Lipid oxidáció az élelmiszerekben

  • M. Joan Comstock és
  • M. Joan Comstock
Előszó
Lipid oxidáció az élelmiszerekben

Áttekintés

  • J. R. Vercellotti,
  • Allen J. St. Angelo és
  • Arthur M. Spanier

Nagyon reális és fontos problémák maradnak az élelmiszerminőség megőrzésében a szabad gyökök oxidatív romlása ellen. A többszörösen telítetlen zsírsavak kémiája és reakcióképessége az oxigénnel és a szénnel a szén-dioxid-kötés szétválasztásával vagy átrendeződésével aktív, izgalmas terület. A lipid-oxidáció élelmiszerekben című szimpóziumának minden cikke egyedi kihívásokat támasztott. A megoldások magukban foglalják a szabad gyökök oxidációjának mechanizmusainak megértését és azok kritikus kémiai kölcsönhatásokon keresztüli szabályozását. A lakosság és a fogyasztók számára a legmagasabb minőségű termékeket támogató intézmények jövőbeni élelmiszerellátása, valamint táplálkozási egészsége javára válik az ebből az alkalomból megosztott tudás.

illékony anyagok

A SZABAD-RADIKUS FOLYAMATOK MECHANIZMUSAI
A lipidoxidációs folyamatok mechanizmusai és gátlásuk
  • Michael G. Simic,
  • Slobodan V. Jovanovic, és
  • Etsuo Niki

Tömör áttekintést nyújtunk a zsírsavakat érintő oxidatív folyamatok kinetikájáról, energetikájáról és mechanizmusairól az élelmiszerek autoxidációja szempontjából releváns egyszerű modellrendszerekben. Felülvizsgáljuk a biokémiai rendszerekben az oxidatív folyamatokat elindító endogén és exogén faktorokat, és meghatározzuk a láncperoxidációs folyamatok elemeit és feltételeit. Bemutatják a láncbontó antioxidánsok mechanikai vonatkozásait, ideértve a redoxpotenciálokat is. Röviden áttekintjük a zsírsav-peroxidáció biomarkereit, és felmérjük azok relevanciáját és specificitását.

Lipid oxidáció az izomtáplálékokban a Redox Iron segítségével

A biológiai szövetekben a vas kis része kis molekulatömegű komplexként van jelen, valószínűleg aminosavakkal és/vagy nukleotidokkal. Ez az alacsony molekulatömegű (LMW) Fe aktiválhatja az O2-t és elindíthatja a lipid oxidációt. Az LMW Fe növekedhet a betakarítás utáni tárolás során, talán azáltal, hogy a ferritinből felszabadul a Fe. A szövet redukáló komponensei, mint például az aszkorbát, a NAD (P) H vagy a szuperoxid-ion, csökkenthetik a vas és az aktív vas közötti szintet. A membrán rendszerek enzimileg képesek az elektronok átvitelét a NAD (P) H-ból a vas-ionba. Ezen redukálószerek koncentrációja vagy hatékonysága a betakarítás utáni tárolással változik. Az adott képződött Fe komplex döntő jelentőségű az oxidáció katalizáló képességének meghatározásában. A klorid vegyes hatású, egyes rendszereket stimulál, másokat gátol. Az LMW Fe kelátja nem aktív komplexekké és az O2-expozíció csökkentése ígéretes technika a lipid oxidáció minimalizálására a betakarítás utáni biológiai szövetekben.

A nonenzim lipidperoxidáció mechanizmusa az izomtáplálékokban

Amikor a sejtek megsérülnek, például vágás után az izomeledelekben, a lipidperoxidáció előnyben részesül, és O2-, H2O2 nyomok, valamint a lipidperoxidok nyomai keletkeznek. Az izomtermék stabilitása függ a hese-peroxidok "tónusától", és különösen a fémionok katalitikus részvételétől a folyamatban. A ferromiloglobin az izomszövetekben keletkezik, ez oxidálja a citoszol redukáló vegyületeket, a membrán lipideket azonban nem. A szabad vasionok az izomlipid peroxidáció fő nem enzim katalizátorai. Úgy tűnik, hogy a szabad vas fő forrása a ferritin, de a mioglobin is egy forrás. Az aszkorbinsav a fő elektrondonor a vas-redox ciklushoz a pulyka izomzatában. A citoszol prooxidánsokat és antioxidánsokat tartalmaz, és mindkettő "tónusa" befolyásolja a lipidperoxidációt.

