2OH
CH2OH
OH
HO
H
H
H
H
HO
CH2OH
O
H
OH
OH
H
H O
OH
HO H
CH2
O
OH
H
H
H
O
KARAMELIZACIJA
- Formiranje karamel pigmenata reakcijama neenzimskog tamnjenja ali bez prisus-tva azotovih jedinjenja;
- Kada se šećeri zagrevaju bez prisustva vode ili u rastvorima velikih koncentracija formiraju se obojeni proizvodi – KARAMEL;
- KARAMEL ukus je smeša šećera i dehidratacionih proizvoda, diaceetala, sirćetne kiseline, i drugih degradacioih proizvoda;
- Inicijalna faza reakcije je formiranje anhidro šećera (glukoza daje 1,2-anhidro-a-D-glukozu);
- Nastala jedinjenja podležu reakcijama dimerizacije formirajući različite disaharide; - Karamelizacija se odvija pri temperaturama 200o C; - Nakon 55 minuta zagrevanja saharoze (gubitak 4 molekula vode) nastaje pig-
ment karamelan, rastvoran u vodi, gorkog ukusa. Nakon još 55 minuta zagre-vanja nastaje karamelen (gubitak 8 molekula vode). Dodatnim zagrevanjem nas-taje veoma taman nerastvoran pigment karamelin.
- Neredukujući šećeri kristališu relativno lako; - Kristalizacija redukujućih šećera otežana je postojanjem anomernih oblika; - Smeša različitih šećera kristališe lakše od pojedinačnih oblika - Kristalizacija je u hrani često nepoželjna (laktoza u slatkom kondenzovanom mleku) - Na rast kristala utiče: zasićenost rastvora šećera, temperature, prisustvo nečistoća,
priroda kristalne površine; - Kristalizacija saharoze odvija se u dve faze: prenos mase molekula saharoze na povr-
šinu kristala (reakcija prvog reda) i ugradnja molekula u kristalnu površinu (reakcija drugog reda);
- Pakovanje molekula saharoze u kristalnu rešetku uslovljeno je formiranjem vodonič-nih veza između hidroksilnih grupa fruktoznog ostatka;
- Laktoza kristališe u dva oblika: a-hidrati (manje rastvoran) i b-anhidrovanoj formi (više rastvoran).
KRISTALIZACIJA
POLISAHARIDI (poliglikozodi)
• Makrokomolekuli koji pri potpunoj hidrolizi daju veliki broj mo-nosaharida;
• Formalno nastaju intramolekulskom dehidratacijom između mo-lekula monosaharida;
• Monosaharidne jedinke u sastav polisaharida ulaze u cikličnom poluacetalnom obliku;
• Nizovi mogu biti nerazgranati i razgranati; • Polisaharidi koji se izvode iz pentoza su PENTOZANI, a ako nastaju
iz heksoza HEKSOZANI; • Mogu biti HOMOPOLISAHARIDI i HETEROPOLISAHARIDI; • Mogu sadržati i ostatke sumporne, fosforne i sirćetne kiseline; • Mešoviti polimeri sadrže i druge nešećerne komponente (lipide,
proteine); • Sufiks -oza zamenjuje se sufiksom -an (opšti naziv je GLIKANI) • Postoje homoglikani (homopolisaharidi) i heteroglikani (hetero-
polisaharidi); • Primer: D-glukan (sastavljen iz D-glukoze) i D-galakto-D-manogli-
kan (sastavljen od D-galaktoze i D-manoze); • Prirodni polisaharidi se dele na fitopolisaharide, zoopolisaharide i
polisaharide mikroorganizama; • Stvaraju veliki broj vodoničnih veza;
STRUKTURA polisaharida može biti:
- PRIMARNA (vezivanje osnovnih jedinica glikozidnom vezom); - SEKUNDARNA (uslovljena je konformacijom osnovnih jedinica,
položajem supstituenata i rotacijom oko glikozidne veze); - TERCIJARNA (zavisi od vrste osnovnih jedinica i njihovih interakci-
ja sa drugim grupama koje imaju, hidroksi, amino-, sulfo-, itd); - KVATERNERNA (podrazumeva stvaranje agregata iz individualnih
polisaharidnih lanaca).
HOMOPOLISAHARIDI
SKROB • rezervni polisaharid; • nastaje u procesu fotosinteze i nagomilava se u korenu, krtolama
i semenu biljaka, stablu i plodovima biljaka; • zrnaste je strukture.
• Sastoji se iz dve komponente: AMILOZA I AMILOPEKTIN; • Razdvajanje ove dve komponente vrši se tako što se vrućem vode-
nom rastvoru doda butanol, timol ili nitrobenzen. Amiloza se izdvaja u obliku nerastvornog kompleksa koji se razara dodatkom etanola;
• AMILOZA je linearni polisaharid koji sadrži 200-350 ostataka D-glu-koze povezanih a-1-4 vezom;
• Amiloza se ne rastvara u hladnoj vodi, a rastvara se u mravljoj kise-lini, formamidu i dimetilsulfoksidu.
• Čista amiloza se vrlo malo rastvara u vrućoj vodi. Pri stajanju nje-nog rastvora ona se iz njega taloži;
• Sa jodom daje plavu boju (jodometrija, jod skrobna hartija); • AMILOPEKTIN je glavna komponenta skroba (75%). To je razgrana-
ti polisaharid koji se sastoji od ostataka D-glukoze povezanih a-1-4 i a-1-6-glikozidnim vezama;
• Sa jodom amilopektin daje crvenu boju; • Lako se rastvara u vodi i ne izdvaja se iz nje stajanjem;
1.32.
HO
HOO
CH2OH
O
O
CH2
HO
HO
CH2OH
O
O
HO
HOO
O
CH2OH
OHO
HOO
RETROGRADACIJA
• Linearni polisaharidi bubre velikom površinom, formirajući jako viskozne rastvore, lakše formiraju agregate i talože se;
• Pri dodatku tople vode granule skroba bubre i smeša postaje viskozna. Kada se skuvana pastasta smeša skroba hladi formira se gel ili pri spo-rom hlađenju istaloži se sferokristalni talog;
• Primer pečenje hleba.
HIDROLIZA SKROBA
• Stepen hidrolize skroba izražava se se kao DEKSTROZNI EKVIVA-LENT (DE) i definiše kao procenat redukujućih šećera (prisutnih kao dekstroza) na totalnu suvu materiju;
• Kisela hidroliza; • Enzimska hidroliza a- i b- amilaze;
(C6H10O5)x (C6H10O5)y (C6H10O5)z (C12H22O11 C6H12O6
Skrob Rastvorni skrob Dekstrini Maltoza D-Glukoza
X > y > z
MODIFIKATI SKROBA
Hidrolizovani skrobovi ili dekstrini • dobijaju se dejstvom kiselina, toplote, enzima ili njihovim kombinovanim
delovanjem na skrob; • stepen hidrolize izražava se dekstroznim ekvivalentom DE; • tri osnovna tipa dekstrina: beli dekstrin DE do 10, žuti dekstrin DE 2-5, bri-
tanske gume. Ciklodekstrini • Nastaju tretiranjem skroba enzimom glikoziltransferaze pri čemu nastaju
ciklični polimeri sa 6 (a), 7 (b) ili 8 (g) D-glukozidnih jedinica u prstenu.
• Primarne OH grupe orijentisane su ka spoljašnjosti, a sekun-darne OH grupe ka unutrašnjosti prstena;
• Mogu da grade inkluziona jedinjenja u kojima se molekuli nekih jedinjenja smeštaju u šupljine ciklodekstrina;
• U prehrambenoj industriji koriste se kao stabilizatori fotosen-zitivnih jedinjenja, kao zaštitna sredstva od oksidacije, stabiliza-tori boja, vitamina, aroma, itd.
Maltodekstrini predstavljaju grupu proizvoda, različitih DE vred-nosti (7-23), koji nastaju parcijalnom hidrolizom skroba. Sadrže smešu proizvoda: glukoza (1-3%), disaharidi (maltoza, 2-5%), trisaharidi (maltotrioza, 5-9%), tetrasaharidi (4-7%), penta-saharidi (4-9%) i viši saharidi (65-80%). Maltodekstirni se lako rastvaraju u vodi, dajući rastvore visokih koncentracija, koji nisu slatki i u osnovi su bez ukusa. Koriste se za proizvodnju veštačkog šlaga, sladoleda, sirupa u prahu, žva-kaćih guma itd.
