LA BIOCHIMICA DEGLI ALIMENTI

1. LA BIOCHIMICA DEGLI ALIMENTI 1- Cambiamenti biochimici di lipidi negli alimenti Biogenerazione dell’odore di pesce fresco (1.8) 2- Aromi alimentari indotti biochimicamente (1.11) 3- Degradazione biochimica e biosintesi di pigmenti vegetali (1.12) a) degradazione della clorofilla nella maturazione della frutta b) biosintesi di mevalonato ed isopentenil difosfato prima della formazione di carotenoidi; c) biosintesi di naringenin calcone (naringenina-calcone sintasi è un enzima appartenente alla classe delle transferasi, che catalizza la seguente reazione: 3 malonil-CoA + 4-coumaroil-CoA ⇄ 4 CoA + naringenina calcone + 3 CO2. In presenza di NADH e di una reduttasi, viene prodotto il 6'-deossicalcone) 4- Esempi scelti di cambiamenti biochimici importanti nel trattamento e processamento degli alimenti 5- Maturazione dei frutti 6. Biotecnologie nella produzione, trattamento e processamento degli alimenti

2. 1- Cambiamenti biochimici di lipidi negli alimenti Biogenerazione dell’odore di pesce fresco (1.8) Enzimi coinvolti:12 e 15 lipossigenasi e idroperossido liasi * * La 12 lipossigenasi agisce su specifici acidi polinsaturi producendo N-9-idroperossidi Acido cis,cis,cis,cis-5,8,11,14-eicosatetrenoico (C20H32O2 ) arachidonato + O2 ⇄ (5Z,8Z,10E,14Z)-(12S)-12-idroperossiicosa-5,8,10,14-tetraenoato Il prodotto viene trasformato in 3,6 e 2,6 nonadienale (due aldeidi. Cetriolo) Queste possono essere ridotte ai corrispondenti alcool (fico d’india) Gli alcool hanno una soglia di detection più elevata.

3. I composti a sei atomi di carbonio (es. esenale, trans-2-esenale, cis-3-esenale) forniscono odori di piante verdi. Sono tipici dei pesci di acqua dolce e sono invece solitamente assenti nei pesci di mare. Le molecole a otto atomi di carbonio (es. 1-otten-3-olo, 1-otten-3-one, 1-cis-5-ottadien-3-olo, 1-cis-5-ottadien-3-one) sono presenti nella maggior parte dei pesci e prodotti ittici. Sono responsabili di odori vegetali più intensi, come di foglie di geranio stropicciate, e di tipo metallico. I composti a nove atomi di carbonio (es. 3,6-nonadienale, 2,6-nonadienale, 3,6-nonadien-1-olo) sono presenti solo in alcuni pesci, specialmente d’acqua dolce, e impartiscono aromi simili al melone e al cetriolo.

4. Pressione osmotica Non potendo aumentare la concentrazione di cloruro di sodio la maggior parte delle creature marine accumula nelle cellule alcuni aminoacidi. In particolare la glicina, dal sapore dolciastro, e l’acido glutammico insieme al suo sale, il glutammato, che ha il potere di esaltare i sapori. Soprattutto i molluschi ne sono ricchi. Molti pesci invece, oltre agli amminoacidi, per bilanciare la pressione osmotica accumulano una sostanza inodore e insapore, la trimetilammina N-ossido. Questa sostanza, dopo la morte, viene convertita dagli enzimi presenti e dai batteri nella trimetilammina, il cui forte odore noi associamo al pesce di mare non più fresco. Altri pesci, come gli squali e le razze, accumulano l’urea, una sostanza amarognola e leggermente salata. Anche questa sostanza, dopo la morte dell’animale, viene rapidamente degradata, formando ammoniaca, dal caratteristico odore pungente.

5. 2- Altri Cambiamenti biochimici • Aromi alimentari indotti biochimicamente ( aglio, cipolla, fragola, tea, • semi di limone e arancia, crocifere, 1.11) .. 10/06/2014 5

6. Degradazione biochimica e biosintesi di pigmenti vegetali (1.12) • a) degradazione della clorofilla nella maturazione della frutta • (modificata nella maturazione della frutta) • b) biosintesi di mevalonato ed isopentenil difosfato prima • della formazione di carotenoidi; • c) biosintesi di naringenin calcone (naringenina-calcone sintasi è • un enzima appartenente alla classe delle transferasi, che • catalizza la seguente reazione: • 3 malonil-CoA + 4-coumaroil-CoA ⇄ • 4 CoA + naringenina calcone + 3 CO2. • In presenza di NADH e di una reduttasi, • viene prodotto il 6'-deossicalcone) • e modifica di alimenti

7. Esempi scelti di cambiamenti biochimici importanti nel trattamento e processamento degli alimenti • Produzione di ammoniaca e formaldeide dalla trimetilammina ed il suo ossido ..

