1 CUPRINS 1. COMPOZIIA I REACTIVITATEA CHIMIC A ALIMENTELOR1 1.1. Compoziia chimic a alimentelor1 1.2. Reacii chimice i reactivitatea alimentelor3 2. APA N ALIMENTE 5 2.1. Structura i proprietile apei5 2.2. Stri fizice ale apei n alimente i tranziii de faze7 2.3. Activitatea apei i conservarea alimentelor9 3. SUBSTANE MINERALE N ALIMENTE12 3.1. Definiii i clasificri12 3.2. Funciile mineralelor n alimente 13 3.3. Relaii ntre minerale i organismul uman17 4. ACIDITATEA ALIMENTELOR18 4.1. Acizi, baze i sruri n soluii apoase18 4.2. Acizi i baze n alimente 19 5. LIPIDE N ALIMENTE22 5.1. Definiii i clasificarea lipidelor22 5.2. Lipide nehidrolizabile23 5.2.1. Acizi grai23 5.2.2. Lipide izoprenoidice27 5.2.2.1. Steroide28 5.2.2.2. Carotinoide30 5.3. Lipide hidrolizabile32 5.3.1. Grsimi32 5.3.1.1. Acilgliceride32 5.3.1.2. Obinerea grsimilor34 5.3.1.3. Distribuia acizilor grai n grsimi35 5.3.1.4. Proprieti fizico-chimice ale grsimilor36 5.3.1.5. Produse grase derivate 38 5.3.2. Ceruri 40 5.3.3. Fosfolipide41 5.4. Lipoproteine42 5.5. Degradarea lipidelor din alimente43 5.5.1. Degradarea enzimatic a acillipidelor43 5.5.2. Degradarea oxidativ a lipidelor43 5.6.2.1. Autooxidarea 43 5.6.2.3. Peroxidarea 47 5.6.3. Protecia antioxidativ a alimentelor48 6. AMINOACIZI, PEPTIDE I PROTEINE 49 6.1. Aminoacizi49 6.1.1. Definiii, clasificare i structur49 6.1.2. Prepararea i proprietile aminoacizilor51 6.2. Peptide54 6.2.1. Generaliti54 6.2.2. Prepararea i proprietile peptidelor55 6.2.3. Proprietile senzoriale ale aminoacizilor i peptidelor 57 6.2.4. Reprezentani ai clasei58 6.3. Proteine59 6.3.1. Definiii i clasificri59 6.3.2. Structura proteinelor60 6.3.3. Proprietile proteinelor alimentare63 6.3.3.1. Proprietile nutriionale63 6.3.3.2. Denaturarea proteinelor64 26.3.3.3. Proprieti funcionale65 6.3.3.4. Transformri chimice n proteine69 6.4. Enzime72 7. HIDRATI DE CARBON IN ALIMENTE 75 7.1. Monozaharide 75 7.1.1. Clasificare i structur75 7.1.2. Proprieti fizice i senzoriale79 7.1.3. Reacii chimice ale monozaharidelor81 7.1.4. Compui nrudii cu zaharurile84 7.2. Oligozaharide 87 7.2.1. Zaharoza88 7.2.2. Maltoza i lactoza89 7.2.3. Oligozaharide nereductoare: ciclodextrine91 7.3. Polizaharide91 7.3.1. Homopolizaharide92 7.3.1.1. Amidonul i glicogenul92 7.3.1.2. Celuloza i hemiceluloze95 7.3.1.3. Hexozani vegetali i microbieni96 7.3.2. Heteropolizaharide97 7.3.2.1. Poliuronide97 7.3.2.2. Gume vegetale99 8. MBRUNAREA ALIMENTELOR100 8.1. mbrunarea enzimatic100 8.2. mbrunarea neenzimatic102 8.2.1. Caramelizarea zaharurilor102 8.2.2. Reacia Maillard103 9. VITAMINE106 9.1. Generaliti106 9.1. Vitamine liposolubile108 9.2. Vitamine hidrosolubile110 10. SUBSTANE DE AROM 113 10.1. Definiii i clasificri113 10.2. Analiza senzorial a aromelor114 10.3. Relaii ntre structur i calitile aromatice117 10.4. Arome individuale119 10.4.1. Arome din reacii chimice119 10.4.2. Arome din procese enzimatice122 11. SUBSTANE STRINE N ALIMENTE 124 11.1. Definiii, clasificri i toxicitate124 11.2. Contaminani124 11.3. Substane cancerigene127 11.4. Compui naturali toxici i antinutriionali128 11.5. Aditivi alimentari130 11.5.1. Colorani alimentari130 11.5.2. Antioxidani132 11.5.3. Edulcorani133 11.5.4. Conservani135 11.5.5. Emulgatori 137 Bibliografie 139 1 1. COMPOZIIA I REACTIVITATEA CHIMIC A ALIMENTELOR Potrivit Codex Alimentarius Commission, nfiinat n 1963 de ctre experii FAO/OMS, alimentele sunt produse i substane destinate sau preconizate a fi destinate consu-mului uman, indiferent dac au fost procesate integral, parial sau neprocesate, inclu-sivbuturile,gumademestecatioricarealtsubstan,implicitapa,ncorporate intenionat n aliment n timpul procesrii, pregtirii culinare sau tratrii acestora.Fennema (1989) arat c alimentele sunt produse fabricate i vndute pentru a fi folo-site ca hran sau butur, destinate consumului uman, precum i ingredientele care pot fi amestecate n alimente pentru un scop determinat, iar Belitz i Grosch (1999) con-sidercalimentelesuntproduse,nprincipal,naturale,procesatei/saupreparate culinar, consumate de om pentru hran i pentru savoarea lor. Definiiile evideniaz c alimentele sunt produse i/sau substane provenite din materii primenaturale:deorigineanimal(lapte,carne,ou,miere)ideoriginevegetal (pine,uleiuri,zahrizaharoase,legume,fructeetc.).Buturilealcoolice(bere,vin, spirtoase) i nealcoolice (sucuri, rcoritoare etc.) intr tot n categoria alimentelor. Alimentele sunt destinate consumului uman ca hran, deci ajunse n organism i transfe-r substanele nutritive, biologic active i eseniale asigurndu-i creterea, dezvoltarea i mentenana proceselor vitale. Alturi de acestea alimentul ncorporeaz i substane nedorite,poluanteiinsalubre,careafecteazsntateaoamenilorpetermenscurt, mediu i lung. Acestea constituie substanele strine ce includ contaminanii i aditivii. Aproape toate alimentele posed o ncrctur microbiologic de care depind calitile intrinseci, sigurana n consum a produsului i termenul de garanie. Sub aspect tehnologic, alimentele pot fi: neprocesate, prelucrate industrial (procesate) i preparate culinar pentru conservarea i dirijarea calitilor nutriionale i senzoriale. Aadar,chimiaalimentelorestetiinacarestudiazcompoziia,structurailegile transformrilorfizico-chimicealesubstanelorindividualeinansambludinalimente. Ea transfer i aplic legile chimiei n studiul reaciilor ce au loc ncepnd de la recolta-rea materiilor prime, la prelucrare, conservare, depozitare i pn la consum. Chimia alimentelor este o tiin interdisciplinar, apelnd la aspecte fundamentale de biochimie,microbiologieitehnologiaalimentelor.ncolaborarecuspecialitiidin aceste domenii se elaboreaz standarde i metodologii de analiz i control alimente. 1.1. Compoziia chimic a alimentelor Alimentele se caracterizeaz prin urmtorii indicatori generali standardizai:(I) - Indicatori fizico-chimici generali: stare de agregare, constante termice, textur, densitate, culoare, umiditate, mineralitate corelat cu cenua, aciditate corelat cu pH i capacitate de tamponare, constante electrice, solide totale dizolvate (TDS) etc.). (II) - Indicatori microbiologici stabilii prin metode specifice microbiologiei. (III)-Indicatorinutriionali:echivalentenergetic,siguranaprodusului,coninutde micronutrieni (minerale, vitamine, substane biologic active etc.), macronutrieni (lipide, zaharuri i proteine), procent din recomandarea n dieta zilnic, fibre alimentare etc. (IV)-Indicatoritehnologici:provenien(deex.,grsimehidrogenat,transesteri-ficat sau fracionat), tratament termic (pasteurizare, UHT etc.), ambalaj etc. (V) Indicatori specifici care difereniaz alimentele prin: - compoziie calitativ i cantitativ (minerale, umiditate, cenu, contaminani etc.); 2- coninut de macronutrieni (lipide, carbohidrai i proteine); - coninut de sare i fibre alimentare (totale, solubile sau numai insolubile); - coninut n componente minore, dar eseniale: vitamine, acizi grai -3 i -6 i cei 8 aminoacizi eseniali, microelemente eseniale, bioantioxidani i altele; - echivalentul energetic calculat din coeficienii izocalorici ai macronutrienilor;- funcionalitate dependent de compoziie, procesare, aditivare i conservare. Indicatorii de calitate trebuie s corespund normativelor i standardelor de produs, ca rezultat al aplicrii bunelor practici regsite n sigurana alimentelor (food safety). Carac-teristicileenumeratesestabilescpebazametodelorstandardizate:STRnRomania, AS n Germania, ASTM n Marea Britanie, AOAC dup Societatea Chimitilor Analiti din SUA, ISO dup Organizaia Internaional de Standardizare.Compoziiachimicredconinutuldeatomi,ioni,funciuni,compuiindividualisau grupedecombinaiidintr-unaliment.Compoziiaseexprimprinconinutulng,mg saugcomponent/100gsubstanuscatsaualiment.Labuturialcoolicesefolo-sesc i procente volumetrice (volume alcool n 100 volume lichid). Adeseori, raportarea se face la kg sau L de aliment. Pentru a trece de la compoziia masic la cea volume-tric trebuie cunoscut densitatea. Practic redarea compoziiei alimentelor este sinoni-m cu exprimarea concentraiei soluiilor i amestecurilor.Compoziiapegrupemajoreserestrngela:ap,mineraleimasorganic.Princi-palele componente care se dozeaz n alimente se grupeaz astfel:-apa exprimat prin umiditate (U%) sau ca substan uscat (SU%);-substanele minerale incluse n cenu (Cen%); se dozeaz i mineralele eseni-ale, contaminante ct i radionuclizii (global i separat pe tipuri de radioizotopi);-macronutrieni: proteine, lipide i zaharuri, furnizori de energie vital (fig. 1.1); -micronutrieni indispensabili n metabolism i fiziologia uman (fig.1.1); -substanele de balast, nedigerabile, care se excret; acestea includ i fibrele ali-mentare cu efecte benefice asupra digestiei i sntii colonului;-substanensoitoare,nmajoritate,metaboliisecundariaiceluleivegetalei animale, alturi de substane de arom i componente din prelucrarea tehnologic; -substane strine: contaminani, biotoxine, aditivi alimentari i altele.-buletinul de analiz trebuie s includ i ncrcarea microbiologic. Fiecare component din alimente poate fi natural, artificial sau sintetic.Prin prelucrare termic (prjire, uscare, distilare etc.) sau mecanic (secionare, mci-nare,frmntare,extrudereetc.),componenteleindividualedinalimentesufermulti-ple transformri de natur fizic, chimic i biochimic (asociat microbiotei). Drumul pe careevolueazacestetransformriinflueneazcalitilealimentelor.Rezultantalor reprezint valoarea de ntrebuinare a produsului, care trebuie s posede:-valoarenutriionalexprimatprincantitateadeenergievitalicomponente structurale furnizate organismului n digestie i metabolism; -valoare biologic prin aportul alimentului n micronutrieni i componente biologic active: minerale, aminoacizi i acizi grai eseniali, vitamine, bioantioxidani;-valoare psiho-senzorial sau hedonic care exprim savoarea alimentului; -valoaresanogeneticiigienicnsensulcalimentulconsumatnuproduce mbolnviri, nu este purttor de ageni patogeni, toxine i contaminani.Compoziia definete i difereniaz alimentele sub aspect calitativ. Din acest punct de vedere alimentele sunt normale, dietetice, funcionale, pentru nutriie special etc.n toate cazurile, compoziia se coreleaz cu structura. Biodisponibilitatea unui compo- 3nent depinde n primul rnd de structur (cazul mineralelor, proteinelor etc.).Cunoscndconinutulprocentualdecomponentecalorigene(Gr%-grsimi,Pr%- proteine i Z%-zaharuri) se calculeaz echivalentul energetic (q) n kcal sau kJ/100 g produs tiind c un g grsime elibereaz 9,3 kcal, respectiv, 38 kJ energie caloric, iar zaharurileiproteinele,fiecarecte4,1kcalsau17kJ/g.Astfel,energiadegajatla arderea n metabolism a 100 g aliment se calculeaz cu relaia (1.1): q = 4,18(9,3Gr% + 4,1Pr% +4,1Z%)[kJ/100 g] (1.1) unde: paranteza rotund corespunde energiei calorice n kcal/100 g produs. Tabelul 1.1 red compoziia chimic i echivalentul energetic a patru alimente cu mare pondere n consum, ntre care, numai pinea este un aliment procesat. Tabelul 1.1. Echivaleni energetici i compoziia chimic a unor alimente Indicator compoziionalUM Cotletde porc Lapteintegral Crap*) Pinealb Echivalent energetickJ/100 g693274488232 Umiditate (U, %)g/100 g6987,77638 Substan uscat (SUT, %)g/100 g3112,32462 Minerale sau cenu (Cen, %)g/100 g1,00,71,21,6 Grsimi (Gr, %)g/100 g9,03,64,81,2 Proteine (Pr, %)g/100 g203,3187,6 Hidrai de carbon (HC, %)g/100 g-4,6-48 calciumg, 100 g111205060 fosformg, % g1509021590 Minerale eseniale fermg, % g1,80,041,11,0 Ag, % g-3045- B2 g, % g0,2180550,06Vitamine Cg, % g-2-- izoleucinmg, % g11252101000380 leucinmg, % g18603501680590 lizinmg, % g21102602110200 metioninmg, % g55585590130 fenilalaninmg, % g900170890420 treoninmg, % g10251501040250 triptofanmg, % g2704521085 Aminoacizi eseniali valinmg, % g12502301050390 ac. linoleicmg, % g71090410415 ac. linolenicmg, % g452514040 Acizi grai eseniali