ROMNIA MINISTERUL EDUCAIEI ,CERCETRII I INOVRII UNIVERSITATEA DE TIINE AGRICOLE I MEDICIN VETERINAR CLUJ-NAPOCA DEPARTAMENTUL PENTRU EDUCAIE CONTINU, NVMNT LA DISTAN I FRECVEN REDUS Str. Mntur Nr.3-5, 400372 Cluj-Napoca, Romnia tel.+ 40-264-596.384; fax + 40-264-593.792

FACULTATEA DE AGRICULTUR SPECIALIZAREA: TEHNOLOGIA PRELUCRRIIPRODUSELOR AGRICOLE

ANUL I

CURS

CHIMIA ALIMENTULUIPROF. DR. CARMEN SOCACIU

SEMESTRUL II

CLUJ-NAPOCA 2009

CUPRINS

I.1. CARACTERISTICILE PRINCIPALILOR NUTRIENI DIN ALIMENTE..................................4I.1.1. Glucide...............................................................................................................................................5 I.1.2. Lipide..............................................................................................................................................13 I.1.3. Proteine ..........................................................................................................................................17 I.1.4. Vitaminele.......................................................................................................................................23 I.1.5. Elementele minerale.........................................................................................................................26 I.1.7. Apa..................................................................................................................................................29

I.2. CLASIFICAREA SI CARACTERIZAREA ALIMENTELOR IN FUNCTIE DE COMPOZITIA CHIMICA.........................................................................................................................................33I.2.1. Carne, pete i ou (alimente preponderent proteice).......................................................................33 I.2.2. Lapte i produse lactate (alimente preponderent proteice)................................................................34 I.2.3. Cereale (alimente preponderent glucidice).......................................................................................35 I.2.4. Zahr i produse zaharoase ..............................................................................................................36 I.2.5. Leguminoase....................................................................................................................................36 I.2.6. Legume verzi i fructe......................................................................................................................37 I.2.6. Grsimi i uleiuri ( alimente preponderent lipidice).........................................................................37 I.2.7. Buturi..............................................................................................................................................38

II. COMPOZITIA I ANALIZA CHIMICA A ALIMENTELOR............................................39 II.1. ALIMENTE PROTEICE...........................................................................................................39II.1.1. Carnea ............................................................................................................................................39 Date privind compozitia si analiza chimic a preparatelor de carne sunt incluse in cursurile specifice de tehnologie si control-calitate......................................................................................................................43 II.1.2. Petele i preparatele de pete.........................................................................................................43 II.1.3. Laptele i produsele lactate.............................................................................................................44 II.1.4. Oule i conservele de ou.............................................................................................................55

II.2. ALIMENTE GLUCIDICE........................................................................................................59II.2.1. Fina i produsele finoase............................................................................................................59 II.2.2. Zahrul i produsele zaharoase.......................................................................................................61

II.2.4. Legume verzi i leguminoase................................................................................................65II.2.5. Fructe.............................................................................................................................................67 Grsimea de porc. Cunoscut i sub denumirea de "untur de porc", grsimea de porc este obinut prin topirea esutului adipos.................................................................................................................70 II.3.2. Uleiuri vegetale..............................................................................................................................71 Uleiul de floarea soarelui. Uleiul de floarea soarelui (Helianthus annuus) se extrage din semine avnd 25-35% grsime. Se obine prin presare la rece sau la cald, urmat de rafinare....................................72

II.4. BUTURI.................................................................................................................................74II.4.1. Apa.................................................................................................................................................74 II.4.2. Buturi alcoolice............................................................................................................................75 Fermentaia alcoolic. Fermentaia alcoolic este un proces biochimic de transformare anaerob a glucidelor n alcool etilic, sub aciunea unor enzime elaborate i ntreinute de drojdii din specia Saccharomyces . ..................................................................................................................................75 Buturi alcoolice distilate (spirtoase). Buturile alcoolice distilate (spirtoase) se obin fie prin diluarea cu ap a alcoolului pur la care se adaug diferite substane aromatizante, zaharuri, etc., fie prin distilarea direct a sucurilor fermantate. Ele includ: rachiuri, lichioruri, coniac, rom, etc. ..................77 II.4.3. Buturi nealcoolice........................................................................................................................79

2

I. CLASIFICAREA SI CARACTERISTICILE CHIMICE

GENERALE ALE ALIMENTELOR

I.1. CARACTERISTICILE PRINCIPALILOR NUTRIENI DIN ALIMENTE Termenul de aliment este definit de materii comestibile care prin ingestie servesc la ntreinerea i dezvoltarea unui organism. Sunt produse naturale compoziie complex, de origine vegetal sau animal. Pot fi considerate alimente i unele substane produse de microorganisme ce contribuie pozitiv asupra metabolismului uman. Aceste se numesc probiotice. De exemplu : fermenii lactici din iaurturi, murturile. Substanele care au rol de nutrieni ai microorganismelor probiotice se numesc prebiotice. De exemplu, hidrolizatele proteice sau unele glucide necesare dezvoltrii unor fermeni. Unele substane pure obinute de industria agro-alimentar sau chimic (zahrul, alcoolul, etc.) pot fi considerate de asemenea alimente ( alimente industriale). Alimentele funcionale aduc beneficii suplimentare sntii animalelor i omului prin compoziia lor mbogit n compui biologic activi, cu efecte antioxidante, de protecie fa de boli degenerative (cancer, boli cardiovasculare, cataract, boli dermatologice). De obicei alimentele funcionale nu conin aditivi, sunt ecologice ( materia prim nu este contaminat cu ngrsminte de sintez sau pesticide sau ali contaminani) i n lanul tehnologic nu se adaug aditivi de sintez. Acest tip de alimente sunt de mare actualitate ntruct ele pstreaz calitile intrinseci ale materiei prime naturale, fr a o denatura din punct de vedere chimic pe parcursul tehnologiei. Chimia alimentar se ocup de compoziia alimentelor, de modul n care pot fi identificate i dozate componentele alimentare, pornind de la materia prim la alimentul finit, n lanul agro-alimentar, urmrind i modificrile chimice pe durata procesrii, a pstrrii, conservrii alimentelor, inc interaciuni cu ambalajele, impactul pe pia i percepia consumatorului. Sunt analizate i procesele degradative (alterrile), falsificrile, sau contaminarea cu factori de risc chimic sau fizic, aspecte de siguran alimentar. Nutrienii sunt compui organici i anorganici care au un rol structural, energetic i/sau de

3

funcional (reglator metabolic) i care asigur supravieuirea i reproducerea organismului. Glucidele i lipidele sunt nutrieni principali cu rol structural, funcional i mai ales energetic iar proteinele au rol esenial structural i funcional (metabolic). Unii nutrieni, cum sunt enzimele, hormonii sau vitaminele au n principal rol de reglatori (modulatori) ai proceselor metabolice. Elementele minerale au rol structural i reglator, ndeosebi in asociere cu ali nutrieni, inclusiv cu apa. Produii secundari de metabolism sunt n principal de origine vegetal i sunt reprezentai de pigmeni, uleiuri volatile, fenoli i polifenoli (taninuri), pectine, glucozinolaii, alcaloizii, etc. Au rol metabolic bine definit n organismele vegetale i exercit efecte diferite, de obicei benefice (dar uneori i toxice) asupra organismelor animale. I.1.1. Glucide Glucidele se mai numesc i hidrai de carbon, substane cu formul general (CH2O)n care au gust dulce, conin funciuni hidroxilice (OH) i carbonilice (aldehide sau cetone). Au valoare energetica (1 g furnizeaz 4 calorii). Derivaii glucidelor pot conine i grupri acide (acizi gluconici, glucuronici, zaharici) sau aminice (aminoglucide). Sunt larg rspndite n regnul vegetal i animal, fie ca elemente structurale, fie ca rezerv energetic, fie ca elemente ale unor metabolii fundamentali. Principalele categorii de glucide sunt : 1. Ozele (monoglucide) - clasate dup numrul atomilor de carbon (3=trioze, 4=tetroze, 5=pentoze, 6=hexoze, 7=heptoze) sau dup natura funciei carbonil (aldoze sau cetoze). arabinoza (C5) - aldohexoz rspndit n plante (fructe: prune, ciree), nemetabolizabila (se elimin complet pe cale urinar). D-glucoza (C6) - izomeri -glucopiranozici sau -glucopiranozici, intra in structura amidonului, a celulozei sau glicogenului, ntlnit rar n form liber n alimente (fructe) D-galactoza (C6) - preponderent ca anomer -, se izomerizeaz n glucoz n tubul digestiv, particip la formarea lactozei (-galactoza + -glucoza) D-fructoza (levuloza) - cetohexoz rspndit n principal ca -fructopiranoz, are cea mai nalt putere ndulcitoare, se afl liber n plante, fructe, miere de albine. D-riboza i D-ribuloza (C5) in compoziia acizilor nucleici, poliglucide 4

neomogene 2. Ozide (asocieri de oze), 2 - 6 (oligoglucide) sau multe (poliozide=glicani). Pot apare asocieri de oze cu fraciuni neglucidice (agliconi), formnd glucidele complexe. Diglucidele sunt clasificate dup caracterul lor reductor i provenien. Ele conin 2 uniti monoglucidice legate prin legturi glicozidice de tip 1-4, 1-6, 1-2, 1-1. De regul, legturile 1-4 i 1-6 induc caracterul reductor al glucidelor, ntruct pstreaz liber gruparea hidroxil de tip glicozidic (semiacetalic). Oligoglucidele pot conine pn la 20 de uniti monoglucidice. Legturile glicozidice se rup prin hidroliz n mediu acid sau la nclzire. In natur se gsesc puine oligoglucide libere- majoritatea fiind produi de hidroliz a poliglucidelor. Zaharoza (sucroza) -diglucid nereductor format din -glucoz + -fructoz (legturi 1-2) aflat n cantitate mare n vegetale, ndeosebi n sfecla de zahr i sfecla roie. Are putere ndulcitoare nalt. Trehaloza - diglucid nereductor format din 2 molecule de -D-glucoz (legturi 1-1) se gsete alturi de zaharoz n trestie i sfecl. Maltoza diglucid reductor format din 2 molecule de -glucoz (legturi 1-4), obinut prin hidroliza amidonului, sub aciunea -amilazei. Se formeaz n cantiti mari n procesul de mluire, prin nclzirea orzului. Are putere ndulcitoare de 3 ori mai redus dect a zaharozei. Lactoza - diglucid reductor format din -glucoz i -galactoz (legturi 1-4), ntlnit ca atare n lapte, n procente de 2-8,5 %. O mare concentraie de lactoz liber se gsete n laptele de mam (7,1 %) . Lactoza este metabolizat prin fermantare la acid lactic i acest proces are loc n prepararea produselor lactate. In intestinul subire este hidrolizat de lactaz (o -galactozidaz), rezultnd acidul lactic. Concomitent, lactoza contribuie la retenia calciului n organism. In cazul carenei de lactaz apare sindromul intoleranei la lactoz, ea este fermentat pe alte ci i induce formarea de crampe i distensii intestinale Rafinoza - triglucid nereductor format prin ataarea unui rest de -galactoz la o molecul de zaharoz (legturi 1,2) se gsete n melas, reziduul de la obinerea zahrului i n leguminoase. Atunci cnd n intestin nu exist enzime specifice de hidrolizare la monoglucide, rafinoza fermenteaz n colon i produce gaze, crampe, ditensii. Amidonul poliglucid de rezerv, format 5 prin polimerizarea -D-

