02738451 Applied Biochemistry 2nd Semester 2015 1/19

Food Biochemistry I Introduction Many biochemical reactions and their products are the basis of much of food science and technology. Food scientists must be interdisciplinary in their approaches to studying and solving problems that require the integration of several disciplines : physics, chemistry, biology and various social sciences. 2/19

Introduction In today’s market, product development considerations may include several of the following: Nutritional โภชนาการ Environmental สิ่งแวดล้อม Microbiological (safety and probiotic) Nutraceutical โภชนเภสัช Religious/cultural questions Cost/marketing 3/19

Introduction An ideal food product ผลิตภัณฑ์อาหารในอุดมคติ Promote healthy gut microflora ส่งเสริมจุลินทรีย์ในลำไส้ ช่วยรักษาสุขภาพ Contain 20 g of vegetable protein with no limiting amino acids and have 25% of the fiber requirement. Lactose free, nut-free, trans-fat-free, antibiotic-and pesticide-free, artificial color free No sugar added and contain certified level of phytosterols. 4/19

Introduction The product would contain tasteless, odorless, mercury-free, cold-pressed, bioactive omega 3-rich fish oil harvested using animal-friendly methods. It would be blood sugar stabilising and heart disease-preventing, boost energy levels, not interfere with sleep. Be packaged in minimal, compostable packaging and manufactured using ‘green’ energy, transported by biodiesel-burning trucks Be available to the masses at a reasonable price. 5/19

Introduction Food biochemistry Improved nutrition and food safety. เช่น 1. ผู้บริโภคที่ “แพ้นม” ก็สามารถบริโภคผลิตภัณฑ์นมที่ไม่มี lactose ได้ หรือ กินยาเม็ดที่มีเอนไซม์ย่อย lactose 2. ผู้บริโภคสามารถลดแก๊สที่เกิดจากการกินถั่ว โดยการกินเอนไซม์ -galactosidase (สร้างโดย Aspergillus niger) 3. เนื้อปลาฉลามกินง่ายขึ้น ด้วยการควบคุมการทำงานของ urease 4. น้ำมะเขือเทศมีเนื้อสัมผัสดีขึ้นด้วยการควบคุมเอนไซม์ pectic 6/19

7/19

5. Potato chips มีสีสวยขึ้น เมื่อกำจัดน้ำตาลออกจากชิ้นมันฝรั่ง 6. เนื้อนุ่มขึ้นจากขั้นตอนการหมักด้วยผงปรุงรสที่มี protease 7. ยับยั้งการสุกของกล้วยหอมระหว่างการขนส่ง ด้วยการควบคุมระดับของ ethylene 8. แช่เย็นปลาทูนา ทำให้ลดปริมาณ histamine ที่เกิดจาก bacteria 8/19

Biochemistry of food carbohydrates แหล่งพลังงานหลัก ได้จากอาหารประเภทธัญพืช ผัก ผลไม้ และเป็นวัตถุดิบหลักในอาหารปรุงสำเร็จต่าง ๆ ใช้เพิ่มรสหวาน เจล emulsify ควบคุมความชื้นและ water activity 9/19

คาร์โบไฮเดรต คาร์โบไฮเดรตที่ง่ายที่สุดในอาหารคือ กลูโคส แมนโนส กาแลกโทสและฟรุกโทส ละลายน้ำได้ง่าย มีหมู่ –OH ช่วยควบคุมความชื้นของอาหาร ความสามารถในการยึดเกาะกับน้ำเรียกว่า humectancy Maltose กับ lactose มี hemectancy ค่อนข้างต่ำ ช่วยให้ความหวานโดยที่ไม่ค่อยดูดความชื้นจากสิ่งแวดล้อม น้ำตาลที่ดูดความชื้นได้ดี (hygroscopic) เช่น corn syrup และ invert sugar ช่วยป้องกันการสูญเสียน้ำในอาหารประเภทขนมอบ Fructose ยึดเกาะกับน้ำได้ดีกว่า glucose 10/19

Sugar Derivatives-Glycosides เกิดจากคาร์โบไฮเดรตทำปฏิกิริยากับสารอื่น เช่น หมู่ carbonyl ของน้ำตาลทำปฏิกิริยากับหมู่ hydroxyl ของแอลกอฮอล์ หรืออีกตัวอย่างคือ ทำปฏิกิริยากับ amines 11/19

12/19

Food disaccharides Sucrose, lactose and maltose. เอนไซม์ย่อยซูโครส ได้เป็นกลูโคสกับฟรุกโทส คือ sucrase และ invertase กรดและความร้อนก็ย่อยสลายซูโครสได้ ใช้ในการผลิต invert sugar เพื่อเพิ่มความหวานและความสามารถในการยึดเกาะกับน้ำ Lactose ในนม เป็นปัญหาสำหรับผู้ใหญ่ที่ไม่มีเอนไซม์ย่อย Maltose ได้จากการย่อยแป้งด้วย -amylase เพิ่มความหวาน 13/19

14/19

Carbohydrate browning reactions oxidative/enzymatic browning Caramelisation Non-oxidative/non-enzymatic/ Maillard browning 15/19

Oxidative browning เกี่ยวข้องกับโปรตีน Caramelisation เป็นปฏิกิริยาที่สลับซับซ้อน เกิดจากการให้ความร้อนกับคาร์โบไฮเดรตโดยตรง โดยเฉพาะน้ำตาล ทำให้เกิดการสูญเสียน้ำและเกิดพันธะคู่ ตามด้วยการเกิดโพลิเมอร์ของวงแหวน ดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นต่างไปจากเดิม สร้างกลิ่นและสีที่เข้มขึ้น Maillard reaction เกิดจากน้ำตาลรีดิวซ์ ทำปฏิกิริยากับสารประกอบไนโตรเจน เช่น กรดแอมิโน ทำให้เกิด N-glycosides สีน้ำตาลแดงถึงน้ำตาลเข้ม มีกลิ่นเฉพาะ เกิดสารที่ไม่ละลายน้ำ อาจทำให้สูญเสียกรดแอมิโนที่จำเป็น เช่น lysine 16/19

17/19

Starch Polysaccharides ที่สำคัญในอาหารคือ amylose, amylopectin และ cellulose Amylopectin ทำให้อาหารจับตัวกันเหนียวกว่า amylose แป้งส่วนใหญ่ประกอบด้วย amylose ประมาณ 25% แป้งที่ประกอบด้วย amylopectin อย่างเดียวเรียกว่า waxy starch 18/19

19/19