A lipoxigenázok szerepe az élelmiszerek lipid-oxidációjában
  • J. Bruce német,
  • Hongjian Zhang és
  • Ralf Berger

Bár a lipid-oxidációt romló folyamatnak tekintik, amely felelős az aromák létrehozásáért, a specifikus oxidációs termékek kívánatos ízvegyületek, különösen, ha pontosabb, azaz kevésbé véletlenszerű reakciókban képződnek. A lipoxigenázok helyzeti és sztereospecifitást kölcsönöznek a lipidperoxidáció iniciációs reakcióinak. Ennek eredményeként felvetődött, hogy bizonyos élelmiszer-rendszerekben keletkező illékony anyagok tükrözik ezen enzimek aktivitását. Számos szövetet vizsgáltunk az endogén lipoxigenázok, valamint a keletkező oxidációs termékek és illékony anyagok aktivitásának, specifitásának és stabilitásának meghatározására. Kimutatták, hogy a tengeri és édesvízi halak kopoltyúi két különböző lipoxigenázt tartalmaznak, amelyek specifitása és stabilitása különbözik egymástól. Megállapították, hogy a termékek és az illékony minták reagálnak ezen enzimek aktivitásának megváltoztatására. Ez a viselkedés összhangban van azzal, hogy ezek az enzimek fontosak a friss halízek biogenerációjában. Ezen enzimrendszerek megértése megkönnyíti a tenger gyümölcsei termékek friss halízének biogenerálásához szükséges potenciális technológiák kifejlesztését.

A víz és a lipid oxidációs sebesség közötti kapcsolat

Vízaktivitás és üvegátmenet elmélet

  • Katherine A. Nelson és
  • Theodore P. Labuza

Megvizsgáljuk a víz szerepét a lipid oxidációban. Egy rendszer vízaktivitása befolyásolja a lipid oxidációs sebességét. Mind a nagyon magas, mind a nagyon alacsony vízaktivitások mellett a lipid oxidációs sebessége magas a közbenső vízaktivitásokhoz viszonyítva. Üvegátmeneti elmélet alkalmazható a polimer rendszerekben lejátszódó lipid-oxidációs sebesség megértésére is. A polimeren belüli reakciósebességnek magasabbnak kell lennie, ha a rendszer az üvegesedési hőmérséklet felett van, mint ennél a hőmérsékletnél, a rendszerhez kapcsolódó szabad térfogat növekedése miatt.

Lipid oxidáció

Hatás a húsfehérjékre

  • Arthur M. Spanier,
  • James A. Miller és
  • John M. Bland

Leírnak egy modellt a szabad gyökök reakcióinak marhahúsfehérjékre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására. Míg a marhahús ízesítésének többsége a lipid illékony anyagok vizsgálatára összpontosított, a peptidek ízhez való hozzájárulását általában figyelmen kívül hagyták. A modell mesterséges membránokat használ multilamelláris liposzómák formájában, amelyek kivont marhahús lipidekből készülnek. A kívánt fehérjéket a liposzómákba kapszulázzuk, hogy megvizsgáljuk a szabad gyökök fehérje szerkezetére és működésére gyakorolt ​​hatását. Szabadgyökök oxidáció-generáló oldatát használjuk gyökök előállításához lipidperoxidáció révén, amelyet tiobarbitursav-reaktív anyagok termelésének elemzésével figyelemmel kísérünk. A fehérje összetételében és működésében bekövetkező változásokat kapilláris elektroforézissel és enzimaktivitás méréssel értékeljük. A szabad gyökök indukciója az enzimek inaktiválásához és aktiválásához vezet, valamint a fehérjék és peptidek elvesztését és megjelenését egyaránt előidézi.

A LIPIDOXIDÁLÁS MEGELŐZÉSE
Maillard reakciótermékek és lipid oxidáció

A Maillard-reakciótermékeket (MRP) magában foglaló élelmiszer-feldolgozás fontos szempontja az antioxidánsok reakcióképessége az élelmiszer-rendszerekben, különösen a húsban. Röviden áttekintjük a Maillard-reakció általános útvonalait és az MRP mint antioxidáns komponenseit, valamint az antioxidánsok néhány lehetséges mechanizmusát a különböző reakciófrakciókban. Konkrétabb eredményeket adtak az MRP alkalmazásával kapcsolatban a főtt húsok lipidjeinek oxidációjának csökkentésére. Az MRP vízoldható kis molekulatömegű és polimer frakciói egyaránt antioxidáns potenciállal bírnak. A köztes összetevők, például a maltol, dihidroxi-aceton, gliceraldehid és reduktonok antioxidánsként vagy antioxidáns prekurzorként viselkednek ezekben a reakciórendszerekben. Az alacsony molekulatömegű diffúziós komponensek, valamint a glükóz-hisztidin MRP-je és a hús ízének egyéb prekurzorai javítják és megőrzik a főtt hús elfogadását tárolás közben.

Kémiai és érzékszervi ízértékelés kezeletlen és antioxidánsokkal kezelt húsban
  • Allen J. St. Angelo,
  • Arthur M. Spanier és
  • Karen L. Bett

A húsíz romlása elsősorban a többszörösen telítetlen zsírsavak oxidációjából származik, amelyeket a fémionok és más szabadgyököket generáló rendszerek katalizálnak. Ahogy az aromák a tárolás során fokozódnak, a kívánatos húsos ízjegyek csökkennek. A kísérleteket olyan mechanizmusok vizsgálatára tervezték, amelyek megakadályozzák ezeket az ízváltozásokat. Frissen főtt és legfeljebb 5 napig 4 ° C-on főtt/tárolt darált marhahús-pogácsákat közvetlen gázkromatográfiával, valamint kémiai és érzékszervi elemzési módszerekkel vizsgáltunk. Az eredmények azt mutatták, hogy a kombinált vákuumcsomagolás, valamint a kelátképzők és antioxidánsok alkalmazása szinergikusan hat a lipid oxidációjának megakadályozására és a kívánt húsíz megőrzésére.

A lipid-oxidáció megelőzése az izomtáplálékokban nitrit- és nitritmentes készítményekkel

A lipid oxidáció a húsíz romlás (MFD) fő oka. Felelős továbbá a szín, a textúra és a tápérték megváltozásáért, valamint az izom ételminőségének egészségességéért. A pácolt húskészítményekben a nitrit erős antioxidáns tulajdonságainak köszönhetően gátolja a hús lipidjeinek autoxidációját. A húskészítmények autoxidációja élelmiszer-antioxidánsok és/vagy kelátképzők alkalmazásával is megakadályozható. Tanulmányokat végeztek a természetes antioxidáns/kivonatok és a gyógyító adalékok alkalmazásáról az MFD és az oxidatív avasodás megelőzésében nitritmentes pácolt húsokban. Értékelik a nitritmentes pácoló összetevők kumulatív hatásait a lipid antioxidáció megelőzésére a húsrendszerekben és összehasonlítják a nitrit-pácoló rendszerek hatékonyságával.

A tenger gyümölcseinek lipid oxidációja tárolás közben
  • George J. Flick Jr.,
  • Gi-Pyo Hong, és
  • Geoffrey M. Knobl

A tárolt tenger gyümölcseinek állaga, íze és szaga romlása a telítetlen lipidek oxidációjának tulajdonítható. Az olyan feldolgozási műveletek, mint a sózás, a főzés és a darálás elősegítik az oxidációt, míg a dohányzás, a kiszáradás és a fagyás késleltetett oxidációja. A fagyasztott halban a lipidek lebomlásának sebessége és mértéke a halfajtól és az izom típusától függ, sötét vagy fehér. A lipidoxidáció a következő csökkenő sorrendben halad: bőr, sötét izom és fehér izom. A lipid oxidációja egy adott fajon belül évszaktól és a szöveten belüli helytől függően változik. A fémionok a következő csökkenő sorrendben befolyásolják az oxidációt: Fe2 +, hemin, Cu2 + és Fe3 +. Az oxidáció csökkenthető egyetlen vagy kombinált antioxidánsok alkalmazásával. A vákuumcsomagolás azonban nagyobb mértékben csökkenti az oxidációt, mint az adalékanyagok jelenléte.

