c2-c4 metaboliti ii produse odorante si aromatizante

8/10/2019 C2-C4 METABOLITI II Produse Odorante Si Aromatizante

1/26

1

1

METABOLITI

PRIMARI SI SECUNDARI 2

C2-C4

PRODUSE ODORANTE I AROMATIZANTE

2

Introducere

Este greu de spus de cnd omul a devenit contient deexistena plantelor odorifere i a nceput s le utilizeze.Exista numeroase documente (papirusuri egiptene, inscripiicuneiforme, babiloniene, scrieri vedice sau biblice) careofer informaii asupra folosirii acestora de ctre diferitecivilizaii.

condimentele i plantele aromaticeau devenit sinonime cubunstarea i bogia


2/26

2

3

Terminologie

Aroma = un ansamblu complex de senzaii gustative iolfactive percepute la degustarea unui produs alimentar idetectate de receptorii chimici din regiunea buco-naso-faringian.

Aromatizant = substan sau amestec de substanenaturale sau sintetice, care adugate produseloralimentare, le confer o arom specific.

4

Terminologie

Aroma natural = aroma compus numai din substanearomatice naturale i/sau concentrate aromatice naturalecare pot fi dizolvate n solveni sau depuse pe suport solid,cu sau fr adaos de emulgatori naturali.

Ex.: arom natural de lmie

Aroma artificial = aroma care conine una sau mai multecomponente aromatizante care nu au fost regasite inprodusi naturali

Ex.: etilvanilina

Arome:- naturale (au suferit un numar limitat de transformari fizice,

microbiologice sau enzimatice: extractie, concentrare,torefiere, fermentatie sau reactii enzimatice)

- natural identice- artificiale- de prelucrare- de afumare


3/26

3

5

Terminologie

Odoranii substane chimice sau amestecuri de substanechimice naturale sau sintetice, produse i utilizate pentrumirosurile lor

Odorantele naturale obinute din materii prime de originevegetal sau animal.Ex.: uleiuri volatile, concrete, absolute, oleorezine

Odorantele sintetice substane chimice sau amestecuride substane care nu se gsesc n stare natural fiind obinutepe cale chimic

Ex.: etilvanilina, hidroxicitronelal

Odorantele semisintetice produse chimice obinute princhimizarea unor substane naturale. Ex.: citralul, prin oxidarealinalolului, acetatul de izobornil din -pinen

6

Probleme teoretice alepercepiei mirosului i aromei

Mirosul i gustul desemneaz simurile cu care fiinele viianalizeaz din punct de vedere chimic mediul nconjurtor.

Mirosul este perceput n timpul inspiraiei sau expiraieiaerului prin nri, organul senzorial exterior propriu acestuisim fiind mucoasa olfactiv.

Gustul substanelor (amar, dulce, acru, srat icombinaiile ntre ele) este perceput dupdizolvarea lor n saliv prin intermediul papilelorgustative.

Aroma este perceput tot cu ajutorul mirosului, cnd prinmestecarea alimentului acesta degaj substane volatile care

n timpul expiraiei ajung la mucoasa nazal.


4/26

4

7

La senzaia de miros se disting aspecte:cantitative (intensitatea mirosului)calitative (nota i nuana mirosului)

Alte caracteristici ale mirosului sunt adaptarea i oboseala.Expus unui timp mai ndelungat unui miros, percepia slbetepn la suprimare.

Limita de percepie = cea mai mica concentraie a uneisubstane care este distins net fa de o prob oarb.

Avnd n vedere integrarea senzaiei olfactive nactivitatea sistemului nervos central, distingem urmtoareleetape ale analizei senzoriale:

- captarea;- identificare, compararea;- memorarea;

- descriere (codificarea lingvistic);- clasificare, evaluarea.

8

Mirosul = f(sexul subiectului)

Mirosul = f(starea fiziologica)

Ex: sensibilitatea olfactiv a femeilor gravide

Mirosul = f(medicamentaia suportat)

Mirosul = f(concentraia substanei)

Mirosul = f(vrsta subiectului)

Acuitate olfactiv (maxima la 6 ani)

Finee olfactiv = puterea de difereniere a mirosurilorAtrofierea mirosului

Mirosul = f(temperatura i umiditatea aerului)


5/26

5

9

Clasificarea mirosurilor

Zwaardemaker(1895)propune urmtoarele9 mirosuri fundamentale:

Aromatice (camfor, anason, lmie, mirodenii)

Eterate (esteri din fructe, miere)

Balsamice i florale

Ambr, mosc

Empireumatice (fum)

Usturoi, ceap, iod

Brnz, sudoare

RespingtoareGreoase

10


violete

tuberoze

flori de portocalliliac

zambile

santaliasomie

mirodenii (piper, cuisoare)trandafiri

Serie lemnoas2.Serie floral1.

Marcel Billot(1948):


6/26

6

11


ambrciocolat

alge (marin)fructe (mere, pere)

scatolanasoncastoreummigdale

moscaldehide

Serie animalic6.Serie fructat5.

legume

licheni

verde

rine de galbanumierbaceu

rine de olibanumcamfor

vaniliement

Serie balsamic4.Serie rustic3.

12


anilin

mercaptan

piridin

mucegaipine

apunt

rncedSerie comestibil9.

ou clocite

pete

usturoitabac

brnzfum

Serie respingtoare8.Serieempireumatic

7.


7/26

7

13

fructatfloral

picant

citric

verde

ierbaceu

lemnosconiferic

lichenibalsamic

animalic

fenolic

aldehidic

Discul mirosurilor (W. Steiner, 1980)


14

Substan e componente alemateriilor odorante i aromatizante

Cele mai importante substane componente odorante iaromatizante:

A. COMPUI ALIFATICI NETERPENICI- alcooli: 3octanol, 2,6-dimetil-2-heptanol, 2-trans-6-cis

nonadien-1-ol- aldehide alifatice: hexanal, decanal, trans-2-hexanal- cetone alifatice: diacetil (2,3-butandiona), acetoin (3-

hidroxibutanona)- acizi i esteri alifatici aciclici: formiat de etil, acetat de etil,

butirat de etil

B. COMPUI CICLICI- compui ciclopentanici: cis-iasmona, 3-metil-ciclopenten 2-ol-1-on- compui ciclohexanici: aldehida dimetilciclohexenic, acetat de2-ter-butil-ciclohexil- compui policiclici: transizocamfilciclohexanol, acetat detriciclodecenil- compui macrociclici: muscona


8/26

8

15

Substane componente ale

materiilor odorante i aromatizanteC. TERPENOIDE ACICLICE

- hidrocarburi: mircen

- alcooli terpenici aciclici: geraniol, citronelol, nerol

- aldehide i cetone: citronelal, metoxidihidrocitronelal

- esteri terpenici aciclici: acetat de nerol, izovalerianat decitronelil

CHO

Citronelalul(3,7-dimetil-6-octen-1-al)

Mircen

CH2OH

CH2OH

Geraniol Nerol

CH2OH

Citronelol

16

Substane componente alemateriilor odorante i aromatizante

D. TERPENOIDE CICLICE- hidrocarburi: limonen, camfen

- alcooli terpenici ciclici: Lmentol, izopulegol, santalol

- cetone terpenice ciclice: carvona, mentona, camfor

- esteri terpenici ciclici: (-)-mentilacetat, acetat de guail

Limonen

OH

(-)-Mentol

O O

(+)-Carvona (-)-Carvona (+)-Camfor


9/26

9

17


materiilor odorante i aromatizanteE. COMPUI AROMATICI NEFENOLICI

- hidrocarburi:p-cimenul

- alcooli aromatici: alcool benzilic

- aldehide aromatice: aldehida benzoic,

aldehidap-metil-fenilacetic

- cetone aromatice nefenolice: acetofenona, metil

naftilcetona

- esteri aromatici: acetat de benzil, acetat de cinamil

p-Cimen

18

Substane componente alemateriilor odorante i aromatizanteF. COMPUI FENOLICI

- fenoli, eteri, esteri: timol, anetol

- alcooli fenolici i esterii lor: alcool anisic, acetat de anisil

- aldehide fenolice: vanilina

- acizi i esteri fenolici: salicilat de 2-feniletil

-Octalactona

OH

Timol trans-Anetol

HO

H3CO CHO

VanilinaAcid anisic

Oxid de linalil

G. COMPUI HETEROCICLICI CU OXIGEN- eteri ciclici: oxid de linalil- lactone: -octalactona, maltol


10/26

10

19


materiilor odorante i aromatizanteH. COMPUI CU AZOT

- nitrili: 5-fenil-3-metil-2-pentenonitril

- esteri ai acidului antranilic: antranilat de metil

- nitroderivai: moscul ambret

- compui heterociclici cu azot: indol

I. COMPUI CU SULF: alilsenevol

Isotiocianat de alil

Indol

NH2

COOCH3

Antranilat de metil

20


11/26

11

21


materiilor odorante i aromatizante

Stereochimia unui compus joac un rol important asupraaromei produsului:

(R) carvona menta crea

(S) carvona semine de chimen

(R)-heptalactona not ierboas, dulce i aromat

(S) -heptalactona miros fructat, gras, de nuc decocos, mai puin intens dect cel al formei (R).

22

Substane componente alemateriilor odorante i aromatizante

Heterociclii volatili constituie de asemenea o familieimportant de molecule odorante, deosebit de interesant

n domeniul chimiei aromelor.

Acetia reprezint mai mult de un sfert din cei 5000 de

compui volatili izolai i caracterizai identificai n diverseproduse.

Ei posed un prag de percepie foarte redus, de ordinulppb, i astfel ofer o gam larg de note olfactive i/saugustative.


12/26

12

23

24

OBINEREA ODORANTELOR IAROMATIZANILOR DIN MATERII PRIME

VEGETALE SAU ANIMALE PRINPRELUCRARE FIZIC I/SAU CHIMIC


13/26

13

25

Surse de substante cu caracter

odorant si aromatizantNATURA

regnul vegetal regnul animal

uleiuri eseniale

compui de arom

= metabolii secundari(rol de apararecontra ierbivorelor, infeciilor sau pentruefectuarea polenizarii)

Aceste substane se gsesc distribuite n intreaga plant, sau celmai adesea acumulate preferenial ntr-un organ al plantei.

materie prima pentru obinerea de odorante i aromatizante naturale

26

Surse de substante cu caracterodorant si aromatizant

- flori(trandafiri, iasomie, tuberoze, citrice, ylang-ylang...)

- flori si frunze (menta, geraniu, violete, lavanda, citrice..)

- fructe (coriandru, anason, fenicul etc.)

-semine (nucuoara, ambret, tonca etc.)

- coaja fructelor(portocale, bergamota, lmi etc.)

- rdcini(anglica, vetiver, ghimbir etc.)

- lemn i scoar (santal, cedru, scorioara etc.)

- boboci florali i muguri(cuioare, plop negru, coacz )

- ntreaga plant (salvie, cimbru, busuioc etc.)

- ace i ramuri(pin, chiparos, brad etc.)

- exsudatele naturale sau patologice ale unor plante(rezine, oleogumirezinele si gumirezinele)


14/26

14

27

Surse de substante cu caracter

odorant si aromatizant

portocal amar

Extracte de origine animal:- moscul- castoreum- ambra

flori

uleiul i absolutul de neroli

coaja

uleiul de portocale

petitgrain bigarade

frunze, fructe imature, ramuri tinere

Alte surse naturale:- licheni- alge

(nerol)

28

Separarea compusilor chimici dinprodusele naturale

Separarea primar a compuilor chimici din produselenaturale are la baz proprietatea acestora de a fi solubili

ntr-un mediu convenabil ales (ap cald, soluii alcoolice,soluii de electrolit, solveni organici).

Separarea avansat implic utilizarea de procedeespecifice ce au drept scop extragerea pe rnd a compuilorchimici din separatul primar.

Progresele nregistrate de chimia organic au creatposibilitatea separrii i cunoaterii structurii chimice aproduselor naturale i obinerea pe cale sintetic a unoradintre ele.

Metodele analitice moderne (cromatografia de gaz ispectrometria de mas) au pus n eviden complexitatea

compoziiei chimice a uleiurilor volatile i a celorlalteproduse naturale cu rol odorant sau aromatizant


15/26

15

29

Utilitatea compusilor chimici din

produsele naturalen industria farmaceutic trebuie separai pn la nivelindividual

n industria alimentar pentru transformri la scarmolecular (bere, alcool, vin, produse fermentate) nu sesepar la nivel avansat (o extracie i eventual o concentrarea extractului este suficient)

n industria biopreparatelor i culturilor celulare cerinelesunt similare primelor dou cazuri

30

Materie prima

prelucrare(nclzire, solveni, expunere la oxigen)

modificare/distrugere/pierdere a compuilor de arom

Procedee de obinere a odorantelor iaromatizantelor naturale

Principalele procedee aplicate practic sunt urmtoarele: Antrenarea cu vapori de ap Extracia cu solveni organici Extracia cu gaze lichefiate Extracia cu grsimi animale Presare Adsorbia pe un material absorbant Procedee specifice de obinere a aromelor din sucuri de fructe


16/26

16

31

antrenarea la foc direct

antrenarea n curent de vapori

antrenarea cu abur sub presiune

antrenarea la presiune redus

Majoritatea uleiurilorvolatile, produse la scarindustrial, se obin prinantrenarea cu vapori deap

Antrenarea cu vapori se practic n patru variante diferite:

32

Extracia cu solveni organici

se aplic n special pentru obinerea acelor odorantenaturale care sunt uor alterabile sub influenatemperaturii i care nu pot fi obinute prin procedeebazate pe antrenarea cu vapori

Solventi: hexan, dimetil eter, eter de petrol, acetona, etanol...

Din punct de vedere al materiei prime supuse extraciei cusolveni, se disting trei categorii de extracte:

- materii vegetale proaspete (n general flori) uleiuri concrete- materii vegetale deshidratate, rini, balsamuri, gumirezine

rezinoide (oleorezine)

- concretele, rezinoidele, pomadele de enfleurage sau maceraie cu

etanol uleiuri absolute, concrete de pomad (din pomada de

enfleurage), tincturi (din pomada de maceraie)


17/26

17

33

Extracia cu fluide supercritice

Gazele comprimate, n stare lichid sau supercritic suntconsiderate ca poteniali solveni pentru odorante i arome dinproduse vegetale.

Avantajele oferite de gazele lichefiate sunt urmtoarele:

consum termic redus

posibilitatea excluderii contactului cu oxigenul

inexistena problemelor derivate din prezena reziduurilor desolveni n extract i utilizarea unor gaze netoxice (CO2, freoni,

azot, gaze inerte etc.).

34

Extracia cu grsimi animale

tehnic folosit exclusiv n parfumerie, bazat peproprietatea uleiurilor volatile de a fi solubile n grsimi ipe afinitatea pe care o au grsimile fa de mirosuri.

permite extragerea parfumurilor fr alterareacompoziiei naturale (substanele odorante sunt foartesensibile i n cantitate foarte mic)

Procedeul se aplic n dou variante: absorbie la rece (enfleurage)

extracie la cald (macerare)

Extracia prin presare

se aplic la acele plante/pri din plante n care uleiul volatil segsete n cantitate mare, acumulat n glande secretoare dispusesuperficial

Industrial se aplic pentru obinerea uleiurilor volatile din fructecitrice (lmi, portocale, bergamot etc.).


18/26

18

35

Materiile prime odorante i

aromatizanteMateriile prime odorante i aromatizante naturale folosite n

parfumerie i industria alimentar pot fi clasificate astfel:

Condimente si plante odorante si aromatizante

Uleiuri volatile

Uleiuri concrete i absolute

Rezinoide sau oleorezine

Extracte de origine animale

Arome din sucuri de fructe

Substane izolate din uleiuri volatile prin distilarefracionat sau prin alte metode

36

Absolut= materialul rezultat in urma purificarii concretului saupomezii prin extractie cu etanol

Concret= extractul obtinut cu solventi nemiscibili cu apa, dindiferite parti ale plantelor aromatice in stare proaspata.- in plus fata de sarurile volatile, contine ceruri solubile siinsolubile in alcooli si rezine- pot fi folosite si ca atare in industria sapunurilor sidetergentilor datorita proprietatilor lor fixatoare odorante.

Ulei esential (denumit si eteric sau volatil) = lichid hidrofobicconcentrat care contine compusi de aroma, extras din surse deorigine vegetala prin distilare sau presare

Pomada = produs cosmetic parfumat obtinut din substantegrase, prin enfleurage

Tinctura = produs obtinut prin dizolvarea in alcool a unei plante


19/26

19

37

Uleiurile volatile

amestecuri complexe de diferii compui chimici n staresolid sau lichid, dizolvai unul n altul, formnd soluiiomogene.

principalii componeni ai uleiurilor volatile sunt substanedin clasa terpenoidelor (hidrocarburi terpenice i derivaii loroxigenai: alcooli, fenoli, aldehide, cetone, acizi, esteri) ihidrocarburi alifatice saturate, olefinice i acetilenice,hidrocarburi aromatice, cumarine, carotenoide, flavone,lignani, derivai cu N sau S

lichide cu miros i gust caracteristic, aromatic i plcut

antrenabile cu vapori de ap

proprietate caracteristic: tensiunea de vapori ridicat sevolatilizeaz la temperaturi obinuite

38

Uleiurile volatile

Proprietile fizice ale uleiurilor volatile sunt diferite,deoarece compoziia lor chimic este variat i complex:

lichide cu viscozitate redus

densitate ntre 0,80 i 1,10 g/cm3

indicele de refracie ntre 1,45-1,65

distil pe un interval de 150 C i 300 C

solubile n solveni organici (alcooli, hidrocarburi, cetone etc.)i grsimi sau uleiuri vegetale

insolubile n ap

majoritatea uleiurilor volatile rotesc planul luminii polarizatepozitiv sau negativ

Nu au proprieti chimice specifice, dar ele nsumeazproprietile chimice ale componentelor lor.


20/26

20

39

Uleiurile volatile

cantitatea de ulei volatil coninut n plant este ntotdeaunaredus

cost ridicat al uleiurilor volatile

Tone de plante 1 litru de ulei volatil

se cunosc peste 3000 de uleiuri volatile, caracterizate din

punct de vedere fizico-chimic

doar 150 de uleiuri volatile sunt produse la scar industrial

40

Uleiuri volatile

Precauii:

- fiind concentrate, uleiurile eseniale nu trebuie aplicatedirect pe piele ci doar dup o diluare n uleiuri vegetale(msline, migdale, nuci, smburi de struguri .a.), fiindinterzis depirea concentraiei de 5%

- trebuie evitat expunerea la soare imediat dup aplicarea deulei esenial pe piele (unele uleiuri avnd efectfotosensibilizant)

- unele uleiuri eseniale pot fi iritante, chiar alergene

- uleiul de oregano este dermocaustic


21/26

21

41acrituri, buctrie, mezelurim, ULaur

esene , lichioruri, tutunt, c, a, rIris

bere, bittere, tutunEHamei

biscuii, turt dulce, mezeluri, limonadeEGhimbir

dulciuri, bomboaneUEucaliptsosuri, conserve, siropuri, lichioruriUCimbru

lichioruri, dulciuri, buctrie, brnzeturi, past de diniUChimion

turt dulce, produse carne, lichioruri, tutunU, tCardamon

buctrie, mezeluri, conserveo, mCapsicum

conserve de carne, i pete, sosuri, oet aromatizatUBusuioc

buctrie, mezeluri, conservemBoia

lichioruri, eseneU, EArnica

lichioruriUAnis stelat

lichioruri, vermuturi, bittere, conserveEAngelica

lichioruri, dulciuri, past de diniUAnason

AplicaieCondiment/Mod de

prezentare

42

dulciuri, panificaie, ngheateE, oVanilie

dulciuri, siropuri, buturi rcoritoareU, ape aromaticeTrandafir

tutun, lichioruriESulfin

produse de patiserie, dulciuri, lichioruri,buctrie

U, m, tScorioar

amestecuri condimentare, buctrieU, mSalvie

amestecuri condimentare, mezeluriU, tRozmarin

vermuturi, bittereEPelin

amestecuri condimentare, buctrie, sosuri,mutar

m, oPiper

lichioruri, mezeluri, turt dulcem, U, oNucoar

bomboane, lichioruri, past de dini, gum demestecat

UMent

lichioruri, produse farmaceuticet, UMelis

AplicaieCondiment/Mod deprezentare

M uscat, macinat; U ulei volatil; E extract; o oleorezina; a absolut;c concret; t tinctura; r - rezinoid


22/26


23/26

23

45

reacia dintre aminoacizi i zaharuri reductoare, implic unansamblu foarte complex de reacii paralele i consecutivecu formarea unei multitudini de componente noi

Reacia Maillard

Louis-Camille Maillard (1910)

Controlul reactiei non-enzimatice Maillard controlulconservrii produselor, gustului i aspectului acestora

gust aroma culoare

46

Compuii formai prin reacia Maillard pot fi grupai n: componente aromatice componente volatile componente macromoleculare, puternic colorate, melanoide

Componentele aromatice se pot grupa n urmtoarele clase:o aldehide i cetone, inclusiv dicetone;o amine i amoniac;

o compui simpli cu sulf, metional, tiamin;o compui heterociclici.

~ 800 compusi chimici

Compusi heterociclici:o hidroximetilfuranonao derivati furanicio derivati tiofenici, alti derivati cu sulfo piroli si derivatio tiazoli, oxazoli, imidazolio compusi piridinici si pirimidinicio pirazine diferit substituite

Acetil-2,3,4,5-tetrahidropiridina

(biscuiti, paine, popcorn, )

2-Acetil-1-pirolina


24/26

24

47

Reacia Maillard

48


25/26

25

49

Factori

Pentoze (riboza)Hexoze (glucoza, galactoza, fructoza)Dizaharide (maltoza, lactoza)Polizaharide (amidon)

cretereactivitatea

temperaturi ridicate (reactia Maillard se produce n jur de 155 C)

Viteza de reacie = f(temperatur)

natura zaharurilor reductoare i a aminoacizilor

lizina > arginina > acid glutamic > prolina

crete reactivitatea

Reactia Maillard

umiditate (30 - 60 % n mediu)

condiii alcaline

pHpH acid n transpoziia Amadori

pH bazic n sinteza reductonelor(6 < pH < 10)

50

Reacia Maillard este responsabil de culoare i aroma:

pine prjit

aroma biscuiilor

malul de orz

carne prjit / la grtar

lapte concentrat sau praf

cafea prjit

siropul de ciocolat sau de arar

alune prjite

Reactia Maillard


26/26

51

Efecte negative ale reactiei Maillard:

pierderea valorii nutritive a proteinelor implicate;

pierderea calitatii si posibil reducerea sigurantei produseloralimentare prin:

- reducerea digestibilitii;

- distrugerea sau inactivarea biologic a aminoacizilor,

inclusiv a celor eseniali (lizin, triptofan);

- inhibarea enzimelor proteolitice si glicolitice;

formarea de compui mutageni (acrilamid, metilglioxal,amineheterociclice).

Reactia Maillard

52

Aciunea direct a cldurii asupra proteinelor, lipidelor sauzaharurilor

Aciunea cldurii asupra unor compui solubili n ap

Degradarea termooxidativa a grsimilor, proteinelor,zaharurilor, vitaminelor

Reacii de ciclizare

Reacia polifenolilor i ai altor compui organici cu metalele

grele modificarea aromelor

Compusi de arom obinui prin tratamente termice

Caramelizarea = piroliza unor zaharuri (glucoz, zaharoz ...) mbrunarea de tip Maillard

= f(T C)

Masa de culoare de la galben brun nchis

- gust plcut, uor amrui

- arom caracteristic

c2-c4 metaboliti ii produse odorante si aromatizante

Documents