DERIVATI SKROBA
• Nastaju supstitucijom vodonikovog atoma slobodnih OH grupa (C-2, C-3 i C-6) konstituenata skroba
Estri skroba acetati skroba
Skrob-OH + NaOH + (CH3CO)2O Skrob-OCOCH3
• Nastali proizvodi imaju veliki viskozitet i prozračnost pa se koris-te za proizvodnju pudinga, soseva i voćnih kolača
Fosfati skroba • ovi proizvodi daju stabilne gelove pri kuvanju
Skrob-OH + NaH2PO4 Skrob-OPO3H2
Etri skroba • dobijaju se dejstvom nekog alkilujućeg agensa na skrob u
alkalnoj sredini u prisustvu katalizatora; Hidroksietil-etri skroba • stabilizatori u supama, pudinzima, smrznutoj hrani;
CH2 CH2
O
Skrob - OH + NaOH + 7.29.Skrob - (OCH 2CH2)nOH
POLIOLI
Sorbitol (relativna slatkoća 50-60) • Rasprostranjen u voću; • Komercijalno se prozvodi katalitičkom hidrogenacijom D-glukoze. Manitol (relativna slatkoća 50-60) • Redukovana forma D-manoze; • Nalazi se u celeru, pečurkama i maslinkama.
Ksilitol (relativna slatkoća 80-100) • Redukovana forma ksiloze. Maltitol (relativna slatkoća 80-90) • Disaharidni alkohol. Polioli se koriste u ishrani dijabetičara.
CH2OH
CH2OH
OH
HO
OH
OH
O
OH
OH
HO
CH2OH
H, OHRa / Ni
H27.36
Sorbitol
Konverzija skroba
INULIN
• rezervni polisaharid, koji se nalazi u krtolama nekih biljaka; • linearan molekul koji se sastoji od oko 30 ostataka D-fruktoze
povezanih b-1-2-glikozidnom vezom; • bezbojni prah, rastvara se u vrućoj vodi, lako hidrolizuje, sa jodom
ne daje obojenje;
GLIKOGEN
• životinjski skrob (osnovni rezervni polisaharid kod životinja); • nalazi se u svim ćelijama, a najviše u jetri i mišićima; • po strukturi je sličan amilopektinu jer se sastoji od ostataka D-glukoze
povezanih a-1-4 i a-1-6- glikozidnim vezama, ali njegovi molekuli su vi-še razgranati;
• beli amorfni prah nerastvoran u vrućoj vodi;
CELULOZA
• CELULA-ĆELIJA • Najrasprostranjenije organsko jedinjenje u prirodi; • Skeletnu strukturu biljaka izgrađuje celuloza; • Čista celuloza dobija se iz pamuka; • Osnovni izvor celuloze je drvo; • Celuloza je linearni homopolisaharid izgrađen od velikog broja
molekula D-glukopiranoze međusobno povezanih b-1-4-glikozid-nom vezom.
• Molekuli celuloze se javljaju u obliku linearnih nizova koji se međusob-no povezuju vodoničnim vezama;
• Celuloza je bela vlaknasta supstanca bez mirisa i ukusa. Nerastvorna je u vodi i u organskim rastvaračima;
• Jedino je rastvorna u Švajcerovom reagensu (tamnoplavi rastvor kupri-hidroksida u koncentrovanom amonijaku;
• Celuloza je delimično kristalna i kristališe u monokliničnom sistemu čija kristalna jedinica sadrži 4 ostatka glukoze.
1.34.O
HO
HO
CH2OH
OO
CH2OH
OH
HO
OO
HO
HOO
CH2OH
OHO
CH2OH
OH
O
HITIN
• Linearan polisaharid koji se sastoji od 2000 ostataka N-acetilglu-kozoamina vezanih b-1-4-glikozidnim vezama, a nalazi se u pira-noznom obliku;
• Glavna strukturna komponenta insekata i rakova; • Po čvrstini sličan celulozi i sadrži kristalne delove.
O
OH
NHAc
HO
CH2OH
O
O
OH
NHAc
CH2OH
O
O
OH
NHAc
CH2OH
OH
n
1.35.
HETEROPOLISAHARIDI
HEMICELULOZE • Kod biljaka prate celulozu i čine potporni materijal ćelijskih zidova biljaka; • Lakše podležu hidrolizi od celuloze i rastvaraju se u alkalnim rastvorima; • Kiselom hidrolizom dobija se ksiloza, arabioza, glukoza, galaktoza, mano-
za, uronske kiseline, itd.; • Mogu bi linearni i razgranati; • Klasifikuju na osnovu prisutnih šećera.
KSILANI • Pratioci celuloze i nađeni su svim kopnenim biljkama i nekim algama; • Ima ih u slami, kukuruzovini, plevi i listopadnom drveću; • Hidrolizom daju ksilozu, a pored nje mogu da sadrže i arabinozu, uronske
kiseline i dr.; • Molekuli mogu biti linearni i razgranati.
1.36.
b-D-Xyl p-(14)-b-D-Xyl p-(14)-b-D-Xyl p-(14)-b-D-Xyl p-
3 3
3
1
b-D-Glc p L-Ara f
1
4)-b-D-Xyl pb-D-Xyl p-(1
1
POLIDEKSTROZA – kondenzacioni polimer nastao nasumičnim povezivanjem molekula glukoze - Razgranati molekul - Vrlo niske kalorijske vrednosti, te se stoga koristi u prehrambenoj industriji kao balastna materija
PEKTINSKE MATERIJE • To su smeše polisaharida koji se pored celuloze i skroba nalaze kao
strukturne komponente biljaka; • Najviše ih ima u kori i pulpi citrusa, jabuke, šećerne repe, suncokre-
ta; • Glavni monosaharid koji ulazi u sastav pektinskih materija je D-ga-
lakturonska kiselina, dok se u manjim količinama nalaze i L-ara-binoza, D-galaktoza.
OO
O O
O O
OOH
OH OH
OHOH
OHCOOH COOH
COOCH3
n
7.18.
• Oni su hidrokoloidi; • OH grupe su često metilovane što utiče na osobine pektina; • Veći broj metoksi grupa - veća rastvorljivost pektina u vodi i veća moć
želiranja
BILJNE GUME
Gume su velika grupa polisaharida i njihovih derivata koje formiraju jako viskozne rastvore pri malim koncentracijama. Koriste se u industriji hrane kao gelovi, stabilizatori i emulgatori; Predstavnici: Ksantan – koristi se kao prehrambena guma zbog sledećih karakte-ristika: -Rastvara se u hladnoj i toploj vodi; -Formira viskozne rastvore pri niskim koncentracijama; -Rastvorljiv i stabilan u kiselim sistemima; -Koristi se kao stabilizator vodenih disperzija, suspenzija i emulzija; -Viskozitet mu se veoma malo menja sa promenom temperature; U molekulu ksantana svaki molekul b-D-glukopiranozilske jedinice na mestu O-3 povezan je sa b-D-manopiranozil-(1-4)-b-D-glukuronopi-ranozil-(1-2)-6-O-acetil-b-D-manopiranozil trisaharidnom jedinicom.
7.19.
b-D-Gal p-(13)-b-D-Gal p-(13)-b-D-Gal p-(13)-b-D-
b-D-Glc pUA
b-D-Gal p
b-D-GlcpUa
6
1
1
6
b-D-Gal p1
6
6
1
Guma arabika je jedna od najpoznatijih prirodnih guma. Dobija se kao izlu-čevina različitih vrsta biljaka akacija, subfamilije Mimosoideace, familije le-guminoza. Guma arabika se ručno skuplja iz naprslina ili oštećenih mesta stabla, sor-tira i pakuje. Prirodna guma arabika je kisela ili neutralna so (Ca, Mg, K) heteropolisaha-rida. Po hemijskom sastavu guma arabika je slabo kiseli heteropolisaharid. Glav-ni lanac čine ostaci galaktoze, b-D-Galp-(1-3)-b-D-Galp-(1-3)- za koji su vezani sporedni lanci (6-1) koji se sastoje iz L-Araf, L-Rhap, D-Galp i D-GlcpUA. U vodi se rastvara i do 50% (na 25oC) guma arabike. Koristi se kao emulgator i stabilizator u sokovima tipa Kola, Fanta, Šveps... Sprečava kristalizaciju saharoze.
Agar je biljna guma ili hidrokoloid koji se dobija iz crveno-purpurnih morskih algi iz
roda Glacilaria, Gelidium i dr. Nerastvoran je u hladnoj, a disperguje u toploj vodi. To
je verovatno najjači agens za želiranje, jer gradi gelove i do koncentracije 0.04%. Ge-
lovi agara su stabilni i na visokim temperaturama.
U hemijskom pogledu agar je smesa tri polisaharida. Prvi konstituent agaroza je neu-
tralni polisaharid koji se sastoji iz b-D-galaktopiranozil i 3,6-anhidro-a-L-galaktopi-
ranozil ostataka vezanih 1-3 i 1-4 vezama u ekvivalentnom odnosu. Ovaj linearni niz
gradi dvostruki heliks i odgovoran je za formiranje gela.
Druga komponenta - agaropektin, pored šećera koji se nalaze u agarozi, sadrži i ostatke
D-glukuronske kiseline i pirogrožđane kiseline, a utvrđeno je i prisustvo sulfatnih grupa.
Treći polisaharid je galaktan esterifikovan sumpornom kiselinom koji sadrži nešto 3,6-an-
hidro-L-galaktopiranozil ostataka i pirogrožđane kiseline.