ac. arahidonicmg, % g45urme190- *) Se refer numai la partea comestibil a petelui Dateledecompoziiedintabelul1.1permitaprecierimultmaidetaliateasupravalorii nutritive i sanogenetice prin aportul de nutrieni i componente eseniale.1.2. Reacii chimice i reactivitatea alimentelor Prindefiniie,reactivitateachimicreprezintcapacitateaunuielementsauaunei substane de a forma combinaii cu structur i proprieti noi. Reactivitatea alimentelor este evideniat prin reaciile constituenilor lor conform ecuaiei generale 1.2. k-1k1RP q-+ (1.2) unde:k1ik -1suntconstanteledevitezalereacieidirecteiinverse;RiPsunt reactanii i produii; q este efectul termic: (+) n reacia exoterm i (-) endoterm. Reacia1.2nudecurgespontan.Rajungnstareactivat(R*)dacacumuleazun suplimentenergeticnumitenergiedeactivare(Ea).CuctEaestemaimare,cuatt reacia decurge mai greu. Cnd 1 = -1 se ajunge la echilibru. ndeprtnd P, echilibrul 4estedeplasatmereuspredreapta.Efectultermicalreaciei(q)depindedebilanul energeticlaruperealegturilorvechidinRiformarealegturilornoinP.Reaciile sunt accelerate de catalizatori. Enzimele, E, sunt biocatalizatori eficaci (v. cap. 6) redu-cnd considerabil Ea prin formarea complexului activat, [ES] sau [EC].Curbele I i II se suprapun n punctul P, deci catalizatorul nu modific efectul termic i echilibrul reaciei, ci numai viteza de reacie prin reducerea Ea. Entalpia de reacie (H) i entalpia liber de reacie (G) apar ca diferene ntre starea final i iniial. Ea3Ea2Ea1 Energiepoten-ial(P + E)(S + E)Coordonat de reacie (grad de avansare al reaciei)Stareiniial,Stare final,AGrAGpAG= En A EnApGp rGrAG< 0[ES]([ES EP])[EP]IIIEa.IEa(II) = Ea1 Ea2Ea3+ +Ea(I) > Ea(II) .RR*P Fig. 1.2. Profilul energetic al unei reacii necatalitice (1.2), comparativ cu cel al reaciei catalitice (II) n care se forneaz intermediari compleci [ES] reactivi i instabili. De exemplu, n reacia 1.3 Ea = 75 kJ/mol. Catalizatorii pe baz de ioni Fe2+ reduc Ea de 7 ori (10 kJ/mol), iar catalaza (enzim specific) de 30 de ori.H2O2 H2O + 1/2O2(1.3) Viteza de reacie este dat de relaia general 1.4.n P R[C]dtdCdtdCv = = =(1.4) unde: k este constanta vitezei de reacie la concentraie, C = 1 mol/L; n este molecula-ritatea reaciei corelat cu ordinul de reacie; semnul negativ pentru dCR/dt corespunde scderii concentraiei de reactani i acumulrii produilor (dCP/dt - pozitiv)). n alimente, reaciile obinuite au cinetic de ordinul I cu ecuaia cinetic 1.5:(a) C=Coektsau(b) ln (Co/C) = kt(1.5) unde: Co i C sunt concentraiile iniiale i la timpul t, iar este constanta de vitez.Din ecuaia 1.5.b se observ c dac jumtate din concentraia iniial de substrat s-a transformatchimic,atunci,C=Co/2irelaia1.5.bdevine,t =ln 2/ k,unde:t se numete timp de njumtire (v. i cap. 6). Relaia dintre constanta de vtez i Ea este dat de ecuaia lui Arrhenius:RTEA ln ln , respectiv i e AaRTEa = k = k(b) (a) (1.7) unde: A este factorul preexponenial Arrhenius i are unitile constantei de vitez k.n general, reaciile rapide au Ea sub 40 kJ/mol (de exemplu reaciile radicalice in celula vie au loc procese endergonice (endoterme, AH > 0) i exergonice (exoterme, AH < 0). Cele endergonice nu se produc dect prin cataliz enzimatic., prin cuplaj cu reacii exergonice furnizoare de energie, corespunztor condiiei, AGs0. 5 Cap. 2. APA N ALIMENTE Apa este constituentul nelipsit din alimente (tabelul 2.1). Aceasta este mediul reaciilor chimiceimultiplicriicelulelormicrobiene;nmultecazuriestereactantnprocese hidrolitice.Deasemenea,apaeste auxiliar tehnologic de maxim importann proce-sarea alimentelor: ap tehnologic, de transport-splare, de diluie, agent termic etc. Coninutul de ap n alimente reprezint umiditatea (U), care se exprim n procente masice (U, % [g ap/100 g aliment]) ca n exemplele din tabelul 2.1.Tabelul 2.1. Umiditatea medie (U%) a ctorva alimente (dup Schenk i Schertz, 1998) AlimentU%AlimentU%AlimentU% Lapte integral88Frankfurteri59Fasole boabe8,0 Lapte degresat91Salamuri28-30Fasole verde90 Smntn (G10%)82Scrumbie62Mazre verde75 Lapte btut, iaurt88Macrou68Varza alb92 Brnz de vaci57Crap76Tomate94 Brnz Cheddar36Miere de albine>18Pasta de tomate70 Parmesan30Fin alb (tip 630)14Castravei96 Unt 10-7, iar [HO] < 10-7, dar Kw rmne acelai, 10-14. Prin urmare, n situaia cnd [H+]>[HO], avem mediu acid i dac [H+] < [HO], avem mediu bazic. Deoarece [H+], Kw, Kb i Ka, au valori foarte mici,Srensen (1909) a propus folosirealogaritmului cu semn schimbat al acestor mrimi. Potrivit noilor notaii, -lgKw=14, -logKa = pKa (ex-ponentdeaciditate),respectiv,-lg Kb=pKb(exponentdebazicitate),iar -lg[H+]= pH respectiv, -lg[HO] = pOH. Pe baza relaiei fundamentale pentru mediul apos (4.4), se definirete scala de pH potrivit schemei 4.5.pH + pOH = 14(4.4) Scala de pH pentru mediu apos pH < 7 i pOH > 7 pH = pOH = 7 pH > 7 i pOH < 7 Mediu acidMediu neutruMediu bazic (4.5) 19Pe baza constantelor Ka i Kb din reaciile de ionizare 4.3.a i b se ajunge la relaiile sim-ple 4.6 i 4.7 pentru calculul [H+] i pH n soluii de acizii baze slabe, tiind c pentru baze tari, pOH = -logCb i pH = 14 pOH, iar la acizi tari, pH = -logCa unde Ca i Cb sunt concentraiile normale ale soluiilor de acizi i respectiv, baze. - pentru acizi slabi: [H+]2 = Ka Ca, respectiv, pH = (pKa - log Ca)(4.6) - pentru baze slabe: [HO]2 = KbCb, respectiv, pH = 14 (pKb log Cb)(4.7) Dup valoarea Ka i Kb, acizii i bazele sunt tari (K>10-2), medii (10-2 >K> 10-4) i slabi cnd Ks10-5. Valorile constantelor de ionizare ale acizilor i bazelor sunt tabelate. Reacia unui acid cu o baz cu formare de sare i ap se numete neutralizare. Inversa neutralizrii este hidroliza srurilor conform echilibrului din ecuaia 4.8.HA + BOH BA + H2ONeutralizareHidroliza sriiAcidBaz Sare (4.8) Constanta de aciditate 4.3.a permite determinarea [H+]=Ka[HA]/[A]. Logaritmnd relaia, schimbndsemnulifolosindnotaiileSrensen,seajungelaecuaiaHenderson-Hasselbalch (4.9.b), care permite calculul echilibrelor acido-bazice din alimente. [donor de protoni][acceptor de protoni]pH = pKa + log pH = pKa + log[A][HA](a) sau (b) (4.9) Deci,laneutralizareauneibazecuunacid,pH-ullaunmomentdatsaucelimpus, depinde de concentraia acceptorului de protoni (A), a donorului adugat (HA) i pKa.Dup cum s-a amintit, inversa reaciei neutralizrii, scris sub form ionic (4.10), este hidrolizasrurilor.Deoarecesruriletindsionizezetotalnap,sensulreaciilor 4.10.1 4 va depinde numai de natura acizilor i bazelor rezultate la hidroliz. (B+ + A) + H2O(1)(2)(3)(4)(H+ + A ) + (B+ + HO ) ;pH = 7HA + B(OH); pH ~ 7(H+ + A ) + BOH; pH < 7HA + (B+ + HO); pH > 7 (4.10) Potrivitreaciilorgenerale4.10sedistingpatrucazuridistinctedesrurihidrolizabile aacumsuntdiscutatencursuldechimieanalitic(CrciPopa,2005).Hidroliza srurilorareimportanpracticdeosebitnsistemeletampondiscutatendetaliun acelai curs de specialitate.ReglareapH-uluialimentelorsefacecuneutralizaniisistemetampon(unexemplu este glucono-o-lactona pentru produse de carne) care aparin aditivilor alimentari.4.2. Acizi i baze n alimenteAcizii liberi din alimente apar ca amestecuri de acizi anorganici i organici. Ansamblul substanelor ce confer aciditatea alimentelor este vast; aici ne referim numai la acizii i bazele libere din alimente n sensul teoriei protolitice.Acizi anorganici. Dintre acizii anorganici numai acidul ortofosforic, H3PO4 (E-338) se nglobeaz ca acidulant pentru sucuri i rcoritoare. HCl (E-507) i H2SO4 (E-513) sunt auxiliaritehnologici pentruneutralizare,iar HNO3 estefolositdoarlasplareautilajelor n sistem CIP (Cleaning In Place splare pe loc, fr demontare).Acidul carbonic rezult n reacia la echilibru a CO2 cu apa (4.11). Acesta ionizeaz pari-al n dou trepte crora le corespund constantele de aciditate din schema 4.11. 10,36 6,34pKa1pKa2 2CO2 + H2OH2CO3H+ + HCO3H+ + CO3(1) (2) (3) (4.11) 20O concentraie mare de H2CO3 apar la impregnarea alimentelor cu anhidrid carbonic (E-290). De asemenea, cantiti mari de CO2 rezult n procese fermentaive (vin, bere, alcooletc.).Echilibrelereaciilor4.11iionizareaH2CO3suntinfluenatedepH.Acidul carbonic este stabil numai n pH acid, cu descompunere total la pH11,5. n opoziie cu HCO3, crete mult stabilitatea ionului CO32 de la pH 8 la maximul de la pH 12,5.DesorbiaCO2dinalimentelefermentateseproduceprindifuzie,princretereatempe-raturii, prin agitare mecanic i prin transport mediat. n carne i produse de carne, o par-te din aceste echilibre se regsesc, nu ca procese de transport, ci ca procese de modifi-care a culorii i de iniiere a reaciilor de oxidare i mbrunare neenzimatic. Dioxiduldesulfisulfitareaalimentelor.Dioxiduldesulf(E-220)isulfiiicudiverse compoziiisuntfolosiinindustriaalimentardreptconservani.Roluldeconservant estedeterminatdeefectulbactericidi/saubacteriostatic.nexplicareaefectuluicon-servantaparfenomeneconexe:reaciicuproteinele,blocareaenzimelor,deplasarea pH-ului,modificareatrieiioniceiaw,altereacii cu substratul.Spreexemplu,acidul acetic este un acidulant tipic, dar i conservant prin efectul bacteriostatic datorat depla-srii pH-ului la valori la care se inhib dezvoltarea microorganismelor conform fig. 4.2.106Mucegaiuri Droj dii Bacterii Numrcelule/cmc01 23 45 678 910 pH107108 Fig. 4.2. Relaia dintre valoarea pH-ului i viteza de multiplicare a celulelor microorganismelor din alimente Potrivit fig. 4.2, viteza de multiplicare a mucegaiurilor este maxim n mediu slab acid, a drojdiilor n mediu neutru i a bacteriilor n mediu slab bazic. n practic apar abateri delacurbeledinfig.4.2datoritadaptriimicroorganismelorlamediu.SO2esteun conservant indispensabil n oenologie, industria zahrului, la conservarea pulpei de fructe etc.Efectelesalesuntmultiple.nprimulrndprindeplasareapH-uluispreacidinal doilea rnd prin efect bacteriostatic (inhib echipamentul enzimatic). n primul caz, SO2 ionizeaz n ap dup reaciile 4.12. (1) (2) (3)SO2 + H2OH2SO3H+ + HSO3H+ + SO32pKa2pKa1bisulfit sulfit1,15 5,3 (4.12) Acidul sulfuros este mai tare n prim treapt dect n a doua. Dac doza de SO2 este limitat n medie la 100 mg/L, atunci pH-ul corespunztor acesteia ar ajunge la 1,98. n realitate, peste 70% din doza administrat se leag de substrat i pH-ul scade mult mai puin. Efect conservant similar au bisulfiii de Na, K i Ca (E-222, E.228, E-227) i piro-sulfiii (metabisulfiii) rezultai la deshidratarea bisulfiilor (2HSO3H2O+S2O52). Aces-te sruri deplaseaz pH-ul spre neutru n urma hidrolizei bazice din reaciia 4.13: (2K+ + S2O52) + H2O 2(K+ + HSO3) + 2H2O 2(K+ + HO) + 2H2SO3(4.13) Bisulfiii i metabisulfiii funcioneaz ca sisteme tampon. H2SO3 eliberat hidrolitic n r. 4.13esteconservantulefectiv.S-adoveditcspeciaceamaiactivdinschema4.12 este H2SO3nedisociat,stabillapHs3,5.Toxicitatea SO2 n dozeleuzuale este neglija- 21bil, dar trebuie reevaluat. Excreia sulfiilor se face prin urin ca sulfai. Acizii organici liberi din alimente provin, n cea mai mare parte, din materiile prime i din procesarea acestora. O cantitate mic de acizi provine din utilizarea aditivilor. Aa estecazulacizilor:sorbic(E-200),benzoic(E-210),formic(E-236),acetic(E-260), lactic(E-270),propionic(E-280),malic(E-296),fumaric(E-297),citric(E-330),tartric (E-334),adipic(E-355)isuccinic(E-363),esteriiaciduluip-hidroxibenzoic(paraben; E-214219), la care se adaug srurile de Na, K, Ca i amoniu ale acestor acizi. Sru-rile sunt hidrosolubile i sunt eficiente n creterea triei ionice i n scderea aw.Acizii alimentari nu sunt numai acidulani, ei intervin i n urmtoarele direcii: -influeneaz direct prin pH amprenta aromatic a alimentelor;-influeneazcomportareareologicaalimentelorceconingumevegetale,pecti-ne, proteine i ali ageni de ngroare i stabilizare steric; -favorizeaz limpezirea sucurilor de legume i fructe deplasnd pH-ul spre valori la care lactonele amare deciclizeaz i suspensiile se agreg i floculeaz; -influeneaz activitatea enzimelor i multiplicarea microorganismelor; -muli acizi au efect sechestrant asupra ionilor metalelor grele (n special citraii (ec. 4.14), tartraii, succinaii, adipaii, gluconaii i multe altele); -mresc eficacitatea multor conservani i antioxidani (implicit acidul ascorbic). Spre exemplu, acizii din sucul de citrice, dei au pH-rile foarte apropiate (trii aproape egale),graduldeacrudiferenorm:laacidultartricfiindcelmaiintens,urmatladis-tan de acizii citric, acetic, lactic i gluconic. Efectul sechestrant al acidului citric explic relaia sinergic cu antioxidanii prin complexarea prooxidanilor (de ex., Fe2+ n 4.14). H+CH2CCH2COOHHOOCCOOHOH+ Fe2-HH2CCOFeOOHOOCHOOC CH2citratacid citriccomplex citrat feros (4.14) Numeroi ali acizi dicarboxilici, amino-, oxo i hidroxiacizi formeaz chelai. Aminoacizii apar n soluie apoas ca amfioni, cationi i anioni n funcie de pH. Reaciile 4.15.1 la 3 corespund treptelor de neutralizare cu baze, iar invers, neutralizrii cu acizi.