Biochemia żywności

Cykl wykładów i ćwiczeń zawiera wiadomości na temat zmian biochemicznych i metabolicznych zachodzących w surowcach wykorzystywanych w przemyśle spożywczym oraz reakcji biochemicznych przebiegających w czasie przetwarzania żywności, które decydują o własnościach sensorycznych, żywieniowych i funkcjonalnych produktów spożywczych.

Budowa i biochemia tkanki mięśniowej- mechanizm skurczu mięśnia, filamenty miozynowe i aktynowe- rola ATP w reakcji Lohmana. Pośmiertny metabolizm tkanki mięśniowej. Glikoliza pośmiertna i metabolizm ATP. Efekty DFD (dark-firm-dry) oraz PSE (pale-soft-exudative). Fragmentacja miofibryli i przemiany mioglobiny podczas dojrzewania mięsa. Kalpaina (CAF) i katepsyny lizosomalne. Efektory przemiany oksymioglobina-metmioglobina.Przemiany biochemiczne w surowych owocach i warzywach. Klimakterium oddechowe. Biosynteza etylenu – cykl metioninowy. Biosynteza i degradacja chlorofili, rola kwasu aminolewulinowego (ALA). Dojrzewanie owoców i warzyw. Biosynteza kwasu mewalonowego jako prekursora karotenoidówBiosynteza flawonoidów – rola PAL. Biosynteza antocyjanin i jej fotoregulacja.Dojrzewanie owoców i warzyw – przemiany tekstury i smakowitości. Degradacja ściany komórkowej owoców i depozycja lignin we wtórnej ścianie komórkowej warzyw.

Zmiany biochemiczne w ziarnach zbóż. Biosynteza skrobi i ciał białkowych endospermy. Indukcja aktywności enzymatycznych i przemiany biochemiczne podczas kiełkowania zarodka. Przechowywanie ziaren zbóż.

Przemiany biochemiczne mleka surowego. Biosynteza kwasów tłuszczowych i białek mleka. Biochemia serowarstwa i napojów mlecznych.

Ciemnienie nieenzymatyczne. Etapy i mechanizm reakcji Maillarda. Reakcja karbonylaminowa, przegrupowanie Amadori, reakcja Streckera. Utlenianie kwasu skorbinowego. Aktywność antyoksydacyjna produktów ciemnienia nienzymatycznego. Chemiczna i biochemiczna inhibicja ciemnienia nieenzymatycznego.

Ciemnienie enzymatyczne. Oksydazy polifenolowe u roślin, specyficzność i inhibicja. Związki fenolowe w żywności,pochodne kwasu cynamonowego, flawonoidy.

Oksydaza polifenolowa w fermentacji herbaty. Metody kontroli ciemnienia enzymatycznego.

Ćwiczenia:

Substancje barwne tkanki mięsnej

- oznaczanie ogólnej zawartości barwników hemowych oraz poszczególnych form mioglobiny (mioglobiny, oksymioglobiny i metmioglobiny) w mięsie

- badanie wpływu ogrzewania mięsa na przemiany barwników hemowych

Barwniki roślin

- ekstrakcja barwników rozpuszczalnych w tłuszczach i w wodzie

- oznaczanie zawartości chlorofilu a i b oraz sumy karotenoidów

- badanie wpływu temperatury i pH na przemiany chlorofili i antocyjanów

Peroksydacja lipidów

- omówienie metod oznaczenia produktów utlenienia tłuszczów w żywności

- badanie wpływu: jonów metali przejściowych, kwasu askorbinowego, BHT i EDTA na szybkość przebiegu peroksydacji kwasu linolowego

- oznaczenie produktów utleniania lipidów w mięsie surowym i ugotowanym

Stabilność kwasu askorbinowego

- budowa i funkcje fizjologiczne kwasu askorbinowego

- rola kwasu askorbinowego jako dodatku do żywności

- badanie stabilności kwasu askorbinowego w wodnym roztworze w zależności od pH, temperatury i obecności jonów Cu2+

- wpływ gotowania na zawartość kwasu askorbinowego w kapuście

Ciemnienie nieenzymatyczne

- reakcja Maillarda, karmelizacja

- badanie wpływu pH, rodzaju cukru (glukoza, fruktoza, sacharoza, laktoza) na intensywność ciemnienia nieenzymatycznego w układach modelowych