glucopiranozei, are grade de polimerizare cuprinse ntre 200-3000 i este rezerva energetic cea mai important din celula vegetal. Se gsete n boabele cerealelor (gru, porumb, orez) i n rdcini, tuberculi de cartofi. Amidonul este insolubil n ap rece, la cald formeaz un gel care prin rcire formeaz o past utilizat n patiserie. Amidonul are dou componente structural diferite : amiloza (15-30%) i amilopectina (70-85%), diferite prin tipul condensrii dintre moleculele de -glucoz i prin structura lor secundar. Amiloza are structur liniar asigurat prin legturi (1,4) ntre 200300 molecule de -D-glucopiranoz. Prin hidroliz (sub aciunea unor enzime specifice numite - i -amilaze) formeaz dextrine, respectiv maltoz i final, glucoz (sub aciunea maltazei). Amilopectina are structur ramificat cu legturi 1,4 i 1,6. In medie, la fiecare 20-25 uniti de glucoz apare cte o ramificaie. Prin hidroliz, amilopectina formeaz maltoz i izomaltoz iar final, glucoz. Detalii n cusrul de biochimie. Glicogenul este forma principal de stocare a glucozei la animale i om. Structura sa este identic cu cea a amilopectinei, dar mai ramificat (ramificaii la cte 3-5 uniti de glucoz) i, n consecin, mai compact. Glicogenul este stocat preferenial n ficat i muchi. Este hidrolizat n cazul inaniiei, naintea sacrificrii la animale. In carne, pe durata maturrii se transform prin glicoliz n acid lactic. Se gsete i n carnea de cal, n molute, ndeosebi n perioada repausului de iarn (n concentraii de 2%). Inulina - polimer al -fructozei, ntlnit n principal n ceap, usturoi, cicoare, anghinare, precum i ca poliglucid de rezerv n rdcini. Celuloza este un polimer liniar al -D-glucopiranozei format prin condensri 1,4. Unitatea constitutiv a celulozei este diglucidul celobioz. Celuloza este un polizaharid de rezisten i intr n compoziia frunzelor, a scoarei copacilor, a tulpinilor,etc. Valoarea nutritiv pentru om este nul (lipsa enzimelor de hidroliz) dar este util n reglarea tonusului intestinal, detoxifiere i eliminarea rapid prin adsorbie a produilor toxici. In schimb, unele animale (rumegtoarele) o pot metaboliza i sub aciunea celulazelor se hidrolizeaz la celobioz. Celuloza din fina de gru are concentraii de 2% n timp ce celuloza din fina complet de gru este de 14%, cea de orz, 22%. Legumele conin de la 11% (morcovi), la 5% (mazre) sau chiar 0.6% (salat). 6

Derivai ai glucidelor. In natur exist o varietate mare de derivai ai glucidelor : Glicozidele se formeaz prin diferite reacii la gruprile OH glicozidice din glucide. Sunt doua tipuri de glicozide: O-glicozide rezultate prin eterificarea cu alcooli sau fenoli , N-glicozide rezultate prin reacii cu baze purinice sau pirimidinice precum i S-glicozide (reacii cu tioli). Aceti compui gsesc n flori, fructe i au rol important n organism. Deoxiglucidele (obinute prin eliminarea unor grupri OH ( de ex. fucoza, ramnoza) Poliolii : alcooli rezultai prin hidrogenarea monoglucidelor (de ex. sorbitolul, inozitolul i izomerul su mezoinozitol, a crui ester fosforic este obinut din glucoz denumit acid fitic). Eterii sau esterii sorbitolului funcioneaz ca emulgatori (detergeni naturali) i sunt utilizati tot mai mult n industria alimentar. Xilitolul, un pentitol rezultat prin reducerea xilozei ( glucid rspndit n hemiceluloze) are cristale ce se dizolv cu absorbie de cldur (endoterm), dnd o senzaie de mentolat, de aceea este utilizat n ca ingredient n gumele de mestecat. Aminoglucidele sunt derivai aminici ai glucidelor,cele mai rspndite n alimente sunt glucozamina, galactozamina. Acizii uronici rezult prin oxidri la nivelul gruprilor aldehidice sau hidroxil din glucoz, rezultnd : prin oxidare ca C1 - acizi gluconici, la C6 acizi glucuronici sau la ambii C1, C6 - acizi zaharici). Lactonele sunt cetone ciclice obinute prin oxidarea enzimatic a monoglucidelor (vitamina C). Esteri ai glucidelor: esteri fosforici (nucleozid fosfai), esteri sulfurici (n alge i licheni) sau esteri ai acizilor uronici (pectine). Pectinele sunt polimeri cu catene lungi alctuite din amestecuri de glucide libere i acid galacturonic, cu rol de susinere a texturii celulare la legume i fructe. Se gsesc n cantitate mare n unele mere, coacze, coaja de citrice, etc. Nu sunt asimilabile dar se pot utiliza n prepararea jeleurilor i a marmeladelor de fructe. Se folosesc ca ageni gelifiani n creme i deserturi. Glicanii neomogeni (chitina, mucopolizaharide cum sunt condroitinsulfatul, acidul hialuronic) i glucidele complexe cum sunt acidul sialic, muraminic sau neuraminic. Structura i funciile metabolice ale acestor compui sunt prezentate detaliat 7 se

n Cursul de Biochimie. In anexa 1 sunt prezentate structurile celor mai semnificativi reprezentani ai glucidelor, cu importan n alimentaie. Caracteristici fizico-chimice ale glucidelor, cu aplicaii n tehnologia alimentar. Puterea ndulcitoare a unor glucide i polioli este diferit, n raport cu zaharoza (referina = 100), considernd soluii de 10%: D- Fructoza = 114 Zahr invertit = 95 D-Galactoza = 63 Maltoza = 46 D-Glucoza = 69 D-Manitol = 69 D-Manoza = 59 Lactoza = 16 Rafinoza = 22 Xilitol = 102 D-Sorbitol = 51

Populaiile vegetariene consum fibre celulozice (cereale, legume, fructe) n cantiti mari (15-20 g/zi) i depesc procentul de 50% de glucide n alimentaie. Glucidele, n soluii apoase au efect crioprotector i au capacitatea de a forma i structuri cristaline. Poliglucidele pota adsorbi apa si formeaz gume sau hidrocoloizi. O proprietate esenial a acestor agregate este vscozitatea. Ea depinde de mrimea si forma poliglucidului. Astfel, poliglucidele liniare, cu distribuie mai afnat formeaz soluii mai vscoase dect poliglucidele ramificate. Sistemele vscoase se dizolv n ap la cald i formeaz dispersii instabile care la rece gelific, cum sunt de exemplu amidonul, gumele xantanice (polimeri manopiranozilici), alginaii (acizi manopiranoziluronici), caragenani (poligalactani sulfatai). Gelurile sunt reele tridimensionale de molecule conectate astfel nct s permit formarea de spaii interioare umplute cu lichid, asemenea unui burete. Gelurile au caracteristici comune lichid-solid, putnd fi considerate solide elastice, lichide vscoase sau semisolide viscoelastice. La cald, gelurile se dezagreg i formeaz mase vscoase numite paste, care la rece pot reforma geluri sau nu mai includ lichid n interstiii i rmn sub form de paste. Comportamentul fa de ap al amilozei i amilopectinei din pine este diferit: amiloza care are o structur primar liniar, spiralat tridimensional sub form de helix spre dreapta se dizolv mai uor iar la rcire devine insolubil, sub form de gel sau past. Acest proces se numete retrogradare i implic trecerea la o form cristalin. Amilopectina este mai puin solubil n ap i fomeaz soluii mai puin vscoase la cald. Coninutul su mai mare n fosfai contribuie la umflarea rapid a granulelor. De exemplu, prin nvechirea pinii are loc o tranziie de la starea amorf 8

a acestor poliglucide la o stare parial cristalin (retrogradare). Prin hidroliza acestor poliglucide sub aciunea -amilazelor se formeaz diferite tipuri de dextrine, endodextrine, -exodextrine i ciclodextrine, cu aplicaii interesante n industria de dulciuri. Modificri ale structurii glucidelor. Datorit gruprilor lor hidroxilice i carbonilice, cu reactivitate mare i stabilitate termic relativ redus, glucidele sufer modificri ale structurii lor, dependente de modul de obinere i prelucrare a alimentelor. Unele modificri nu sunt catalizate enzimatic i se datoresc reaciei cu derivai aminici (aminoacizi, proteine) cunoscute sub denumirea de reacie Maillard (brunificare neenzimatic) descris la capitolul de Proteine. Reacia Maillard are loc uor n cazul glucozei, care prin condensare cu grupari amino din aminoacizi sau proteine, la nclzire sau pstrare ndelungat determin o brunificare specific. Prin reacie Maillard apar compui colorai brun, cu arom specific, cum de exemplu apar la prjirea pinii, obinerea caramelelor, obinrerea ciocolatei cu lapte. Dei este considerat util, reacia Maillard i consecine negative: sunt distruse grupri NH2 din aminoacizi eseniali precum L-lisina, izoleucina, leucina i apar amine heterociclice cancerigene (cum se ntmpl n cazul crnii sau a petelui prjite timp ndelungat). Brunificrile enzimatice au loc n mod spontan n unele fructe i legume (mere, cartofi) la pstrare ndelungat la aer dar mai ales la nclzirea (coacere, prjire) glucidelor . Degradarea prin deshidratare a structurii glucidelor n absena compuilor aminici se numete caramelizare proces chimic complex, necontrolat, din care rezult polimeri la temperaturi nalte.stimulat de adausuri de acizi i sruri. Are loc n acest caz formarea de cicluri furfuralice prin anhidrificare (eliminarea apei ntre diferite grupri OH din glucid i formare de legturi duble). Culoarea maro-caramel din unele buturi (Coca-cola, bitter), siropuri sau bomboane se obine prin deshidratarea zaharului la cald cu bisulfit de sodiu, la pH acid de 2-4.5, la care are loc o reacie Amadori parte component a reaciei Maillard. Coloraii brun-roiatice de tip caramel se pot obine la pH=3-4, n absena srurilor de amoniu, aa cum se ntmpl n cazul obinerii berii sau a altor buturi alcoolice. Concomitent cu deshidratarea, la temperaturi nalte are loc formarea de cicluri nesaturate cu arome specifice, cum sunt maltolul (3-hidroxi-metilpiran-4 on) i izomaltolul (3-hidroxi- 2-acetilfuran), componente ale aromei de pine. 9

Transformri ale glicanilor aplicabile n industria alimentar. Homo- sau heteroglicanii sunt macromolecule de origine vegetal (amidon, inulina, celuloza) sau animal (glicogen) de stocare a glucidelor, unite prin legturi sau -1,4; 1,6; 1,3. Importana acestor compui rezid din utilizarea lor ca alimente (amidonul = rezerv glucidic) de origine vegetal sau animal (glicogenul din ficat), utilizarea ca materii prime pentru transformri enzimatice (n principal hidrolize) la scar industrial, utilizarea lor ca ageni tehnologici (gelifiani, aglomerani). Glicanii din cereale sunt reprezentai n principal de amidon - compus din uniti D-glucozil liniare (1,4) ce formeaz amiloza (M=150-600 kDa) i ramificate (1,4 + 1,6) ce formeaz amilopectina. Pereii celulari conin hemiceluloze i lignin. Hemicelulozele nvelesc poliglucidele necelulozice i nepectice, din care arabinoxilanii i -glucanii sunt cei mai importani. Amidonul reprezint i o surs energetic important n timpul germinrii. Transformarea cerealelor prin tratamente fizice i chimice a fost impus de necesitatea biodisponibilizrii lor. Amidonul este utilizat n principal datorit proprietilor sale gelifiante i poate fi transformat prin fermentaii complexe n componente simple, uor asimilabile. Enzimele implicate n aceste transformri sunt n principal hidrolazele care reduc dimensiunea macromeoleculelor i elibereaz glucide i dextrine. Hidrolazele amilolitice degradeaz specific legturile glicozidice ale amidonului (amiloza i amilopectina) i ale produilor lor de degradare (maltodextrine) pn la stadiul de oligoglucide Aceste enzime sunt de natur vegetal, microbian sau animal i sunt active n toate procesele fiziologice. In prezent sunt tot mai larg folosite pentru a induce transformri tehnologice (preparare de siropuri de glucoz, n panificaie, industria berii, etc.). Enzimele amilolitice sunt de 3 tipuri n funcie de specificitatea lor hidrolitic: specifice legturii (1,4): -amilaze (endoenzime ce acioneaz la ntmplare) i amilaze (exoenzime care hidrolizeaz extremele macromoleculei) specifice legturii (1,6): glucanohidrolaze (induc deramificarea la nivelul legturilor 1,6 din amilopectin i glicogen) nespecifice, active n hidroliza compuilor cu legturi (1,4) i (1,6): amiloglucozidaze (exoenzime care hidrolizeaz treptat glucanii i sunt produse n 10

principal de microorganisme precum Penicillium, Aspergillus, Rhisopus) Hidroliza industrial a amidonului se face cu enzime amilolitice i permite obinerea de siropuri n 3 etape: dextrinizare, zaharificare i izomerizare cu formare de fructoz: AMIDON -amilaz

DEXTRINIZARE

DEXTRINEZAHARIFICARE

-amilaz glucanohidrolaze amiloglucozidaze

OLIGOZAHARIDE MALTOZ, GLUCOZIZOMERIZARE

glucozoizomeraz

FRUCTOZ Proprietile fizico-chimice ale acestor produi de hidroliz depind de procentul de glucide reductoare n raport cu cantitatea total de oligoglucide, exprimat prin DE (echivalent de dextroz). Astfel, maltodextrinele au DE97. Dependent de valoarea DE se modific unele proprieti fizico-chimice ale hidrolizatelor. Astfel: puterea ndulcitoare a hidrolizatelor este inferioar zaharozei (etalon de putere indulcitoare =100) i oscileaz ntre 14 (cnd DE= aprox.15) i 63 (cnd DE= aprox.86). capacitatea de cristalizare este corelat cu compoziia astfel nct coninutul mare de glucoz i maltoz determin o cristalizare rapid iar adaosul de maltodextrine ncetinete sau mpiedic cristalizarea, funcionnd ca diluant al glucidelor simple. capacitatea de retenie a apei i controlul osmotic: maltodextrinele cu DE mici sunt apte de a adsorbi apa, fenomen benefic pentru prepararea biscuiilor, a pinii, a bomboanelor care dau o senzaie de rece. Retenia apei determin o presiune 11

osmotic ridicat n mediu, previne dezvoltarea microorganismelor i stabilizeaz apa n sistem. vscozitatea este dependent de temperatur, concentraie de zahr i valoarea DE. Cu ct DE este mai mare, vscozitatea este mai mic i amestecul are efect plastifiant n timp ce compuii cu DE mici sunt folosii ca ageni aglomerani. fermentabilitatea este specific siropurilor de glucoz cu DE mari i concentraii mari de glucoz i maltoz. Pe lng hidroliz, amidonul poate suferi i alte reacii enzimatice nehidrolitice: izomerizri, hidrogenri i transfer de grupri cu formare de ciclodextrine (macrocicluri formate din grupri glucopiranozil n conformaie scaun legate (1,4) obinute prin aciunea unor ciclodextrintransferaze (CGTaze). Izomerizarea glucozei la fructoz urmat de hidrogenarea amestecului prezint interes aplicativ: se obine sorbitol i manitol, alcooli cu gust dulce i cu valoare nutritiv nalt, nefermentabili i rezisteni fa de bacterii. Sunt utilizai ca edulcorani pentru diabetici i sunt introdui n paste de dini, bomboane sau gume de mestecat. Mluirea are ca scop stimularea activitii hidrolazelor din cereale (n principal orz) prin inducerea unei germinaii controlate (5-6 zile la 15C) i uscare controlat (la 50-80C). Au loc transformri enzimatice i chimice (reacii Maillard) care dau malului arom, culoare i rezult glucide fermentabile (glucoz, maltoz, zaharoz). Enzimele implicate sunt - i -amilazele, n paralel cu proteazele. se utilizeaz n industria berii i n panificaie. I.1.2. Lipide Lipidele sunt substane insolubile n ap, extractibile din esuturi vegetale i animale cu ajutorul solvenilor organici. Au un rol structural esenial n compoziia membranelor celulare, a nucleului, sunt compui de rezerv care au mare valoare energetic pe termen lung. Se clasific n lipide simple (esteri ai glicerinei sau colesterolului cu acizi grai) sau complexe (glicerofosfolipide, sulfatide, glicolipide). Din punct de vedere chimic, majoritatea lipidelor alimentare sunt esteri ai acizilor grai cu glicerolul. Acizii grai au de regul structuri liniare de tip CH3(CH2)n-COOH n care n variaz de la 2-24. Pot conine numai legturi simple (AGS acizi grai saturai) sau 1-3 legturi duble (AGN- acizi grai nesaturai)(tabel 1): AGS - au caten liniar, se marcheaz prin simboluri C n:0 unde n- numrul 12

atomilor de carbon , 0 fr legturi duble. Au rspndire mare, ndeosebi acizii C16:0 (palmitic) care reprezint 10-30% din totalul acizilor grai ntlnii n grsimi, C14:0 (miristic), C18:0 (stearic) ce reprezint 25 din grsimile specifice crnii de vac. In general acizii saturai cu caten mic se gsesc n unt (C 4-C10), acizii cu catene C12-C24 n grsimi de origine animal sau vegetal iar cei cu catene peste C24 n ceruri. AGN cu o cel puin o dubl legtur sunt reprezentai n principal de acidul oleic (C18:1), prezent ndeosebi n uleiuri vegetale. El reprezint 40% din grsimile de porc i 80% n uleiul de msline. Acidul erucic (C22:1) este prezent n uleiul de rapi iar acidul gadolenic (C20:1) n uleiul de ficat de morun. Tabel 1. Acizi grai saturai (AGS) i nesaturai (AGN) ce intr n compoziia alimentelor. Nume Notare prescurtat Poziia dublei legturi () Rspndire

AGS Butiric C4:0 lapte Capronic C6:0 lapte, ulei de palmier i cocos Caprilic C8:0 Caprinic C10:0 Lauric C12:0 Miristic C14:0 Palmitic C16:0 toate grsimile Stearic C18:0 grsimi animale Arahidic C20:0 arahide AGN (1) C16:1 peti oceanici, uleiuri vegetale Palmitoleic 9 C18:1 (cis) toate uleiurile Oleic 9 C18:1 (trans) uleiuri vegetale i grsimi Elaidic 9 C22:1 uleiuri de crucifere (rapi) Erucic 13 AGN (>1) C18:2 Uleiuri vegetale Linoleic 9, 12 C18:3 Ulei de in Linolenic 9, 12, 15 C20:4 Grsimi animale Arahidonic 5, 8, 11, 14 Din categoria AGN apar n alimente acizi cu mai mult de 1 legtur dubl, care prezint un interes deosebit, ntruct au rol n reglarea concentraiei de colesterol n snge i n sinteza de prostaglandine. Acetia sunt acidul linoleic (C18:2) (aflat n concentraii mari n uleiul de arahide, alturi de acidul arahidonic C20:4, dar i n uleiul de floarea soarelui, porumb, soia), acidul linolenic (C18:3) din uleiul de in. Intruct acetia nu se pot sintetiza de ctre organismul animalelor i al omului, se numesc uleiuri eseniale. Acidul arahidonic se afl de asemenea n ficatul de morun i este sintetizat din acidul linoleic. 13

Raportul AGS/AGN are influen asupra nivelului de colesterol din snge. Concentraia de AGN sau AGS influeneaz starea de agregare a grsimilor. Astfel, grsimile care conin predominant AGS sunt solide (denumite i unsori) iar cele care conin concentraii mari de AGN sunt lichide (uleiuri). Prin hidrogenarea dublelor legturi, AGN se transform n AGS i grsimile devin solide ( principiul de obinere a margarinei ca ulei solidificat). 1. Lipidele simple sunt reprezentate prin gliceride = esteri ai glicerinei cu acizi grai sau ceride = esteri ai unor alcooli superiori ci AGN/AGS i steride = esteri ai colesterolului cu AGS/ AGN. Gliceridele sunt grsimi neutre n care funciunea alcool este esterificat la o poziie (monogliceride), 2 poziii (digliceride) sau 3 poziii (trigliceride) cu acizi grai. Grsimile animale conin trigliceride cu acizii palmitic, stearic, oleic. Prin oxidarea AGN din compoziia gliceridelor se formeaz peroxizi sau se rupe catena, la nivelul dublelor legturi. Oxidrile pot fi determinate de nclzire excesiv, cnd i glicerolul se descompune n acrolein, aldehida nesaturat cu miros neplcut: CH2=CH-CHO. Temperatura critic de prelucrare a grsimilor, pentru a se evita aceste reacii de degradare este de 120C la unt, 140C pentru margarin, 180200C pentru uleiuri. Uleiurile cu coninut mare de AGN (cu mai mult de 2 legturi duble) sunt cei mai labili (ex: uleiul de msline, nuc), nu sunt stabile i folosibile la temperaturi nalte, n timp ce uleiurile de arahide sau floerea soarelui, srace n AGN sunt stabile la temperatur. Prin lipoliza gliceridelor sub aciunea lipazelor pancreatice se formeaz acizi grai i 2-monogliceride care pot intra n celulele mucoasei intestinale. Lipaza este inactiv n mediu apos i se activeaz la interfaa ulei/ap n emulsii. Ceridele sunt lipide constituite din lanuri lungi (>40 C) de AGS i alcooli, ntlnite frecvent n cerurile animale sau vegetale dar nu prezint interes nutriional pentru om i nu pot fi metabolizate. Ceara de albine, uleiul de jojoba sau ceara de balen sunt cteva exemple. Steridele sunt esteri ai colesterolului cu AGS sau AGN, se afl n toate esuturile animale i n ou. Raia alimentar conine 500-700 mg steride dar ele se pot sintetiza i n organism. Plantele sintetizeaz steride specifice a cror component alcoolic sunt fitosterolii (sitosteroli, stigmasteroli), care difer puin ca structur fa de colesterol i sunt competitori cu colesterolul la nivel tisular i celular. In levuri i mucegaiuri se gsete ergosterol, care prin iradiere cu lumin UV 14

d o serie de derivai cum sunt vitamina D2 sau ergocalciferol. Colesterolul se leag de proteine n care el reprezint 45-50% , formnd lipoproteine de joas densitate (LDL) care l transport de la ficat la esuturi. Cnd raportul LDL/ HDL (HDLlipoproteine de densitate nalt) este nalt (>4) acesta indic riscul unor accidente vasculare coronariene. 2. Lipidele complexe cele mai reprezentative sunt glicerofosfolipidele i sfingolipidele. Glicerofosfolipidele se gsesc n principal n snge i esuturi (creier, ficat). Intr n structura membranelor celulare, a lipoproteinelor, facilitnd transportul grsimilor n organism. Cele mai reprezentative fosfolipide din alimente sunt lecitinele i cefalinele. Spre deosebire de gliceride, acestea au funciuni polare disociabile (acid i amin) i explic proprietile lor emulsifiante (reducere a tensiunii superficiale ntre dou faze nemiscibile). Sfingolipidele deriv din sfingozin (alcool superior diaminat nesaturat cu 18 atomi de C) esterificat cu AGS sau AGN prin legturi de tip amidic i cu colina (vezi Anexa 2). Aceste lipide se aseamn cu lecitinele dar exist i derivai nefosforici ai sfingozinei care poart resturi glicozilate la C2 (cerebrozide, gangliozide, fitoglicolipide). Pe lng rolul lor n structura membranelor celulare, lipidele au rol energetic important (1g furnizeaz 9 cal.). In ultimii ani asistm la tendina de cretere a coninutului de grsimi n alimente. Sursa de grsimi o reprezint uleiurile vegetale, untul, margarina sau cremele iar pe de alt parte, nucile i arahidele (60%), mezelurile (40%), ciocolata (30-35%), carnea de porc (30%), de vit (10%). Detalii privind structurile celor mai semnificativi reprezentani ai lipidelor, cu importan n alimentaie sunt prezentate in cursul tiprit (Socaciu, 2009). Reacii de oxidare a lipidelor. Oxidarea lipidelor induce formarea de compui toxici, cu miros i gust neplcut, procesul se numete rncezire. Aceste reacii au loc chiar i n alimente ce conin mai puin de 1% lipide. Principalul substrat oxidabil sunt AGN care se oxideaz mai uor n stare liber dect integrai n gliceride sau fosfolipide. i alte substraturi nesaturate, cum sunt vitaminele A i E, pigmenii carotenoidici sau hidrocarburi nesaturate din alimente se pot oxida. Reaciile de oxidare includ 3 etape: iniiere: formarea de radicali liberi sau de peroxizi, temperatur, lumin i urme de ioni metalici. propagare: oxidarea lipidelor de ctre O2, n prezena apei, cu acumulare de peroxizi. 15 reacii stimulate de