(1) (2) (3)NH3R CH COOHNH3R CH COONH2R CH COOCation n mediuAnion n mediu puternic acid puternic bazic+ H + H Amfionsau zwietterionK1K2 (4.15) Reacia 4.15 arat c n fiecare treapt de neutralizare exist o constant de ionizare, K1, respectiv, K2 (v. i cap. 6), definite de echilibrele chimice 4.15 conform relaiilor: (a)] C [H ][ Amf [K]++ =1 i respectiv, (b) ] Amf [] H ][ A [K+ =2 (4.16) unde: [C+], [A] i [Amf] sunt concentraiile molare ale cationilor, anionilor i amfionilor.AAc au efect tampon conform acelorai reacii acid-baz din ecuaia 4.8 i relaia 4.9. LaAAc,peptideiproteine,existenasimultanacationilor,anioniloriamfionilorla diversepH-uri,conducelaapariiapunctuluisaupH-uluiizoelectric(PIidenticcupHi), definit ca pH-ul la care concentraia cationilor o egaleaz pe cea a anionilor.La pHi, AAc nu mai migreaz electroforetic. Monoaminoacizii monocarboxilici au la pHi numai amfioni. La ceilali AAc, la pHi, amfionii coexist cu cationii i anionii (v. cap. 6). 22 5. LIPIDE N ALIMENTE 5.1. Definiii i clasificarea lipidelor Lipidele reprezint o grup eterogen de compui naturali, care au proprietatea comun de a fi insolubile n ap (hidrofobe) i solubile n solveni organici (lipofile). Numele provi-ne din grecescul lipos, care nseamn grsime. Grsimile sunt cele mai importante i rspndite lipide, ceea ce nseamn c nu toate lipidele sunt grsimi. Din esuturile vegetale i animale, lipidele trec n alimente, n care ndeplinesc funcii teh-nologice, structurale, nutriionale i senzoriale. Dup solubilitate lipidele sunt polare i nepolare (neutre), iar dup structur sunt lipide complexe sau saponificabile (conin resturi acil, R-CO-) i lipide simple sau nesaponi-ficabile (fr resturi acil). Dup aceste criterii lipidele se clasific potrivit tabelului 5.1.Tabelul 5.1. Clasificarea lipidelor dup criteriul grupelor acil i caracterul neutru-polar A. Criteriul grupelor acil:Reprezentani I. Lipide simple (nesaponificabile) Acizi grai (AG) liberi, lipide izoprenoidice (terpeni, tocoferoli, chinonlipide, steroli, carotinoide) Grupe de lipideProdui de hidroliz GrsimiAG, glicerin GlicerofosfolipideAG, glicerin, H3PO4, baze organice SfingolipideAG, sfingozin i sfinganin SfingofosfolipideAG, sfingozin, H3PO4, baze organice CeruriAG i alcooli grai, hidrocarburi sup. DiollipideAG, etan-, propan- sau butandioli Esteri steroliciAG, steroli GlicolipideAG, glicerin sau sfingozin, zaharuri SulfatideAG, glicerin, zaharuri, H2SO4 etc. II. Lipide complexe (saponificabile care conin grupe acil, R-CO- ale acizilor grai) LipoproteineAG, glicerin, steroli, proteine etc. B. Criteriul neutru-polarReprezentani ai clasei Acizi grai cu peste 12 atomi de carbon Steroli i sterinesteri; carotinoide i alte terpenoide Lipide redox: tocoferoli i chinonlipide Mono- di- i triacilgliceride prezente n grsimi I. Lipide nepolare sau neutre Ceruri i diollipide Fosfolipide sau fosfatide (glicero- i sfingofosfolipide) Glicolipide (glicero- i sfingoglicolipide) II. Lipide polare sau amfifile Lipoproteine La baza cursului st clasificarea din fig. 5.1, asemntoare cu cea din tabelul 5.1.LipidecomplexeLipide simpleLipide izoprenoidiceGlicolipideSteroideCarotinoideCeruri i diollipideGrsimi (mono-, di- i triacilgliceride)Lipide nehidrolizabile LIPIDEAcizi graiLipide hidrolizabileGlicerofosfolipideLipoproteineSfingolipideAcizi fosfatidiciLecitineCefalineSfingofosfolipideSterinesteriTerpenoideTocoferoli i chinonlipide Fig. 5.1. Clasificarea lipidelor dup principii analitice i structurale 23nprelucrareatehnologicpredomingrsimileanimale(solide)iuleiurilevegetale (lichide) care confer textur, valoare energetic, solubilitate, arom etc.Sub aspect chimic, lipidele au catene hidrocarbonate cu dimensiuni i geometrii variabile, legatedefunciuni:hidroxil,carbonil,carboxil,amid,ester,fosfoester,sulfat,glicozi-dicetc (tabelul5.1).Lipidelehidrolizabileaucaelemenstructuralcomunrestulacil (R-CO-) care d hidrofobicitatea acillipidelor, de aceea, caracterizarea AG cu peste 12 atomideCreprezintpunctuldeplecarenstudiullipidelor.ndigestiaalimentelor, acillipidele sunt hidrolizate la AG liberi din care se resintetizeaz lipidele de rezerv.n natur, lipidele sunt depozitate n esuturi i organe ale plantelor i animalelor n con-centraiedecirca2%.Anumiteesuturiacumuleaz15-65%lipide,ceeacepermite separarea lor economic n industria alimentar extractiv.5.2. Lipide nehidrolizabilen grupa lipidelor nehidrolizabile se includ acizii grai (AG) i lipidele izoprenoidice. 5.2.1. Acizi graiAcizii grai sunt acizi monocarboxilici saturai (AGS) i nesaturai (AGN) cu numr par sau impar, de atomi de C n catene normale, uneori ramificate sau substituite cu funci-uni oxigenate. Conform definiiei, acizii grai au formula general 5.1. RCOOH (5.1) unde: R este radicalul hidrocarbonat, -COOH grupa carboxil i R-CO- restul acil. Clasificare.DupnaturaradicaluluiR,AGsunt:saturai,nesaturaiisubstituii,iar dup forma catenei, AG au catene normale, ramificate i ciclice. AG cu catene normale i numr par de atomi de carbon sunt AG tipici, iar ceilali AG atipici. AG cu pn la C10 au catene scurte, ntre C12 i C14 au catene medii i peste C16 au catene lungi. Prin-cipalii AGS tipici i atipici i nomenclatura acestora se prezint n tabelul 5.2. Tabelul 5.2. Principalii acizi grai saturai (AGS) din acillipide Nomenclatura: Simbol Formula chimictiinificuzual T.t.,C T.f., C A) - Acizi grai saturai tipici 12:0CH3-(CH2)10-COOHAcid dodecanoicAcid lauric44,0299,0 14:0CH3-(CH2)12-COOHAc. tetradecanoicAcid miristic54,4326,2 16:0CH3-(CH2)14-COOHAc. hexadecanoicAcid palmitic62,9351,5 18:0CH3-(CH2)16-COOHAc. octadecanoicAcid stearic69,6376,1 20:0CH3-(CH2)18-COOHAc. eicosanoicAcid arahic75,42052 *) 22:0CH3-(CH2)20-COOHAc. docosanoicAcid behenic80,030660 *) 24:0CH3-(CH2)22-COOHAc. tetracosanoicAcid lignoceric84,2desc 26:0CH3-(CH2)24-COOHAc. hexacosanoicAcid cerotic87,7desc B) - Acizi grai saturai cu numr impar de atomi de carbon 13:0CH3-(CH2)11-COOHAc. tridecanoicAc. tridecilic41,5312,4 15:0CH3-(CH2)13-COOHAc. pentadecanoicAc. pentadecilic52,1339,1 17:0CH3-(CH2)15-COOHAc. heptadecanoicAcid margaric61,3368,8 C) - Acizi grai saturai cu catene ramificate (exemple de acizi izoprenoidici) COOH1513 11975 3 1141210 8642 Acid pristanic (acid 2,6,10,14-tetrametilpentadecanoic)COOH116 Acid fitanic (acid 3,7,11,15-tetrametilhexadecanoic) *) t.t = temperatura de topire i t.f de fierbere n vid la 1 atm sau la presiunea indexat n mm col. Hg. Toate catenele saturate auconformaie n zig-zag. Numerotarea i nomenclatura res-pect recomandrile IUPAC ca n exemplele 5.2 (v. i tabelul 5.2). 2416 14 1210 8642COOH(1)Acid hexadecanoic (16:0) sau acidpalmitic114 12 10 86421Acid 13-metil-tetradecanoicCOOH(simboluri: izo-C15:0 sau 13-MTD)(2) (5.2) AGN sunt mononesaturai (AGMN) i polinesaturai (AGPN). AGMN au o singur leg-turtncissautrans,iarnAGPN,dousaumaimultelegturidubleneconjugate (cele separate printr-o punte metilenic se numesc i izolene). Principalii AGN din alimente sunt grupai n tabelul 5.3 conform clasificrii chimice (acizi mono- i polinesaturai) i biochimice (-3, -6 i -9).Tabelul 5.3. Reprezentani mai importani din grupa acizilor grai nesaturai *) SimbolStructur molecularDenumireT.t,CT.f, C I. AGN all-cis cu duble legturi izolate A) Grupa -9 18:1(9)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOHAcid oleic13,423515 22:1(13)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)11-COOHAcid erucic34,728130 24:1(15)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)13-COOHAcid nervonic42,5 B) Grupa -6 18:2(9,12)CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6CO2HAcid linoleic-5,02021,5 18:3 (6,9,12)CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3(CH2)3CO2HAcid -linolenic-1580,01 18:4(5,8,11,14)CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2CO2HAcid arahidonic-49- C) Grupa -3 18:3(9,12,15)CH3CH2(CH=CH-CH2)3(CH2)6COOHAcid -linolenic -111640,01 20:5 b)CH3CH2(CH=CH-CH2)5(CH2)2COOHEPA (all-cis) b)-- 22:6 c)CH3CH2(CH=CH-CH2)6-CH2-COOHDHA (all-cis) c)-- D) Grupa A-9 14:1(9)CH3-(CH2)3 -CH=CH-(CH2)7-COOHAcid miristoleic-- 16:1(9)CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOHAcid palmitoleic0,5- 18:1(9)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOHAcid oleic13,423515 20:1(9)CH3-(CH2)9-CH=CH-(CH2)7-COOHAcid gadoleic-- II. AGN cu duble legturi cis (c) i/sau trans (tr) 18:1(c6)CH3-(CH2)8-CH=CH-(CH2)4-COOHAc. petroselic30,028025 18:1(tr6)CH3-(CH2)8-CH=CH-(CH2)4-COOHAc. petroselaidic54,5- 18:1(tr9)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOHAcid elaidic46,523415 18:1(tr11)CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)9-COOHAc. vaccenic42,5- 18:2(tr9,tr12)CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6CO2HAcid linolelaidic28- 18:2(c9,tr11)CH3-(CH2)5-(CH=CH)2-(CH2)7-COOHAcid rumenic d)-- 18:3(tr9,tr12,tr15)CH3CH2(CH=CH-CH2)3(CH2)7COOHAc. elaidlinolenic30- 18:3(c9,c11,tr13)CH3-(CH2)3-(CH=CH)3-(CH2)7-COOHAc. -eleostearic482480,1 18:3(tr9,c11,c13)CH3-(CH2)3-(CH=CH)3-(CH2)7-COOHAc. -eleostearic71,52500,1 18:3(tr10,tr12,t14)CH3-(CH2)3-(CH=CH)3-(CH2)7-COOHPseudoeleostearic79- 18:4(9,11,13,15)CH3-CH2-(CH=CH)4-(CH2)7-COOH e)Acid -parinaric e)85- 22:1(c11)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)11-COOHAc. cetoleic-- 22:1(tr13)CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)11-COOHAcid brasidic61,926515 a)UnnumrmaredeAGNaparngrsimi;b)EPA-20:5(5,8,11,14,17)acideicosapentaenoic;c) DHA 22:6(4,7,10,13,16,19), acid docosahexaenoic; d) cu ali izomeri ai acizilor linoleici conjugai (CLA); e)-nu este cert configuraia legturilor t, dei se separ doi acizi diferii, o- i |-parinaric. Nomenclatura AGN se d n cursul de chimie organic (Florea, 2003). n tabelul 5.3 se prezintnomenclaturatiinificiuzual.n5.3sedauexempledenomenclatur tiinificaAGPNimoduldescriereprinsimboluri.Cndtoatelegturiletsuntcis, izomerul este all-cis (acidul linoleic din 5.3 i acidul arahidonic), iar cnd sunt n trans, all-trans ca n acidul linolelaidic din 5.3. Unii AGPN au legturi t att cis, ct i trans; izomeria legturilor t se indic n parantez c (cis) i tr (trans); cnd nu sunt scrise, se 25subnelege orientarea cis. Izomeria cis-trans este identic cu Z-E din convenia CIP. 1 35A9t,12tRedare prin simboluri: C:18(2);18:2(tr9,tr12) 13 1112109Izomerizare cis-trans (elaidinizare)acid octadeca-trans-9, trans-12-dienoic sau acid linolelaidictr trCOOHacid A9,12-cis-octadecadienoic 18 17 16151413 12 1110 9 87654 3 2 1COOHacid e-6 ccacid octadeca-cis-9, cis-12-dienoic, linoleic sau linolicRedare prin simboluri: C:18(2); A9,12

18:2(9,12) acide-6 sau n-6 (5.3) Importan nutritiv prezint AGN all-cis cu numr par de atomi de carbon i legturi t detipizolene.SeparareaAGNpegrupe-9,-6i-3aremotivaienutriional. Litera arat c notaia se face din captul opus funciunii de referin (-COOH).Sub aspect nutriional, AGPN sunt neeseniali i eseniali. Primii sunt sintetizai n orga-nism, ultimii provin numai din alimente. n tabelul 5.3 se observ c, grupele -9 i A9 includ numai AGMN, iar -3 i -6 numai AGPN eseniali (primul este acidul linoleic).Izomerii trans din tabelul 5.2 apar n natur n concentraii mici n unele uleiuri vegetale i microorganisme. Cantiti mari rezult la hidrogenarea i peroxidarea grsimilor. Izo-merii trans nu sunt metabolizai n organism, dimpotriv perturb activitatea unor enzime.Acizii grai substituii n caten cu funciuni oxigenate sunt reprezentai de acidul rici-noleic (acid D(+)-12-hidroxioleic, deci optic activ conf. 5.4) i de ali hidroxi- i oxoacizi.COOHOH*129Acid ricinoleic (5.4) n lapte i lactate s-au identificat numeroi oxoacizi i acizi furanici. Proprietifizice.AGScuC2C9suntlichide;pesteC10solidecut.t>29C(acidul pelargonic). Valorile t.t cresc cu masa moleculer cu remarcabil regularitate. Astfel, n seria AGS tipici, termenii cu numr par de atomi de C au t.t mai mari dect vecinii cu numr impar de atomi de C (v. tabelul 5.2). AGN trans au t.t apropiate de AGS cu ace-lai numr de atomi de C, dar ceva mai mici. AGN cis au t.t mult mai mici dect trans, diferena crete cu accentuarea curbrii catenelor (v. fig. 5.2).COOHCOOHAcid 9-trans-octadecenoic (acid elaidic)Acid 9-cis-octadecenoic (acid oleic)Acid arahidonic109 109COOH(acid 5,8,11,14-all-cis-eicosatetraenoic) Fig. 5.2. Conformaii comparative ale catenelor izomerilor cis-trans ai AGMN i AGPN Punctele de fierbere ale AGS nu prezint regularitate, ele cresc cu masa molecular. La AGN t.f sunt puin afectate de dublele legturi, dar sunt puin mai mici ca la AGS. AG pn la C4 sunt solubili n ap, determinnd n mare parte pH-ul alimentelor. AG cu catene lungi sunt practic insolubili n ap. Ei formeaz filme la suprafaa apei, n care grupa carboxil este orientat spre ap i catena n aer. La AGN solubilitatea n solveni polari crete cu numrul dublelor legturi. La temperaturi sub -20C se poate face crista-lizarea fracionat a AGN i AGS cu aceton i/sau metanol. 26AG nu absorb n vizibil, iar n UV doar AGPN cu duble legturi conjugate sunt activi. HRMN i IR servesc pentru analiza AG separai n stare pur prin cromatografie preparativ. Proprieti chimice. AG prezint: reacile grupei carboxil i ale catenei nesaturate. Dintrereaciilegrupeicarboxil,s-aamintitaciditatea(reaciadeionizare)ncap.4i formarea spunurilor alcaline la neutralizare cu hidroxizii corespunztori: R-COOH + NaOH R-COONa+ + H2O (5.5) Grupa carboxil se esterific normal, dar pentru ca reacia s fie total, n dozrile GC se face metilarea AG n soluie metanol-eter (9:1 v/v) cu diazometan (CH2N2):R-COOH + CH2N2 R-COOCH3 + N2 (5.6) Metilareasepoatefaceicudimetilsulfat((CH3O)2SO2),I-CH3 nsrurideAgsau CH3-OH absolut n prezen de BF3 drept catalizator Lewis n soluie eteric. Radicalul nesaturat d reacii specifice legturilor t din sisteme izolate i/sau conjugate. AasedetermingraduldenesaturarealAGNdingrsimiprinreaciecureactiv Hanus (IBr) sau Vijs (ICl) n acid acetic glacial: + IBrI+ + BrIBrAGNr. Hanus Complex deProdus de iodoniuadiie (5.7) AGPNdetipizolentrec,nprezenacatalizatorilorbazici,KOHsau(CH3)3C-OK,n structur conjugat conform schemei de reaciei 5.8. -R-OHIzolenCarbanion Sistem conjugat (cis-trans)+R-OHHHR-O-HHHR-OCatalizator (5.8) Mecanismuldeizomerizare5.8seregsetelafierbereauleiuluideiniaaltor uleiuri vegetale semisicative pentru a Ie face sicative (uscare rapid n aer).Adiia catalitic a H2 este alt reacie a catenei nesaturate ce se discut la grsimi. Important pentru conservarea i pentru sigurana alimentelor este autooxidarea n aer sub influena prooxidanilor din substrat. Aceste reacii sunt discutate detaliat n 5.6. Biosinteza AG de novo cunduce la acid palmitic, singurul eliberat de pe complexul en-zimaticcaAGL.Acestasuferelongare(alungireacatenei)idesaturare(formarea legturilor n cis). Elongarea acidului palmitic are loc dup schema 5.9, de la stnga la dreapta; n sens invers au loc scindrile n n cursul -oxidrii (arderea AG). CH3(CH2)16CO~S-CoA CH3(CH2)14COOH CH3CO~S CoA +Acid palmitic Acetil-CoAAcid stearic activat *)1) Complex de enzimepentru elongare2) Complex de enzimepentru | -oxidare *) CoA-SH - coenzima A; activare ca stearoil-coenzim A. (5.9) AGS tipici trec n AGN prin desaturare stereospecific, reacie catalizat de desaturaze. Transferul (H++e)esteintermediatdecitocromb5iNADPH.Laplantecitocromulb5 este nlocuit cu ferredoxin (protein cu Fe i S).RCOOHHHHHDesaturaze + [O]RCOOHH H- H2O+ EnzimeAGS AGN (5.10) n 5.10 se observ c doi atomi de H vicinali sunt preluai de enzim, de aceea rezult 27configuraia cis. La organismele aerobe, sistemul desaturant 5.10 poate introduce mai multe duble legturi ntre -COOH i legtura t precedent rezultnd AGPN din fig. 5.3. Bacteriile au AGN cu structuri curioase, dar sunt lipsite de AGPN din seriile figurii 5.3.Acid stearidonic;18:4(6,9,12,15)3 2117 1312 109 75 31COOHAcid linoleic;18:2(9,12) SERIA e-6SERIA e-3 COOH18 1615131210 9 75 3 1Acid o-linolenic; 18:3(9,12,15) A6-desaturazCOOHAcid -linolenic;18:3(6,9,12);A6-desaturazCOOH+ 2C-Elongaz+ 2C-ElongazCOOHCOOHAcid dihomo--linolenic; 20:3(8,11,14)(DGLA) **)GLA**)A5-desaturazCOOHAcid arahidonic ; 20:4(5,8,11,14)A5-desaturazCOOHAcid eicosapentaenoic;20:5(5,8,11,14,17)(EPA**) sau acid chepanodonic)+ 2C-Elongaz + 2C-ElongazAcid adrenic;22:4(7,10,13,16)(DPA)**)A6-desaturazA6-desaturazAcid docosapentaenoic; 22:5(4,7,10,13,16) sau DPA Acid docosahexaenoic; 22:6(4,7,10,13,16,19) Acid eicosateraenoic;20:4(6,9,12,15);Acid docosapentaenoic ; 22:5(7,10,13,16,19)(DHA)**)*)*)*)*) - AG respectivi ssunt generatorii seriilor de eicosanoide; **)- Sunt simboluri consacrate Fig. 5.3. Formarea seriilor de AG e-3 i e-6 prin elongare i desaturare. ntre mamifere i plante apare urmtoarea deosebire: la primele, introducerea legturi- n acidul oleic se face spre CH3 terminal, iar la plante, spre ambele capete de lan.5.2.2. Lipide izoprenoidice Lipidele izprenoidice au o caten hidrocarbonat ce provine teoretic prin legarea cap-coad a dou sau mai multe resturi de izopren conform regulii lui Ruzicka (1921) sau regula izoprenic prezentat principial n schema 5.12. CCCCCCCCCC+CCCC CCCCCC132 451 234 5 6 7 8 910capcoadMonoterpen 12345678910 (5.11) Terpenele au formula general (C5H8)n, creia i corespund: monoterpeni (C10H16) pen-trun=2;sesquiterpeni(C15H24)pentrun=3;diterpeni(C20H32)pentrun=4;triterpeni (C30H48) pentru n=6, din care deriv steroidele cu inel de steran i tetraterpenii (C40H64) pentru n=4, nrudite cu carotinoidele; pentru n superior sunt cauciucurile naturale.Se subliniaz c lipidele nehidrolizabile nu se confund cu fracia de nesaponificabile dingrsimi iuleiri.nsensstrict,componentelenesaponificabile sunt extractibilele n solveniorganicidupsaponificareaacillipidelor.Nesaponificabilelesuntformatedin hidrocarburi, steroli, tocoferoli, carotinoide etc., deci, dominant izoprenoide.Dei concentraiile de nesaponificabile sunt mici, acestea influeneaz calitile senzo-riale i stabilitatea chimic a produselor grase. Unele izoprenoide sunt indicatori pentru autentificarea uleiurilor. Aa este scualenul pentru uleiul de msline (extra virgin oil). 28Stare natural. Izoprenoidele sunt rspndite n toate organismele n concentraii vari-abile.Sursanormaldeizoprenoideoconstituievegetalele.nlanultrofic,animalele preiau izoprenoidele din plantele cu care se hrnesc.5.2.2.1. SteroidePrintehnicaatomilormarcai(14C)ischimbizotopic(HcuDiT),s-ademonstrat calea izoprenic de biosintez a triterpenilor i steroidelor n urmtoarele trepte: mevalonat geranilpirofosfat scualen lanosterol colesterol(5.12) Triterpenii apar sub form aciclic (scualen) i ciclic (cei mai numeroi n uleiuri).Steroideleaustructurtetracicliccuscheletdesteran(perhidrociclopentanofenan-tren).Inelelesenumerotezconformfig.5.4.a.CiclurileA,BiC,hexaatomice,au conformaie scaun, iar ciclul pentanic D, envelope. Jonciunile inelelor B cu C i C cu D sunt n trans, iar a lui A cu B este cis n seria 5o i trans n seria 5| (fig. 5.4.b i c). Convenional,grupeleorientatedeasupraplanuluiciclurilorsunt|(liniipline),iarsub plan, o (linii punctate). Metilii angulari la C10 i C13, ca i -R au numai orientare |.Clasificare.Dupstructurachimicsteroidelesunthidrocarburiicompuioxigenai: alcooli,combinaiicarbonilice,acizietc.nnaturaparnumaicompuioxigenai,de aceea,steroideleseclasificmaiadecvatdupfunciilefiziologicen:hormoni,acizi biliari, vitamine, agliconi cardiotonici, antibiotice i alcaloizi steroidici.aoea19234H HSeria 5|sau serianormal (inelele A/B ca n cis-decalin) aSteran sau perhidrociclo-pentanofenantren substituit(b)HHRHHH18 1819HHRHHHBDDCCBAA(a)(c)| | | aR97251715420HH12510111318192124263An ambele serii, inelele B fa de C i C fa de D sunt n transSeria 5o sau seriaalo (inelele A/B ca n trans-decalin) D CB1017 1713 13105 5271515124e| o| | | o1 Fig. 5.4. Structura i numerotaia steranului substituit (a) i orientrile conformaionale cis-trans ale ciclurilor A, B, C i D din inelul de baz al steroidelor (b i c). Dup natura lui R din fig. 5.4, steroidele prezint urmtoarele sisteme fundamentale: R = H - androstan; C2H5 - pregnan; C5H11 - colan; C8H17 - colestan (configuraie 20R);C9H19-ergostan (24S) i C10H21- stigmastan (24R), unde: R (rectus) i S (sinister) se refer la atomii de carbon asimetrici cu locantele din fig. 5.4.a. Sterolii au o grup -OH la C3 i o dubl legtur A5(6). De la termenii de baz, amintii mai sus, deriv i ali compui naturali hidroxilici cu activitate biologic.Dup origine, sterolii se mpart n:fitosteroli (n plante); zoosteroli (n regnul animal) i micosteroli (n microorganisme: bacterii, drojdii i fungi).Steroliitotalhidrogenaisenumescstanoli,iarceicuodubllegturstenoli.Din colesterol deriv colestanolul i coprostanolul (fig. 5.5), care se deosebesc prin orienta-rea H de la C5: n primul este o i n al doilea |. OH de la C3 are numai orientare |. Deci, deosebirile structurale dintre stanoli depind de conformaia cis sau trans a ciclurilor A/B. Celmaiimportantsterolestecolesterolulprezentnorganismultuturormamiferelor.A fost izolat prima dat din calculii biliari (n grecete chole = bil). Colesterolul nsoete grsimile i lipoproteinele fie n stare liber, fie esterificat cu AG n sterinesteri. Coles-terolul este precursorul acizilor biliari, ai hormonilor sexuali i ai corticoizilor. Colesterolul apare liber i ca sterinesteri numai n alimente de origine animal. n ficat 29ialtecelulesesintetizeazcca700mgcolesterol/zi.Deci,organismuliprepar suficient colesterol, nct alimentele trebuie s contribuie cu mai puin de 100 mg/zi.coprostanolcolestanol RHHHR HHOH HH18| 1017135HHOHRHHH18191713105HOHH|(trans sau seria5o)(cis sau seria normal, 5|)+ 2[H]colesteroleaeaaaeeoe|ae(II)(I)| o| | oa - axi al i e - ecuatori alo - sub plan i| - deasupra planului Fig. 5.5. Structura colesterolului i seriile de alcooli saturai corespunztori. Excesul de colesterol seric (peste 200 mg/dl) d hipercolesterolemia, responsabil de apariia bolilor cardiovasculare. La baza efectelor nedorite ale colesterolului n organism, st marea sa sensibilitate la autooxidare, cnd rezult oxicolesteroli 5.13.(7oOH) Colest-5-en--3| ,7| -diol (7| OH)5o-Colestan-3| ,5,6| -triol (TRIOL)5,6| -Epoxi-5| -colestan--3| -ol(| -EPOX)HOHRHHOOHHOHROHHHOHRHHOHHOHRHO (5.13) Compuii5.14ialicivaproduinrudiiaufostidentificainunt,lapteioupraf, carneetc.Pragurilededetecie(PD)aleacestoravariazdela0,6la7mg/kg,deci sunt foarte activi n imprimarea gustului dezagreabil de rnced al alimentelor grase.n plante apar fitosterolii, nrudii structural cu colesterolul, de care difer prin catena de la C17. Fitosterolii reprezentativi aparin subgrupelor 24o-metil- i 24o-etil-colesterol cu structurile 5.14 scrise doar pentru inelul D (ciclurile A, B i C similare colesterolului). (4)(2) (3) (1)ColesterolCampesterolBrassicasterol |-SitosterolStigmasterol AvenasterolHHHHHHHH(6)HH(5) (5.14) Tuturorfitosterolilor5.15lecorespundstanoliistenolicaproduidehidrogenare. Suntmairezistenilaoxidare.Fitosteroliipotservinalimentefuncionale,pentruc prin prezena lor n organism (tranzit intestinal dificil) se inhib biosinteza de colesterol. Acizii biliari sunt constitueni ai bilei secretate de celulele hepatice, stocat n vezica bili-ar de unde intr n circuitul enterohepatic. Acizii biliari sunt simpli (5.15) i conjugai.(1)(2) (3) (4) HHHCOOHHOHHHHCOOHHOHOHHHHCOOHHOOHHp.t. 198oC; [o]D=37o; p.t. 177oC; [o]D=55o; p.t. 143oC; [o]D= 11o;

p.t. 184oC; [o]D=+34oAcid colic Acid deoxicolic Acid chenodeoxicolic Acid litocolic2417125 7 31 HHHCOOHHO OHOHH (5.15) 30Acizii biliari aparin seriei coprostanului cu ciclurile A/B n cis. Funciunea -COOH con-fer caracter acid. Grupa COOH se amidific cu glicin dnd acizii glicocolici sau cu taurin, cnd rezult acizii taurocolici (5.16.3). Acizii biliari apar n bil ca sruri sodice (2). Srurile de Ca i Mg sunt insolubile i conduc la calculii biliari.X = HN CH2COOH- n acid glicocolicHN CH2SO3H-n acid taurocolic =Acizi colici conj ugai:OHXHOH HOCOHHH+Colat de sodiu HO OHOHCOONa-H2O+NaOHCOOHHO OHOHAcid colic sau acid 3,7,12-trihidroxi-colanic conj ugare(condensare)(2) (1) (3) (5.16) Aciziiconjugaisuntemulgatorimultmaieficacidectaciziisimpli;sugarilorlelipsete taurocolatul sodic, de aceea nu emulsioneaz grsimea laptelui de vac.Hormonii corticoizi sunt produi de cortexul suprarenalelor cu funcie de gland endo-crin. Mduva capsulelor secret hormonul adrenalina.Extirparea suprarenalei la animale de experien provoac moartea, semn al funciilor vitale a apte corticosteroizi. Trei structuri fundamentale se prezint n 5.17. COCH2OHOHOOCortizon Hidrocortizon AldosteronCOCH2OHOHHOOt.t. 215oC; [o]D= +209o t.t. 220oC; [o]D= +167o t.t. 99oC; [o]D= +122oCOCH2OHHHOOOHC (5.17) Dup efectele fiziologice, hormonii corticoizi se mpart n: hormoni glucocorticoizi impli-cainmetabolismulzaharurilor(cortizonaihidrocortizona);mineralocorticoizicare regleazmetabolismulapeiielectroliilor(aldosteronaicorticosterona)ihormoni sexuali, aflai n relaie direct cu progesterona i testosterona.Micosteroliisuntrspndiinfungi,iarzimosteroliindrojdii.Dindrojdiadeberese extrage ergosterolul. Ergosterolul este solid cu t.t. 174C; n CHCl3 are [o]D= -20.5.2.2.2. Carotenoide Carotinoidele sunt tetraterpeni cu 40 atomi de C n catene polienice. Carotenoidele re-zultprinbiosintezdinditerpeni(dinfitol),alturidelipideredoxicauciucnatural. Carotinoidele apar n dou grupe de compui naturali: hidrocarburi (carotene) i derivai oxigenai(xantofile)cufunciunialcoolice,carbonilice,eterice,epoxidiceimixte. Carotenoidele(C40)coninocatenpolienicplasatntredougrupriterminaleR, identice sau diferite, care aparin uneia dintre structurile 5.18.II. n exemplul din 5.18.III se prezint numerotarea convenional comun catenelor polienice. (III)(II)(I)RR135 79 11 13 15 15' 13'11' 9' 7'5' 3'1'161717'16'n carotenoi de|carotenoi de ccarotenoi de _carotenoi de65 1156 66R =;;;(ci cl u de |i onon) (ci cl u de oi onon) (5.18) 31Din5.18rezultpentrucatenapolienicoconfiguraienormaltrans-total(all-trans). Una sau mai multe legturi pot fi n cis. Izomerizarea cis-trans, este o stereomutaie.LicopinaFitoenFitofluen,Carotina(I)(II)(III)(IV) (5.19) Hidrocarburilecarotenoidicediferntreeledupnesaturareasistemuluipolienici dup natura unitilor de capt R. n structurile 5.19 se prezint carotenele nrudite cu licopinadinroii(Licopersicumannum).Nesaturareacretedelafitoenlalicopin. Toateacestehidrocarburiaugrupeterminale2,6-dimetil-octadiena-2,6,respectiv,un restdepseudoionon,decitoatesuntcaroteneacicliceall-trans.Cndogrup terminal ciclizeaz la ionon, rezult carotine monociclice (5.20).Torulina (4,5-dihi dro-|-caroten)|-Zeacarotina-Caroten(,|-Carotina) (5.20) Torulina are nesaturare maxim, de aceea este mult utilizat ca model structural. Dac ambele grupe pseodoiononice ciclizeaz, rezult carotene biciclice (5.22). |-Caroten(|,|-Caroten)o-Caroten(|,c-Caroten) (5.21) ntre carotinoidele biciclice, -carotenul este cea mai important provitamina A.Xantofilelesuntderivaiioxigenaiaicarotenoidelor.Celemairspnditecombinaii dinserieconinnumaigrupehidroxil(5.22).Deexemplu,zeaxantinaestecolorantul galben din boabe de porumb, iar luteina, nsoete clorofila n cloroplaste. Zeaxantina( |, |-caroten-3,3'-di ol ul) OHHOHH OHHOHHLuteina ( |, c-caroten-3,3'-di ol ul) (5.22) ntrecarotinoidelecufunciunicarbonilice,celmaicunoscutreprezentantalclasei, este capsantina, colorantul rou din papric sau boia de ardei.OOOOastaxantina astacina (rou purpur) (tetraceton conj ugat)Oxi dare pri nfi erbereOHHOOO (5.23) 32Dintre carotenoidele cu grupe carbonil n sistem conjugat, astaxantina, astacina (5.23) i criptoxantinaauimportanncazulalimentelor.Astaxantinaestelegatdeproteina ovoverdin din carapacea crustaceelor sub form de -, - i -crustacianine. La fier-bere, proteina se denatureaz i culoarea trece din verde-brun spre rou purpur datorit astacinei ca produs de oxidare a astaxantinei (5.23). Lipidele redox reprezint o grup important de compui naturali care posed o cate-n izoprenic legat de un inel fenolic (v. cap. 9, vitaminele E i K). 5.3. Lipide hidrolizabile Lipidele care se scindeaz cu apa (hidroliz) sau cu alcaliile (saponificare) ntr-o com-ponent organic i cel puin un mol de acid gras (AG) se numesc acillipide. Acestea se clasific n lipide simple i complexe aa cum s-a artat n fig. 5.1 i tabelul 5.1. 5.3.1. Grsimi Grsimile sunt amestecuri de glicerolipide i substane nsoitoare: hidrocarburi superi-oare, pigmeni, steroide, tocoferoli, fosfatide etc. n condiii normale, grsimile vegetale suntlichideinlimbajcomunsenumesculeiuri(oil),iarceledeorigineanimalsunt solideisenumescgrsimi(fat).Suntiexcepii:uleiuldepalmieriuntuldecacao (vegetale) sunt solide, iar uleiul de pete, uleiul de ficat i de oase, sunt lichide. Toate grsimile alimentare conin o fracie minor de nesaponificabile (v. 5.2).Fiind amestecuri, grsimile i uleiurile sunt produse tehnice, ce se topesc i se solidi-fic pe intervale de temperatur, au mase moleculare medii ii solvenii selectivi permit fracionarea lor. n grsimi predomin acilgliceridele (85-97%).5.3.1.1. Acilgliceride Acilgliceridele sunt mono-, di- i triesteri ai glicerinei cu acizii grai, de unde i nume-le de monoacilgliceride (MG), diacilgliceride (DG) i triacilgliceride (TG) (5.24). | |oo oo321(d)CH2-O-CO-R1CCH2-O-CO-R3H R2-CO-OCH2-O-CO-R1CCH2-OHH R2-CO-OCH2-O-CO-R1CCH2-O-CO-R3H HOCH2-O-CO-RCCH2-OHH HOCH2-OHCCH2-OHH R-CO-OMonoacilgliceride (MG)Diacilgliceride (DG) Triacilgliceride (TG)(a) (b)(c) (e) 123 (5.24) NomenclaturaTGsimpleseformeazcuprefixultri-plasatnainteanumeluiAGn cares-anlocuitterminaiaiccuin:triolein,tristearin,tributirin.LaDGsimplese procedeaz identic, folosind prefixul di- i locante pentru grupele acil: 1,2-diolein, 1,3-dipalmitin etc. La MG se indic prin cifre sau literele greceti o sau | poziia grupei acil. NomenclaturaTGiDGmixteesteasemntoarecelorsimple.NumeleTGsefor-meaz indicnd denumirile grupelor acil n ordinea cresctoare a poziiilor de la C1 la C3 din 5.24.e: 1-palmito-2-oleo-3-miristina, 1,3-distearo-2-oleina; 1-miristo-2,3-dioleina. LaDGmixteseprocedeazlafel:1-oleo-2-palmitina,1-lauro-3-oleina.Cndnusecu-noscpoziiilegrupeloracil,seindicnumelelornordineacresctoareanumrului atomilor de C i a dublelor legturi, iar la numr egal de atomi de C, se scriu n ordinea creteriinesaturrii(palmito-oleo-linoleina,stearo-linoleo-linolenina).Cndsecunosc poziiile,radicaliiacilseciteaznordinepoziiilordelaC1laC3.TGsepotredaprin simbolurilesaturat(Sat)saunesaturat(Nsat)saudupsimbolulacizilor:palmitic(P), oleic (O), stearic (S), linoleic (L), linolenic (Ln) etc.: OOO, SOS, POS etc.Izomeria TG. n grsimile comestibile peste 95% din acilgliceride sunt TG mixte, pen-tru c AG tind s se distribuie n maximum de structuri diferite i nu n TG simple. La TGmixte,apareizomeriadepoziierelativagrupeloracil(5.24.e).Cuctcrete numrul n de AG esterificai n cele trei poziii ale glicerinei, cu att crete numrul de 33TG mixte izomere posibile (Z) care se calculeaz cu relaia (2.25.a): (a)22 3n nZ+=;(b) 62 32 3n n n' Z+ += (25) de unde, pentru n = 3 acizi diferii rezult 18 TG izomere (POS, SOP, PSO, POP etc.). Numrul de izomeri Z se reduce la Z (2.25.b) prin prezena carbonului C2 chiral n TG mixte (5.26.c i d) spre deosebire de TG simple, care, sunt achirale (5.26.b). DG mixte i MG prezint, de asemenea, izomerie de poziie i chiralitate. Numrul de izomeri Z se restrnge conform relaiei b (pentru n = 3 rezult 10 TG izomere). (a)(b)(c)Triacilglicerid simplTriacilgliceride mixte (chirale)CH2-OHCHCH2-OHOHo| o2

1Glicerina3Locante(achiral)CH2-O-CO-R1CCH2-O-CO-R3H R2-CO-OCH2-O-CO-R1CCH2-O-CO-R3H O CO R2CH2-O-CO-RCCH2-O-CO-RO-CO-R HR1 = R2 = R3 =........ = Rn(achiral R-identic)(d) (5.26) Pentruadeosebienantiomerii5.26.cdeds-aintrodusnumerotaiastereospecific (stereospecificnumbering,sn).Conformconveniei,dacTG,DGiMGprezintn proiecie Fischer (5.) aceeai configuraie ca i acidul 3-fosfogliceric (5.27.b) din siste-mebiologice(-OHdelaC2nstnga) atunci acilgliceridelerespectiveauconfiguraia sn, n care atomii de C se numeroteaz sn-1; sn-2 i sn3 de sus n jos (5.27.a). Dac numai OH de la C1 se esterific, rezult sn-1-MG, iar OH de la C2 d sn-2-MG. La DG situaia este similar, rezult sn-1,2-DG, sn-1,3-DG sau sn-2,3-DG. La TG, cnd ana-liza stereospecific confirm distribuia grupelor acil ntre C1 i C3 ca n 5.27.c, se folo-setesimbolulsn.Dacanalizaaratamestecechimolar(deex.PSOiOSP),sim-bolul va fi rac (racemic) i cnd distribuia nu este cunoscut, simbolul folosit este x. sn-1-palmito-2-stearo-3-oleinasn-3sn-2sn-1CH2-OHCCH2-OH HOPO3H2(a) (b) (c)CH2-OHCCH2-OHH HO21glicerinaacid 3-fosfogliceric3(achiral)(chiral) (TG chiral)CH2-O-COCCH2-O-COH CO-OC15H31C17H35(CH)7CH CH (CH)7CH3 (5.27) Numaisn-TG(deci,5.26.dnuic)sunthidrolizatelasn-1,2-DG(5.24.c)caresunt fosforilatelaacizisn-3-fosfatidicicukinazadiacilgliceridelor.nstarenativTGau numai configuraie sn. La prelucrare, TG i diminueaz din caliti datorit racemizrii. Proprieti fizice. Acilgliceridele sunt hidrofobe, insolubile n ap i solubile n solveni organici polari sau nepolari. TG sunt neutre, DG aproape nepolare, MG uor polare. Acilgliceridele cristalizeaz n trei forme polimorfe: , |' i |, care difer prin t.t i geome-tria celulei elementar. Fenomenul se studiaz prin difracie de raze X, SEM, DSC etc. Calorimetriadiferenial(DSC-differentialscanningcalorimetry)adoveditcproce-sele de solidificare topire n timp depind de natura i poziia relativ a AG n TG. Prin rcirerapidla-40Cunamestecdeacilgliceridetrecensolidamorfcuincluziuni cristaline (cristalite). nclzind lent, solidul se topete treptat ntr-o mas fluid limpede, la punctul de limpezire (clear point): n jur de 40C la grsimi i 0C la uleiuri.Studiile DSC i reologice au condus la urmtoarele concluzii: -stabilitatea termic (p.t, C) a polimorfelor crete de la o la | i apoi la |;-temperaturile i entalpiile de topire (AHt) cresc cu numrul atomilor de C ai TG;-cristalizareaunuilannzigzagestefacilitatfadelanulcudublelegturincis, de aceea t.t i AHt scad cu creterea numrului de legturi cis; la izomerii trans, t.t i AHt scad puin fa de catenele n zigzag; -AGNculegturitconjugateaucurburimaimicialecatenelordectizoleneleizo- 34mere, de aceea, primele cristalizeaz mai uor i se topesc mai greu dect ultimele;-ramificareaisubstituireacatenelorcufunciunioxigenateaducscderiapreci-abile ale t.t. i AHt, chiar la forma polimorf cea mai stabil (|); -TG simetrice (ex. POP) cristalizeaz mai uor dect cele asimetrice (PPO, SSO);-t.t i AHt ale TG mixte sunt mai mici dect mediile triacilgliceridelor simple.Forma o are celula hexagonal, forma |, ortorombic, iar modificaia |, triclinic. Acil-gliceridele mai sunt caracterizate fizic prin densitate, vscozitate topituri, temperatur de inflamabilitate, de autoaprindere (combustibili biodiesel) i altele. Proprieti chimice. Hidroliza, metanoliza, interesterificarea, transesterificarea i hidro-genarea sunt cele mai importante proprieti chimice ale acilgliceridelor. Hidroliza este reaciadescindarechimici/sauenzimaticcuapaacilgliceridelor.Hidrolizacu alcalii, se numete saponificare pentru c rezult spunuri (5.28). TriacilgliceridCH2CHCH2OHOHOH+R3COOHR2COOHR1COOHCH2CHCH2OHOHOHR1COONaR2COONaR3COONa+Glicerin Acizi graiGlicerin Spunuri de sodiu+ 3NaOH+ 3H2Ohidrolizsaponificare(a)(b)CH2CHCH2OOCOCOO COR1R3R2 (5.28) Reaciadehidrolizpecalea5.28.adecurgelent,ntrepte.Maintiscindeazrestul acil de la C2 i apoi cele de la C1 i C3. Cu abur sub presiune la 200C i n prezen de catalizatori, viteza de reacie crete apreciabil, iar echilibrul se deplaseaz continuu spre dreapta prin ndeprtarea AG antrenabili, n vid, cu vapori de ap (stripare).Hidroliza enzimatic a TG este catalizat de lipaze, care scindeaz preferenial resturi acil de la sn-1 i sn-3, cu formare de AG liberi i sn-2-MG. Reacia TG cu alcooli se numete alcooliz. Reacia este o transesterificare n sensul calcoolulreactantgenereazaltester.Dacalcoolulestemetanol,reaciaeste metanoliz cnd rezult esterii metilici ai AG (5.29), iar dac este glicerina, reacia se numete gliceroliz cnd rezult amestecuri de DG i MG (emulgatori alimentari). triacilglicerid+R3COOCH3R2COOCH3R1COOCH3+CH2CHCH2OHOHOH++ 3CH3-OHCH2CHCH2OOCOCOO COR1R3R2COCH3OCH3CH3CH3esteri metilici ai acizilor graiglicerin2,2-dimetoxipropancetalul glicerineiOOCH3CH3CH2HO20-25oC (5.29) Reacia 5.29 are loc la temperatura camerei, cantitativ cu metanol n prezen de me-toxiddesodiu.2,2-Dimetoxipropanulblocheazglicerinaifavorizeazdeplasarea echilibrului spre dreapta. Reacia este folosit n analiza GC a Ag din grsimi.5.3.1.2. Obinerea grsimilor Grsimiledeextraciesuntprodusetehnice,caresempartn:grsimicomestibile (pentru consum i/sau prelucrare n produse alimentare) i grsimi industriale.Grsimile apar n toate esuturile animale i vegetale, n uniti subcelulare numite oleo-zomi i sferozomi. Pentru separarea grsimii se distruge membrana celular prin mijloa-ce termice i mecanice (mrunire, mcinare, prjire etc.).Laanimale,esutuladiposare95-98%acilgliceridecaresendeprteazprintopire (prjire sau injecie de abur direct), conform schemei simplificate din fig. 5.6. 35industriiAlte brut(jumri)SeparareGrsimi nconsumSortareesut adipos

MrunireTopireFinisareGrsime ReziduuAmbalare Depozitare Fig. 5.6. Operaii principale la extracia grsimilor de origine animal Dup separare, grsimea brut este minuios purificat. Pe pia se ofer diverse cali-ti standard de grsimi funcie de aciditate, plasticitate, finee, punct de topire etc.Uleiurile vegetale comestibile se obin din fructe (msline, fructe de palmier etc.) i din seminele plantelor oleaginase (floarea soarelui, soia, germeni de porumb, rapi etc.). n practic se aplic presarea, extracia cu solveni i procedee mixte. De ex., uleiul de mslineextravirginseobinenprimpresarelarece,brochenulesteprelucratmai departeprinextractecndrezultlampantoil.Aceeitehnologieseapliclafloarea soarelui(presareamciniuluidupprjire)iextraciacubenzindeextracie(t.f. 65C) din brochen. Uleiul brut se rafineaz conform schemei din fig. 5.7.RafinareDepozitare, procesare,ambalare, pia etc.DezoxigenareAbur/azot/vacuumUlei rafinatDezodorizare AlbireDezmucilaginare i delecitinizare- prin presare Prjire CurareSemineoleaginoaseExtracie ulei- cu solveni Ulei brutAp + H3PO4Lecitin brutWinterizareCeruriAdsorbaniPigmeniMcinare Fig. 5.7. Schema pentru extracia i rafinarea uleiului din semine oleaginoase Dinuleiulbrutsendeprteazmucilagiileifosfolipidelehidrofile(singurasursde lecitin alimentar i farmaceutic) prin tratare cu ap ( 260C (muli se descompun nainte de topire). Avnd reea ionic, AAc se dizolv limitatnapdatoritvolumuluimolarmare.SolubilitateaAAcnapdepindedepH. Din6.12seobservcnmediuputernicacidAAcaparsubformdecationi(C+) (6.12.2), n mediu bazic ca anioni (A)(3) i la pH intermediar ca amfioni (Amf) (1). pH-ul la care suma sarcinilor pozitive este egal cu cea a sarcinilor negative se numete punct sau pH izoelectric (pHi). NH3R CH COO+ NaOHNH2R CH COO Na + H2OAmfionSarea de sodiu a aminoacidului+ HClNH3 ] ClR CH COOHSarea de amoniu a aminoacidului(2)(1)(3) (6.12) Fiecare AAc are un pHi tabelat. Speciile ionice se separ cu ajutorul soluiilor tampon n cromatografia prin schimb ionic folosit la analiza hidrolizatelor proteice. Reaciilechimicealeaminoacizilorsegrupeazn:(1)-reaciialefunciunilorcar-boxil i amino; (2) - reacii ale radicalilor aminoacizilor (R); (3) - reacii specifice. Grupa carboxil d reacii normale. Importan are esterificarea cu alcooli n prezen de acizi minerali (HCl). Esterii distil dup eliberare din sruri cu baze tari (BOH). etilesterul AAcNH2CH COOEtR-BCl+BOH HClNH3]ClCH COOEt R-H2ONH2CH COOH + Et-OH R-H2O (6.13) Esterii condenseaz uor formnd dicetopiperazine i/sau peptide (6.14).(3)-2EtOH-2EtOH3,6-dialchil-2,5-diceto-piperazinNHNHORRO+ CHH2NEtOOCREtilesteri ai AAcDipeptidCHCOOEtNH2R(1)CH H2NRCO NH CH COOHR (2) (6.14) Reaciile grupei amino sunt importante n analize de AAc i n derivatizarea proteinelor. Mai importante sunt: N-alchilarea (6.15.a.1 i 2), N-arilarea (b) i N-acilarea (c). Aminoacid n mediu bazic2,4.dinitrofluorbenzen (DNFB)(1)+ (a)(b)COOHCH NH2R (2) + 2CH2=OCOOHCH NRCH2-OHCH2-OH+ NaBH4pH 9,0; 0oC COOHCH NRCH3CH3N-dimetil-aminoacidCOOCH NH2R CH2CO-X R'BOHCOOCH NHR CO CH2R' + H2O + BXAminoacid-N-acilat(c)COOHCH NH2R F NO2NO2+COOHCH NH2R +3ICH3-3HICOOCH N(CH3)3RBetaineCOOHCH NHR NO2NO2-HFN-2,4-dinitrofenil-derivat (6.15) 53N-Metilarea AAc decurge n trepte pn la betaine (6.15.a). Metilarea pe calea 6.15.a.2 esteutilndozareaSrensenaAAc.Arilareacu2,4-dinitro-1-fluorbenzen(DNFB) servete la identificarea AAc dispre grupa N-terminal a proteinelor. Se folosesc i ali reactivica7-fluoro-4-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazol(NBD-FsauCl),trifenilclormetani acid 2,4,6-trinitrobenzensulfonic care blocheaz AAc conform reaciei 6.16. + O3S NO2NO2NO2COOHCH NH2RpH 9,525oCNO2NO2R NHCHCOOHNO2-HSO3 (6.16) Reacia de acilare 6.17 are multiple utilizri analitice i de derivatizare a proteinelor i peptidelor. N-Acetil-aminoacizii sunt fortifiani pentru proteine neconvenionale.-HF+ F3C-COFCOOHCH NH2RN-trifluoroacetil-aminoacid(b)(a)R NHCHCOOHCO CF3HA +HO + F3C-COOCOOHCH NH2R+ C6H5-CH2-O-CO-Clcloroformiat de benzilR NHCHCOOHCO O CH2C6H5+2[H]-CO2COOHCH NH2R + C6H5-CH3N-benzoiloxicarbonil derivat (6.17) Daclablocareagrupeiaminosefolosetecloroformiatdebenzil(6.17.b),regene-rarea grupei amino se face prin hidrogenare catalitic sau cu HBr n acid acetic glacial. Oreacieanaliticimportantesteblocareagrupeiaminoprinacilarecu5-dimetil-aminonaftalen-1-sulfonilclorur(R-SO2ClsauDANS-Cl),cndrezultsulfonamide(R-SO2-NH-R), foarte stabile n mediu acid i fluorescente n UV. Acest reactiv, ca i dimetil-azobenzensulfonilclorura (DABS-Cl) folosesc n detecia cromatografic a AAc n UV. Reaciilespecificeaminoacizilorsuntdatenlucrareadelaborator.Acestereaciise datoreaz prezenei funciunilor amino i carboxil pe aceeai caten hidrocarbonat.Formareaioniloriefectultampon.Grupaaminoicarboxilseneutralizeazinterncu formarea amfionilor, care dicteaz efectul tampon al AAc i proteinelor (v.cap. 4).Degradarea Edman (6.18). AAc reacioneaz cu fenilizotiocianat (FTIC) dnd carbamoil derivai, care n acid acetic la fierbere, ciclizeaz n hidantoine dozabile spectrometric.N C C6H5S+NH2CH HOOCRCOHOC6H5CSNHNHCH R HClATN NHSC6H5O R2-FeniltiohidantoinFenilizotiocianatAminoacidFeniltiocarbamoil-aminoacid (6.18) Reacia 6.18 (degradarea Edman) se aplic n analiza proteinelor cu aparateSubstituirea i eliminarea grupelor carboxil i amino pe cale enzimatic sunt reacii fun-damentale n metabolism, dar i n chimia alimentelor. Astfel, amintim:(a) decarboxilarea cu decarboxilaze conduce la amine biogene (6.19). -CO2o-AminoacidAmine biogeneCH NH2RCOOHami no decarboxil aze CH2NH2R (6.19) Coninutul de amine biogene din carne, produse de carne, pete, brnzeturi i alimente fermentate este o msur a prospeimii i intensitii activitii microflorei bacteriene.(b)dezaminareaAAcchimicienzimatic.Dezaminareachimicesteprodusde HNO2 provenit din nitrii. Se formeaz hidroxiacizi (R-CH(OH)-COOH) i se degaj N2 caresemsoarvolumetricnmetodavanSlykededozareaproteinelor.Pentruali-mente este important dezaminarea cu transaminaze i amino oxidaze. n ambele cazuri rezult -cetoacizi care elimin CO2 trecnd n aldehide Strecker (6.20). 54oxidaze(1) Alanin(2) Acid piruvic (CH3-CO-COOH)AT+ CO2StreckerC COOH ROo-AminoacidAcizi o-cetonicienzime CH NH2RCOOH1) trasaminaze 2) aminoacidCH=O RAldehideAcid aspartic Acid oxalilacetic(HOOC-CH2-CO-COOH)(2)(3)(1)Acid glutamicAcid o-cetoglutaric (HOOC-CH2-CH2-CO-COOH) (6.20) Aldehidele Strecker sunt punctul nodal n dezvoltarea unui divers evantai aromatic. ReaciaAAccucompui,-dicarbonilicielectronoacceptori(diacetil, ninhidrin, reduc-tone, osone etc.) explic formarea aromelor n alimente tratate termic (6.21).Compustransaminato-dicarbonilic+hidrolizEnol decarboxilare condensare(1)-CO2(3) (2)CH COOH H2NR+ R1O CC O R2 Compui o-dicarbonilici o-Aminoacid Baz Schiff-H2OCC ORN C CHOO HR1R2CC OHN CH R R1R2+H2OR-CH=OCHC ONH2R1R2Aldehide Strecker (6.21) n 6.21 se remarc scindarea AAc n aldehid Strecker (2) i rolul transaminant asupra ,|-dicetonei devenit -aminoceton (3). Aldehidele Strecker din fermentaii sunt reduse la alcoolii superiori care formeaz uleiul de fuzel de la distilarea alcoolului (r. 6.22). -CO2+H2OR-CH=OAldehide AlcooliStreckerNH2CH COOH Rtransaminaze-NH3C COOH ROo-Cetoacid o-Aminoacidenzime(hidrogenaze)R-CH2-OHsuperiori (6.22) AAc sufer degradare Strecker tipic n reacie cu ninhidrin (v. laborator).6.2. Peptide 6.2.1. Generaliti Peptidelesuntcompuiorganicicucaracteramidicrezultateprineliminaredeapla condensareaadousaumaimultemoleculedeaminoacizi.Dindoumoleculede AAc rezult dipeptide, din trei, tripeptide i din n molecule, polipeptide. Peptidele ca i proteineleaucaracteristiclegturapeptidic:-CO-NH-plasatntredouresturide aminoacizi identici (peptide simple) sau diferii (peptide mixte). Reacia de formare a unei dipeptide din doi aminoacizi, identici sau diferii, a fost dat n schema6.14.Dipeptida6.14.2poatecondensancontinuare,dupacelaiprincipiu peptidic, cu ali AAc formnd tripeptide, tetrapeptide pn la polipeptide (6.23). n < 10 - oligopeptide10 < n < 100 - polipeptiden >> 100 - proteineGrupa C-terminalGrupa N-terminalH2N CH COR1CO CH NHRi NH CH COOHRnn-2PolipeptidUnde: (6.23) Peptidele i proteinele se scriu ncepnd, ntotdeauna, cu grupa N-terminal.PeptideleformateexclusivdinAAcproteiciprinfunciuniledelaCo,senumescpep-tideproteice.Celelaltesuntpeptideneproteice.nnatursegsescnumaipeptide mixte proteice i neproteice. Numrul peptidelor mixte este nelimitat, deoarece acestea diferprinnaturaradicaliloraminoacizilorRiipringraduldepolicondensaren.Sec-venarea diferit explic diversitatea i specificitatea peptidelor din lumea vie, estimate la 1010 - 1012 structuri. Dac n 6.14.1, ntre poziiile 4 i 5 se intercaleaz ali AAc, rezult peptide macrociclice. ntre proteine i peptide proteice exist similitudine de structur i compoziie chimic evideniat n reacia de hidroliz n trepte conform schemei 6.24. 55nx(n-x-1)H2On/x+xH2OHidroliz HidroliznH NH CH CO OHRiProteinePeptide proteiceAminoacizi RiOH CO CH NH H COOHRiCH H2N (6.24) n6.24graduldepolicondensarendeterminmasamolecular,Mw.Cuctcreten, crete i Mw. Atribuind unui rest de aminoacid o mas medie de 100 u.a.m = 100 Da [1 Dalton (Da) = 1 uam; 103 Da = 1 kDa], atunci, oligopeptidele au Mw< 103 Da, polipep-tidele au Mw < 104 Da = 10 kDa i proteinele, Mw > 10 kDa.Nomenclaturapeptidelorproteicesebazeazpeprincipiulresturiloracil,atribuind aminoaciziloracilani(dinainteaaminoaciduluiC-terminal)terminaiailnlocdein conformexemplului6.25.a.Pentruevitareaunordenumirivoluminoase,peptidelese scriu cu abrevierile AAc din tabelul 6.1 conform exemplului (6.25.c).

H2N CH COCH3NH CH CO CO CH NHCH2CO CH NH(CH2)4(CH2)2SHOHCH3S CH2CH2NH CH COCOOH NH2alanil-lizil- glutamil -cisteinil--metionin (a)(b) Ala; A Lys; K Glu; E Cys; CMet sau M(c) H-Ala-Lys-Glu-Cys--Met-OHsauAKECM (6.25) Nomenclatura se adapteaz i AAc care difer structural de cei proteici. Peptidele na-turale, cu rol fiziologic, au denumiri proprii: insulina, angiotensina, gastrina etc. O caten format numai din aminoacizi legai peptidic este homodet, iar cnd conine i alte legturi (ester, eter, disulfur etc.), este heterodet. Peptidele proteice sunt homo-dete, iar cele neproteice, homo- i heterodete. Configuraional, toi AAc proteici aparin seriei L. n peptidele neproteice apar i D-aminoacizi, nemetabolizai de organism.Dupformacatenelor,peptideleseclasificn:liniare,monociclice(dicetopiperazina, gramicidina etc.) i peptide policiclice (nisina). Pentru peptidele macrociclice se exem-plific scrierea simbolic folosind ca model gramicidina S (6.26.1.a, b sau c).(2)(1) (b) - Punte disulfuric intercatenar (a) - Punte disulfuric intracatenarH-Val-Orn-Cys-Leu-D-Phe-Pro-OHSSH-Ala-Phe-Ser-Cys-Glu-Pro-His-OHOxitocina bovin (grupa C-terminal amid)SH-Cys-Tyr-Ile-Glu-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2S(b)Gramicidina S (decapeptid) (c)10 97 81 2 3 6 5 4ValOrnLeuD-PheProProD-PheLeuOrnVal(a) Val-Orn-Leu-D-Phe-Pro-Val-Orn-Leu-D-Phe-Pro sauCiclo-Val-Orn-Leu - (6.26) n scrierea macrociclurilor peptidice se prefer modelul 6.26.1.c, n care sgeata arat direcia legturii peptidice (CONH) cu numerotarea n sensul acelor de ceasornic. Cea mai important legtur heterodet este puntea disulfuric (-S-S-), intra- sau inter-catenar (6.26.2) ntre resturi de cistein.6.2.2. Prepararea i proprietile peptidelorPeptidele se obin prin: (1) sintez chimic; (2) biosintez; (3) hidroliza proteinelor. Sinteza peptidelor are loc prin condensri dimoleculare n trepte cf. schemei 6.27. Pen-tru a dirija reacia, se blocheaz, fie grupa o-amino (Bloc-N), fie carboxil (Bloc-C). n am-bele cazuri se urmrete ca grupele blocate s fie ct mai uor regenerate. Gupa o-amino se blocheaz cu cloroformiat de benzil (6.17.b) sau cu BOC conform reaciei 6.27. 56de blocatAminoacid Aminoacid N-blocatH2N R COO + Aminoacid liber(CH3)3C O CON3N3(CH3)3C O CO NH R COOH AcOH(CH3)2C=CH2CO2H3N R COO + + ter-Butoxicarbonilazida(BOC)F3C COOH (6.27) Grupa -COOH se blocheaz prin esterificare cu alcool benzilic sau cu alcool ter-butilic cnd rezult esteri uor hidrolizabili (6.13) pentru eliberarea -COOH. n etapa a doua, AAcbloc-NreacioneazcualtAAcbloc-Cprinactivareachimica-COOH,fiecu DCC (diciclohexilcarbodiimida), fie cu CDI (carbonildiimidazol), conform reaciilor 6.28.(CDI)(b)+ (a) C6H11N C N C6H11Bloc N CH CR1OO HBloc N CHR1OCC6H11N C C6H11NHOH2N CH CO BlocR2+DCC+C6H11NH CO C6H11NHN-DiciclohexilureeDipeptidN- i C-BlocAAc activatAminoacid N-blocat Dipeptid + A3 .a.m.d.-Imidazol-CO2NN CO NNCarbonildiimidazolul+CH H2NR2CO BlocCH COR1N Bloc OH CH COR1N BlocNN+CH CO HNR2Bloc Bloc NR1CO CH-ImidazolDebloc-N- i CAminoacid N-blocatAminoacid C-blocatDipeptidBloc N CHR1COBloc CO CH HNR2deblocare la C Reaciile au loc rapid, la temperatura camerei, fr izolarea intermediarilor de cuplare ai grupei carboxil cu DCC sau CDI i au aplicaii n sinteza Merrifield (n faz solid).Peptidedinhidrolizateproteice.Peptideleproteiceprovindinhidrolizaproteinelorn cursul procesrii i maturrii alimentelor. Din motive nutriionale, economice i funcionale a devenit necesar valorificarea unor surse proteice secundare prin: 1- hidroliz chimic; 2- hidroliz enzimatic; 3- hidroliz mixt n mai multe trepte. Hidroliza chimic este cea mai economic i permite valorificarea oricrei proteine ne-convenionale.DreptcatalizatorisefolosescHClsauH2SO4.LahidrolizacuHCl, materialul proteic este dozat automat n autoclav mpreun cu acidul de concentraie 1-2M.Temperaturasemenine100-110Ccuuoarsupapresiune.Duphidroliz soluia se neutralizeaz cu Na2CO3. Trecerea la pH~4 se face lent (24 h) pentru a m-piedica transformarea acidului glutamic n acid piroglutamic. Soluia se filtreaz pentru ndeprtarea pigmenilor i coagulului. Filtratul limpede se usuc prin atomizare. nain-te de uscare se pot aduga fortifiani i alte ingrediente, de unde numele de premix. Hidrolizaenzimaticaproteineloralimentareurmretembuntireacaracteristicilor nutriionale,amplificareafuncionalitiiiconservabilitiilor.npracticsefolosesc enzime proteolitice de mare specificitate. Dac proteina de plecare are NT% azot total i se scindeaz hidrolitic pn la NA% azot aminic (n soluie), atunci, raportul NA/NT=GH senumetegraddehidrolizlamomentult.Valoareadentrebuinareahidrolizatului depinde de GH i de calitile funcionale i senzoriale ale peptidelor.Maieconomices-audoveditprocedeelemixte:nprimetapserealizeazhidroliza acid i n a doua etap, hidroliza enzimatic.Proprietile peptidelor. Peptidele sunt solide cu structur amfionic similar AAc. Au t.t anormal de ridicate datorit reelei ionice. Solubilitatea n ap depinde de compoziia n AAcipH.Prezintcomportareacido-bazicipunctizoelectriccaiAAc.Lapeptide superioare PI nu se poate calcula teoretic, ci se determin experimental. (6.28) 57ReaciilechimicealepeptidelorsuntidenticecucelealeAAciradicalilorAACdin catene.nplus,aparereaciadehidrolizchimicienzimatic,lacareseadaug reacia biuretului (laborator) i plasteinizarea. 6.2.3. Proprieti senzoriale ale aminoacizilor i peptidelor AAc liberi i peptidele contribuie la aroma alimentelor proteice. La concentraii mai mari de0,3%,AAcliberidauparticularitile aromatice ale alimentelormaturate,fermentate itratatetermic.AAcpotfi:amari,dulci,acrisausrai(funciedepH),iarcelemai multe peptide sunt amare, rar, dulci, i preponderent neutre dac Mw > 1500 Da. Srurile de sodiu ale AAc au caliti senzoriale diferite de AAc liberi; la fel amidele (Gln i Asn). La AAc calitatea gustului depinde de configuraie: L-AAc sunt, n general, amari, iar D-AAc, sunt dulci sau neutri (nu i amari). Trp, Tyr i Phe sunt cei mai amari, urmai de Leu, Ile i Val, toi AAc hidrofobi. D-Trp i D-Tyr sunt cei mai dulci. Ca msur a hidro-fobicitii se folosesc energiile interaciilor hidrofobe (G - entalpii libere de transport din mediuhidrofobnmediuhidrofil).AGestemaximlaAAcceimaiamari(tabelul6.2). Glu i GMS difer: n concentraie mic, Glu i GMS au aroma de carne fiart, iar n con-centraie mare intensific aceastarom ca iinozin- i guanozinmonofosfatul(IMP i GMP).Toisuntpoteniatoridearomdingrupaaditiviloralimentari.Acidulaspartic, neutru n ambele configuraii, apare n cteva peptide dulci (v. aspartamul n 6.33). Tabelul 6.2. Energia interaciilor hidrofobe ale radicalilor aminoacizilor AG *)AGAGAmino- acidcal/molkJ/mol Amino- acidcal/molkJ/mol Amino- acidcal/molkJ/mol Gln-100-0,4Glu5502,3Leu242010,1 Asn-10-0,04Arg7303,1Pro262010,85 Gly00Ala7303,1Phe265011,1 Ser400,17Cis10504,2Tyr287012,0 Thr4401,85Met13005,45Ileu297012,4 His5002,10Lys15006,25Trp300012,55 Asp5402,25Val16907,05 *) AG = -RTln[Se/Sa], unde Se i Sa sunt solubilitile n etanol i respectiv, ap. Pentru c nu sunt scri absolute de evaluare a intensitii gustului, s-au ales etaloane de comparaie: cafeina (uneori, chinina) pentru gustul amar i zaharoza pentru gustul dulce.L-AAc cu AG>1600 sunt mai amari dect cafeina i izomerii lor D, mai dulci ca zaharoza. S-auformulatdiverseipotezeasuprapercepieigustului.Ipoteza triangular AH/B/X a luiSchallemberg,AcreeiKier(1975)referitoarelapercepiagustuluidulceestecea maiplauzibil.Ipotezadmitecsubstanadulceposeduncentruacid(AH),unul bazic (B) i un centru hidrofob (X). Receptorii posed aceleai centre fixe (fig. 6.1). o2,5-3 AH3NCHRCOOD-AminoacidL-Aminoacid(dulce)(amar sau neutru)(X)(X)(B)(1) (2) (3) (4)BX(AHs)Receptor (r)(Bs)Stimul (s)(Xs)ACHXBHAHAHReceptor (r)X B B XReceptor (r)AHH3NCRHCOO HABX5,5 Ao3,5 A o Fig. 6.1. Regula triangular AH/B/X aplicat la recepia gustului dulce i amar al AAc Pentrucareceptorulsrspundstimulului,trebuiecacentrulAHdepereceptors interacioneze cu B din stimul i B de pe receptor cu AH din stimul (fig. 6.1.1). Centrul X se afl la 5,5 fa de AH i la 3,5 fa de B (fig. 6.1.2), iar ntre AH i B distana 58este de maxim 3 . Distanele sunt aceleai, att pe stimul ct i pe receptor. Fig. 6.1.3 arat corespondena celor trei centre de pe stimul i receptor la D-aminoacizi (dulci) i lipsa interaciei la L-aminoacizi (H nu este hidrofob, de aceea, glicinei i s-a atribuit, con-venional, valoarea AG =0 n tabelul 6.2).Pragul de detecie a gustului (PD sau concentraia minim pentru detecie) la dipeptide simple este mai mic dect la AAc liberi. nseamn c funciunile terminale au impact mai mare asupra receptorilor dect restul catenei. La peptidele mixte, cel de al doilea AAc accentueazsauatenueazgustulamar.ngeneral,toatedipeptideleamareconin AAcneutricuradicalivoluminoi.Glicinascadeamrealaoligopeptidelor.Lapeptidele mixte, gustul amar i intensitatea acestuia nu depinde de secvene. Schimbarea unui L-AAc hidrofob cu antipodul su modific nesemnificativ amreala. Analiza secvenial a multor peptide amare a aratat c grupa C-terminal este a unui AAc hidrofob (Ile, Leu, Phe, Trp i Val), iar grupa N-terminal a unui diaminoacid sau un AAc dicarboxilic. Pen-tru explicarea fenomenului s-au formulat diverse ipoteze. Ney (1971) formuleaz ipoteza Q, conform creia, fiecare peptid are o constant Q (cal/mol) rezultat prin raportarea sumei contribuiilor hidrofobe (AG din tabelul 6.2) la numrul resturilor de AAc (n): nGQoi A= (6.29) Peptidele cu Q>1400 cal/mol sunt amare; pentru Q = 1000 1300 apare un domeniu de tranziie,iarlaQ3kDai Q>1300, gustul amar este atenuat sau dispare. Extinznd ipoteza Q, Ney arat c pep-tidele provenite din proteine hidrofobe (cazein, colagen) sunt amare, iar cele rezultate din proteine hidrofile (gluten, zein, albumine, gelatin etc.), sunt neamare sau neutre. 6.2.4. Reprezentani ai clasei n alimente se folosesc civa edulcorani peptidici, nlocuitori de sare i hidrolizate pro-teice ca fortifiani. Dintre edulcorani amintim aspartam, superaspartam i alitam (6.30), iar ca peptide fortifiante oligopeptidele lizinei: Ala-Lys, Glu-Lys, cLys-Gly, cLys-Glu.NC NH CO NH CHCH2COOHCO NH CHCH2C6H5COOCH3SuperaspartamH2NCHCONHCHCH2COOHC6H5COOCH3AspartamH2N CHCH2CO NH CHCH3COHOOCNH SAlitam(L-aspartil-L-fenilalanil-metil-esterul) (6.30) Lambrunare,pierderiledelizin,AAcesenial,suntextremdemari.Acidulglutamic legat de grupa -amino din Lys, are un bun efect de conservare a AAc. |-Alanina formeaz cu histidina i N-metilhistidina, dipeptidele 6.31, din carne.Rest |-alanilOCOOCHNHCCH2CH2H3NRR = CarnozinaBalenina AnserinaHNNCH2NNCH2CH3NNCH2CH3 (6.31) Dup coninutul n carnozin, balenin i anserin se stabilete proveniena crnii.Glutationulesteunadincelemaiimportantetripeptideneproteiceprezentntoate esuturile animalei vegetale. Are structur de -L-glutamil-L-cisteinil-glicin (G-SH n 6.33), n care legtura peptidic prin -glutamil i confer caracter neproteic. Structura arat c G-SH este acid (pK1=2,83) posesor de grup tiol oxidabil. Astfel, glutationul apare n sistem redox conjugat cu diglutationul (G-SS-G) conform reaciei 6.32. Poten-ialul pilei 6.32 la pH 7 este -0,039 V, deci reductor ca i acidul ascorbic, NADH etc. 59Punte disulfur2CH2NHCH CH2S S CH2CHNH NHCO CO (CH2)2(CH2)2COCHHOOCHCNHCOCH2COOHCOOH COOHH2N NH2 +2[H]HOOC CH2NHCOCH CH2NHCO (CH2)2CHCOOHH2NSHGlutation -2[H]Diglutation (G-SS-G) (6.32) nsistemebiologiceinalimente,transferulHesterealizatprinperechea(H++e), deci echilibrul redox este date de rH (v. cap. 4). Practic, rH-ul arat c glutationul este un reductor mai slab ca Cys, dar mai puternic dect acidul dehidroascorbic, 6.33:+2 G-SHG-S-S-GOOO OCHOHCH2OH+Acid dehidroascrobicAci dihidroascorbicOOOHHOCHOHCH2OHGlutation Diglutation (6.33) Glutationul este deci activator al vitaminei C, meninnd, n funcie de pH, constant con-centraia de acid dihidroascorbic (forma activ a vitaminei C) prin reducere 6.33. Reaciia 6.33 a stat la baza utilizrii ascorbailor ca amelioratori pentru finuri cu caliti slabe.n celule i alimente neprelucrate termic oxidarea G-SH are loc n prezena glutation dehi-drogenazei, enzim cu marespecificitatefade substratH-donor. Concentraia G-SH nfincretecugraduldeextracie.Lamaturareafiniiilafrmntareaaluatuluiau loc procese de schimb lent a punilor disulfur ntre proteinele finii (gluten) i glutation: G-SH+Prot-S-S-ProtG-S-S-Prot+Prot-SH (a) 2 G-SH+Prot-S-S-ProtG-S-S-G +2 Prot-SH (b) (6.34) Asigurarea unui raport optim SH/-S-S- reprezint scopul ameliorrii finii cu oxidani. Glutationul apare n cteva enzime eseniale n protecia antiradicalic a organismului: glutation peroxidaza i glutation reductaza, dependente de Se, Zn i Mn.Dintrepeptidelecuactivitatebiologicamintim:hormonipeptidici(insulina,glucagonul, ocitocina etc.); peptide cu funcii de reglare (angiotensina, digestina etc.), neuropeptide (endorfine); antibiotice peptidice (penicilina, nistatina, cefalosporina etc.) i toxine pep-tidice (faloidina i amanitina n ciuperci otrvitoare i apamina n veninul albinelor).6.3. Proteine 6.3.1. Definiii i clasificri Aminoacizii proteici sunt unitile structurale ale proteinelor, substane primare n apari-ia i perpetuarea vieii (n grecete, proteuo = primordial, cel dinti). Proteinele, alturi de polizaharide i acizii nucleici, aparin clasei biopolimerilor. Din fig. 6.2 se desprinde principiul construciei polipeptidice a proteinelor. catena lateral catena principal polipeptidicCC NNOHHCCCCR1HR3 H HO ONH2NCCOOHRnHR2Hgrup C-terminalgrup N-terminal Fig. 6.2. Elementele structurii primare ale unei proteine simple Potrivitfig.6.2,macromoleculaproteicesteconstituitdincatenaprincipalpolipepti-dicstrictperiodicicatenalateralcuradicaliiAAcnsecveneaperiodice.Prin 60hidroliz rezult n trepte polipeptide, oligopeptide i AAc liberi (reacia 6.24). Cailapeptideleliniare,catenaprincipalesteconstruitdupprincipiullegturilor peptidice: .NHCH(R1)CONHCH(R2)CO. (sgeataaratsensulformriilegturii peptidicedinspregrupaN-terminal).ntoateproteineleapareaceeaicatenprinci-pal. Specificitatea lor depinde de natura i secvenarea AAc n catena proteic.Dup solubilitate n ap i soluii de electrolii, n relaie cu structura lor spaial, protei-nele se clasific n fibrilare (insolubile) i globulare (solubile), iar dup compoziie n: -proteine simple sau homoproteine constituite numai din aminoacizi proteici;-proteineconjugatesauheteroproteinecareprinhidrolizdauhomoproteine (apoproteine) i grupe neproteice sau prostetice. Deoarece heteroproteinele sunt mai numeroase n tabelul 6.3 se prezint clasificarea lor.Tabelul 6.3. Clasificarea proteinelor conjugate dup natura grupei prostetice HeteroproteineGrupare prostetic % (g/g) Exemple Fe3+/Fe(OH)323,0Feritina Cu+/Cu2+1,2Polifenol oxidaza Cu2+/Cu+; Fe3+/Fe2+0,6Ceruloplasmina Zn2+; Mg2+0,6Alcool dehidrogenaza 1. Metaloproteine Mo6+/Mo5+; Fe2+/Fe3+0,4Xantin oxidaza -PO3H2 (rest fosfat)0,9Cazeine 2. Fosfoproteine fosfoserin50,0Fosvitina ferprotoporfirin, Fe2+/Fe3+4,0Hemoglobina ferprotoporfirin, Fe2+/Fe3+ 0,335Mioglobina porfirine chelatizate4,0Citocromul c 3. Hemoproteine*) porfirine3,1Catalaza flavin-adenin-dinucleotid2,1D-aminoacid oxidaza 4. Flavoproteine*) flavin-adenin-dinucleotid2,0Succinat dehidrogenaza manoz (man), GlcN**)3,2Ovalbumina gal, man, GalN **)23Ovomucoidul gal, man, acid sialic, GlcN2,0-Globulin 5. Glicoproteine gal, GalN, N-AcNeur **).4,6k-Cazeina 6. Lipoproteine -PO3H2; lipide; colesterol79,0|1-Lipoproteina plasmei ribonucleotide50-60Ribozomi; ribonucleaza 7. Nucleoproteine ribonucleotide5Virusul mozaicului tutunului *) hemoproteinele, flavoproteinele, hemocianinele, rodopsina, ovoverdina crustaceelor etc., aparin clasei cromoproteidelor (chroma = culoare); funcional sunt ns diferene notabile ntre aceste proteine conjugate; **) gal galactoz; GlcN glucozamin; GalN galactozamin; N-AcNeur acid N-acetilneuraminic. Homoproteinelesuntreprezentatedealbumine(slabacidesauneutre,solubilenap, dar precipit termic i cu soluii saline), globuline (insolubile n ap, solubile n soluii saline diluate), protamine (cele mai bazice), histone (Mw mic i bazice), prolamine (n vegetale, insolubile n ap, solubile n etanol 70%; de ex. gliadina, zeina etc.), gluteline (exclusiv n cereale) i scleroproteine din esut conjunctiv, cheratin, fibroin, elastine, miozine etc.Clasificare proteinelor dup funciile biologice st la baza studiului sistematic: enzime, proteine de transport, contractile, de protecie (anticorpi), structurale, hormoni i toxine. Dupimportaniimplicaiibiologice,proteinelesuntprioritare(nucleoproteinelei enzimele) i funcionale (proteine de transport, de structurare i musculare).6.3.2. Structura proteinelor Proteineleprezintstructurprimar,secundar,teriaricuaternar.nstabilirea structurii se parcurg etapele: izolare i purificare, determinarea naturii proteice i a unor constante fizice (solubilitate, mase moleculare etc.); compoziia n AAc i natura grupelor prostetice; puni disulfur, secvene de AAc, fragmentarea n uniti caracteristice, asam-blarea subunitilor n catene i n blocuri i a acestora n structuri supramoleculare. 61Structuraprimarred:naturagrupelorN-iC-terminale,prezenagrupelorproste-tice, coninutul i secvenele de AAc i plasarea punilor disulfur, Cys-S-S-Cys. Determinarea grupelor N- i C-terminale se face cu reactivi specifici. Pentru AAc N-ter-minal, se folosete clorura sau fluorura de dansil (DANS-Cl sau F), de 100 de ori mai sensibil ca DNFB. Reacia grupei N-terminale are loc dup schema 6.35. + (n-1) AAc+ H3N CH CO ~ ProtR1HClHidroliz (DANSClsau DANSF)SO2ClN(CH3)2SO2N(CH3)2R1CO~Prot CH NH SO2N(CH3)2R1CH NH COOH (6.35) PrinhidrolizaacidaN-dansil-proteineivorfiscindaitoiAAcnafaraceluilegatde radicalul dansil, care se identific n UV i se dozeaz fluorimetric. Aminoacidul C-ter-minal se determin prin hidrazinoliz dup metoda Akabori (6.36). Protein Hidrazidele AAcAAc C-terminalHidrazinolizH2N CH CONHNH2Rix x+xHN CH CORiNH CH COORnH + CH COOHRnH2NH2N NH2 (6.36) n reacia 6.36 numai AAc C-terminal nu formeaz hidrazid i se identific dup sepa-rare prin HPLC. AAc C-terminal se poate analiza i enzimatic dup N-acilarea proteinei. Aminoacizii totali se determin prin hidroliza proteinelor cu HCl 6 M, sub reflux 10-24 h.Hidrolizatele sunt neutralizate i introduse n analizorul de AAc (Amino acid analyzer). Fiecare AAc separat n coloan este identificat prin derivatizare cu fluorescamin (6.37):+OOOOR CHCOOHNH2HOTemp.camereiCOONOCH COORFluorescaminDerivat fluorescento-Aminoacidex = 390 nmem = 474 nm (6.37) La sfritul operaiei anaitice, cromatograful afieaz o cromatogram pe baza creia secalculeazcompoziianAActotaliipondereafiecruiAAcnparte(ariafiecrui pic este proporional cu concentraia de AAc n amestecul analizat).Punile disulfur se reduc la tio i apoi sunt dozate cu mercaptoetanol sau ditiotreitol.AnalizasecvenelordeaminoaciziserealizeazautomatprindegradareEdmancu feniltioizocianat (r. 6.18). Reaciile au loc n trepte, n faz solid, n aparate automate. Dup fiecare treapt, restul proteic intr, fr separare, la o nou scindare cu FTIC.Metoda se completeaz cu analiza enzimatic i spectrometria de mas. Ca exemplu de structur primar a unei polipeptide, n fig. 6.3 se prezint ribonucleaza. (b)(a)84 26409511058ValLys6572KETAAAKFER10QHMDSSTSAA20SSSNYCNQMM30KSRNLTKDRC40KPVNTFVHES50LADVQAVCSQ60KNVACKNGQT70NCWESYSTMS80ITDCKETGSS90KYPNCAYKTT100QANKHIIVAC110EGNPYVPVHF120DASV124 Fig. 6.3. Secvenele de AAc n ribonucleaza bovin (a) i poziiile punilor disulfur (b) 62Ribonucleaza este o enzim important n sinteza acizilor nucleici. S-a dovedit a fi o pro-teinmonocatenarcu124secvenedeAAccanfig.6.3.a,carereprezintstructura primarahomoproteinei.Proteinaarepatrulegturidisulfuriceintracatenareplasate conform segmentelor mici din fig. 6.3.b. Rezult c lanul proteic nu este o baghet rigid ci, este ncolcit datorit rotaiei libere, ceea ce intr n domeniul structurii secundare.Structura secundar i teriar a proteinelor se bazeaz pe analiza conformaional i configuraional a catenei i legturilor peptidice din ansamblul lanului proteic.Calculul mecano-cuan