Agar ima vrlo široku primenu u prehrambenoj industriji. Svuda tamo gde treba da nastane
proizvod u obliku gela koristi se agar. Tako se agar upotrebljava za glaziranje peciva i ko-
lača, u filovima, pudinzima, u proizvodnji konzervi od mesa i ribe, u mlekarstvu kod proiz-
vodnje sireva i jogurta i dr. Agar se upotrebljava u bakteriološkoj tehnici kao čvrsta hranljiva
podloga.
OO
OH
CH2O
OO
OHCH2OH
O
OH n
7.22.
Alginska kiselina kao linearni polimer gradi viskozne u vodi rastvorne soli sa alkalnim meta-
lima i aminima. Natrijumove soli nazivaju se alginati, a organske soli ili estri su alginski deri-
vati.
U industrijskoj proizvodnji alginata mrke alge se skupljaju (žanju 3-4 puta godišnje), melju i
peru, a zatim tretiraju natrijum-karbonatom. Dobijena so se pere hlorovodoničnom kiselinom,
a nastale slobodne alginske kiseline se natrijum-karbonatom prevode u komercijalni Na-algi-
nat.
Alginske kiseline, slično pektinima, želiraju u prisustvu Ca jona. Ova osobina alginske kiseline
je osnova njene upotrebe u prehrambenoj industriji. Ako se alginska kiselina tretira sa propi-
len-oksidom dobija se hidroksipropiletar koji ne želira sa kalcijumom, a upotrebljava se kao
stabilizator u proizvodnji sladoleda.
7.23.OHOH
COOH
COOHn
OH
O
O
OO
O O
HO HOHOCOOH
O
Alginske kiseline su biljne gume koje se dobijaju iz mrkih morskih algi Macrocistus
pyrifera, koje u velikim količinama rastu u plićacima Pacifika. Hidrokoloidi dobijeni
iz ovih algi su heteropoliuronidi koji se sastoje iz ostataka a-D-manuronske kiseline i
a-L-guluronske kiseline vezanih b-(1-4) vezama. Alginske kiseline su linearni poli-
meri i predstavljaju smeše poliuronida čiji je sastav različit u sadržaju navedenih uron-
skih kiselina.
OO
O3SO
OH
O
O
OH
O
O CH2
CH2OH_
n
7.24.
Karagenan je smeša heteropolisaharida delimično esterifikovanih sumpornom kise-
linom. Dobijaju se iz crvenih morskih algi Chondrus cripsus i dr. Ove alge rastu u
moru oko Irske, Engleske, Španije i Francuske i od davnina se koriste u ishrani i
farmaceutskoj industriji.
Hemijski sastav polisaharida karagenana zavisi od vrste algi, područja i sezone
skupljanja. Osnovna struktura se sastoji iz b-D-galaktopiranozil ostataka vezanih
(1-3) i a-D-galaktopiranozil ostataka vezanih (1-4) vezama, različito esterifikovanih
sumpornom kiselinom, a takođe i ostataka 3,6-an-hidro-a-D-galaktopiranoza. Prema
osobinama i sastavu karagenani se dele na , i dr.
Pošto grade jake gelove, alginati imaju veliku primenu u prehrambenoj industriji i slu-
že kao očvršćivači, agensi za pravljenje suspenzija, stabilizatori, emulgatori, za dobija-
nje gelova ili formiranje filmova, bez uticaja na promenu organoleptičkih osobina.
Alginati se upotrebljavaju u proizvodnji sapuna, kremova, veštačkih vlakana, hirurškog
konca i dr. Isto tako, upotrebljavaju se u industriji hartije.
Karagenan se upotrebljava za pripremanje gelova u prehrambenoj industriji. Zbog
velikog sadržaja sulfata karagenan poseduje i neke osobine koje nemaju drugi hidro-
koloidi. U mlečnim sistemima reaguje sa proteinima i gradi gelove ili stabilizuje
mlečne mešavine. Upotrebljava se kod pripremanja sladoleda, za zamrznute mlečne
proizvode, dezerte, kao zaštitna prevlaka u proizvodima od mesa i ribe i dr. Kara-
genan se upotrebljava i za bistrenje piva, jer taloži azotne materije (proteine).
PREHRAMBENA VLAKNA
- Kompleksna grupa biljnih supstanci rezistentnih na digestivne enzime sisara
- Prehrambena vlakna su: celuloza, hemiceluloza, lignin, druge komponente ćelijskih
zidova i rastvorni polisaharidi (pektinske materije).
- Izražavaju se kao TDF (Total Dietary Fiber) - totalna prehrambena vlakna
PROTEINI
Protos – prvi, najvažniji
Uloga: 1. Strukturna (kolagen, keratin, elastin) 2. Funkcionalna (enzimi)
Građa: - Makromolekuli koji se sastoje od ostataka a-aminokiselina povezanih amidnom vezom:
IZOLOVANJE PROTEINA
1. Hromatografske metode 2. Elektroforetske metode
ODREĐIVANJE MOLEKULSKE MASE
1. Sedimentaciona metoda 2. Molekulska sita
AMINOKISELINE
- a-aminokiseline - Fizičke osobine (visoka tačka topljenja, dobra rastvorljivost u vodi) - Kiselost i baznost aminokiselina - Cviterjonska struktura (izoelektrična tačka, pI) - Stereohemija aminokiselina (L-, D-)
AMINOKISELINE:
H3NCHCOO
R
Tip Naziv Skraćenica Bočni niz, R pI
Nepolarni bočni
niz
Glicin Gly -H 6.06
Alanin Ala -CH3 6.11
Valin Val -CH(CH3)2 6.00
Leucin Leu -CH2CH(CH3)2 6.04
Izoleucin Ile 6.04
Fenilalanin Phe -CH2C6H5 5.91
Triptofan Trp 5.88
Prolin Pro
kompletna struktura
6.30
N
CH2
H
CHCH2CH3
CH3
CH CH2
H2N
CH2 CH2
OC
O
PODELA AMINOKISELINA
Polarni bočni niz
sa hidroksilnom grupom
Serin Ser -CH2OH 5.68
Treonin Thr 5.64
Tirozin Tyr 5.63
sa karboksilnom ili amidnom grupom
Aspartanska kiselina Asp -CH2COOH 2.98
Glutaminska kiselina Glu -CH2CH2COOH 3.08
Asparagin Asn -CH2CONH2 5.41
Glutamin Gln -(CH2)2CONH2 5.65
Lizin Lys -(CH2)4NH2 9.47
Sa amino grupom
Arginin Arg 10.76
Histidin His 7.64
Sa sumporom Cistein Cys -CH2SH 5.07
Metionin Met -(CH2)2SCH3 5.74
N
N
H
H2C
CH2 OH
CHOH
CH3
CH2CH2CH2NHCNH2
NH
STRUKTURA PROTEINA
- Primarna:
-Sekundarna: 1. a-heliks
2. Struktura naborane ploče (b-struktura):
Tercijarna struktura
Kvaternerna struktura
Sekundarne veze koje uslovljavaju tercijarnu strukturu proteina: 1. Vodonične
2. Disulfidne
3. Hidrofobne 4. Elektrostatičke 5. Van der Valsove
Prikaz svih proteinskih struktura
Na osnovu biološke funkcije proteini su:
1. Enzimi – biološki katalizatori.
2. Proteini mišića – miozin, aktin.
3. Hormoni – hormoni rasta, insulin.
4. Neurotransmiteri – enkefalini i endorfini.
5. Rezervni proteini – proteini klice semena, kazein u mleku,
ovalbumin u belancetu i dr.
6. Transportni proteini –hemoglobin, serum albumini,
ceruloplazmin.
7. Strukturni proteini –kolagen, elastin, keratin i glikoproteini u
ćelijskoj membrani.
8. Zaštitni proteini –antitela, fibrinogen.
9. Toksini – otrov zmije, difterija toksin, Clostridium botulinum
toksin.
PODELA PROTEINA
Na osnovu rastvorljivosti proteini su:
Fibrilarni proteini
1. Kolageni – vezivno tkivo, kosti, zubi, koža, kapilari.
2. Elastini – krvni sudovi, ligamenti, pluća.
3. Keratini – kosa, vuna, nokti, rogovi, perje.
4. Miozini – mišići.
5. Fibrin – faktori kaogulacije krvi.
Globularni proteini
1. Albumini – balance, krv.
2. Globulini – antitela, enzimi, transportni proteini i receptor proteini.
PODELA PROTEINA 1. Jednostavni 2. Konjugovani 3. Derivati proteina
JEDNOSTAVNI (PROSTI) PROTEINI - Proteidi -
1. ALBUMINI (rastvorni u vodi, relativno niske molekulske mase) albu-
mini jaja, laktalalbumini, proteini surutke, leukozin cerealija, legume-lin iz leguminoza);
2. GLOBULINI (rastvorni u razblaženim rastvorima kiselina, a nerast-vorni u neutralnim rastvorima) globulini seruma i b-laktoglobulin u mleku, miozin;
3. GLUTELINI (rastvorni u 50-90% etanolu, nerastvorni u vodi) proteini žitarica (glutenin u pšenici, orizenin u pirinču);
4. PROLAMINI (rastvorni u neutralnom rastvoru soli, a nerastvorni u vodi ovi proteini sadrže velike količine prolina i glutaminske kiseline zein u kukuruzu, gliadin u pšenici;
5. SKLEROPROTEINI (nerastvorni u vodi i neutralnim rastvorima) kola-gen u mišićima, elastin i keratin -komponenta kose;
6. HISTONI ( bazni proteini) sadrže visoki procenat lizina i arginina; 7. PROTAMINI (jako bazni proteini niske molekulske mase) bogati
argininom.
Fosfoproteini
Lipoproteini
Nukleoproteini
Glikoproteini
Hromoproteini
SLOŽENI (KONJUGOVANI) PROTEINI
DERIVATI PROTEINA
Jedinjenja dobijena hemijskim i enzimatskim modifikacijama. Mogu biti: - Primarni derivati (malo modifikovani,i nerastvorni u vodi) - Sekundarni derivati (modifikovani, primer - peptidi). Razlika između derivata proteina je u njihovoj veličini i rastvorljivosti.
DENATURACIJA PROTEINA Promena molekularne strukture (narušavanje nativne strukture) bez ras-kidanja peptidnih veza proteina. Narušava se kvaternerna, tercijarna i sekundarna struktura. Denaturacija je prouzrokovana zagrevanjem, pH sredinom, solima i površinskim efektima. Denaturacija uključuje gubitak biološke aktivnosti i veoma značajne pro-mene fizičkih i funkcionalnih osobina (npr. rastvorljivosti).
FAKTORI DENATURACIJE
Zagrevanje je ponekad poželjno (denaturacijom proteina surutke dobija se mleko u prahu koje se koristi u pekarskoj tehnologiji). Denaturacuja može da uzrokuje flokulaciju globularnih proteina ili stvaranje gela. Proteini koji u svojoj strukturi sadrže više hidrofobnih aminokiselinskih ostataka (Val, Leu, Phe) stabilniji su od hidrofilnih proteina. Zamrzavanjem se takođe denaturišu proteini. Hidrostatički pritisak (1-12 kbar ) denaturiše proteine. Ova denaturacija proteina je često reverzibilna. Hemijski agensi denaturacije: pH, organski rastvarači, deterdženti.
FUNKCIONALNE OSOBINE PROTEINA U HRANI
- To su fizičke i hemijske osobine koje utiču na ponašanje proteina u hrani tokom
proizvodnje, skladištenja, preparacije i konzumiranja.
Funkcija Mehanizam Vrsta namirnica Vrsta proteina
rastvorljivost hidrofilne osobine pića proteini surutke
viskozitet vezivanje vode, oblik i
veličina
supe, prelivi, sosevi proteini mišića,
proteini jaja
stvaranje gela delovanje proteina kao
adhezivnog materijala
meso, kobasice,
testenine i pekarski
proizvodi
proteini mišića, jaja i
mleka
emulzifikatori formiranje i stabilizacija
masnih emulzija
kobasice, supe, kolači proteini mišića, jaja i
mleka
stvaranje pene formiranje stabilnih
„filmova“ u kojima je
vezan gas
šlag, deserti, kolači proteini jaja i mleka
elastičnost hidrofobno vezivanje u
glutenu, disulfidne veze
u gelovima
meso, pekarski
proizvodi
proteini mišića,
proteini žitarica
Hemijska reaktivnost amino kiselina
1. reakcija sa ninhidrinom (koristi se za kolorimetrijsko dokazivanje amino kiselina,
nastaje purpurno obojeni kondenzacioni proizvod sa max. absorpcije na 570nm.
Prolin i hidroksi prolin daju žuti proizvod sa max. absorpcije na 440nm.
2. formolna titracija - blokiranje amino grupe formaldehidom, pa će karboksilna
grupa moći da ispolji svoju normalnu kiselost i može se odrediti titracijom sa NaOH.
C O
H
H + H3N CH2 COO CH2 N CH2 COO + HOH
3. deaminacija ( određivanje slobodne amino grupe u aminokiselinama metodom po
Van Slyke-u merenjem zapremine azota koji se razvija u reakciji aminokiseline sa
azotastom kiselinom).
H3N-CH2-COO- + HO-NO → HO-CH2-COOH + N2 + H2O
O
O
OH
OHR CH
NH2
COOH+
O
O
N
O
O
+ R-CHO+CO2
+3H2O
Ninhidrin Ruemanovo purpurno
AminokiselinaNaBH4
R CH2OH Redukcija
AminokiselinaH+, t oC
R CH2NH2 Dekarboksilacija
HEMIJSKE MODIFIKACIJE PROTEINA
ALKILOVANJE PROTEINA: SH i AMINO grupe se mogu alkilovati reakcijama sa
jodoacetamidom ili jodoacetatom. Dolazi do eliminacije pozitivnog naelektrisanja u
ostatku lizina i pojave negativnog naelektrisanja u molekulu.
P
SH
NH2
I-CH2-COOHP
S
NH CH2COOH
CH2COOH
Ova pojava uslovljava promenu rastvorljivosti proteina .
Amino grupe takođe mogu biti alkilovane sa aldehidima i ketonima u prisusustvu re-
duktanta kao što je NaBH4. U ovom slučaju Schiff-ove baze nastale karbonil-amin re-
akcijom se redukuju i na ovaj način je sprečeno dalje nastajanje Maillardovih proiz-
voda.
R CHO NH2 P+pH 9
R CH N PNaBH4
R CH2 NH P
ACILOVANJE PROTEINA: Amino grupe se aciluju u reakciji sa anhidridima karbok-
silnih kiselina. Dolazi do eliminacije pozitivnog naelektrisanja u molekulu lizina. Acilo-
vani proteini su mnogo rastvorljiviji od nativnih proteina. Tako se, na primer, rastvor-
ljivost kazeina može povećati acilovanjem.
P NH2 +
C CH3
O
O
C
O
CH3
pH 9P NH C CH3
O
+ CH3COOH
Acetanhidrid
FOSFORILACIJA PROTEINA: Proteini u reakciji sa fosforoksihloridom (POCl3) se
fosforiluju i to najčešće na hidroksilnim grupama serilnih i treonin ostataka i na amino
grupi ostataka lizina. Fosforilacijom se povećava elektronegativnost proteina.
P
OH
NH2
POCl3+ + 2HOH
POCl3+ + 2HOH
pH 8-9P
O
NH
P
O
O
O
P
O
O
O
+ HCl
N-fosfolizin
REAKCIJA PROTEINA SA AMINOKISELINAMA: Proteini biljaka su siromašni lizi-
nom i metioninom. Nutritivna vrednost biljnih proteina može se poboljšati kovaletnim
vezivanjem metionina a lizina na amino grupu ostatka lizina. Ovo se postiže reakci-
jom anhidrida metionina ili lizina sa proteinom.
N-karboksianhidrid
aminokiseline
+
CH
NH
R
C
C
O
O
O P NH2 P NH CO CH NH2
R
+ CO2
Protein Izopeptidna veza između lizil bočnog lanca
i aminokiseline
HEMIJSKE PROMENE PROTEINA KOJE UTIČU NA GUBITAK NUTRITIVNIH
OSOBINA NAMIRNICA I FORMIRANJE TOKSIČNIH JEDINJENJA
1. zagrevanje (inaktivacija enzima)
2. jonizacija vode:
H2O H2O+ + e-
H2O+ + H2O H3O
+ + OH
P + OH P + H2O
P + P P-P
3. oksidacija (metionin, cistein, cistin, triptofan, tirozin) – stvaraju se polimerizacioni proizvodi
4. karbonil-amin reakcije odigravaju u prisustvu azotovih jedinjenja, naročito primarnih i sekun-
darnih amina, one se nazivaju “karbonil-amin reakcije” ili “Maillardove reakcije”.
Inicijalna faza Maillardove reakcije je reakcija između aldehidne ili keto grupe
molekula šećera i slobodne amino grupe proteina ili molekula aminokiselina, zato se
vrlo često ona naziva i “šećer-amin reakcija”
OH
C
CH2OH
OH
HOHO
H
NHROH
+ H2O
-D-glukozilamin
O
CH2OH
NHROH
HOHO
H
R NH2+O
CH2OH
OHOH
HOHO
+ H2O
OH
CHO
CH2OH
OH
HOHO
-D-glukoza D-glukoza (otvoreni oblik)
Reakcija glukoze sa aminom do stvaranja glukozilamina, prvog proizvoda Maillardove
reakcije. Redukujući šećeri i proteini ili aminokiseline su supstrati za Maillardovu
reakciju u hrani.
Ova faza reakcije obuhvata kondenzaciju amina ili amino jedinjenja i karbonil grupe
redukujućih šećera dajući početni kondenzacioni proizvod - Shiffovu bazu, koja cikli-
zacijom daje N-supstituisani glukozilamin.
