Разграждане на хлорофил и каротеноиди по време на производството на зелени маслини

  • Автори:Беатрис Гандул Рохас
  • Директори на дисертации:J.M. Морага Борел (реж. Тес.), Мария Изабел Мингес джамия (реж. Тес.), Антонио Росело Сегадо (реж. Тес.)
  • Четене: В Университета в Севиля (Испания) през 1992г
  • Идиом: Испански
  • Брой страници: 239
  • Връзки
    • Теза в отворен достъп в: Idus
  • Обобщение

    • Пигментите, отговорни за цвета в зелените тъкани на висшите растения, се наричат ​​фотосинтетични или хлоропластични. Те се намират в така наречените пластиди, които представляват диференциации на типично растителната протоплазма, отделени от останалата част от цитоплазмата със собствените си мембрани и които често са носители на пигменти, като хлорофили и каротеноиди, като в този случай те се наричат хроматофори (Strasburger et al., 1970).

      разграждане

      Най-важният пигмент, участващ във фотосинтезата, хлорофилът, се намира във всички фотосинтетично активни хроматофори, включени в основна маса, стромата, безцветна и богата на липоиди. Пластидите, които имат зелен цвят поради високото си съдържание на хлорофил, се наричат ​​хлоропласти. В тях те също винаги се намират, до зелените хлорофили, червено-оранжевите и жълтите мастноразтворими каротеноиди, като цяло, в по-малки количества.

      Жълтите и оранжевите цветове, които цветята обикновено показват, както и яркочервеното на много плодове, се получават, поне отчасти, от хромопласти, които са фотосинтетично неактивни хроматофори, които се развиват незабавно от безцветните протопластиди или протичат чрез загуба. хлорофил от зелени хлоропласти. Цветът на хромопластите се дължи на съдържанието им на каротини и ксантофили, подобни и дори идентични с каротиноидите на зелените хлоропласти.

      Не е лесно да се определи как стареенето на растението влияе върху пигментите. Със сигурност може да се опише последователност от трансформации в узряването на плодовете, чийто растеж се комбинира с промени във вкуса, текстурата, цвета и т.н. Въпреки това, преди да достигнат зрялост, много плодове са без хлорофили и хлоропластите са заменени с хромопласти. Разграждането на хлорофила по време на биосинтеза на каротеноиди и/или антоцианини и беталаини е сложно явление. При много от тях с наближаването на зреенето има състояние, при което биохимичните промени се инициират от автокаталитичното производство на етилен. Това увеличаване на дишането бележи промяната между развитието и узряването, което води до промяна в оцветяването на кожата (Bauernfeind et al., 1971).

      Значението на хлорофила в хранителната технология се крие не в неговата фотосинтетична роля, а главно в участието му в зеленото оцветяване на плодовете и зеленчуците. Промените, които пигментите, присъстващи в зеленчуците, претърпяват по време на етапите на узряване и съхранение или в резултат на процесите на замразяване, бланширане, дехидратация и др. на които те трябва да се подложат за най-добро запазване на техните хранителни и органолептични свойства, оказват значително влияние върху цвета на крайния продукт. Фактори като температури, рН, време, ензимно действие, кислород и светлина могат да бъдат причина за разграждането на този атрибут.

      Като цяло, при разработването и манипулирането на естествени продукти като плодове и зеленчуци, които след събирането си остават все още живи в много аспекти, могат да възникнат и всъщност съществуват проблеми, чиито причини понякога са трудни за определяне, тъй като метаболитната му активност тъканите са обект на постоянни промени в техния състав.

      Физико-химичните, ензимните и микробиологичните процеси могат значително да променят характеристиките си в периода, който изтича до тяхното потребление, в зависимост от технологичните трансформации, на които са подложени, и икономическите нужди, транспорт, съхранение и др. наложени от пазара.

      Като се има предвид, че Испания е изключително селскостопанска държава и че в някои сектори тя е сила от първи ред, всички изследвания, насочени към подробно познаване на развитието на различните компоненти, присъстващи както в плодовете, така и в зеленчуците, ще позволят адекватен подбор на премията за материя, както и по-добър контрол в производството, а оттам и при поддържане на качеството, изисквано от пазара.