Starzenie tkanek roślinnych. Ciemnienie enzymatyczne

- fizjologia tkanek roślinnych uszkodzonych mechanicznie np. minimalnie przetworzonych owoców i warzyw

- omówienie enzymów odpowiedzialnych za proces enzymatycznego ciemnienia

- badanie wpływu mechanicznego zranienia i krótkotrwałego przechowywania na aktywność oksydazy o-difenolowej oraz peroksydazy nieswoistej w korzeniach marchwi

- oznaczanie zawartości fenoli rozpuszczalnych

Inhibitory trypsyny w nasionach roślin strączkowych

- oznaczenie aktywności inhibitorów trypsyny w wybranych nasionach

- ocena wpływu obróbki hydrotermicznej nasion na aktywność tych antyżywieniowych składników żywności.

1) Eskin M. N. A. Biochemistry of Foods. Second Edition. Academic Press. San Diego. CA. 1990.2) Miller D.D. Food Biochemistry. Laboratory Manual. J.Wiley & Sons, Inc., New York, 1998.3) Palka K. Zmiany w mikrostrukturze i teksturze mięśni bydlęcych podczas dojrzewania poubojowego i dojrzewania. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie. Rozprawy. Zeszyt 270. Kraków 2000.4) Friedman M. Food browning and its prevention: An overview. Journal of Agriculural and Food Chemistry, Vol. 44, nb. 3, 631-653.5) Sikorski Z.E. (red.) Chemia Żywności. WNT,Warszawa 1994,20006) Bartosz G. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. PWN, Warszawa, 2003.7) Grzesiuk S., Kulka K. Biologia ziarniaków zbóż. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1988.

8)Pekkarinen S.S., Stockman H., Schwarz K., Heinonen I.M., Hopia A.I. Antioxidant activity and partitioning of phenolic acids in bulk and emulsifield methyl linoleate.. J.Agric. Ford Chem., 47: 3036- 3034. 1999

WIEDZA - absolwent zna i rozumie:

- rolę endogennych aktywności biologicznych tkanek roślinnych i zwierzęcych w procesach stabilizacji i modulowania zawartości ważnych komponentów żywności

- wpływ endogennych aktywności biologicznych tkanek roślinnych i zwierzęcych na zmiany właściwości odżywczych, organoleptycznych, teksturalnych i przechowalniczych żywności

- podstawy chemicznych i biochemicznych przemian w tkance mięśniowej i mięsie, czynniki regulujące te przemiany oraz ich znaczenie dla technologii przetwarzania mięsa

- znaczenie węglowodanów, białek i lipidów oraz ich metabolitów podczas dojrzewania nasion, owoców i warzyw, podczas ich przechowywania i przetwarzania

- mechanizmy procesów brązowienia enzymatycznego i nieenzymatycznego, przemian oksydacyjnych i hydrolitycznych oraz ich znaczenie dla zmian struktury, tekstury, koloru i smakowitości żywności

- wykorzystanie preparatów enzymatycznych, endogennych aktywności biologicznych mleka oraz aktywności fizjologicznej kultur mikroorganizmów w technologiach mleczarskich

- fizjologiczne i biochemiczne podstawy funkcjonalności żywności i bioaktywności niektórych komponentów żywności

UMIEJĘTNOŚCI - absolwent potrafi:

- zastosować techniki analityczne do badania składników żywności i oceny jej jakości

- prawidłowo przeprowadzić oznaczenie ilościowe

- analizować wpływ czynników na zmiany chemiczne zachodzące podczas przetwarzania żywności wpływające na jej jakość

- analizować wpływ czynników na przemiany enzymatyczne w żywności wpływające na jej jakość

KOMPETENCJE SPOŁECZNE

- absolwent potrafi zarządzać czasem i współpracować w ramach małego zespołu

- ma świadomość zagrożeń wynikających z pracy w laboratorium niezgodnej z zasadami BHP

- wykazuje umiejętność ukierunkowanego samokształcenia

Wykłady: Egzamin pisemny - test jednokrotnego wyboru

Ćwiczenia: Sprawdzian wiedzy, wykonanie zadania obliczeniowego i indywidualne sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych