Voedingsmiddelenchemie
1. Eiwitten
1.1 Algemeen
Macromolecule: 10.000 – 7.000.000 Dalton
Gebonden met niet- eiwtitten: glyco-, lipo-, fosfoproteiden, metallo-, nucleo- en chromoproteiden (kleur en
kerndeeltjes gebonden)
- Aminozuren
Alle 20 AZ minstens 1NH2 en 1COOH – groep (en H- en R-groep)
AZ met apolaire restgroep kunnen geen lading krijgen
AZ met een polaire restgroep wel
Sommige AZ gevormd door basis- AZ na inbouw peptide keren
In veel eiwitten komen na biosynthese modificaties in de zijketens voor van sommige AZ, waarop extra
functionele groepen worden ingebracht (bv. methyl)
8 essentiele AZ die niet door lichaam kunnen worden gemaakt
Optische activiteit: L-configratie (geen activiteit bij glycine)
4 isomeren bij isoleucine en threonine
AZ beperkt in vrije vorm voor
Zwitterion + en – geladen in water H can COOH gaat naar NH2 COO- en NH3+
In waterig milieu: + als – geladen AZ = amfoteer, bij restgroep
In genoom is 1 codon = 3 nucleotiden code voor 1 AZ
- Eigenschappen AZ
1
, Smaken AZ varieren
o Zoet: gly, D-try
o Bitter: L-try
o Smaakloos
o Vlees: L-glu
Vrije AZ reactief met andere componenten
o + reducerende suikers specifieke aroma’s = maillard reactie
o Verhitting vlees (aroma’s) AZ worden afgebroken
o Snelle bederfreacties (bv. vis) AZ afgebroken worden amides vormen (stinken)
Criterium authenticiteit: karakteristieke verhouding AZ in fruitsap als controle voor de echtheid
- Peptiden
Peptidebinding door verlies van H2O
R-groepen steeds trans (sterische hinder)
Di- , tri-, en oligopeptiden
o Synthetische dipeptide aspartaam smaakt zeer zoet
o GHS als reductiemiddel in alle eukaryote cellen
Polypeptide > 10 (bv insuline)
Eiwitten > 100 (> 10.000 Dalton)
Meeste peptiden zijn hydrolyseproducten van eiwitten (bv. gerijpte kaas)
Bacteriele en enzymatische rijping van kaas
o Melk + melkzuurtbacterien + stremsel (wei en) wrongel pekelen en rijpen kaas
o Lactose melkzuur en koolzuurgas
o Eiwitten AZ en peptiden (smaak)
o Vet (lipase enzyme) beperkte afbraak, (typische kaassmaak)
o Vochtgehalte naar beneden
Enzymatische rijping van maatjesharing
o Haring vet (mei- juni) vangen + licht pekelen + kaken (bloed verwijderen) blanke vette vis rijpt
maatjesharing rauw eten
o Alle ingewanden verwijderen behalve alvleesklier
o Enzymen uit de alvleesklier zorgen voor de typische malse, zachte, zilte smaak
o Voor opdienen alvleesklier verwijderen
- Eiwitstructuur
Primaire structuur
o AZ- sequentie
o Jaren ’50 (Sanger)
o 1ste volledige polypeptide structuur, insuline als enige
Secundaire structuur
o Alfa-helix: 3 windingen 11 AZ, niet proline, polair buiten
o Beta- vouwbladstructuur: zig zag, zijketen boven en onderuit
o Random coiled: ongeordend, caseine, gedenatureerd eiwit Domeinen
o Waterstofbrug: H + (C)O/ N / F
o Beta- turn (haarspelt): waterstofbrug van CO-groep + NH- groep van restgroep van 3 AZ verder
o Bijzondere structuur: 3-dubbele helix collageen door H- bruggen (proline, glycine en hyroxyproline)
Collageen streng bevat GXY repeats
Glycine (G) klein en past in binnenste van helix
X = meestal proline: geen normale alfa- helix vorming
2
, Y = hydroxylproline: H-brug tussen OH- groepen stabiliseert de helix
Vitamine C zorgt voor hydroxyproline weinig vit C = weinig hydroxyproline verval structuur
(bv. scheurbuik)
3 collageen strengen vormt 3-dubbele helix (= tropocollageen) vormt fibrillen vormen vezels
Tertiaire structuur
o Bepaalt vorm van eiwitmolecule, niet door alfa of beta, maar vooral door R-groepen
o Alles in alfa-helixconfiguratie lange, smalle en starre moleculen (bv. myosine in spieren)
o Globulaire eiwitten ineengevouwen peptideketen (bv. myoglobuline)
o Meestal hydrofiel naar buiten en hydrofoob naar binnen