      От друга страна, търсенето на испански продукт на международно ниво варира във времето във връзка с предпочитанията, вида на приготвянето и дори състава на крайния продукт, в зависимост от диверсификацията на пазарите, която постепенно се постига, и поради промяна в хранителните изисквания и органолептичните характеристики.

      Един от най-представителните сектори на нашето селскостопанско производство е маслиновата горичка, на която са посветени около два милиона хектара, приблизително 10% от общата обработваема площ в Испания. Андалусия, с 50% от това количество, е най-важният регион в този смисъл (Fernández Díez et al., 1985).

      Що се отнася до средногодишното производство на маслини, то се увеличава от 1950 г., като в момента достига цифри от близо два милиона метрични тона. Това увеличение се дължи основно на подобряване на добивите, тъй като броят на маслиновите дървета остава практически непроменен оттогава.

      Няма съмнение, че горните данни представляват много важна специфична тежест в селскостопанската област и дори в рамките на националната икономика. Ето защо всички усилия, положени за подобряване на качеството на продуктите, получени от маслини, ще бъдат печеливша инвестиция, която ще спомогне за поддържането и увеличаването на изходните пътища за вътрешна и външна търговия. Освен това с навлизането на Испания на общия пазар се откриват нови очаквания към големия европейски пазар, на който ще има по-голяма свобода на размяна, но на който също ще се изискват определени нива на качество.

      Маслината, както всеки зеленчуков продукт, има агрономични, физични и химични характеристики, определени в веществото, но достатъчно променливи в случайността според сортовете, което трябва да се вземе предвид при интегралното й използване като суровина, тъй като зависи от тези разлики основно неговото технологично поведение.

      На всички е известно, че маслиновото дърво, Olea Europea L, добре познат и широко разпространен вид от семейство oleaceae, се отглежда изключително за използване на плодовете му, които започват да се формират след цъфтежа, през май или юни, и узряват когато късна есен.

      Плодът, който е "маслината" или "маслината", е зелена, месеста и годна за консумация костилка, която по време на узряването потъмнява, докато придобие черно-лилав оттенък, докато съдържанието на масло се увеличава.

      Използването на плодовете на маслиновото дърво като трапезни маслини е загубено в древността, първото историческо назначение, съответстващо на Колумела, датирано от първия век на нашата ера, през 54-та година (Fernández Díez et al., 1985).

      У нас изследванията върху дресинга от маслини в испански или севилски стил започват през 1947 г. от Родригес де ла Борбола и др. (1956). Благодарение на упоритата работа на тези учени беше възможно да се превърне в технологичен процес, управляван от физико-химични и микробиологични стандарти за контрол, който дотогава в Испания, и по-точно в Андалусия, беше индустриализирана занаятчийска практика.

      Оттогава са направени много изследвания върху плодовете на маслиновото дърво. Въпреки това, въпреки че съвременните технологии все повече разширяват възможностите в лечението на храната, вярно е, че възникват и нови проблеми.

      Традиционната система за приготвяне на зелени трапезни маслини в испански или севилски стил изисква плодовете да се събират в цикъла на зреене, преди да се оправи, като цветът им варира от светло зелено до жълтеникаво зелено. Приготвянето на този вид маслини включва обработка на плодовете с натриев хидроксид и последващо кондициониране на тях в саламура, при което те се подлагат на естествена млечна ферментация.

      Пълният процес продължава приблизително шест месеца и крайният продукт има органолептични характеристики, които го правят известен както в национален, така и в международен план.

      Въпреки че традиционният процес на ферментация на маслини е претърпял значителна и съществена трансформация през последните години, характерният факт, че ферментацията започва спонтанно, остава, което води до липса на контрол върху микробната флора, която се развива, постоянната опасност от промени и липсата на хомогенност в качеството на крайния продукт.

      Тъй като цветът е важен качествен атрибут, използван в повечето хранителни стандарти, през последните години специално внимание се отделя на изследването на хлоропластичните пигменти, присъстващи в плодовете на маслините (Mínguez-Mosquera и Garrido-Fernández, 1989), и трансформациите, които по време на преработката им като трапезни маслини (Mínguez-Mosquera et al., 1989) и зехтин (Mínguez-Mosquera et al., 1991), претърпяват хлорофили и каротеноиди.

      Привидният цвят на храната като цяло е определящ фактор за нейното качество, тъй като създава първото впечатление за приемане или отхвърляне на потенциалния потребител. Като се има предвид, че цветът на плодовете и зеленчуците е пряка последица от естествените им пигменти, е необходимо във всеки конкретен случай да се характеризират, за да се контролира и разреши всеки проблем с промяна или фалшификация, особено при тези продукти, които трябва да бъдат произведени. Въпреки че този качествен атрибут е един от най-често използваните критерии за търговски стандартизации, досега химическата основа на промените, които произхождат, не е проучена задълбочено.

      Настоящата работа се опитва да изясни произхода на модификациите, настъпили в пигментите по време на нормалните условия за получаване на зелени трапезни маслини.

      Първата цел е да се потвърди, че разграждането на хлоропластичните пигменти, настъпило в плодовете на маслиновото дърво по време на изработването му като трапезни маслини, винаги отговаря на същия модел. За тази цел настоящото проучване контролира качественото и количественото развитие на пигментите, присъстващи в плодовете от осем ферментатора. По същия начин се проверява дали модификациите, включени в различните фази на процеса, независимо дали при алкална обработка или във фаза на ферментация, влияят по някакъв начин на това разграждане на пигментите.

      Втората цел е да се изясни произходът на структурните промени, настъпили в молекулите на хлорофила и каротеноидите, за да се установи настъпилият механизъм на разграждане.

      На първо място, става въпрос за изясняване дали образуването на хлорофилиди е от ензимен произход или последица от химическата хидролиза. След като е потвърдено, че тези компоненти не се образуват "in vitro" в лабораторията, изследването е насочено към откриване и характеризиране на хлорофилаза в маслините, ензим, който хидролизира фитолния естер на хлорофилите. Предвид трудността при извличането на този ензим в маслините, плодовете се използват като източник на ензим и субстрат, а продуктът от ензимната реакция се контролира от HPLC.

      В същото време се потвърждава, че останалите структурни трансформации, които се случват в пигментите, се дължат на киселинното рН на средата и се изследва честотата на ферментационния процес върху цис-транс трансформацията на β-каротин.

      Познаването на произхода, както химичен, така и ензимен, на всички тези трансформации ще позволи да се установи механизмът на разграждане, който се е случил, и да се извърши кинетичното изследване на всеки от елементарните етапи, които описват идентифицируеми структурни промени.

      И накрая, в плодовете, направени като зелени трапезни маслини в испански или севилски стил и от индустрията, се характеризира стойността на провитамин А, както и възможният отрицателен ефект на дефитилираните производни на хлорофила.

      1. Промяната в цвета, която плодовете изпитват по време на процеса на приготвяне на зелени трапезни маслини, се дължи изключително на структурната модификация на пигментите, която, независимо дали по химичен или биологичен начин, води до аналогичен пигментен състав в крайния продукт. Хлорофилите, присъстващи първоначално в пресните плодове, претърпяват пълна трансформация, произхождайки от крайния продукт от смес от феофитин и феофорбиди. Във каротеноидната фракция β-каротинът и лутеинът остават непроменени, докато останалите компоненти, с 5,6-епоксидни групи в техните молекули, напълно се разграждат, което води до съответните им 5,8-фураноидни производни.

      2. Присъствието на хлорофилиди в плодовете през първите дни на ферментация изглежда е медиирано от ензимното действие на хлорофилазата. Нежизнеспособността на индуцирането на специфичното или изключително образуване на деестерифицирани производни чрез химическа обработка на хлорофили е показателно, че споменатата трансформация е извършена ензимно.

      3. Интервенцията на хлорофилазата е разкрита чрез активиране на ензима в самия плод. Контролът на степента на реакцията е проверен чрез HPLC чрез едновременно количествено определяне на субстрата и реакционния продукт.

      4. Въпреки че, както се очаква, оптималната температура на активиране е 70 ° C, беше установено, че делът на ацетона в инкубационната среда благоприятства ензимното действие повече от повишаването на температурата. Оптималните условия за активиране се постигат чрез инкубиране на плодовете при 50 ° C в сместа: хлорофилаза/ацетонов буфер (1: 1).

      5. При тестваните условия (активиране на ензимната реакция в плода) и независимо дали субстратът е от поредицата "а" или "б", изследването на влиянието на рН показва две оптимални стойности на активност на хлорофилазата, поради наличието на два субстрата във всяка серия, причинени от самото рН. За хлорофилите максимумът е при pH 7,5, а за феофитините при pH под 5 единици.

      6. Що се отнася до специфичността на субстрата, хлорофилазният ензим показва преференциална активност спрямо серията "a" при стойности на рН между 5,5 и 8,0, докато при стойности, по-високи и по-ниски от тази, афинитетът е две граници. серия "b".

      7. По време на процеса на приготвяне на трапезни маслини, тъй като образуването на хлорофилиди е ограничено изключително до първите три дни след поставянето на плодовете в саламура, намесата на горните може да бъде изразена само като натрупана хлорофилазна активност. Ясно алкалното рН на плодовете, в този период преди имплантирането на процеса на ферментация, благоприятства, че действието на хлорофилазата е за предпочитане пред хлорофила "b". Съвпадението на инактивирането на ензима с баланса между плодовете и саламурата изглежда показва, че концентрацията на солта може да играе инхибираща роля.

      8. Материалният баланс, извършен върху общата концентрация на пигменти, остава постоянен през целия процес, което показва, че не настъпват окислителни реакции, които в крайна сметка дават безцветни продукти.

      9. Разграждането на пигментите, насърчавани от киселина, може да се счита за псевдо-ред, тъй като концентрацията на H + йони по отношение на тази на пигментите е в излишък от началото на процеса и следователно може да се счита за постоянна.

      10. Като следствие от горното разграждането на пигмента се осъществява по два механизма:

      да се. Ензимно: Изглежда, че образуването на хлорофилиди се медиира от действието на хлорофилазата в дните преди имплантирането на процеса на ферментация.

      б. Химична: Киселинността, която постепенно се развива във ферментационната среда, причинява заместването на йона Mg2 + с H + в молекулите на хлорофила и хлорофилида, причинявайки образуването на феофилини и феофорбиди. По същата причина в каротеноидната фракция се трансформират само онези компоненти, които поради молекулярната си структура са чувствителни към киселинната среда.

      11. При разграждането на хлорофилите се отчитат три елементарни етапа, които се адаптират към кинетиката от първи ред по отношение на концентрацията на всеки пигмент.

      12. а. Разграждането на хлорофилите до феофорбиди следва последователна реакция, при която хлорофилите действат като междинен продукт. В серия "а" бавният етап е реакцията, в която участва ензимът, тъй като константата на скоростта за образуване на феофорбиди (k2a) е от порядъка на 3 пъти по-висока от кинетичната константа за образуването на хлорофилиди (k1a ). От друга страна, високият афинитет на ензима към хлорофил "b" означава, че в този случай бавната стъпка на цялостната реакция е тази, която не се управлява от ензима, а от концентрацията на H +, като константа на скоростта на образуване на феофорбид "b" (k2b) по-ниска от тази на хлорофилид "b" (k1b).

      б. Разграждането на хлорофилите във феофитин се случва паралелно с предишната реакция.

      ° С. При киселинно насърчено разграждане преходът към феофорбиди (k2) е по-бърз, отколкото към феофитини (k3), тъй като хлорофилидът има по-голяма тенденция да губи йона Mg2 +, отколкото хлорофила поради по-голямата му разтворимост във вода.

      д. По-голямата чувствителност на серията "а" към загуба на йон Mg се доказва както при преминаването от хлорофилид към феофорбид, така и при преминаването от хлорофил към феофитин, в резултат на което кинетичните константи на серията "а" са два пъти по-високи от тези на серия "b".

      14. Разграждането на виолаксантена и неоксантена се случва в един елементен етап, който следва кинетиката от първи ред по отношение на концентрацията на пигмент.

      15. В т. Нар. Бърз производствен процес изглежда, че следва по-сложна механика на разграждане на пигмента, като не позволява получените резултати до момента да завършат кинетична корекция.

      16. Въпреки че концентрацията на β-каротин остава постоянна по време на процеса на приготвяне на зелени трапезни маслини, стойността на провитамин А изпитва загуба от 2,5% поради цис изомеризма, което води до 308,9 ± 27 UI в крайния продукт...

      17. Средното съдържание на дефилирани хлорофилни производни в търговските маслини е далеч от максимално допустимите граници, за да се избегне фоточувствителен дерматит.