Glukozilamin dalje podleže čitavom nizu intramolekulskih premeštanja i izomeriza-
ciji poznatoj pod nazivom Amadorijevo premeštanje. Ove reakcije uključuju prelaz
derivata aldoze u keto derivate
O
CH2OH
NHROH
HOHO
H
CH2NHR
C
C
C
C
CH2OH
OH
OH
HO
O
H
H
H
-D-glukozilamin Amadorijev proizvod(1-amino-1-deoksi-2-D-fruktopiranoza)
Amadorijevo premeštanje -D-glukozilamina u amino-deoksiketozu
Amadorijevi proizvodi su nestabilni i podležu seriji kompleksnih reakcija kojima nastaju
aroma jedinjenja i mrki pigmenti koji se nazivaju melanoidini.
Mnogi faktori utiču na stepen Maillardovog tamnjenja u hrani. Prvi je da i aldehid ili ke-
ton (redukujući šećeri su najznačajniji u hrani) i amin (protein je daleko najznačajniji)
moraju da budu prisutni. Drugi faktori su: temperatura, koncentracija šećera i aminoki-
seline.
5. reakcija sa lipidima- Oksidacijom nezasićenih masnih kiselina nastaju reaktivni
alkoksi i peroksi radikali koji mogu da reaguju sa proteinima formirajući lipid-protein
reaktivne radikale. Ti radikali uslovljavaju polimerizaciju proteina.
LH + O2 LOOH
LOOH LO + OH
LOOH LOO + H
LO + PH LOP + H
LOP + LO LOP + LOH
LOP + O2 OOLOP
OOLOP + PH POOLOP + H
LOO + PH LOOP + LOOH
LOOP + LOO LOOP + LOOH
LOOP + O2 OOLOOP
OOLOOP + PH POOLOOP + H
LOO + PH LOOH + P
LO + PH LOH + P
P + PH P-P
P-P + PH P-P-P
P-P-P + P P-P-P-P
Lipidni peroksidi (LOOH) u namirnicama formiraju malonaldehid koji zatim
može da reaguje sa amino grupom proteina preko karbonil-amin reakcije formiraju-
ći Schiff bazu.
Nekovaletno vezivanje karbonilnih jedinjenja za proteine takođe doprinosi
promeni ukusa namirnica.
Reakcija sa fenolima. Fenolna jedinjenja, kao što su p-hidroksibenzoeve kise-
line mogu se oksidovati u prisusustvu molekularnog kiseonika pri alkalnoj pH u hi-
none. Nastali hinoni reaguju sa SH ili amino grupom proteina u ireverzibilnoj
reakciji.
Tanini (kondenzacioni proizvodi hinona) takođe reaguju sa lizinom i cisteinom
smanjujući njihovu svarljivost i biološku funkciju.
Reakcija sa nitritima. Nitriti se često dodaju mesnim proizvodima da bi se po-
boljšala njihova boja i sprečio rast mikroorganizama. Aminokiseline (Pro, His, Trp,
Arg, Tyr, Cys) ili njihovi ostaci reaguju sa nitritima formirajući kancerogena jedi-
njenja N-nitrozoamine.
Reakcija sa sulfitima
P-S-S-P + SO32- P-S-SO3
- + P-S-
Povratna reakcija pri kojoj nastaju S-sulfonatni derivati koji ne smanjuju
biološku funkciju proteina. Ovom reakcijom se povećava elektronegativnost i ras-
kidaju S-S veze u molekulu proteina.
BOJA
• Boja je, zajedno sa aromom, veoma važna osobina prehrambenih proiz-
voda, i veoma utiče na njihovu konzumnu prihvatljivost;
• Boja prehrambenog proizvoda može da ukaže i na promene u kvalitetu
hrane (tamno braon boja ukazuje da meso nije sveže);
• Hrana ima boju zahvaljujući svojoj sposobnosti da reflektuje različitu
količinu energije na talasnim dužinama sposobnim da stimulišu retinu u
oku. Opseg energije na koje je oko osetljivo pripisuje se vidljivoj svetlosti
(380-770 nm).
• Boja osvetljenog predmeta koja se vidi okom zavisi od tri faktora: spektralnih
karakteristika izvora svetlosti, hemijskih i fizičkih osobina objekta i spektral-
ne osetljivosti oka. Poslednja dva faktora se moraju standardizovati.
• U prehrambenoj industriji se umesto termina BOJA često koristi termin pig-
ment. Termin boja je više vezan za tekstilnu industriju;
• Poreklo boje je posledica refleksije;
• Pigment koji se vidi kao žuti, apsorbuje u plavo-zelenoj oblasti (450-470
nm), a onaj koji se vidi kao tamno plavi ima Amax 600nm, znači u žutom delu
spektra.
• ukoliko predmet absorbuje sve talasne dužine vidljive svetlost, on je crno
obojen, a ukoliko ih sve reflektuje onda je obojen belo.
BILJNE BOJE (PIGMENTI)
TETRAPIROLI:
- hem jedinjenja
- hlorofili
TETRATERPENOIDI
- karotenoidi
O-HETEROCIKLIČNA JEDINJENJA
- flavonoidi
FENOLNI DERIVATI
- fenoli
- hinoni
N-HETEROCIKLIČNA JEDINJENJA
- betalaini
- indigo
- indol derivati
TETRAPIROLI
osnovna strukturna jedinica je pirol
četiri pirolne jedinice povezane u porfirinski prsten
MIOGLOBIN I HEMOGLOBIN
• Oba pigmeta imaju vezan proteinski deo – globin;
• Centralni jon je gvožđe (ima šest koordinativnih veza);
• Jon gvožđa je preko histidil ostatka proteina povezan, 4 N-atoma i O atoma koji
ostvaruje vezu preko slobodnog elektronskog para;
• U formiranju boje mioglobina utiče i stepen oksidacije Fe i fizičke osobine globina;
• U svežem mesu i u prisustvu kiseonika uspostavlja se dinamički sistem tri pig-
menta: oksihemoglobin, mioglobin i metmioglobin;
• Reverzibilna reakcija sa kiseonikom je sledeća:
Mb+ O2 MbO2
• U oksihemoglobinu i mioglobinu gvožđe je u fero obliku;
• Oksihemoglobin predstavlja fero kovalentni kompleks mioglobina sa kiseonikom;
• Jasno crvena boja u mesu posledica je prisustva oksihemoglobina;
• Oksidacijom Fe prelazi u +3 oksidaciono stanje i formira se metmioglobin;
• Gubitak boje uslovljen je sledećom reakcijom:
MbO2 Mb MetMb
crven purpurno crven
braon
• Metmioglobin ne vezuje kiseonik;
• Redukciona sredstava u tkivima redukuju metmioglobin u fero formu;
• Vrsta pakovanja mesa utiče na uspostavljane hemijskih ravnoteža;
• Formiranje nitrozilmioglobina;
• Hemoglonin (4 mioglobina).
HLOROFILI
• Boja lišća i nezrelih plodova;
• Tetrapirolni pigment, a porfirinskom prstenu centralni atom je magnezijum
• Postoje hlorofil a i b koji se javljaju zajedno u odnosu 1:25
TETRATERPENOIDI
KAROTENOIDI
• žuti, narandžasti i crveni;
• podeljeni u tri grupe: 1. aciklični (likopen) I
2. monociklični (g-karoten) II
3. biciklični (a-karoten, III, i b-karoten IV)
- Ukoliko sadrže kiseonik u formi hidroksilne, metoksi, karboksilne, epoksi, keto
grupe nazivaju se ksantofili. Primer – lutein.
• Boja je posledica postojanja sistema konjugovanih veza, strukturnih karakteristika
krajnjih grupa i količine dodatog kiseonika;
• Minimum sedam konjugovanih dvostrukih veza neophodno je za pojavu žute boje;
• Svaka dvostruka veza može se naći u cis i trans konfiguraciji (trans konfiguracije daju
tamniju boju);
• Transformacija trans u cis uslovljena je svetlošću, zagrevanjem i prisustvom kiselina;
• Karotenoidi se u hrani javljaju u jednostavnim ili kompleksnim smešama;
• Sadržaj karotenoida se menja tokom sazrevanja voća i povrća;
Mnogi karotenoidi se sintetički dobijaju i koriste kao boje
• Transformacija b- karotena u vitamin A:
O-HETEOCIKLIČNI DERIVATI
FLAVONOIDI
ANTOCIJANINI
• Javljaju se najčešće u formi glikozida (šećeri: glukoza, galaktoza i ramnoza)
• Crvena, plava ljubičasta boja voća u povrća
• Kada se šećer ukloni hidrolizom, aglikonski ostatak se naziva ANTOCIJANIDIN
• Antocijanidini se sastoje od 2-fenil-benzopirilium ili flavilium ostatka sa mnoštvom OH i
OCH3 vezanih grupa
O
A
B
C
1
2
3
45
6
7
8 1'
2'
3'
4'
5'
6'
• Veći broj OH grupa uslovljava tamnije nijanse plave boje, metoksi grupe uslovljavaju
crvenu boju;
• U kiseloj sredini su antocijanidini jače obojeni;
• Antocijanidini se uništavaju tokom proizvodnje i skladištenja hrane. Faktori koji ubrza-
vaju ovaj proces su: visoka temperatura, visoka koncentracija šećera, pH;
FENOLNI DERIVATI
NAFTAHINONI
ANTRAHINONI
O
O
1
4
O
O
1
4
2
367
8
5
9
10
TANINI
• Tanini su polifenolna jedinjenja prisutna u voću. Daju žutu i braon boju.
• Podeljeni su u dve klase: kondenzovani tanini – proantocijanidini, i oni koji
podležu hidrolizi;
• Sadrže veliki broj OH grupa te stoga imaju sposobnost da se vezuju za poli-
saharide,proteine I alkaloide;
• Tanini koji podležu hidrolizi sastoje se od fenolnih kiselina i šećera i hidroli-
zuju u kiseloj, alkalnoj sredini ili pod dejstvom enzima. Oni su poluestri galne
kiseline ili heksahidroksidifenilne kiseline.
• Najčešće vezani šećer je D-glukoza;
• Galotanini tokom hidrolize daju galnu kiselinu, a elagitanini elagičnu
kiselinu (lakton dimera galne kiseline)
• Proantocijanidini su polimeri flavan-3-ola
• mnoge biljke sadrže tanine koji su polimeri (+)-katehina I (-)-epikatehina
• teaflavini nosioci braon i narandžasto-crvene boje suvog lišća čaja
LIGNINI
• polimerni prirodni proizvodi sledećih prekursora: trans-konferilalkohola,
trans-sinapilalkohola i trans-p-kumarilalkohola
• tamno braon pigmenti
trans-konferilalkohol trans-sinapilalkohol trans-p-kumarilalkohol
N-HETEROCIKLIČNE BOJE
BETALAINI
• Sadrže betacijanine (crvene boje) i betaksantine (žute boje);
• Oni su vodorastvorni i nalaze se u vakuolama biljaka;
• Betacijanini hidrolizom daju betanidin ili izobetanidin;
• Betanidin sadrži dve karboksilne grupe, dve fenolne grupe i asimetrične C-2
i C-15 atome
AROMA SUPSTANCE
Izučavanje arome materijala (hrane) uključuje:
• Izučavanje hemijske strukture hrane koja ima miris i ukus;
• Upoznavanje sa interakcijom tih jedinjenja i receptora u organima za ukus i miris
• Prenos signala od organa do centralnog nervnog sistema
• Postoje četiri osnovna ukusa: sladak, gorak, kiseo i slan;
• Osnovni uslov da supstanca proizvede ukus je da u vodi bude rastvorna;
• Male razlike u strukturi uslovljavaju veoma velike razlike u: stapenu slatkoće, gorči-
ne ili slanosti;
• Metil grupa ili hlor u p-položaju redukuje slatkost na pola;
• Nitro grupa u m-položaju uslovljava gorak ukus;
• Amino grupa u p-položaju vraća slatkost;
• Imino, metil, etil grupa uslovljavaju gubitak ukusa;
Jedinjenja slatkog ukusa u svojoj strukturi sadrže elektronegativni atom (A), na primer
kiseonik ili azot. Za taj atom najčešće je vezan proton kovalentnom vezom (AH). Tako
da AH grupa može biti hidroksilna, amino ili imino grupa. Na razdaljini od 0.3 nm od AH
mora se nalaziti drugi elektronegativni atom (B) koji opet može biti kiseonik ili azot.
HEMIJSKA STRUKTURA I UKUS
• Supstance odgovorne za ukus moraju biti rastvorne u vodi;
• Različiti stereoizomeri imaju različite ukuse;
• Neke amino kiseline u L-formi imaju gorak ukus, a u D-formi sladak ukus;
• L-triptofan je upola gorči od kafeina, a D-triptofan je 35 puta slađi nego saharoza;
• Najznačajniji molekuli odgovorni za SLADAK UKUS: saharoza, skrobni sirup, glukoza, invertni
šećer, šećerni alkoholi (sorbitol, manitol i ksilitol);
• Postoje razlike i između L-i D- forme šećera. L-glukoza je slabo slana, dok je D-glukoza slatka;
• KISELI UKUS svojstven je kiselinama: limunska, vinska, sirćetna, malonska, mlečna;
• Fosforna kiselina često se dodaje u blago kisela pića;
• Alkohol umanjuje kiselost organskih kiselina (vino);
• Kiselost kiselina zavisi od pH, prirode kisele grupe, jonizacionih konstanti itd.
• SLANI UKUS svojstven je solima;
• Slani ukus zavisi i od katjonskog i od anjonskog dela;
• GORAK UKUS imaju i amino kiseline i soli, a važni nosioci ovoga ukusa su peptidi;
Proteolizom kazeina formiraju se gorki dipeptidi (npr. gorak ukus sira)
• Alkaloidi su izuzetno gorka jedinjenja. To su azotova organska jedinjenja;
N
N
N
N
CH3
CH3
H3C
O
O
kofein kapsaicin
Podela alkaloida: -Alkaloidi ražane glavnice (ergot alkaloidi) – LSD, Ergotamin -Alkaloidi maka – Papaverin, Narkotin, Morfin -Tropanski alkaloidi – Skopolamin, Kokain -Alkaloidi derivati purina - Kofein -Karbociklični alkaloidi – Kapsaicin, Efedrin -Ostali alkaloidi - Strihnin
Po svojoj strukturi mogu biti: derivati hinolina, izoholina, piridina, piperidina, indola, imidazola,
purina. Kinin, kofein i teobromin su najpoznatiji
Gorki ukus daju i glikozidi NARINGENIN i HESPERIDIN. Aglikon NARINGENINA se naziva narin-
gin, a hesperidina hesperetin. Javljaju se u grejpu i drugom južnom voću.
Čist naringenin je gorči od kinina.
MIRISI
•Hemijska struktura nije uvek dominantan faktor za miris. Često jedinjenja slične strukture imaju
različite mirise.
•Stereohemija ponekad utiče na miris, a nekad i ne. Primer: cis-3-heksanol ima osvežavajući
miris, a njegov trans izomer ne.
•Miris zasićenih kiselina menja se sa povećanjem ugljovodoničnog niza.
•Buterna kiselina ima neprijatan miris, sa povećanjem niza jačina mirisa slabi.
• Veliki broj aroma nastaje kao posledica neenzimskih reakcija (lipidne oksidacije, Štrekerove
degradacije amino kiselina, heterolisom ugljenih hidrata, interakcijom nastalih međuproizvoda
navedenih reakcija, itd.) koje se dešavaju tokim proizvodnje i skladištenja hrane.
Značajnija jedinjenja koja doprinose aromi su:
1. KARBONILNA JEDINJENJA - Veliki broj karbonilnih jedinjenja nastaje tokom lipidne oksidacije i
degradacije amino kiselina i karotenoida
2. FURANONI
• najpoznatiji je MALTOL koji se formira tokom prženja ječma, kafe, kakaoa.
• Korica hleba sadrži maltol, a prijatan miris čokolade, kremova, likera potiču od njega
• Formira se iz di-, tri- i tetra saharida uključujući i izomaltozu, maltotetraozu .
• Ima i antioksidativne karakteristike
• 4-hidroksi-2,5-dimetil-3-dihidrofuranon (1) ima ukus karamele
• 2,5-metil-3-dihidrofuranon (1) ima ukus sveže pečenog hleba
1,2,3 - Furanoni, 4 - Izomaltol, 5 – Maltol
3. LAKTONI
• uglavnom prijatna aroma
• laktoni koji u svojoj strukturi sadrže duge ugljovodonične nizove nalaze se u hrani sa viso-
kim sadržajem masti (mleko, meso) ali i u voću (breskva), i nastaju iz odgovarajućih hidrok-
si karboksilnih kiselina
• doprinose i aromi pića (viski)
4. TIOLI, TIOETRI,SULFIDI
• nastaju iz cistina, cisteina i metionina
• nalaze se skoro u svim namirnicama sa visokim sadržajem proteina
5. TIAZOLI
-nalaze se kafi, pešenom mesu, krompiru, zagrejanom mleku, pivu
6. OKSAZOLI
• aroma mesa
7. PIRAZINI
• više od 50 različitih pirazina je pronađeno u hrani
• nastaju Majardovim reakcijama ili tokom pirolize nekih amino jedinjenja
• veoma su rasprostranjeni u termički tretiranoj hrani (hleb, meso, pržena kafa, prženi lešnik,
prženi orasi, prženi bademi)
• 2-metoksi-3-izobutilpirazin - miris zelenog bibera
• uklanjanje metoksi ili alkilne grupe smanjuje intenzitet mirisa
N
OCH3H3C
CH3
8. FENOLI
• Fenolne kiseline i lignin termičkom degradacijom ili u prisustvu mikroorganizama formiraju
fenolna jedinjenja;
• Dimljenjem mesa fenoli penetriraju u tkiva mesa ili ribe;
• Puter sadrži fenol, krezol, i gvajakol;
• Veliki broj aroma supstanci formiraju se tokom normalnog metabolizma životinja, biljaka i
mikroorganizama;
• Enzimi potpomažu nastajanje ovih aroma.