ntreruperea poate avea loc prin asocierea radicalilor liberi, rezultnd compui stabili Consecinele reaciilor de oxidare a lipidelor sunt diferite: formare de aldehide i cetone cu molecule mici (volatile) avnd miros de rnced (hexanal, 2-decenal) care se percep la concentraii infime (1 ppm) brunificarea neenzimatic prin reacia compuilor carbonilici (formai prin oxidare) cu proteinele oxidarea secundar a unor arome existente n prob pierderi de activitate vitaminic i de culoare Aceste reacii pot fi influenate pozitiv de ap, presiunea de O2, ageni prooxidani (metale, hemoglobina, lipoxigenaze) i negativ de antioxidani (tocoferol, vitamina C, carotenoide, aminoacizi, proteine i ageni de complexare a metalelor). I.1.3. Proteine In termenul general de proteine sunt inclui compuii macromoleculari provenii din policondensarea aminoacizilor (proteine simple = holoproteine) precum i proteidele (combinaii ale proteinelor cu grupri prostetice neproteice = heteroproteine) dar i compuii de degradare ale proteinelor (peptide i aminoacizi). Proteinele au rol plastic i structural ( formare de esuturi noi i meninerea structurilor celulare i tisulare). Au rol energetic secundar (1 g furnizeaz 4 calorii) iar n hran aportul energetic al proteinelor variaz ntre 10-15 % din totalul caloriilor ingerate. Proteinele nu au form de rezerv i existena lor n organism este dependent de calitatea/cantitatea proteinelor din alimente. In fiecare zi se degradeaz i sintetizeaz 200-400 g proteine. Dac la aduli exist un echilibru ntre anabolismul i catabolismul proteinelor, la copii acest echilibru este modificat, cantitatea de proteine necesar dezvoltrii este de 3-4 ori mai mare n perioada de cretere. Cantitatea de azot endogen pierdut prin eliminare este de aproximativ 3,5 g/zi , corespunznd la 22 g protein (coeficient de corelaie de 6,25 ). Spre deosebire de proteine, glucidele i grsimile se pot sintetiza de novo pornind de la precursori comuni (acetat, lactat, etc).

16

Aminoacizi. Sunt constituenii fundamentali ai proteinelor, caracterizai prin prezena gruprii carboxil COOH i a gruprii NH2 primare (cu excepia a 2 aminoacizi cu grupri amino secundare : prolina i hidroxiprolina). Aminoacizii pot conine mai multe grupri COOH i au caracter acid sau pot conine mai multe grupri NH2 i au caracter bazic. Aminoacizii sunt unii ntre ei prin legturi peptidice de tip -CO-NH- care rezult prin reaciile de condensare dintre gruparea COOH de la un aminoacid i gruparea NH2 a unui aminoacid vecin, cu eliminarea unei molecule de ap: R- CH - COOH + H2N - CH - R H2O NH2 COOH NH2 R - CH - CO - NH - CH - R +

Numrul de peptide i proteine izomere diferite ca secven rezultate din 2 aminoacizi este de 2, din 3 aminoacizi este de 6. Un numr de n aminoacizi poate forma 123456n = n ! proteine . Fiecare protein are o structur primar, caracterizat de o secven specific de aminoacizi, de aici diversitatea structurilor proteice i a activitii lor specifice, considernd c sunt 20 de tipuri de aminoacizi care intr n constituia proteinelor. In consecin cei 20 de aminoacizi vor da nastere la un numar de 2,4 1018 proteine. Plantele pot sintetiza aminoacizi pornind de la compui anorganici (NH3, CO2, etc), datorit enzimelor prezente n bacterii fixatoare de azot sau nitrifiante din rdcina plantelor n schimb animalele nu pot s i sintetizeze, utiliznd aminoacizii plantelor pe care i modific prin diferite reacii biochiumice n organism. Majoritatea aminoacizilor pot fi sintetizai din ali aminoacizi prin procese de transaminare. Numai un numr de 8 aminoacizi nu pot fi sintetizai i este obligatoriu a fi luai din hran, acetia se numesc aminoacizi eseniali: valina, leucina, izoleucina, treonina, metionina, lisina, triptofanul, fenilalanina. Dintre acetia numai metionina poate fi eventual nlocuit de cistin iar fenilalanina de tirozin. Ei sunt un factor limitant n sinteza de proteine (chiar dac sunt ali aminoacizi, o protein este dependent strict de cantitatea de aminoacizi eseniali ce intr n constituia ei). Principalii aminoacizi ntlnii n proteine alimentare sunt prezentai n Anexa 3. Aminoacizii, cu excepia glicocolului au activitate optic i n proteine se 17

gsesc exclusiv n forma L (cu excepia proteinelor bacteriene unde apar i izomeri D). Aminoacizii cu ciclu aromatic absorb n UV (Fenilalanina: 260 nm; Tirozina: 275 nm i Triptofan: 278 nm), au fluorescen natural. datorit acestor proprieti sunt folosii la dozarea proteinelor (max = 280 nm). Se cunosc aproape 200 aminoacizi care pot exista liberi n celule sau combinai dar ei nu intr n structura peptidelor i proteinelor, de exemplu: 3-metil-histidina, -ciano-alanina, dar pot reprezenta 2-5% din compuii azotai. Proteine simple (holoproteine). Peptidele i proteinele simple se formeaz prin reacii de policondensare a aminoacizilor, diferena ntre ele fiind masa lor molecular. Peptidele se formeaz din 2-15 aminoacizi i au mase moleculare de max. 10.000 Da n timp ce proteinele includ un numr mare de aminoacizi (sunt macromolecule). Multe dintre peptide au activitate biologic important (insulina=decapeptid cu rol de hormon formator de glicogen la nivel hepatic), pot fi antibiotice, toxine, pot avea activitate imunomodulatoare sau antioxidant (glutation) sau reglatoare a tensiunii arteriale (vasopresina), etc. Proteinele au mase moleculare cuprinse ntre 10.000 i 1.000.000 (Tabelul 2) . Protaminele i histonele sunt proteine cu mas molecular mic, ce conin aminoacizi bazici (lizina, arginina).

Tabel 2. Masele moleculare pentru cteva proteine reprezentative din alimente. ProteinaCitocrom c Lizozim (ou) -lactoglobulina Tripsina Seromucoid 1 Hemoglobina Fosfataza (lapte) Fibrinogen

M (kDa)11,6 14,4 18,4 24 40 65 180 340

ProteinaMioglobina Cazeina Pepsina Ovalbumina Albumina seric Colagenaza 1-lipoproteina Miozina

M (kDa)16 24 34,5 45 69 102 200 475

Protaminele sunt bogate n arginin, nu conin tirozin i triptofan i sunt hidrolizate sub aciunea unei enzime specifice, tripsina. Histonele nu conin triptofan i sunt hidrolizate de tripsin i pepsin. Ele intr n constituia nucleoproteinelor, formnd nucleozomii (prin asociere cu acizii nucleici). Albuminele sunt solubile n ap, coaguleaz la cald, conin glicocol n cantiti mici. Dintre acestea, cele mai importante sunt ovalbumina (din ou) i 18

albumina seric (din ser sangvin). Globulinele sunt bogate n glicocol, acid glutamic i aspartic. Sunt rspndite n lichidele biologice, cum sunt -, -, -globulinele din serul sangvin. Se gsesc n muchi, (miozina), glbenu (ovoglobulina), lapte (lactoglobulina) i plante cum sunt fasolea, mazrea, legumele verzi. Prolaminele i glutelinele sunt specifice regnului vegetal. Prolaminele sunt bogate n acid glutamic, prolin, glutamin i asparagin, dar srace n lisin i triptofan. Glutelinele sunt apropiate de prolamine i sunt bogate n arginin, prolin, acid glutamic. Aceste proteine se gsesc ndeosebi n cereale (gliadina + gluteninele formeaz glutenul) cum sunt grul, porumb (zeina), orz (hordeina), fasole (faseina). Proteine conjugate (heteroproteine). Sunt proteine complexe ce conin un lan polipeptidic i grupri prostetice de natur glucidic, lipidic sau metale legate prin legturi covalente la lanul polipeptidic. Dup conformaie, acestea se mpart n sferoproteine (proteine globulare) sau scleroproteine (proteine fibroase) iar dup funcii n proteine structurale (din membrane sau intracelulare), proteine plasmatice i din fluide biologice (snge, lapte, etc.), proteine cu activitate biologic (enzime, hormoni, transportori, etc.) i proteine alimentare (care aparin grupelor precedente dar au i rol n digestie i au proprieti gustative). In funcie de structura chimic se clasific n: Fosfoproteinele: conin resturi de PO43- legate de aminoacizii terminali (serin, treonin) din proteine cum sunt cazeina (lapte), vitelina (glbenu). Sunt hidrolizabile sub aciunea pepsinei i a tripsinei. Glicoproteine: rezult prin legarea covalent dintre o fracie glucidic i o fracie proteic. Au importan fiziologic mare, se gsesc n plasm, urin i mucus, esut conjunctiv, membrane celulare i extracelulare. Cei mai importani reprezentani din aceast clas de proteine sunt imunoglobulinele i haptoglobulinele. Cromoproteinele conin diferii pigmeni i includ hemoglobina (hem = grupare prostetic ce conine Fe2+ ca ion central i globina = partea proteic), mioglobina, clorofila, citocromii rodopsina, enzime cum sunt catalaza, peroxidaza, etc. Lipoproteinele rezult prin asocierea unei fraciuni proteice (globuline) cu o fraciune lipidic. Ele reprezint forma circulant a lipidelor n serul sangvin. Sunt clasificate n funcie de mobilitatea lor electroforetic sau densitate (fraciuni VLDL = lipoproteine cu densitate foarte mic; LDL = lipoproteine cu 19

densitate mic; HDL = lipoproteine cu densitate mare). Nucleoproteinele rezult prin asocierea acizilor nucleici cu protemine i histone. Cele mai importante sunt ribonucleoproteinele i deoxiribonucleoproteinele, constitueni principali ai nucleului celular i a citoplasmei. Valoarea alimentar a proteinelor este diferit, dup originea lor (vegetal sau animal). Proteinele vegetale sunt n principal coninute de cereale i leguminoase dar sunt srace n anumii aminoacizi cum sunt lisina (cerealele) sau metionina, cistina (la leguminoase). Anumite legume sunt foarte bogate n proteine (23% fasolea) n timp ce fructele sunt srace n proteine. Proteinele animale sunt coninute n carne, pete, ou, lapte, brnz, dar au dezavantajul c aduc n hran i cantiti mari de lipide. De aceea este indicat a asocia n hran proteinele de origine vegetal cu cele de origine animal. In cazul laptelui, cazeinele S1, i K se gsesc n raporturi diferite cu -lactoglobulina, dependent de rasa animalului. Transformri biologice i tehnologice ale proteinelor . Denaturarea proteinelor i relaia lor cu apa. Denaturarea este o proprietate specific proteinelor i rezult din modificarea structurii spaiale (secundare-teriare sau cuaternare) a acestora fr ruperea legturilor peptidice (fr descopunere). Se tie c structurile secundare sunt diferite pentru proteinele globulare (care formeaz structuri elicoidale de tip -helix) i scleroproteine (care formez structuri de foi pliate ), conform imaginilor din Anexa 3. Activitatea proteinelor este influenat ndeosebi de structura teriar, stabilit n mediu apos prin formare de legturi de hidrogen i orientare diferit a poriunilor polare (spre suprafa) i nepolare (spre interior) cu formare de legturi hidrofobe de tip Van der Waals. In cazul proteinelor globulare se pot forma structuri cuaternare prin asocierea mai multor monomeri (globuli) sub form de oligomeri (n=2-4). Denaturarea apare ca o consecin a aciunii unor ageni fizici (temperatura, radiaii UV sau ionizante, agitare prelungit, etc) sau chimici (acizi, metale grele, compui organici, solveni, detergeni, etc.) Este un fenomen complex i insuficient cunoscut, n care punctul de plecare l reprezint conformaia iniial, modificat pn la deplierea structurilor secundare (cazul albuminei de ou fiert). Prin denaturare se pierde activitatea biologic a proteinelor, scade solubilitatea lor (dezvelirea gruprilor hidrofobe), crete sensibilitatea la proteaze, scade puterea de cristalizare. Fixarea apei pe situsuri specifice din structura proteinei are loc prin legturi de hidrogen. Aceast ap legat nu este reactiv, nu nghea i nu funcioneaz ca 20

solvent. Adsorbia suplimentar de ap care devine solvent induce o reactivitate mai mare; aceast ap provine de obicei din umiditatea mediului. Retenia apei de inhibiie (ap capilar) se datorete unei adsorbii fizice a moleculelor de ap ntre moleculele proteice, n porii alimentelor umede. Hidratarea induce fie formarea unei soluii, fie formarea unei mase gonflate (gel). Factorii de influen a hidratrii sunt: temperatura (reduce fixarea apei), pH-ul (cnd este apropiat de valorile pHi fixarea apei este minim, datorit interaciunilor protein-peotein), timp, fora ionic, etc. Proteoliza. Proteinele sunt nutrieni care nu sunt absorbii ca atare ci numai dup degradare la aminoacizi. In cursul digestiei, enzimele proteolitice stomacale i intestinale (endopeptidaze) atac lanul polipeptidic, conform specificitii lor, astfel: pepsina A (stomacal) rupe legturile -CO-NH- la nivelul unor ramificaii voluminoase i hidrofobe, la pH =2 (foarte acid) tripsina (pancreatic) acioneaz lng ramificaii laterale bazice, la pH = 8 (alcalin) chimotripsina (pancreatic) acioneaz la nivelul unor ramificaii voluminoase i hidrofobe, la pH alcalin elastaza (pancreatic) acioneaz la nivelul unor ramificaii mici i nencrcate ionic. Aceste enzime sunt secretate n forme inactive (proenzime) care se activeaz prin hidroliz limitat i eliminare de peptide. In cazul pepsinogenului, activarea este spontan i are loc n mediu acid iar n cazul zimogenilor (proenzimelor) pancreatice, activarea se face la nivelul duodenului prin aciune enzimatic. Exopeptidazele (care acioneaz la captul lanului polipeptidic) reduc lungimea acestuia iar dipeptidazele rup ultima legtur peptidic i formeaz aminoacizi liberi. Se cunosc dou tipuri de exopeptidaze: carboxipeptidazele A i B (pancreatice) care elibereaz aminoacizi C-terminali, cu excepia prolinei. Sunt secretate ca enzime (zimogeni) inactive, au M=25-35 kDa i sunt dependente de Zn. aminopeptidaza (intestinal) elibereaz aminoacizi N-terminali, e dependent de Zn, are M= 300 kDa. Proteoliza este aplicat i n scop tehnologic, n industria alimentar, utiliznd: enzime de origine animal, obinute prin extracie din organe: - chimozina (labferment sau cheag) din stomac de viel, util n obinerea caurilor 21

- pepsina extras din stomac de porc sau vac, utilizat n acelai scop ca i chimozina - pancreatina, amestec de proteaze din pancreas de porc enzime vegetale: papaina (extras din papaya, tije de ananas), folosit ca stabilizator de bere, n fabricarea biscuiilor i a crnii enzime microbiene: proteaze neutre active la pH=6,5-7,5, utilizabile n panificaie i patiserie proteaze alcaline active la pH=10,5 utilizate n splare proteaze acide, active la pH=5-6, substitueni de cheag (Endothia papasitica, Mucor sp.) Brunificarea neenzimatic (condensri Maillard) mentionat i la capitolul de glucide, modific calitile senzoriale (culoare, miros, gust, arom) prin reacia cu proteinele i aminoacizii prin intermediul gruprilor NH2 libere. Sunt stimulate de temperatur dar apar i n timpul stocrii alimentelor. Sunt influenate de pH, n intervalul 6-8 fiind mai active, la concentraii optime de ap de 30-70%. Unii ioni metalici (Mn2+, Sn2+ ) inhib aceste reacii n timp ce Cu2+ i Fe3+ le stimuleaz. Importana tehnologic a reaciilor Maillard se reflecta prin schimbrile de culoare (formare de pigmeni melanoidici), arom i gust (furfurali i reductone) i prin modificarea puterii reductoare a alimentelor rezultate (datorit compuilor Amadori). I.1.4. Vitaminele Termenul de vitamin deriv din cuvntul grec aminos(substan indispensabil pentru via). Astzi, vitaminele se definesc ca substane fr valoare energetic intrinsec, necesare dezvoltrii organismelor n doze foarte mici, ca ageni modularori i reglatori metabolici. O mare parte din vitamine nu sunt sintetizate n organism ci oferite exclusiv de hran ( se numesc vitamine eseniale). Aceast clasificare nu are valoare funcional, de obicei vitaminele se clasific dup solubilitate, n vitamine liposolubile i vitamine hidrosolubile. Se poate face i distincia ntre vitamine, ca produi chimici distinci i activitate vitaminic care poate apare la provitamine sau ali compui activi. Vitaminele au rol de cofactori n sisteme enzimatice i membranare. Structurile principalelor vitamine i rolul lor biologic sunt prezentate n cursul detaliat (Socaciu, 2009). Absena unei vitamine (avitaminoza) oprete creterea, 22

antreneaz boli de caren. In realitate la om apar carenele vitaminice (lipsa parial a unor vitamine) i acestea sunt asociate cu strile de malnutriie. Vitaminele liposolubile Vitaminele A (A1=retinol i A2=dehidroretinol) se gsesc numai n produse de origine animal (ficat de diferite animale i ndeosebi de morun, dar i unt, lapte, uleiuri, brnz). In plante se gasesc provitamine A (pigmenii carotenoidici: caroten, -criptoxantina) din legume (morcovi, spanac, etc) sau fructe (caise, portocale, etc.), absorbite n esuturi animale (ficat, plasm, epiderm). Provitaminele A sunt transformate n vitamine A n celulele din peretele intestinal, n funcie de nevoile organismului. Vitamina A este apoi inclus n compleci lipoproteici la nivel hepatic, circul n snge n aceast form i este distribuit n tesuturi n funcie de necesiti. Carotenoidele sunt transportate de asemenea n snge sub form de chilomicroni i compleci cu lipoproteine de tip HDL, LDL sau VLDL. Complecii de tip HDL sunt mai sraci n colesterol i lipide i nu se depun pe vasele sangvine, spre deosebire de formele LDL i VLDL considerate colesterol ru . Retinolul i carotenoidele sunt stabile pn la temperaturi de 80-100C, dar sunt mai labile la lumin i oxigen. Vitaminele D (D2 = ergocalciferol, D3 = colecalciferol) au aciune antirahitic. Vitamina D2 se obine prin iradierea ergosterolului (sterol de origine vegetal) cu radiaii UV iar vitamina D3 prin iradiarea UV a dehidrocolesterolului, la nivelul epidermei. Pentru om, sursele de vitamine D sunt de origine alimentar (aport de vitamin D2) sau de natur endogen (vitamina D3). Vitaminele E sau tocoferolii sunt de patru tipuri: -tocoferol considerat cel mai activ, izolat din ulei de germeni de gru, -tocoferolul din uleiuri de germeni de gru i porumb -i -tocoferolul din ulei de soia. Acetia din urm au activitate biologic inferioar -tocoferolului (15, respectiv 1%). Tocoferolii sunt gsii n produse de origine vegetal (ulei de arahide: 15-30 mg/100g, de msline: 10-20 mg/ 100g, de soia: 140 mg/100g, varz:2,5 mg/100g, germeni de cereale:15-20 mg/100g) sau animal (ficat: 1,4 mg/100g, lapte: 0,1-0,7 mg/100g, ou: 1,2 mg/100g). Vitamina K are dou forme naturale: vitamina K1 (fitomenadiona) rspndit numai n produse de origine vegetal i vitamina K2 a crei sintez se face n tubul digestiv sub aciunea bacteriilor. Vitaminele K se gsesc n ptlgele roii, spanac, mazre, cartofi, dar i n carne de porc, de vac, de oaie.

23

Vitaminele hidrosolubile Vitamina C sau acidul ascorbic este lactona acidului hexuronic. Omul, spre deosebire de alte specii animale sau vagetale, nu poate sintetiza de novo acidul ascorbic, pornind de la D-glucoz. Este deci indispensabil aportul alimentar de vitamin C. Acest aport este adus n principal de legume i fructe : fragi (60 mg/100g), lmi i portocale (50 mg/100g), mere (20 mg/100g), varza (50 mg/100g), spanac (20-25 mg/100g). Cantitatea de vitamin C n aceste produse depinde i de maturitatea produselor: merele sunt foarte bogate n vitamin C la nceputul coacerii i procentul scade aproape total la coacere complet. Prin procesele de prelucrare (fierbere sau prjire) a alimentelor, vitamina C se degradeaz prin transformare n acid dehidroscorbic sau prin solubilizare n ap. Laptele de ferm conine vitamin C, n timp ce laptele pasteurizat nu mai conine dect cantiti infime. Vitaminele din grupul B sunt: vitamina B1 (tiamina), B2 (riboflavina), B6 (piridoxina), B12 (ciancobalamina), B3 (niacina sau vitamina PP), B5 (acid pantotenic), vitamina H ( biotina), acidul folic. Vitamina B1 este sintetizat de novo n vegetale i parial n organismul uman, dar n cantiti insuficiente pentru satisfacerea nevoilor. Ea se gsete n cantiti mari n carne, ou, lapte, brnz, dar i n vegetale (legume verzi i cereale). Drojdia de bere conine cantiti mari de vitamin B1. Aceast vitamin este stabil la temperatur dar este eliminat (prin solubilizare n ap) atunci cnd alimentele sunt fierte n ap. Vitamina B2 poate fi sintetizat n cantiti mici de ctre bacteriile intestinale. Ea este rspndit n natur, se gsete n ficat i muchi de vac, porc, oaie, n lapte, ou, brnz, pete dar i n legume ca fasolea, mazrea, spanacul sau n gru i fin. Vitamina B6 se gsete n drojdie, cereale, legume, fructe dar i n carne, lapte, glbenu de ou. Ea funcioneaz ca i co-enzim, alturi de Mg2+, n procese biochimice. Vitamina B12 este prezent n alimente sub form de compleci proteici, de unde este eliberat sub aciunea HCl gastric i a enzimelor proteolitice. Ea este transportat de ctre transcobalamine n snge i este stocat n ficat. Sunt puine alimente bogate n vitamina B12. Nu se gsete n vegetale dar apare n carne de vit, peti (macrouri, heringi), lapte i ca. Vitamina B3 (PP) include un amestec de acid nicotinic (niacin) i 24

nicotinamid. Ea se gsete n anumite vegetale n forme puin digerabile de ctre sucul gastric, dar este n cantiti mai abundente n carne de vit, porc, oaie i pete (5-10 mg/100g), cereale i drojdii. Ea poate fi sintetizat n cantiti mici de ctre bacteriile intestinale, pornind de la triptofan. Vitamina B5 sau Acidul pantotenic i srurile sale (pantotenai) se gsesc n ficat, carne, lapte, dar i n cartofi, tomate, gru. Biotina este prezent n multe alimente: ficat, ou, lapte, ciocolat, orez, legume, drojdii. Acidul folic nu poete fi sintetizat n organism dar este prezent ntr-un numr mare de alimente: spanac, cartofi, drojdii, ficat de vac, porc. Carnea, laptele i oule au coninut mic de acid folic. Pe durata transformrilor tehnologice ale materiei prime n aliment, se acord din ce n ce mai mult importan conservrii vitaminelor i crerii condiiilor impuse de sensibilitatea diferit a diferitelor tipuri de vitamine la temperatur, lumin, umiditate, pH, etc. Astfel: vitaminele A sunt sensibile la O2 i lumin datirit lanului polienic din catena lateral vitamina B1 are instabilitate termic datorit ciclurilor pirimidinic i tiazolic niacina (vitamina B3) este foarte stabil la temperatur, n schimb se degradeaz n mediu alcalin vitamina C se degradeaz uor prin oxidare datorit temperaturilor mari sau mediului oxidant I.1.5. Elementele minerale Elementele minerale sunt indispensabile n organism, nu numai din punct de vedere cantitativ dar i calitativ. Ele intervin n diferite procese fiziologice (formarea esuturilor, reglarea coninutului de ap, a presiunii osmotice, activarea unor enzime specifice, etc.). Dup concentraia lor n esuturi, elementele minerale se clasific n: macroelemente (Na, K, Ca, Mg, P, Zn, S, Fe) i oligolelemente (I, F, Cu, Co, Cr, Mn, Se), care sunt necesare n cantiti foarte mici (sub 1 mg/zi). Activitatea biologic a elementelor minerale este foarte important datorit implicrii lor ca bioactivatori ai reaciilor enzimatice. Compleci pe care acestea i formeaz cu moleculele organice sunt fie de tip transportor (de exemplu hemoglobina) unde metalul nu i schimb starea de oxidare, fie compleci de 25

transfer de sarcin ntre enzim-metal-substrat, cu delocalizri de electroni care influeneaz reaciile enzimatice. In consecin, cationii metalici sunt elemente energetice n cataliza enzimatic. Mai apar compleci sandwich n care ioni precum Mg2+ din clorofile se plaseaz n straturi paralele n complecii cu proteine care asigur transducia energiei luminoase la energie electronic i apoi la energie chimic (incluse celor dou etape ale fotosintezei). In sfrit, ionii metalici pot fi inclui n compleci schimbtori de ioni astfel nct ionii cu electroafinitate mare deplaseaz din reacii ionii cu electroafinitate mai mic. De exemplu, n pompele de Na, cationii K+ eliberai n soluia extern deplaseaz (dezlocuie) ionii Na+ din membranele neurale. Macroelemente. Sodiul este cationul extracelular cel mai important. In organismul adult se gsete n cantiti de aprox. 4 moli (92g) care provin n majoritate din adaosul de sare n diet. Cantitatea ingerat pe zi variaz ntre 100-300 mmol i provine din sursele alimentare de origine animal precum i din adaosul de NaCl de la prepararea alimentelor. Cantiti mari de Na se gsesc n mezeluri, conserve, brnz, pine, pete, dar i morcovi, spanac, ceap. Potasiul este necesar n alimentaie n doze de 50-100 mmoli/zi i provine n principal din alimentele de origine vegetal (caise, prune, banane, linte, fasole, etc.). Calciul reprezint o cantitate de aprox. 1200 g la aduli, din care 99% se regsete n schelet. Se gsete n lapte (1-1,2 g/l), brnz ( 0,8-1 g/l) i este mai abundent n alimentele de origine animal dect n vegetale. Anumite legume conin totui Ca n cantiti importante: varza, morcovii, sfecla roie, fasolea, n schimb fructele nu-l conin. Anumite alimente (cele care conin acid fitic i oxalic) imobilizeaz Ca sub forma unor sruri insolubile n ap, care se pot depune ( pietre sau nisip la rinichi) sau formeaz spunuri insolubile cu acizii grai. Fosforul este prezent n toate celulele vegetale sau animale sub form de fosfai i asigur energia metabolic. Organismul uman conine 600-900g de fosfor, din care majoritatea este combinat cu Ca i este inclus n structura oaselor. Absorbia intestinal a fosforului depinde de aportul su alimentar, de origine (mineral sau organic), de prezena unor compui care l complexeaz (acidul fitic) sau de raportul Ca/P care se pstreaz n limite de 0,5-1,5. Fosforul se gsete n alimentele bogate n Ca, deci n lapte, brnz, pete, carne, ou, fasole, etc.Magneziul este prezent n toate esuturile umane, n cantitate de aprox. 25 g., din care 65% se gsete n esutul osos sub form de fosfai sau bicarbonat, restul fiind legat de proteinele esutului muscular sau din snge. Aportul alimentar de Mg 26

variaz ntre 200-400 mg/zi i provine n rpincipal din cereale i derivate ( fin, pine), legume (10-50 mg), fructe seci (50-100 mg), legume verzi. Spre deosebire de Ca, Mg este absorbit cu o rat mult mai mic (30-50%) la nivelul intestinului, de aceea pierderile de Mg, prin efort excesiv fizic sau intelectual este greu recuperabil prin alimentaie.Sulful este un element esenial n materia vie, ndeosebi prin intervenia lui n structura proteinelor, sub forma aminoacizilor cu sulf (cisteina, cistina, metionina). Se gsete n concentraii mai mari n unele alimente de origine vegetal cu efect bactericid sau antiinflamator (ceap, usturoi, varz). Fierul este inclus n structura hemoblobinei (2-3 g), n mioglobin (200 mg), n enzime cum sunt feritina, homosiderina (1 g). Nevoile de fier sunt limitate dac rezerva din ficat este suficient (fierul rezultat prin degradarea hemoglobinei este recirculat i depozitat n ficat). Doar o parte din fierul alimentar este asimilabil, de regul fierul din surse vegetale este mai uor asimilabil dect cel din carne, dei aceasta conine cantiti mai mari de fier. In lapte, n schimb nu este fier i de aceea este nevoie de suplimentarea hranei cu surse bogate n fier (dup natere rezervele de fier ajung pe durata a 6 luni).Zincul reprezint aprox. 2 g la aduli i se gsete n carnea de vit (1,5 mg/100g), cal (6 mg/100g), viel (3,5 mg/100g), porc (2,5 mg/100g). Se gsete rar n pete, dar n cantiti mari n unele fructe de mare (scoici). In lapte i ou se gsete n cantiti mici, n timp ce n legume i fructe este absent. Oligoelemente. Iodul se gsete n cantitate de aprox. 40 mg, din care 10 mg n tiroid. Este distribuit ndeosebi n alimente de origine animal precum carnea de vit, viel, pete, crustacei, scoici, dar i n legume sau fructe. Dependent de poziia geografic a regiunilor, aportul de iod din ap este diferit, fiind mai mare n zonele oceanice dect n cele continentale. Fluorul se gsete n principal n oase i dini, unde are rol protector contra cariilor dentare. Principala surs de fluor este apa de but, unde concentraia sa este dependenta de sol i n unele ri este ameliorat prin adaos. Cuprul este asociat cu fierul n hematopoez i se gsete n cantiti de 100150 mg. Nu s-a evideniat la om carena n Cu, ntruct acesta este asigurat prin aportul de cereale, vegetale verzi, peti, ficat. Laptele este srac n Cu. Cobaltul intr n constituia vitaminei B12, a crui rol este esenial n organism. Nu se cunoate sindromul de caren n Co, ntruct acest element este larg rspndit n natur. Se gsete ndeosebi n alimente precum berea i lintea. Cromul are rol important n metabolismul glucidelor i este activ n forma sa trivalent. Cantitatea total din organism este de 100 mg, alimentele sunt srace n crom, concentraiile uzuale 27

nedepind nivelul de 10 mg/zi. Manganul se gsete n cantitate de aprox. 15 mg. Este slab absorbit n intestin i se excret prin bil. Intervine n reaciile de fosforilare. Aporul alimentar este de aprox. 4 mg/zi i provine din legume, fructe, ceai i mai puin lapte. Seleniul se gsete ndeosebi n cereale, carne i pete. Intr n constituia unoe enzime precum glutation peroxidaza, cu rol antioxidant. Este sinergic cu aciunea vitaminei E i carena n Se determin necroze hepatice i miodistrofie. Alte elemente aflate n cantiti infime n organism (As, Cd, Mo, V, Ni) pot juca rol important ca i coenzime, n fosforilri (As) sau ca antagoniti ai altor elemente (de exemplu, Cd = antagonist al Zn).

I.1.6. Produi secundari de metabolism vegetal Alimentele conin alturi de principalii nutrieni i compui organici de origine secundar derivai n principal din metabolismul vegetal. Aceti compui sunt : pigmenii vegetali de tip flavonoidic: flavone, flavonoli, flavani, catechine, antociani i antocianidine pigmeni vegetali lipofilici de tip clorofilian i carotenoidic: b-caroten, luteina, zeaxantina, licopenul uleiuri volatile (terpene) i terpenoide superioare (rsini) fitohormoni din clasa sitosterolilor, stigmasterolului, izoflavone glucozide cianogenetice, glucosinolai, pectine acizi fenolici si polifenoli (taninuri) alcaloizi ( nicotina, atropina, etc) fitoncide ( antibiotice naturale) Aceste clase de compui au dovedit a avea efect benefic n metabolismul uman, ca antioxidani, competitivi cu lipidele i colesterolul, efect antitumoral. muli dintre ei sunt utilizai ca aditivi alimentari. Uneori acetia pot funciona ca ageni toxici (contaminani alimentari). I.1.7. Apa Apa constituie 60% din compoziia organismului uman i este indispensabil desfurrii proceselor vitale. Coninutul n ap a organismelor variaz n funcie de vrst, de masa adipoas i de tipul esutului studiat.

28

Rolul apei este multiplu: asigurarea echilibrului osmotic la nivel celular i tisular transportul nutrienilor i a altor substane dizolvate, inclusiv a toxinelor asigurarea proceselor de ionizare i de eliberare a ionilor necesari n procesele metabolice meninerea pH-ului Apa este o molecul covalent polar care are capacitatea de a se fixa pe alte molecule sau ioni formnd hidrai, macromolecule hidrofile sau chiar pe substane nemiscibile cu apa, formnd legturi hidrofobe. In consecin putem aprecia c apa poate fi n stare liber sau legat, proprietile celor dou forme fiind diferite. Apa legat pierde proprietatea de solvent i nu nghea ntruct legturile stabilite cu moleculele organice sunt mai mari dect cele dintre moleculele de ap din ghea. In cursul pregtirii alimentelor, a concentrrii, deshidratrii sau congelrii, proprietile apei, i anume cldura specific, cldura latent de vaporizare, conductibilitatea, vscozitatea se schimb. Disponibilitatea apei n organism este diferit, dependent de alimentul n care apa se afl legat i este reprezentat de un parametru numit activitate, definit ca scderea presiunii pariale de vapori a apei determinat de aliment: aw = P/P ,temperatur unde P - presiunea parial a apei n aliment; P- presiunea parial a apei pure la aceeai

In spaii nchise, aw=P i se poate defini aw= umiditatea relativ la echilmibru (%)/100 Disponibilitatea apei. Dac 00,3. La activitate egal (umiditate egal), zaharoza amorf fixeaz mai mult ap dect forma cristalin. Tranziia ntre aceste dou forme n timp (cristalizarea ciocolatei, a mierii, a jeleurilor de fructe) se face prin eliberare de ap i compui volatili. Tratamente tehnologice (nclzirea, modificarea pH-ului sau fora ionic) pot influena retenia apei, de exemplu nclzirea amidonului influeneaz gelificarea acestuia printr-o adsorbie mai mare a apei, gonflarea proteinelor este stimulat la pH-uri ndeprtate 29

de pH-ul izoelectric (acid sau alcalin). Anumii aditivi modific activitatea apei, de exemplu prin adaosul de NaCl, zahr, glicerol, propilenglicol activitatea scade, ei sunt utilizai n alimente cu umiditate medie (15-35%) i aw=0,6-0,8(biscuii, crnai, etc). Izotermele de adsobie-desorbie sunt utile n tehnologia alimentelor nruct pot prevedea activitatea i stabilitatea apei n amestecuri complexe de alimente, comportamentul apei n timpul prelucrrii i stocrii alimentelor, rehidratarea produselor deshidratate, etc. Activitatea biologic a apei este important n alimentaie ntruct permite elaborarea unei strategii de protecie a alimentelor, controlnd deteriorrile fizicochimice, activitatea enzimatic i proliferarea microorganismelor. In reaciile de oxidare, dependent de valorile lui aw pot apare diferite reacii : aw0,6, viteza descrete datorit efectului de diluie (concentraii mari de ap) ce inhib deshidratrile interne. Reciile enzimatice sunt influenate la valori aw >0,1-0,2, ele sunt direct proporionale cu activitatea apei, cu excepia lipazelor care sunt mai active la coninut sczut de ap i temperaturi sczute (cazul petelui congelat). In acest caz contactul enzim-substrat este realizat fr ap. Produsele destinate deshidratrii i congelrii sunt albite datorit aciunii unor oxidaze i lipaze. Pentru majoritatea microorganismelor, creterea optim este realizat cnd 30

0,92 0,7. In general apa legat de proteine i glucide este ataat prin legturi de tip hidrofil, dominante pe interval larg de temperaturi. O dat cu reducerea temperaturii, ponderea legturilor hidrofobe scade i legturile de hidrogen se intensific, fiind favorizate legturile de tip hidrofil. Aceste tipuri de interaciuni au implicaii importante n procesul de congelare-decongelare. Apa alimentar ca solvent este n limite variabile, de la 10-20% n cereale, la 6075% n carne, 80-90% n legume i fructe, 90-95% n ciuperci. In esuturi, coninutul de ap variaz de la 22% n oase, 69% n ficat, 75% n muchi, 82% n rinichi. Cantitatea de ap n esuturi este n relaie cu intensitatea activitii sale biologice (prin reglarea osmozei i a schimburilor termice). Apa se elimin prin fecale (100 ml/zi), transpiraie (800 ml/zi), urin (1500 ml/zi). Reglarea pierderilor de ap se face prin pierderile urinare, la nivelul rinichilor. Aportul cotidian de ap este variabil i are 3 origini: apa endogen - produs n organism prin reaciile metabolice (300-400 ml/zi), apa din alimente (1200 ml/zi) regsit n principal n legume i fructe (85-95%), n carne (65-70%), brnz (3050%); pine (35%) i apa de but (1000-1500 ml/zi) fraciunea ajustabil a raiei cotidiene.

