• М. Джоан Комсток и
  • М. Джоан Комсток
Предговор
Липидно окисление в храните

Преглед

  • J. R. Vercellotti,
  • Алън Дж. Св. Анджело и
  • Arthur M. Spanier

Съществуват много реални и важни проблеми при запазването на качеството на храната от окислително влошаване на свободните радикали. Химията на полиненаситените мастни киселини и тяхната реактивност към кислорода и въглерода към въглеродните връзки или пренареждане в храните е активна, вълнуваща област. Всяка статия в този симпозиум за окисляване на липидите в храните поставя уникални предизвикателства. Решенията включват разбиране на механизмите на окисляване на свободните радикали и контрола им чрез критични химически взаимодействия. Бъдещите доставки на храни, както и хранителното здраве на обществеността и институциите, поддържащи най-високо качество на продуктите за потребителя, ще се възползват от знанията, споделени по този повод.

поредица

МЕХАНИЗМИ НА СВОБОДНИ РАДИКАЛНИ ПРОЦЕСИ
Механизми на липидните окислителни процеси и тяхното инхибиране
  • Майкъл Г. Симич,
  • Слободан В. Йованович и
  • Etsuo Niki

Представен е кратък преглед на кинетиката, енергетиката и механизмите на окислителните процеси, включващи мастни киселини, в прости моделни системи, свързани с автоксидацията на храните. Разглеждат се ендогенни и екзогенни фактори, които инициират окислителни процеси в биохимичните системи и се определят елементи и условия за разпространение на верижни процеси на пероксидация. Представени са механистични аспекти на разрушаващите вериги антиоксиданти, включително редокс потенциали. Биомаркерите на пероксидацията на мастните киселини се преглеждат накратко и се оценява тяхната значимост и специфичност.

Липидно окисляване в мускулни храни чрез редокс желязо

Малка част от желязото в биологичните тъкани присъства като комплекси с ниско молекулно тегло, вероятно с аминокиселини и/или нуклеотиди. Този Fe с ниско молекулно тегло (LMW) може да активира O2 и да инициира липидно окисление. LMW Fe може да се увеличи по време на съхранение след прибиране на реколтата, може би чрез освобождаване на Fe от феритин. Редуциращите компоненти на тъканите като аскорбат, NAD (P) H или супероксиден йон могат да намалят железния до активен железен. Мембранните системи могат ензимно да прехвърлят електрони от NAD (P) H към железен йон. Концентрацията на тези редуциращи агенти или тяхната ефективност се променя при съхранение след прибиране на реколтата. Конкретният образуван Fe комплекс е от решаващо значение за определяне на способността му да катализира окисляването. Хлоридът има смесен ефект, стимулиращ някои системи и инхибиращ други. Хелатирането на LMW Fe за образуване на неактивни комплекси и намаляване на експозицията на O2 са обещаващи техники за минимизиране на окисляването на липидите в биологичната тъкан след прибиране на реколтата.

Механизъм на не-ензимно липидно пероксидиране в мускулни храни

Когато клетките са наранени, като например в мускулни храни след клане, се предпочита пероксидацията на липидите и се образуват следи от O2-, H2O2, както и следи от липидни пероксиди. Стабилността на мускулния хранителен продукт ще зависи от "тонуса" на хесе пероксидите и особено от каталитичното участие на металните йони в процеса. Ферилмиоглобинът се генерира в мускулните тъкани, окислява цитозолно-редуциращите съединения, но не и мембранните липиди. Свободните железни йони са основните не-ензимни катализатори на мускулното пероксидиране на липидите. Основният източник на свободно желязо изглежда е феритин, но миоглобинът също е източник. Аскорбиновата киселина е основният донор на електрони за редокс-цикъла на желязо в мускулите на пуйка. Цитозолът съдържа прооксиданти и антиоксиданти и "тонусът" на двете влияе на липидната пероксидация.

Роля на липоксигеназите в окисляването на липидите в храните
  • J. Bruce German,
  • Хонгдзян Джанг и
  • Ралф Бергер

Въпреки че липидното окисляване се счита за влошаващ се процес, отговорен за генерирането на неприятни аромати, обаче, специфичните продукти на окисляването са желани ароматични съединения, особено когато се образуват в по-точни, т.е. Липоксигеназите придават позиционна и стереоспецифичност на иницииращите реакции на липидната пероксидация. В резултат се предлага някои от летливите вещества, произведени в определени хранителни системи, да отразяват активността на тези ензими. Изследвахме няколко тъкани, за да определим активността, специфичността и стабилността на ендогенните липоксигенази и генерираните продукти на окисляване и летливи вещества. Показано е, че хрилете на морските и сладководните риби съдържат две различни липоксигенази, различаващи се по специфичност и стабилност. Установено е, че продуктите и летливите модели реагират на промяната в дейностите на тези ензими. Това поведение е в съответствие с това, че тези ензими са важни за биогенерирането на аромати на прясна риба. Разбирането на тези ензимни системи ще улесни развитието на потенциални технологии за биогенериране на аромати на прясна риба за морски продукти.

Връзка между степента на окисляване на водата и липидите

Водна активност и теория на прехода на стъклото

  • Катрин А. Нелсън и
  • Теодор П. Лабуза

Разглежда се ролята на водата в окисляването на липидите. Водната активност на системата влияе върху липидната степен на окисление. Както при много високи, така и при много ниски водни активности, степента на окисление на липидите е висока в сравнение със скоростта при междинни водни дейности. Теорията на стъкления преход може също да се използва за разбиране на скоростта на окисляване на липидите, която протича в полимерни системи. Скоростта на реакция в полимера трябва да бъде по-висока, когато системата е над температурата на преход на стъкло, отколкото под тази температура поради увеличаване на свободния обем, свързан със системата.

Липидно окисление

Ефект върху месните протеини

  • Arthur M. Spanier,
  • Джеймс А. Милър и
  • Джон М. Бленд

Описан е модел за изследване на ефекта на реакциите на свободните радикали върху телешките протеини. Докато повечето проучвания за вкус на говеждо месо са фокусирани върху изследването на липидните летливи вещества, приносът на пептидите към аромата обикновено е пренебрегван. Моделът използва изкуствени мембрани под формата на многослойни липозоми, които са направени от извлечени говежди липиди. Желаният (ите) протеин (и) се капсулира (т) в липозомите за изследване на ефекта на свободните радикали върху структурата и функцията на протеина. Разтвор, генериращ окисление със свободни радикали, се използва за генериране на радикали чрез липидно пероксидиране, което се наблюдава чрез анализ на производството на вещества, реагиращи с тиобарбитурова киселина. Промените в състава и функцията на протеина се оценяват чрез капилярна електрофореза и измерване на ензимната активност. Индукцията на свободни радикали води както до инактивиране, така и до активиране на ензими и предизвиква както загуба, така и поява на протеини и пептиди.

ПРЕДОТВРАТЯВАНЕ НА ЛИПИДНО ОКИСЛЕНИЕ
Продукти за реакция на Maillard и липидно окисление

Важен аспект на преработката на храни, включваща продуктите на реакцията на Maillard (MRP), е тяхната реактивност като антиоксиданти в хранителните системи, особено в месото. Даден е кратък преглед на общите пътища на реакцията на Maillard и компонентите на MRP като антиоксиданти и някои възможни механизми на антиоксиданти в различните реакционни фракции. По-конкретни резултати са дадени по отношение на използването на MRP за намаляване на окисляването на липидите в варени меса. Както водоразтворимите нискомолекулни, така и полимерните фракции на MRP имат антиоксидантен потенциал. Междинните съставки като малтол, дихидроксиацетон, глицералдехид и редуктони се държат като антиоксиданти или предшественици на антиоксиданти в тези реакционни системи. Дифузатните компоненти с ниско молекулно тегло, както и MRP от глюкозахистидин и други прекурсори за аромат на месо, подобряват и запазват приемането на варено месо по време на съхранение.

Химическа и сензорна оценка на вкуса в необработено и обработено с антиоксидант месо
  • Алън Дж. Св. Анджело,
  • Arthur M. Spanier и
  • Карън Л. Бет

Влошаването на вкуса на месото се развива предимно от окисляването на полиненаситени мастни киселини, катализирани от метални йони и други системи за генериране на свободни радикали. Тъй като неприятните вкусове се засилват при съхранение, желаните месести вкусови нотки намаляват. Експериментите са предназначени за изследване на механизми, които предотвратяват тези промени на вкуса. Мляно говеждо месо, прясно варено и варено/съхранявано до 5 дни при 4 ° C, се изследва чрез директна газова хроматография и химически и сензорни методи за анализ. Резултатите демонстрират, че комбинираните вакуумни опаковки и използването на хелатори и антиоксиданти действат синергично за предотвратяване на окисляването на липидите и за запазване на желания вкус на месо.

Предотвратяване на окисляване на липиди в мускулни храни чрез композиции без нитрити и нитрити

Окисляването на липидите е основна причина за влошаване на вкуса на месото (MFD). Той също така е отговорен за промените в цвета, текстурата и хранителната стойност, както и за пълнотата на качеството на мускулната храна. В сушените месни продукти обаче нитритът, поради силните си антиоксидантни свойства, инхибира автооксидацията на липидите в месото. Автооксидацията на месни продукти може също да бъде предотвратена чрез използването на хранителни антиоксиданти и/или хелатори. Проведени са проучвания за приложението на естествени антиоксиданти/екстракти и добавки за втвърдяване за предотвратяване на MFD и окислително гранясване в сушени месо без нитрити. Кумулативните ефекти на безсъдържащите нитрит съставки върху превенцията на липидната антиоксидация в месните системи се оценяват и сравняват с ефективността на системите за втвърдяване на нитрити.

Липидно окисляване на морски дарове по време на съхранение
  • Джордж Дж. Флик младши.,
  • Gi-Pyo Hong и
  • Джефри М. Knobl

Влошаването на структурата, вкуса и миризмата на съхраняваните морски дарове се дължи на окисляването на ненаситените липиди. Операциите по обработка като осоляване, варене и смилане насърчават окисляването, докато пушенето, дехидратацията и замразяването забавят окисляването. Скоростта и степента на разграждане на липидите в замразената риба зависи от вида риба и мускулния тип, тъмен или бял. Окисляването на липидите протича в следния низходящ ред: кожа, тъмен мускул и бял мускул. Окисляването на липидите в даден вид ще варира в зависимост от сезона и местоположението в тъканта. Металните йони влияят на окисляването в следния низходящ ред: Fe2 +, хемин, Cu2 + и Fe3 +. Окислението може да бъде намалено чрез използването на единични или комбинирани антиоксиданти. Вакуумните опаковки обаче имат по-голямо намаление на окисляването, отколкото наличието на добавки.

Морски дарове и рибни странични продукти

Естествени и неестествени среди за по-дълговерижни омега-3 мастни киселини

МЕТОДОЛОГИИ ЗА ОЦЕНКА НА ПРОДУКТИТЕ ОКИСЛЕНИЕ НА ЛИПИДИТЕ
Газохроматографски анализи на летливите окислителни липиди в храните
  • J. R. Vercellotti,
  • О. Е. Милс,
  • Карън Л. Бет и
  • D. L. Sullen

Анализът на летливите вещества, чрез директен GC и обонятелен "порт за всмукване", е подобрен чрез външно затворено входящо устройство (ECID) с широко отворена стъклена капилярна колона като уловител и разделителна среда. Направено е проучване за възстановяване на стандарти или директно от растително масло, или от Tenax GC или Carbopack B/Carbosieve SIII. Възстановяването на летливите вещества от патроните се извършва или чрез термична десорбция, или чрез елуиране на разтворител. Печените фъстъци бяха анализирани за летливи вещества чрез директен GC от ECID и генерирани "аромаграми". По време на липидното окисление летливите вещества се повишиха драстично до високите граници на ppm, докато неприятните аромати се засилиха в обонятелната част на аромаграмата; едновременно положителните обонятелни атрибути стават незабележими, тъй като много хетероцикли или тио-производни (ниво на ppb) изчезват при високи пероксидни стойности.

Характеризиране на не-вкусовете чрез анализ на разреждане на ароматния екстракт
  • Вернер Грош,
  • Уте Кристин Конопка и
  • Хелмут Гут

Анализът на разреждането на ароматния екстракт се използва за идентифициране на онези миризми, които допринасят значително за затопления вкус (WOF) на варено говеждо месо, както и за индуцираните от светлината аромати на соевото масло и млечните мазнини. WOF се дължи на увеличаване на одорантите, образувани от липидно пероксидиране, по-специално хексанал и транс-4,5-епокси- (Е) -2-деценал. Индуцираните от светлината неприятни вкусове на соевото масло и млечните мазнини се причиняват главно от 3-метилнонан-2,4-дион, който се образува чрез фотосенсибилизирано окисление на фураноидни мастни киселини, чиито нива на концентрация в тези мазнини са в диапазона от 0,01 до 0,05 на сто.

Сензорна оценка на липидното окисляване в храните

Традиционно някои сензорни термини, описващи окисляването на липидите, са често срещани в хранителните продукти. В много случаи обаче изследователите са разработили и терминология, специфична за даден тип храна. Много от тези описателни термини са произлезли от източниците или причините за окисляването, а не от описанието на резултата в продукта. Тази статия разглежда общ подход за описване на вкусовите нотки, генерирани от липидно окисление в няколко хранителни продукта, както по отношение на типичните характеристики както за пресни проби, така и за отлежали проби. Месото, фъстъците и растителните масла се използват като примери за илюстриране на използването на често срещани лексикони и общи сензорни методи за измерване на реакциите на липидното окисление в пресни, остаряващи и отлежали продукти.

ЕФЕКТИ НА ОБРАБОТВАНЕ НА ЛИПИДНОТО ОКИСЛЕНИЕ
Влияние на хранителната обработка върху окисляването на липидите и стабилността на вкуса

По време на обработката може да възникне липидно окисление и да повлияе на последващото окисление по време на съхранение. Ранното окисление по време на обработката в повечето случаи е много трудно да се открие или измери с методите, които обикновено се използват за липидно окисление. И все пак, това ограничено окисление е от съществено значение за по-нататъшното окисление и стабилността на вкуса по време на съхранение. Това се илюстрира с примери от експерименти, проведени по време на производството на картофени гранули и колбаси, обработка на зърнени храни и печене на бисквитки. Влиянието на обработката върху фактори, които влияят върху липидното окисление, напр. дискутират се прооксиданти, антиоксиданти, съдържание на кислород и защитата срещу такова окисление.

Фактори, влияещи върху липидната автоксидация на спрей изсушена млечна основа за бебешка храна

Сухите млечни бебешки храни са чувствителни към липидна автоксидация поради относително високите количества полиненаситени липиди и добавянето на витамини и минерали. Проби с и без добавки бяха изследвани върху липидното окисляване при водни дейности 0,11, 0,24 и 0,34 при 20 ° C и 37 ° C. Автоокислението беше последвано от определяне на стойностите на анизидин във свободните мастни фракции след различни периоди на съхранение между 2 и 13 седмици. В няколко случая пробите от хексанала са анализирани за количеството хексанал чрез газова хроматография. Автооксидацията се увеличава в проби, съдържащи добавени минерали и витамини, докато тази реакция се потиска и намалява в пробите при активност на водата от 0,24. Съхранението при по-висока температура леко повишава автооксидацията. Минералите, добавени като карбонатни премикси, причиняват повече автоокисление от тези, добавени в хлоридни премикси. Появата на кафяви петна в обработените с карбонат проби предполага много по-високи водни активности, водещи до повишени реакции на покафеняване и автокисление.

Влияние на окисляването на липидите върху качеството на маслото и храните при пържене

Дълбокото пържене е популярен метод за приготвяне на храна, особено в заведенията за бързо хранене. Окисляването на липидите обаче лесно се получава при относително високи температури в присъствието на въздух и произвежда множество съединения и оказва както желани, така и нежелани ефекти върху вкуса и качеството на храната. Ниското ниво на окисление всъщност подобрява желанието на храната, но по-високите нива намаляват качеството на храната. Наличието на материали с ниско молекулно тегло като алдехиди, лактони и пиразини влияе на вкуса на пържени храни като картофи; докато наличието на материали с високо молекулно тегло допринася за цялостното влошаване на качеството както на мазнината за пържене, така и на пържения продукт. Прилагането на GC-MS за определяне на вкусовите компоненти във пържените картофи и съответното масло за пържене даде информация, показваща връзка между наличието на тези материали и качеството на пържените картофи. По-широкомащабно проучване, при което се определят количествата продукти с високо молекулно тегло, показва времевия ход на влошаване на състоянието на маслото и връзката между общия формиран полярен материал и качеството на храните.

Ефект от съхранението върху качеството на печения фъстък

Описателен сензорен анализ и техники за газова хроматография

Вкусът на печените фъстъци, както и профилът на летливите съединения се променят по време на съхранението. Фъстъците Florunner от две културни години бяха сортирани по търговски размери и печени. След изпичане фъстъците се съхраняват в отворени съдове при 37 ° C до вземане на проби за максимум 12 седмици. Шест дескриптора на вкуса (печено фъстъчено, сладко ароматно, картонено, боядисано, ферментирало/плодово и дървесно/корпуси/кожи) бяха оценени за интензивност. Летливите съединения се анализират през 12-те седмици, като се използва анализ на главното пространство чрез газова хроматография с улавяне върху Tenax адсорбент. Дескриптори на липидно окисление, като интензивност на аромати на бои и картон, както и продукти на липидно окисление, като хексанал, октанал и 2-октанон, се увеличават по време на съхранение. За разлика от това, интензивността на печен фъстъчен вкус намалява по време на съхранение заедно с алкилпиразините. Търговският размер на семената влияе върху концентрацията на карбонилни съединения, но не и на алкилпиразините.

Промени в окисляването на липидите по време на готвене на хладилна мускулна сома от кайма

Съхранението в хладилник на сом от кайма, повлиян от окислителните промени, предизвикани от готвенето. След охлаждане в продължение на 0, 2, 5 или 7 дни, пробите бяха анализирани преди и след изпичане за вещества, реагиращи с тиобарбитурова киселина (TBA-RS), флуоресцентен пигмент и съдържание на токоферол. По-голямо увеличение на TBA-RS е установено след приготвяне на 2-дневни хладилни проби, отколкото пресни проби, докато по-малко увеличение е установено при 5 и 7-дневни проби. За разлика от това, най-голямото увеличение на съдържанието на флуоресцентен пигмент след готвене е установено в 5-дневните хладилни проби. Загубата на гама-токоферол при готвене остава доста постоянна (15%), докато загубите на алфа-токоферол са по-големи при 2- и 5-дневните хладилни проби (40%), отколкото при 7-дневната хладилна проба (14%).