1. KARBONILNA JEDINJENJA, ALKOHOLI
2. ESTRI
3. TERPENI (izoprenoidi, etarska ulja) - nastaju povezivanjem dva ili više izoprena
-prema broju izoprenskih jedinica terpeni se dele na sledeće grupe
aciklični monoterpeni
monociklični monoterpeni
mentol daje efekat hladnog ukusa. Nalazi se u etarskom ulju peperminta
u terpene spadaju i razna jedinjenja aromatične strukture
VITAMINI
• 1912. godine Funk je izolovao iz pokožice pirinča jedinjenje koje je štitilo
od bolesti beri-beri
• Vita - život. Vitamini su bili po strukturi amini.
• Danas i druga jedinjenja imaju vitaminski karakter;
• Nalaze se u maloj količini. Jedinice su: IU, mg i g.
• Avitaminoza, hipovitaminoza i hipervitaminoza;
• Mogu imati i ulogu koenzima;
• Najčešće se nalaze u hrani u obliku provitamina, koji se transformišu u
vitamine.
VITAMINI RASTVORNI U MASTIMA
VITAMIN A (retinol)
Ciklični nezasićen alkohol koji se sastoji od cikličnog prstena b-jonona, dva
ostatka izoprena i primarne alkoholne grupe;
• dobro se rastvara u mastima i organskim rastvaračima
• nalazi se u jetri životinja, mleku, žumancetu, šargarepi, paradajzu
H3C CH3CH CH C CH CH C CH CH CH2OH
CH3HCH3
CH3
Vitamin A1 (retinol)
• U biljkama se nalazi provitamin vitamina A – karoten
• Najaktivniji je b-karoten i pri njegovom razlaganju nastaju 2 molekula vitamina A
• Sintetički vitamin A proizvodi se u obliku palmitata ili acetata.
• Umesto CH2OH imaju CH2OR, R= CO-CH3 ili CO-(CH2)14-CH3
• Količina se izražava u IU; 1IU=0.344mg
• Dozvoljena dnevna doza je 5000 IU
• Prilično je stabilan na zagrevanje u odsustvu kiseonika
• Osetljiv je na oksidaciju (svetlost) zbog prisustva = veza. Osetljiv na prisustvo lipidnih peroksida, jona Cu i Fe.
• Stabilniji u alkalnoj , a manje u kiseloj sredini
VITAMIN D
- najvažnije su dve forme ovoga vitamina: D2 (ergokalciferol) i D3 (holekalciferol)
• U prirodi se nalaze njihovi provitamini: ergosterol i 7-dehidro-
holesterol. Pod dejstvom UV zračenja nastaju vitamin D2 i D3
(sunčanje).
• Nalaze se u mastima, jetri, žumancetu, ribljim uljima, kod bilja-
ka u biljnim uljima, a ima ga i u kvascu.
• Nedostatak vitamina dovodi do rahitisa i osteoporoze.
• Prilično je stabilan i njegov gubitak je mali tokom proizvodnje i
skladištenja hrane.
• Pasterizacija, sterilizacija i zagrevanje mleka ne utiču na gubi-
tak vitamina.
• Niske temperature ne utuču na smanjenje koncentracije vita-
mina.
• Koncentracija se izražava u IU. Dnevna potreba je 500 IU.
• Dodaje se u margarin i mleko.
VITAMIN E
• Tokos -potomstvo, fero -nositi
• Tokoferoli su derivati 2- metil-2-(4’,8’,12’-trimetiltridecil)-hromanola (tokol)
• Tokoferoli su bezbojne tečnosti, rastvorne u mastima i organskim rastvaračima;
Hemijske reakcije tokoferola:
Oksidacijim a-tokoferol daje meta stabilan epoksid koji se ne-
povratno konvertuje u a-tokoferolhinon. Redukcijom hinona
nastaje hinol. Oksidacijom sa azotnom kiselinom nastaje o-hi-
non ili crveni tokoferol koji ne postoji u prirodi.
• Tokoferoli su važni antioksidanti u hrani naročito u biljnim
uljima;
• Sadržaj tokoferola i tokotrienola može se videti u tabeli:
• Tokoferoli gube aktivnost tokom proizvodnje i skladištenja hrane;
• Kuvanjem povrća 30 min. tokoferol se malo gubi;
• Dnevna potreba je 30 IU.
VITAMIN K
- javlja se u dve forme K1 i K2
• Osnovna struktura je 1,4-naftohinon.
• Uništava se pod uticajem svetlosti i alkalija, a nešto je rezistentniji na dejstvo kise-
onika i zagrevanje.
• Dnevna potreba oko 4 mg.
• Nalazi se u spanaću i drugim tamnije zelenim biljkama, kao i u svinjskoj jetri.
• Sprečava krvavljenje, olakšava koagulaciju krvi.
-menadion (2-metil-1,4-naftohinon) sintetički vitamin K
VITAMINI RASTVORNI U VODI
VITAMIN C
• bela kristalna supstanca, rastvorna u vodi
• usled prisustva dve enolne OH grupe prilično
je jaka kiselina.
• lako se reverzibilno oksiduje u L-dehidroas-
korbinsku kiselinu.
• sadržaj je prikazan u tabeli
Askorbinska kiselina se javlja u četiri stereoizomerna oblika. U prirodi se nalazi u L-
obliku. D-askorbinska kiselina ima deset puta, a izoaskorbinska kiselina dvanaest puta
manju vitaminsku aktivnost od L-askorbinske kiseline.
OO
OHHO
HOH
H2COH
OO
OHHO
HOH
H2COH
OO
OHHO
OHH
CH2HO
OO
OHHO
HHO
CH2HO
L-askorbinska kiselina L-izoaskorbinska kiselina (L-eritorbinska kiselina)
D-askorbinska kiselina D-izoaskorbinska kiselina (D-eritorbinska kiselina)
Askorbinska kiselina pokazuje izrazito kisele osobine, iako nema slobodnih hidrok-
silnih grupa kao većina ostalih organskih kiselina koje se nalaze u hrani. Kiselost as-
korbinske kiseline uslovljena je njenom sposobnošću da odaje proton iz enolne hid-
roksilne grupe, koja se nalazi na C-3 atomu:
HEMIJA ASKORBINSKE KISELINE
L-askorbinska kiselina
OO
OHHO
HOH
H2COH
OO
OHO
HOH
H2COH
+ H
L-askorbat
Još jedna interesantna karakteristika askorbinske kiseline je da je ona neobično stabi-
lan g-lakton (lakton je estar koji nastaje intramolekulskom esterifikacijom b- i g-oksiki-
seline). Stabilnost ove kiseline se gubi oksidacijom u dehidroaskorbinsku kiselinu, koja
se lako hidrolizuje u diketogulonsku kiselinu:
OO
OO
HOH
H2COH
H2O
OH OH O
OH
OOOH
L-Dehidroaskorbinska kiselina Diketogulonska kiselina
VITAMIN B1 (tiamin)
• učestvuje u izgradnji koenzima koji učestvuje u metabolizmu ugljenih hidrata
• reaktivan je i u obliku tiamin difosfata i ulazi u sastav nekih enzima
N
N
NH2
H3C
CH2 N
S
CH3
CH2 CH2OH
Cl
• sadrži prsten pirimidina i prsten tiazol
• sadrži i primarnu alkoholnu grupu koja može biti esterifikovana
• Nalazi se u svim cerealijama, pasulju, , šargarepi, kupusu, kod životinja u jetri,
mozgu,
• Jedan od najnestabilnijih vitamina
• Zagrevanje, kiseonik, alkalna i kisela sredina uništavaju tiamin
• Svetlost ne doprinosi razgradnji
• Gubi se tokom pečenja hleba, mlevenja zrnastih proizvoda, pasterizacije mleka,
kuvanje mesa utiče na redukciju aktivnosti tiamina
• Dnevna potreba 2mg.