o Kleine AZ maken dichtere structuur mogelijk
o Stabilisatie van tertiaire structuren door meer interacties dan secundaire structuren
Ionbindingen
H-bruggen
Hydrofobe interacties
Zwavelbruggen (covalente bindingen)
VDW- krachten
o Rol van H2O
Quaternaire structuur
o De meeste proteinen zijn enkelvoudige structuren
o Vorming van eiwit- aggregaten
Uit identieke globulaire eiwitten
Geconjugeerde eiwitten met een non-proteine component
- Denaturatie
Gedeeltelijk of geheel verbreken van niet-covalente bindingen binnen secundaire en tertiaire structuren
o S- bruggen worden niet verbroken
o Door openleggen peptideketen kunnen bijkomende SH- groepen nieuwe S-S bindingen aangaan
Soms renaturatie (kan teruggedraaid worden) anders coagulatie (bv. koken van ei)
Door PH, temperatuur, ionen (zouten), UV, berviezing, mechanische krachten, behandeling met bepaalde
stoffen (bv. ureum) … tertiaire structuur primaire structuur
Denaturatie door warmte
o Meestal irreversibel
Collageen gelatine (bij 62 graden, bij vissen 45-50 graden)
o Door opwarmen verbreken H-bruggen, bij afkoelen worden
nieuwe gevormd gelatine structuur
o Snelheid en hoeveelheid belangrijke parameters
Groot waterbindend vermogen belangrijke toepassing (voeding, geneesmiddelen, fotografie)
Gevolgen denaturatie
o Betere enzymatische afbraak betere vertering
o Verandering oplosbaarheid (onoplosbaar in water)
o Verlies biologische functies
o Enzymen worden geinactiveerd
o Giftige eiwitten verliezen vaak toxiciteit
o Stijging van viscositeit
3
, - Oplosbarheid in water
Eiwit hydrofiel collaidaal in water
Netto lading afhankelijk van PH medium verhouding zure/ basische groepen eiwitten onderling afstoten
Neutrale PH negatieve netto-lading afstoting en eiwitten blijven in oplossing
PH laten dalen - ladingen nemen protonen op en worden ontladen, basische groepen + lading als yoghurt
ISO- elektrisch punt (IEP): PH waarbij de netto lading = ) > neerslag van eiwitten (bv. schiften van melk)
Zouten betere oplosbaarheid eiwitten
Overmaat zout neerslaan eiwitten (uitzonderingen)
Naast hydrofiele groepen ook hydrofobe groepen
Emulgerende werking
o Melk emulsie van vet in water gestabiliseerd door eiwitten
Eiwitketens met weinig ioniseerbare groepen (veel proline)
oplosbaar in alcohol
Scleroproteines zijn onoplosbaar, bevatten veel S- bruggen (bv. keratine)
Veel eiwitten bevinden zich in gehydrateerde toestand
1.2 Enzymen
- Wat is een enzyme
Een biologische katalyastor die biochemische reacties versnelt en bevordert, blijven onveranderd na de reactie
Aanwezig in grondstoffen zelf, M.O. of toegevoegd als preparaat
Gewenst: in rijpingsprocessen
Ongewenst: kwaliteitsvermindering en/ of bederf
Verlaagt activatie-energie van een reactie
- Enzymatische reacties
Enzymen combineren met een specifiek substraat
Vorming van een enzymen- substraat complex
Vorming van nieuw product
2 mogelijke modellen: sleutelslotmodel en induced fitmodel (enzym verandert nadien van vorm)
- Structuur
Omvat zowel een proteine als een non-proteine
Non- proteine = co-enzym (bv. NADP+) of een prosthetische groep (vitamine) of een co-facor (mineraal)
Enzymen: zuiver – holo apo- proteine en niet eiwitgedeelte co-enzym – co-factor – prostherische groep
- Factoren die de enzymatische activiteit beinvloeden
Werking bij optimale condities van pH en T
Gemakkelijke inactivatie (denaturatie) in aanwezigheid van inhibitoren
- Types inhibitie
Competitieve
Niet- competitieve
Feedbackinhibitie
- Enzymen nomenclatuur
Naamgeving
o Eindigt op -ase
o Meestal genoemd naar substraat (bv. ureum urease, lactose lactase)
o Genoemd naar typische chemische reactie dat ze bevordert (bv. hydrolyse hydrolase)
o Andere (bv. ficine uit vijgen of papaine uit papayas)
6 Hoofdklassen
4