31

I.2. CLASIFICAREA SI CARACTERIZAREA ALIMENTELOR IN FUNCTIE DE COMPOZITIA CHIMICA Alimentele sunt un complex de nutrieni pe care omul i gsete n stare natural, pe care i transform tehnologic i i utilizeaz ca surs de hran. Nici un aliment nu conine toi nutrienii necesari susinerii vieii, de aici necesitatea de a avea o alimentaie variat, echilibrat, care s includ alimente complementare din punct de vedere nutritiv. Nutriionitii i biochimitii clasific alimentele dup: origine (vegetal sau animal), valoare nutriional (numr de calorii per gram de aliment) dar i dup ponderea unor nutrieni principali (proteine, glucide, lipide). Conform acestui din urm criteriu, alimentele se clasific n 8 grupe : 1. Carne, pete i ou (alimente preponderent proteice) 2. Lapte i produse lactate (alimente preponderent proteice) 3. Uleiuri vegetale i grsimi animale (alimente preponderent lipidice) 4. Cereale (alimente preponderent glucidice) 5. Zahr i produse zaharoase 6. Legume proteice sau lipidice (leguminoase) 7. Legume verzi i fructe 8. Buturi I.2.1. Carne, pete i ou (alimente preponderent proteice) Carnea este o surs important de proteine uor digerabile. Conine aprox. 75% ap, 20% proteine, 3% lipide, 0,7% sruri minerale i vitamine (n principal din grupa B) i rar, glucide (carnea de cal conine glicogen!). Proteinele din carne sunt: de tip sarcoplasmic (mioglobina) i dau culoarea roie a crnii, oxidat la brun n timpul pstrrii i preparrii de tip miofibrilar (miozina, actina care se leag formnd actinomiozina) care formeaz textura crnii proteine de esut conjunctiv (colagen, elastin) Carnea are n general VC = 200, cu valori mai crescute n cazul crnii de 32

porc (VC=380). Valoarea nutritiv a crnii este mare ntruct coeficientul de utilizare digestiv (CUD) este mare (de peste 95%). Prin preparare, valoarea nutritiv scade semnificativ i concomitent apare o pierdere de ap, transformarea colagenului i a elastinei n gelatin. Prin fierbere se pierd n mare parte vitaminele i srurile minerale. Din acest motiv, n mezeluri se adaug sruri. Coninutul de lipide din carne influeneaz valoarea sa caloric (VC), exprimat n cal / 100g. Anumite tipuri de carne conin lipide n cantitate mare (porc : 25-35%) i sunt srace n ap. Carnea de pete este o surs de proteine uor digerabile i de calitate nalt, reprezentnd 20% din partea comestibil. Coninutul n lipide este variabile, de la mai puin de 5% n petii slabi (pstrv, tiuca, etc.), la peste 8% n petii grai (somn, ton, sardine, anghila). Lipidele sunt bogate n AGN cu catene lungi i proteine cu aminoacizi eseniali. Petii sunt bogai n fosfor, dar sraci n Ca, sunt o surs imlportant de I, Ca, vitamine din grupul B, vitamina A i D. Fructele de mare (crustacei, scoici) conin Na n cantiti mai mari. Coeficientul de utilizare a nutrienilor este de peste 95%. Valoarea caloric depinde de coninutul de lipide i variaz ntre 50-160 cal /100g, cu valori minime la petii slabi i maxime la petii grai. Oule sunt o surs de proteine echivalent cu carnea i petele, dar mai ieftin. Un ou conine aproximativ 6 g proteine i 6 g lipide, reprezentnd 80 cal. Albuul conine n principal ovalbumin iar glbenuul, ovovitelin i lipide (n principal fosfolipide i colesterol, aprox. 250 mg/ou). Oule sunt o surs important de vitamine B i D, de Fe, P, i Ca. Fierberea are o mare influen asupra digestibilitii oulor: consumat crud, albuul nu este absorbit iar dup coagulare, utilizarea digestiv crete la peste 90%. Valoare nutritiv a oulor este important: 3 ou aduc tot atta protein i lipide ca i 100g carne. I.2.2. Lapte i produse lactate (alimente preponderent proteice) Laptele este un aliment complet, furnizeaz nu numai proteine dar i lipide, glucide, enzime, vitamine, minerale. Proteinele constituie aprox. 4% n laptele de vac. Cazeina reprezint 80% din proteine, restul fiind reprezentat de lactoglobulin i -lactalbumin. Laptele conine 5-7% lactoz i aprox. 4% lipide. Lipidele sunt constituite din trigliceride (98% din lipidele totale), fosfolipide i colesterol. Digestibilitatea este de 90-99%, VC = 640, dependent de procentul de

33

lipide: dac laptele degresat are VC= 320 ( la 0,1% grsimi), smntna are VC>700 ( la 30% gsimi) i conine toate vitaminele liposolubile. Iaurtul este obinut prin fermentaia lactic a laptelui degresat sau semigras. Este srac n calorii dar bogat n proteine i Ca, uor digerabil. Iaurturile aromatizate sunt mai bogate n calorii datorit siropurilor sau gemurilor care aduc aport de zahr. Caurile se obin prin coagularea enzimatic (sub aciunea cheagului) a cazeinei sau prin coagulare lactic (cu formarea paracazeinatului de Ca). In cursul obinerii caurilor are loc o pierdere gradat de ap, lactoz, anumite proteine i sruri minerale. Brnzele proaspete conin 80% ap, 0-10% lipide, n timp ce caurile fermentate moi (Roqueford, aga, Nsal), dure (Olanda, Cantal) sau fierte (Schweitzer, Trapist) sunt mai srace n ap i mai bogate n lipide. I.2.3. Cereale (alimente preponderent glucidice) Cerealele i produsele finoase sunt componente de baz a raiei alimentare, ntruct reprezint o surs important de glucide (60-75%) dar i de proteine (815%). Au un rol esenial energetic (VC=300-400) i reprezint aportul energetic principal n multe ri. Grul este consumat sub form industrializat de fin, din care deriv produse de panificaie (pine, paste, produse de patiserie). Grul conine 9% proteine, 2% lipide, 66% glucide, 0,03% Ca, 0,035% P, Mg i Fe. Conine vitamine din grupul B i VC = 340. Fina conine 65-75% amidon, 2% lipide, 10-13% proteine, celuloz (VC=350) Pinea are 35% ap, 7% proteine, 55% glucide, 1-2% NaCl, 0,3-0,5% celuloz, mai mult n pinea complet. Este bogat ndeosebi n vitaminele B1 i B2 i are VC=250. Produsele derivate sunt mbogite n glucide i/sau lipide i au VC>360. Orezul este a doua cereal consumat n lume dup gru. Boabele sunt consumate ntregi i decorticate. In cursul prelucrrii, orezul pierde 75% din vitamina B1, 56% din vitamina B2, 63% din vitamina PP. Prin fierbere, orezul mai pstreaz 2,5% proteine, 25% glucide i VC=120. Este srac n Na, Mg, K. Porumbul este utilizat ndeosebi n alimentaia animalelor dar n ri mai srace este folosit n alimentaia uman. Fina are VC=350. Conine 12% ap, 70% glucide, 10% proteine (deficitare n lisin i triptofan), 3,5% lipide (bogate n AGN). Conine majoritatea oligoelementelor i a vitaminelor B.

34

I.2.4. Zahr i produse zaharoase Zahrul este aliment glucidic prin excelen, indiferent de origine (obinut din sfecl sau trestie) i este alctuit exclusiv din zaharoz 100%. Valoarea sa energetic este VC=400 i este o surs rapid de energie n efort fizic intens. Ciocolata este un amestec de zahr, past de cacao cu sau fr lapte, are VC= 300-500. Conine 30-35% lipide, 55-65% glucide (zaharoz) i 2-6% proteine. Conine i elemente minerale ( Mg, K, Ca, Na), vitamine B dar este lipsit de vitamin C. Mierea are VC=300. Este constituit aproape total din glucide (glucoz i fructoz), dar include i proteine (1%), lipide, vitamine i elemente minerale. I.2.5. Leguminoase In aceast familie sunt incluse legumele seci (fasole, linte, mazre) i seminele oleaginoase (soia i arahide). Coninutul de proteine, fosfor i Fe este asemntor cu al crnii, petilor i al oulor, sunt srace n metionin, dar conin lizin, care e deficitar n cereale. Fasolea are 20-25% proteine, 1,5% lipide, 60% glucide, 4% celuloz, bogat n vitamine A, B i PP. Are un raport nalt Ca/P i este bogat n Fe (6 mg/100g). VC=340. Glucidele sunt reprezentate n principal de amidon (35%) i de dextrine. Digestibilitatea este mai mic datorit coninutului mare de celuloz dar poate fi ameliorat prin fierbere. Lintea conine 23% proteine, 60% glucide i 1-2% lipide. Conine vitaminele B1, B2, PP, C i A, Fe i puin Ca. VC=320 iar CUD este mic. Este srac n metionin i triptofan, dar bogat n lisin (7%), ceea ce i permite s fie complementar cu proteinele de origine cerealier. Mazrea are compoziie asemntoare cu a fasolei i VC=340, dar CUD este de numai 60-70%. Arahidele sunt bogate n lipide (46%) dar conin i proteine (27%) i glucide (18%). Dup extracia uleiului, reziduul este uscat i transformat n fin. Arahidele sunt deficitare n metionin, lisin i treonin. Conin mult P i vitamin PP. CUD este mai mare dect la celelalte leguminoase. Soia este utilizat n principal pentru ulei. Boabele conin 18% lipide (bogate n lecitin), 31% glucide (poliglucide) i 38% proteine. Proteinele sunt deficitare n aminoacizi cu sulf, dar conin cantiti mari de lisin, Ca, vitamine B1, B2 i PP.

35

I.2.6. Legume verzi i fructe Alimentele din aceast clas sunt caracterizate prin coninut mare n glucide, vitamine, elemente minerale, ap i aport sczut de calorii. Cartofii au VC >80 datorit coninutului crescut de amidon (18%), 0,5% celuloz, 0,1% lipide i 2% proteine, precum i 15 mg/100g vitamin C. Coninutul de vitamin C scade gradat pe parcursul coacerii. Maniocul este mai srac n ap (48%), conine o cantitate mare de glucide (53%), proteine (3%) i vitaminele B i C. Legumele verzi au cantitate mare de ap (80-90%), coninut variabil de glucide (1-10%), celuloza (1%). Lipidele i proteinele sunt aproape inexistente. Valoarea legumelor verzi rezid n principal din coninutul mare de elemente minerale (K, Mg, Ca, Fe, P, S), vitamine din grupul B, vitamina C i carotenoide. VC variaz ntre 20-50, au digestibilitate mic datorit coninutului mare de celuloz dar acest fapt este benefic pentru tranzitul intestinal. Fructele conin 80-90% ap, 10-15% glucide (glucoz, fructoz, zaharoz) dar valoarea lor nutriional deriv din aportul de elemente minerale (K, Mg, Ca), vitamine C i B, fibre celulozice i pectine. VC este mic i digestibilitatea de asemenea. Proporia diferiilor constitueni depinde de gradul de maturare a fructului. Prin preparare la cald, pectinele sunt degradate, de asemenea pereii celulozici, amidonul este hidrolizat i digestibilitatea crete. Concomitent au loc pierderi de sruri minerale i vitamine (ndeosebi vitamine C). Fructele oleaginoase (nuci, alune, amandine) dein un loc aparte datorit valorilor VC mari (400-500), sunt mai srace n ap, mai bogate n proteine, lipide i vitamine B, PP, i minerale precum Ca, Mg. Nu conin vitamina C. I.2.6. Grsimi i uleiuri ( alimente preponderent lipidice) Sunt produse alimentare preparate n urma unui proces de separare a lipidelor de origine vegetal sau animal. Aceste produse includ 4 categorii: uleiuri vegetale, unt, margarin i grsimi animale. Uleiurile vegetale se obin din semine oleaginoase (floarea soarelui, soia, dovleac, porumb, arahide) sau fructe (msline, nuci de cocos) prin presare la rece sau prin extracie cu solveni i rafinare. In funcie de scopul utilizrii lor, uleiurile se clasific n : uleiuri pentru prjit: srace n AGN, stabile la nclzire (ex: uleiul de arahide) 36

uleiuri pentru salate: bogate n AGN, instabile i oxidabile la nclzire, cu formare de peroxizi ai AGN (ex: uleiul de soia, floarea soarelui, porumb sau rapi) Uleiul de soia este bogat n fosfolipide, uleiul de porumb este bogat n acid linoleic (C18:2), cel de rapi bogat n acid erucic (C22:1). Uleiul de msline este bogat n acid oleic (C18:1), are puini AGS i este utilizat pentru gustul sau de excepie. Valoarea caloric a uleiurilor este de 900 cal/100 ml. Untul se obine prin centrifugare repetat a laptelui, are compoziie variabil n funcie de alimentele ingerate de animale. Compoziia sa medie este de 15% ap, 0,7% proteine, 0,6% glucide, 83% lipide, n principal cele ce conin acid oleic (3040%), palmitic (20-30%) i stearic (6-10%). Conine Ca (15 mg/100g), vitamine A, D i E, dar nu i vitamine hidrosolubile. Pentru conservare se adaug 5-10% NaCl. Digestibilitatea este de peste 95% i VC > 760 cal/100g. Se consum n principal crud, prin nclzire i pierde proprietile nutriionale i se distrug vitaminele. Margarinele conin 16% ap, 83% lipide i au VC apropiat de a untului. Iniial, margarinele s-au obinut prin emulsionarea grsimilor animale cu ap i lapte. In prezent se folosesc grsimi de origine animal (ulei de pete) sau uleiuri vegetale hidrogenate. Se adaug ageni emulsifiani (emulgatori) i stabilizatori, n general monoi diglucide, lecitin, NaCl, vitamina A, D, colorani (-caroten) i arome (acid butiric i caproic) precum i amidon. Grsimile animale conin o proporie mare de AGS cu caten lung (acid stearic) i au valoare energetic mare (VC=900). Exemplu: grsimea de porc, seul de vit i de oaie. I.2.7. Buturi Apa potabil are o compoziie variabil de sruri minerale, n funcie de zona de unde provine datorit compoziiei solului. Se cunosc ape potabile curente i ape minerale, a cror procent de minerale este controlat i variabil n funcie de surs. Valoarea caloric a apei este nul i rolul su principal este aportul de minerale. Unele ape minerale au n mod natural CO2 i bicarbonai (sunt carbogazoase) altele sunt plate, au doar minerale n form de amestecuri de sruri, incluznd carbonai, dar mai puin bicarbonai. Apele mineralizate se obin pe cale industrial din ape potabile ( de izvor) cu adaos de sruri minerale exogene (carbonai de Na, K, Mg,

37

Ca, etc). Ceaiul i cafeaua sunt buturi stimulatoare datorit coninutului de flavonoide, catechine, alcaloizi specifici (tein, teofilin, teobromin, cafein). Aportul caloric este nul, dar ele fiind consumate cu ndulcitori aduc n final un aport energetic prin zaharoza adugat. Vinul i berea sunt buturi alcoolice obinute prin fermentaie. Valoarea energetic a vinului variaz n funcie de gradele alcoolice (1g alcool aduce 7 calorii). Berea conine mai puin alcool (2-5%) i este mai bogat dect vinul n vitamine B. Buturile spirtoase sunt obinute prin distilarea buturilor fermentate sau a extractelor de cereale. Buturile rcoritoare sunt n majoritate obinute din fructe sau esene de fructe, sunt indulcite i aduc un aport energetic important precum i elemente minerale.

II. COMPOZITIA I ANALIZA CHIMICA A ALIMENTELORIn cele ce urmeaz vom trata pe rnd compoziia chimic a alimentelor, conform clasificrii lor menionate mai sus: alimente preponderent proteice (carne, pete i ou; lapte i produse lactate), alimente preponderent lipidice (uleiuri vegetale i grsimi animale), alimente preponderent glucidice (cereale i produse finoase; zahr i produse zaharoase, legume i fructe) i buturi. II.1. ALIMENTE PROTEICE Acest tip de alimente pot fi de origine animal sau vegetal, proteinele componente nu se difereniaz structural (calitativ) mai cantitativ, n alimentele de origine animal concentraia de proteine fiind mai mare iar ponderea unor aminoacizi este diferit fa de proteinele vegetale. II.1.1. Carnea Dintre alimentele de origine animal, carnea este cea mai important surs de proteine, furniznd toi aminoacizii indispensabili metabolismului nostru. Are aciune energetic i plastic. Datorit coninutului mic de glucide i substane minerale, carnea nu este un aliment complet. Inafar de aceasta, este un aliment uor alterabil, poate provoca toxinfecii alimentare, poate transmite boli microbiene i parazitare. Denumirea de carne desemneaz, n sens larg, toate prile componente ale corpului animalelor homeoterme, iar n sens restrns, esutul muscular al animalelor comestibile, 38

inclusiv viscerele (creier, limba, ficatul, rinichii, splina, plmnii, timusul, stomacul, etc). Alte derivate de carne precum extractele de carne, peptonele, pastele, gelatina animal, nu sunt cuprinse n denumirea de carne. Exist diferite tipuri de carne provenind de la anumite specii cum sunt vita, porcul, oaia, capra, psrile (gin, curca,ra, gsc, fazan, porumbel), pete (de ap dulce sau de ap srat), dar i uneori de cal, n scopuri speciale (preparate de carne). Alte tipuri de carne nu au primit autorizaia utilizrii n consum. Compoziia chimic. Componentele crnii, n ordinea proporiei lor sunt n medie: apa (76%), substane azotate proteice sau neproteice (21,5%), grsimi (15%), substane minerale (1,0%) i mici cantiti de compui neazotai. Cantitatea de ap variaz de la 47% la 78%, dependent de vrsta animalului (mai mare la animale tinere) i de specie (mai mare la psri i pete). Este invers proporional cu coninutul de grsime. Astfel, carnea de gsc gras are 40% ap, vnatul are 78% ap. Carnea de pete este mai bogat n ap, indiferent de grsime. Proteinele sunt fie n form insolubil (13-18%), fie n form solubil (0,6-4,0 %, ca peptide i aminoacizi liberi). Dintre acestea, miozina formeaz cam 70%, este insolubil n ap, solubil n soluii saline de 10-15% iar la fierbere coaguleaz. Alturi de miozin este albumina (1-2%) i miogenul, ca intermediar insolubil ntre cele dou proteine, care coaguleaz la 55-65C. Dup ndeprtarea substanelor azotate, rmne sarcolema, stroma muscular (elastin) care se dizolv n soluie diluat de alcalii. Carnea conine mioglobina i miocromul, o cromoprotein asemntoare hemoglobinei. Lor li se datorete culoarea roie a crnii. Muchii bogai n mioglobin au culoare roie nchis (carnea de vit) iar cei lipsii de mioglobin sunt n carnea de pasre (carnea alb). esutul conjunctiv bogat n colagen se hidrolizeaz prin fierbere, formnd gelatina. Aminoacizii identificai n carne sunt alanina, valina, acidul aspartic, fenialanina. In procesul de putrefacie coninutul de aminoacizi liberi crete mult. Carnea conine enzime precum lipaza din pancreas, stomac, ficat, fosfataza din pancreas, proteaze, tripsina din pancreas i intestine, pepsina din stomac, amilaza din ficat i pancreas, catalaza din ficat, citocromii, peroxidaze. Sunt prezente cantiti variabile de nucleoproteine i nucleotide (acid inozinic), baze purinice (hipoxantina, adenina, guanina), creatina, carnitina, etc. Lipidele din carne provin din interiorul celulelor (lipide de constituie) dar mai ales din esutul adipos (lipide de depozit). Sunt reprezentate din trigliceride cu acid 39

palmitic, stearic i oleic, lecitine sau steride (cu colesterol). Coninutul de grsimi variaz de la 5-55% la porc, 1-35% la bovine, 3-30% la ovine 1-9% la gin. Glucidele se gsesc n cantitate mic, cu excepia crnii de cal, unde se gsesc sub form de glicogen (0,8-1,0 %). Se tie c de obicei glicogenul se stocheaz n ficat, dar n acest caz el se afl i n muchi. Substanele minerale sunt n principal fosfaii de potasiu (37% din cenu), calciu, magneziu i mai puin clorura de sodiu (10% din cenu). Coninutul de Fe este dependent de hemoglobina din carne, de modul de sacrificare a animalului i de organ. Ficatul i splina sunt mai bogate n fier (14,5 mg% n ficat). Dintre vitaminele din carne menionm : Vitamina A - mai ales n viscere i n special n ficat (40000-60000 UI%), mai puin n muchi (40-60UI%). De asemenea exist Vitaminele B1 (150-250 g% n carne i 350-450 mg% n ficat), B2( 3000-3500 mg% n ficat i 250-350 mg% n carne), PP (25 g% n ficat i 10 mg% n carne), D (30-50 UI% n ficat), C (urme). Efectele procesarii asupra calitatii preparatelor din carne: fierbere sau frigere, afumare sau srare, congelare. Pentru evitarea alterrii crnii se ntrebuineaz diferite procedee de conservare: metode fizice (congelare, nclzire la temperatur nalt i uscare), chimice (substane antibiotice sau conservani) sau metode combinate (srare i afumare). Rcirea se face la temperaturi de pn la -25C, n camere de congelare. Carnea i pstreaz prospeimea dar o parte din ap trece n sarcolema, se adun ntre fibrele musculare unde nghea i distruge esutul conjunctiv. Astfel, la decongelare carnea i pierde din caliti, nu mai are acelai gust i este mai labil la alterare. Prin uscare, coninutul de ap scade sub 14%, bacteriile nu se mai pot dezvolta. De obicei, uscarea nsoete afumarea. Prin afumare ptrund n carne substane antiseptice precum acidul acetic, formic, acetona, alcool metilic, guaiacol, fenol, crezol. Srarea se face prin metoda umed sau uscat. In metoda umed, carnea se introduce n saramur de 10-25% concentraie sau se injecteaz muchiul cu saramur. Prin metoda uscat se freac carnea direct cu sare, se aeaz n rnduri. Prin srare se pierde colorantul rou al carnii. De obicei la sare se adaug ali conservani precum azotaii, azotiii (ce menin culoarea roie !), zahr. Acest amestec se numete bai. Sterilizarea crnii se face n conserve sau borcane nchise ermetic, autoclavate timp de 30-80 minute la 115-120 C. Dac sterilizarea nu a fost bine fcut, cutiile se bombeaz, semn al fermentaiei an