VITAMIN B2 (riboflavin)
• Prvo je izolovan iz mleka
• U strukturi riboflavina nalazi se kondenzovani benzenov, pirazinov i pirimidinov prsten
N
NN
N
O
O
HH3C
H3C
CH2 CH CH CH CH2OH
OH OH OH
• U ulozi koenzima ulazi u sastav dva važna enzima: flavin mononukleotid (FMN), i
flavin adenin dinukleotid (FAD)
• hemijska osobina - laka oksidacija i redukcija- odgovorne su za njegovu biološku
aktivnost
• Nalazi se u kvascu, paradajzu, jajima, zelenom povrću, životinjskim organima,
jetri;
• stabilan na prisustvo kiseonika i u kiseloj sredini, a nestabilan u alkalnoj sredini i
pri dejstvu svetlosti
• jedino se u mleku nalazi u slobodnoj formi
• riboflavin je stabilan tokom skladištenja mleka u prahu
• pasterizacijom riboflavin u mleku gubi malo od svoje aktivnosti
• dnevna potreba 1-3 mg
VITAMIN B6 (piridoksin)
• Postoje tri derivata koji se razlikuju po vrsti supstituenata na C4 atomu prstena
• Sva tri oblika javljaju se u formi soli
• Vitamin B6 ima značajnu ulogu kao koenzim piridoksal-5-fosfat, tokom metabo-
lizma amino kiselina
• Rasprostranjen je u hlebu, pasulju, krompiru, mesu
• Piridoksin je stabilan tokom zagrevanja i u alkalnoj i kiseloj sredini
• Osetljiv je na svetlost, vazduh i zagrevanje
• Dnevna potreba 2 mg
NIACIN
- zajednički naziv za nikotinsku kiselinu (a) i nikotinamid (b):
• Nikotinamid je komponenta dva veoma važna enzima NAD i NADP, koji učestvuju u
glikolizi, sintezi mast itd. I drugim oksido-redukcionim reakcijama;
• Nikotinamid poznat je i kao i vitamin PP (preventive pelagra - sprečava pelagru);
• Pri nedostatku ovog vitamina dolazi do promena na koži,organima za varenje i na
nervnom sistemu;
Izvori ovoga vitamina su prikazani u tabeli
• Jedan od najstabilnijih vitamina iz grupe B
• Stabilan tokom zagrevanja, dejstva svetlosti i kiseonika i u alkalnoj i kiseloj sredini
VITAMIN B12 (cijanokobalamin)
- vitamin sa najkompleksnijom strukturom
• nedostatak uzrokuje anemiju i nervne smetnje
• vitamin B12 sintetišu mikroorganizmi
• ne uništava se tokom kuvanja, pasterizacije
• dnevna potreba 5-15mg
FOLNA KISELINA
• folium - lišće
• žuti prah, dobro rastvoran u alkoholu
• dnevna potreba 200-400 mg
• u organizmu se redukuje u tetrahidrofolnu kiselinu koja učestvuje u sintezi proteina
i nukleinskih kiselina.
• prirodni derivati folne kiseline nestabilni su tokom kuvanja, a sama folna kiselina je
stabilna tokom zagrevanja, pasterizacije mleka, kuvanja mesa, ali nestabilna u
alkalnoj i kiseloj sredini.
PATOTENSKA KISELINA
•
• Pantoten –svuda
• Slobodna kiselina je vrlo nestabilna
• Viskozna tečnost
• Javlja se kao komponenta koenzima A
• Dnevna potreba 5-20 mg
• Nedostatak izaziva promene na
koži i nervnom sistemu
• Vitamin je stabilan na vazduhu, u
opsegu pH 5-7, tokom pasterizacije
i sterilizacije
BIOTIN
• sadrži tri asimetrična C-atoma i osam različitih
stereoizomera su moguća;
• nalazi se u nekim proizvodima u slobodnoj for-
mi (povrće, mleko i voće) i vezan za protein
(meso, zrna i kvasac);
• dobri izvori su meso, jetra, mleko, jaje, povrće i
pečurke;
• važan je u sintezi masnih kiselina;
• dnevna potreba 100-300 mg;
• prilično je stabilan na vazduhu i u neutralnoj i
kiseloj sredini.
ADITIVI
• Dodaju se hrani ili se nalaze kao konstituenti hrane;
• Održavaju kvalitet hrane;
• Poboljšavaju nutritivne karakteristike;
• Olakšavaju proces proizvodnje;
• Utiču na bolju prihvatljivost hrane od strane konzumenata;
• Pod aditivima podrazumevaju se antioksidanti, minerali, vitamini, boje,
arome, bilo da su prirodnog ili sintetičkog porekla.
• Aditivi su i:
Organske i neorganske kiseline
• Imaju ulogu pufernog sistema;
• Utiču na hidrolizu makromolekula;
• Utiču na ukus;
• Imaju antibakterijska i antifugalna svojstva;
• Najčešće organske kiseline koje su sastojci hrane: sirćetna, mlečna, limun-
ska, malonska, fumarna, vinska, askorbinska, benzoeva;
• Najčešće neorganske kiseline: fosforna, sumporna, HCl, ugljena, azotna i
njihove soli.
• mnoge kiseline tokom hemijskih promena formiraju gasove
• ugljen-dioksid se formira iz karbonatnih ili bikarbonatnih soli
Aditivi koji imaju helirajuća svojstva
• stabilizuju hranu helirajući metalne jone
• najčešće se koristi EDTA- etilendiamintetrasirćetna kiselina
Antioksidanti
Arome
• prirodne arome;
• arome identične sa prirodnim, ali dobijene hemijskim sintezama;
• sintetičke arome;
Bojene materije
Antimikrobne supstance (hemijski prezervativi)
1. Sumpor-dioksid i sulfiti
• Koriste se kao antimikrobne i kao antioksidativne supstance. Inhibiraju i
neenzimsko tamnjenje;
• Dodaju se vinu još od rimskih vremena;
• Primenjuju se i različiti sulfiti koji stvaraju SO2.
2. Nitrati i nitriti
•Daju karakterističnu boju mesu i suhomesnatim proizvodima;
•Nitriti u mesu inhibiraju formiranje toksičnih proizvoda tokom delovanja
Clostridium botulinum;
•Najveći nedostatak ovih jedinjenja je formiranje kancerogenih nitrozoamina.
3. Sorbinska kiselina – 2,4-heksadienska kiselina
•Slabo rastvorna u vodi, dok su Na i Ca-soli rastvorne;
•Inhibira rast kvasaca i plesni u vinu, sokovima, sušenom voću, siru, mesu i ribi;
•Sorbati su izuzetno aktivni pri nižem pH u prelivima za salatu, proizvodima od para-
dajza;
•Veće koncentracije izazivaju neprijatan ukus.
•Najčešće se koristi K-sorbat.
4. Gliceril estri
• monogliceridi imaju antimikrobno delovanje, naročito na gram-pozitivne
bakterije i kvasce;
• najpoznatiji je gliceril monolaurat (inhibira rast streptokoka).
5. Propionska kiselina
6. Sirćetna kiselina
7. Benzoeva kiselina
8. Parabeni - alkilni estri p-hidroksibenzoeve kiseline:
• imaju antimikrobno delovanje i u alkalnoj i u kiseloj sredini
C
CHOH
CH2OH
O C
O
(CH2)10 CH3
C
O
OCH3
OH
C
O
O(CH2)2CH3
OH
C
O
O
OH
(CH2)6 CH3
9. Antibiotici
• Jedinjenja koja proizvode razni mikroorganizmi, a koji sprečavaju rast dru-
gih mikroorganizama;
• Postoje ciklični, aliciklični, aromatični i heterociklični antibiotici i oni koji su
derivati polipeptida;
• Penicilini, tetraciklini, hloromicetin, streptomicin.
Antibiotici koji se koriste u poljoprivredi i proizvodnji hrane
- Benzilpenicilin, kloksacilin, ampicilin, feneticilin kalijum
- Hlortetraciklin i oksitetraciklin
- Streptomicin i dihidrostreptomicin
- Neomicin, oleandomicin, spiramicin
- Hloramfenikol
- Framicetin, bacitracin i polimiksini
- Tilozin i nizin (nisu u humanoj upotrebi)
- Nistatin
Zaslađivači
Dele se u dve grupe:
1. nenutritivni ili nisko kalorični zaslađivači
2. nutritivni zaslađivači
Nenutritivni zaslađivači su:
• Saharin - 300 puta slađi od saharoze;
• Ciklamat - 30-40 puta slađi od saharoze;
• Aspartam - dipeptidni derivat, L-aspartil-L-fenilalanin metil estar, 200 puta
slađi od saharoze, nestabilan u kiseloj sredini i pri zagrevanju.
C
NH
S
O
O O
CH2
CH
CO
CH3
O
N
H
CC
O
HCH2
H3N
CO
O
Saharin Aspartam
2. Nutritivni zaslađivači
POVRŠINSKI AKTIVNI AGENSI
- Dodaju se hrani u cilju snižavanja površinskog napona;
- Dodaju se u cilju stabilizacije svih vrsta disperzionih sistema (emulzija, pena,
aerosola i suspenzija).
- Emulzije su mleko, puter i majonez.
KONTAMINANTI
Mikrobiološki toksini
1. mikotoksini
2. toksini koje proizvode bakterije
Pesticidi
•hemijska sredstva koja štite biljke i životinje od raznih štetočina.
Dele se na :
•insekticide - koji mogu biti polihalogenski ugljovodonici i organofosforna
jedinjenja
• herbicide (hlorazin)
• fungicide (ciram)
CH ClCl
CCl3
HH
H
H
H
HCl
Cl
ClCl
Cl
Cl
NO2OPCH3O
OCH3
S
SPCH3O
OCH3
S
CH2CONHCH3
DDT
Ciklohlorcikloheksan
Metafos Fosfamid
Polihlorna bifenilna jedinjenja
Tragovi metala
Toksični elementi: živa, kadmijum, antimon, olovo, arsen
Kontaminacija je moguća i tokom procesa proizvodnje i pakovanja namirnica;
Policiklični aromatični ugljovodonici