8. B- Produzione di ammoniaca dall’urea ad opera dell’ureasi L’ammoniaca è uno dei componenti delle basi totali volatili (Total volatile base- TVN). L’azoto TVN viene utilizzato come indice di qualità per l’accettabilità del pesce o frutti di mare. Es. lo squalo (eliminare subito il sangue) C- Produzione di ammine biogene (1.15)

9. D- Degradazione dell’adenosin trifosfato; • E- imbrunimento enzimantico da parte della polifenolossidasi (PPO)* • F- Produzione di etilene nella maturazione dei frutti; • G. riduzione dei fitati nei cereali * Gruppo di enzimi contenuti nelle piante e in alcuni tessuti animali dove provocano l'ossidazione delle sostanze con struttura fenolica, in particolare degli orto-difenoli. Un'importante polifenolossidasi è la DOPA-ossidasi presente nei tessuti melanogeni: agisce sulla DOPA ossidandola in melanina. 36

10. Degradazione dell’adenosin trifosfato

11. LA BIOCHIMICA DEGLI ALIMENTI La maturazionedeifrutti • La selezione di alberi che producono frutti ha accompagnato • l’evoluzione dell’uomo • Uomo raccoglitore-cacciatore a quello agricoltore-allevatore • In termini di produzione e volume i frutti più importanti sono • Pomodori • Agrumi • Banana • Uva • Le qualità nutrizionali e alimentari dei frutti sono il risultato di • intricati vie metaboliche. • H2O fino al 95% del peso fresco. Nella maturazione si hanno • importanti variazioni nella composizione dei composti • biochimici.

12. Alcuni componenti dei frutti • - Amido • Conversione in zuccheri nella maturazione con conseguente • (banana, melone, .. • Acidi organici che diminuiscono nella maturazione (uva, mela, • pomodoro…) • Contengono grande quantità di materiale fibroso come cellulosa • e pectine che nella maturazione vengono trasformati in prodotti • idrosolubili con conseguente ammorbidimento del frutto. • Prodotti secondari • Antocianine (uva, mele, prugne, mirtilli..) • Carotenoidi ( licopene e carotene. Pomodoro) • Aromi: monoterpeni, (in arance e limetta); esteri volatili (etile, • metilbutirrato nelle mele, acetato di isoamile nella banana); • acidi organici acido citrico e malico nelle mele e limoni; aldeidi • a catena corta come l’esanale (melone). • Vitamina C • i lipidi sono in bassa quantità con l’eccezione delle olive e avocado. • (oli). • - La quantità di proteine è in genere bassa.

13. Metabolismo dei carboidrati nei frutti

14. Metabolismo dei carboidrati nei frutti

15. CATABOLISMO DEGLI ZUCCHERI ATTRAVERSO LA GLICOLISI ED IL CICLO DELL’ACIDO CITRICO ASE

16. Metabolismo dei carboidrati nei frutti Acido nucleico

17. Metabolismo dei carboidrati nei frutti

18. Metabolismo dei carboidrati nei frutti

21. Le biotecnologie nella produzione di alimenti, trattamento e processing • - enzimi alimentari derivati dalle biotecnologie; • - organismi geneticamente modificati utili per il processing degli alimenti

22. ALCUNI ENZIMI COMMERCIALI PRODOTTI BIOTECNOLOGICAMENTE Enzima Applicazione Acetolactate decarboxylase Beer aging and diacetyl reduction (EC 4.1.1.5) α -amylase (EC 3.2.1.1) High fructose corn syrup* (HFCS) production Amylo-1,6-glucosidase High fructose corn syrup (HFCS) (EC 3.2.1.33) production Chymosin (EC 3.4.23.4) Milk clotting in cheese manufacturing Lactase (EC 3.2.1.108) Lactose hydrolysis Glucan 1,4- α -maltohydrolase Anti-staling in bread (maltogenic α-amylase, EC 3.2.1.133) Ciascun paese ha i suoi regolamenti per l’uso Di questi enzimi biotecnologici *55% fruttosio e 45 % glucosio potere dolcificante come saccarosio o miele 10/06/2014 22 22

23. The third step in the processing of high fructose corn syrup is the most expensive. An enzyme called glucose-isomerase is stored in tall columns and the glucose slurry is poured across the top of those columns. The enzyme converts the pure glucose into a combination of fructose and glucose, but not at the final percentages desired. A process called liquid chromatography essentially distills the syrup into 90% fructose. This concentrated fructose product is then blended back into the original mix to create the final 55% fructose, 45% glucose product called high fructose corn syrup. Saccarosio 1,00 Glucosio 0,74 Fruttosio 1,70 varia con la temperatura