Tenger gyümölcsei és halászati ​​melléktermékek

Természetes és természetellenes környezet a hosszabb láncú omega-3 zsírsavak számára

A LIPIDOXIDÁLÓ TERMÉKEK ÉRTÉKELÉSÉNEK MÓDSZEREI
Az élelmiszerekben található lipidoxidációs illékony anyagok gázkromatográfiás elemzése
  • J. R. Vercellotti,
  • O. E. Mills,
  • Karen L. Bett és
  • D. L. Sullen

Az illékony anyagok analízisét közvetlen GC és szagló "szippantó port" segítségével külső zárt bemeneti eszköz (ECID) javította, széles furatú üveg kapilláris oszloppal, mind csapdaként, mind elválasztó közegként. Tanulmány készült a standardok visszanyeréséről közvetlenül növényi olajból, vagy a Tenax GC-ből vagy a Carbopack B/Carbosieve SIII-ból. Az illékony anyagok kinyerése a patronokból vagy termikus deszorpcióval, vagy oldószeres elúcióval történt. A pörkölt földimogyorót illékony anyagokra elemeztük az ECID közvetlen GC-jével és a keletkezett "aromagrammokkal". A lipid oxidáció során az illékony anyagok drámaian a magas ppm tartományba emelkedtek, míg az aromagram szagló részében az aromák fokozódtak; ugyanakkor a pozitív szagló tulajdonságok észrevehetetlenek lettek, mivel sok heterociklus vagy tioszármazék (ppb szint) eltűnt magas peroxid értéknél.

Az aromák jellemzése aromakivonat-hígítás analízissel
  • Werner Grosch,
  • Ute Christine Konopka, és
  • Helmut Guth

Aromakivonat-hígítási elemzéssel azonosítottuk azokat az illatanyagokat, amelyek jelentősen hozzájárulnak a főtt marhahús felmelegedett ízéhez (WOF), valamint a szójaolaj és a tejzsír fény által kiváltott mellékízéhez. A WOF a lipidperoxidáció által képződött szagok, különösen a hexanal és a transz-4,5-epoxi- (E) -2-decenal - növekedésének volt köszönhető. A szójababolaj és a tejzsír fény által kiváltott mellékízeit elsősorban a 3-metil-nonán-2,4-dion okozta, amelyet furanoid zsírsavak fotoszenzitizált oxidációja képzett, amelyek koncentrációszintje ezekben a zsírokban 0,01 és 0,05 százalék.

Az élelmiszerek lipid-oxidációjának érzékszervi értékelése

Hagyományosan a lipid oxidációját leíró egyes érzékszervi kifejezések elterjedtek az élelmiszerekben. Sok esetben azonban a kutatók kifejlesztettek egy adott élelmiszertípusra jellemző terminológiát is. Ezen leíró kifejezések közül sok az oxidáció forrásaiból vagy okaiból fakadt ki, nem pedig a termék eredményének leírása. Ez a tanulmány közös megközelítést vizsgál a lipid-oxidáció által generált ízjegyek leírására számos élelmiszertermékben, mind a friss minták, mind az elavult minták jellemző tulajdonságai tekintetében. A húst, a földimogyorót és a növényi olajokat használják példaként a közönséges lexikonok és az általános érzékszervi módszerek használatának szemléltetésére a lipid oxidációra adott válaszok mérésére friss, öregedő és érlelt termékekben.

A LIPIDOXIDÁLÁS HATÁSAINAK FELDOLGOZÁSA
Az élelmiszer-feldolgozás hatása a lipid-oxidációra és az ízstabilitásra

A lipid oxidációja előfordulhat a feldolgozás során, és befolyásolhatja a tárolás alatti oxidációt. A korai oxidációt a feldolgozás során a legtöbb esetben nagyon nehéz kimutatni vagy mérni a lipid-oxidációhoz általánosan alkalmazott módszerekkel. Ennek a korlátozott oxidációnak azonban jelentős jelentősége van a tárolás alatti további oxidáció és ízstabilitás szempontjából. Ezt szemléltetik a burgonya granulátum és kolbász gyártása, a gabonafélék feldolgozása és a sütik sütése során végzett kísérletek. A feldolgozás hatása a lipidoxidációt befolyásoló tényezőkre, pl. a prooxidánsokat, az antioxidánsokat, az oxigéntartalmat és az ilyen oxidációval szembeni védelmet tárgyaljuk.

Spray-szárított tejbázis lipid-autoxidációját befolyásoló tényezők a bébiételek számára

A száraz tejalapú bébiételek a viszonylag nagy mennyiségű többszörösen telítetlen lipidek, valamint vitaminok és ásványi anyagok hozzáadása miatt érzékenyek a lipidek autoxidációjára. Adalékokkal és anélkül végzett mintákat lipid autoxidációval vizsgáltunk 0,11, 0,24 és 0,34 víztevékenység mellett 20 ° C és 37 ° C hőmérsékleten. Az autoxidációt az anizidin értékek meghatározása követte a szabad zsírfrakciókban a különböző tárolási időszakok után 2 és 13 hét között. Néhány esetben a fejtéri mintákban a hexanal mennyiségét gázkromatográfiával elemeztük. Az ásványi anyagokat és vitaminokat tartalmazó mintákban fokozódott az autoxidáció, míg a minták 0,24-es vízaktivitása esetén ez a reakció elnyomódott és csökkent. A magasabb hőmérsékleten történő tárolás kissé megnövelte az autoxidációt. A karbonát-premixekként hozzáadott ásványok több autoxidációt okoztak, mint a klorid-remixekhez hozzáadottak. A barna foltok megjelenése a karbonáttal kezelt mintákban sokkal magasabb vízaktivitásra utalt, ami fokozott barnulási és autoxidációs reakciókat eredményezett.

A lipid oxidáció hatása az olaj és az élelmiszer minőségére a mély sütés során

A mély sütés népszerű módszer az ételek elkészítéséhez, különösen a gyorséttermekben. A lipid oxidáció azonban viszonylag magas hőmérsékleten, levegő jelenlétében könnyen bekövetkezik, és sokféle vegyületet eredményez, és kívánatos és nemkívánatos hatásokat fejt ki az étel ízére és minőségére. Az alacsony oxidációs szint valójában javítja az élelmiszer kívánatosságát, de a magasabb szint csökkenti az élelmiszer minőségét. Kis molekulatömegű anyagok, például aldehidek, laktonok és pirazinok jelenléte befolyásolja a rántott ételek, például a burgonya ízét; míg a nagy molekulatömegű anyagok jelenléte hozzájárul a sütőzsír és a sült termék általános minőségromlásához. A GC-MS alkalmazása a sült krumpli és az ennek megfelelő sütőolaj ízkomponenseinek meghatározására olyan információkat eredményezett, amelyek összefüggést mutattak ezen anyagok jelenléte és a hasábburgonya minősége között. Egy nagyobb léptékű vizsgálat, amelyben meghatározták a nagy molekulatömegű termékek mennyiségét, megmutatta az olajromlás időbeli lefolyását, valamint az összes képződött poláros anyag és az élelmiszer minőségének összefüggését.

A tárolás hatása a sült földimogyoró minőségére

Leíró szenzoros analízis és gázkromatográfiai technikák

A sült földimogyoró íze, valamint az illékony vegyületek profilja tárolás közben megváltozik. A két termésévből származó Florunner földimogyorót kereskedelmi minőségű méretek szerint rendezték és megpörkölték. Pörkölés után a mogyorót nyitott tartályokban, 37 ° C-on tárolták a mintavételig, legfeljebb 12 hétig. Hat ízleíró (pörkölt mogyoró, édes aromás, karton, festék, erjesztett/gyümölcsös és fás/héja/bőr) intenzitását értékeltük. Az illékony vegyületeket a 12 hét alatt elemeztük fejtér analízissel, gázkromatográfiával, Tenax adszorbens csapdázásával. A lipid-oxidációs leírók, például a festék- és a karton íz-intenzitás, valamint a lipid-oxidációs termékek, például a hexanal, az oktanál és a 2-oktanon, a tárolás során megnövekedtek. Ezzel szemben a pörkölt mogyoróíz intenzitása a tárolás során csökkent az alkil-pirazinokkal együtt. A kereskedelmi magméret befolyásolta a karbonil-vegyületek koncentrációját, az alkil-pirazinok azonban nem.

A lipidoxidáció változásai a hűtőszekrényben őrölt darált harcsa izom főzése során

A darált csatorna harcsa hűtőszekrényben történő tárolása befolyásolta a főzés által okozott oxidatív változásokat. 0, 2, 5 vagy 7 napos hűtést követően a mintákat sütés előtt és után elemeztük tiobarbitursav-reaktív anyagokra (TBA-RS), fluoreszcens pigment- és tokoferoltartalomra. A 2 napos hűtött minták főzése után a TBA-RS nagyobb növekedését tapasztaltuk, mint a friss mintáknál, míg az 5 és 7 napos mintáknál kisebb növekedést tapasztaltunk. Ezzel szemben a főzés után a fluoreszcens pigmenttartalom legnagyobb növekedése az 5 napos hűtött mintákban volt megfigyelhető. A gamma-tokoferol vesztesége a főzés során meglehetősen állandó (15%) maradt, míg az alfa-tokoferol veszteségei nagyobbak voltak a 2 és 5 napos hűtött mintákban (40%), mint a 7 napos hűtött mintákban (14%).