Деградація хлорофілу та каротиноїдів під час виробництва зелених оливкових столів

  • Автори:Беатріс Гандул Рохас
  • Директори дисертацій:Дж. Морага Боррелл (реж. Тес.), Марія Ізабель Мінгуес Мечеть (реж. Тес.), Антоніо Розелло Сегадо (реж. Тес.)
  • Читання: У Севільському університеті (Іспанія) в 1992 році
  • Ідіома: Іспанська
  • Кількість сторінок: 239
  • Посилання
    • Дисертація у відкритому доступі у: Idus
  • Резюме

    • Пігменти, що відповідають за колір у зелених тканинах вищих рослин, називаються фотосинтетичними або хлоропластичними. Вони розташовані в так званих пластидах, які є диференціаціями типово рослинної протоплазми, відокремленими від решти цитоплазми власними мембранами і які часто є носіями пігментів, таких як хлорофіли та каротиноїди, і в цьому випадку їх називають хроматофори (Strasburger et al., 1970).

      каротиноїдів

      Найважливіший пігмент, який бере участь у фотосинтезі, хлорофіл, міститься у всіх фотосинтетично активних хроматофорах, включаючи основну масу - строму, яка безбарвна і багата ліпоїдами. Пластиди, що мають зелений колір завдяки високому вмісту хлорофілу, називаються хлоропластами. У них вони також завжди знайдені, поряд із зеленими хлорофілами, червоно-оранжевими та жовтими жиророзчинними каротиноїдами, загалом, у менших кількостях.

      Жовтий та оранжевий кольори, які зазвичай проявляють квіти, а також яскраво-червоний колір багатьох плодів, принаймні частково, виробляються хромопластами, які є фотосинтетично неактивними хроматофорами, які негайно розвиваються з безбарвних протопластид або протікають із втратою. хлорофіл із зелених хлоропластів. Колір хромопластів обумовлений вмістом у них каротинів і ксантофілів, подібних і навіть ідентичних каротиноїдам зелених хлоропластів.

      Непросто визначити, як старіння рослини впливає на пігменти. Можна напевно описати послідовність перетворень у дозріванні плодів, зростання яких поєднується зі змінами смаку, текстури, кольору тощо. Однак до досягнення зрілості в багатьох плодах не було хлорофілів, а хлоропласти замінені хромопластами. Деградація хлорофілу під час біосинтезу каротиноїдів та/або антоціанів та беталаїнів є складним явищем. У багатьох з них із наближенням дозрівання спостерігається стан, при якому біохімічні зміни ініціюються автокаталітичним виробництвом етилену. Це збільшення дихання знаменує зміну між розвитком і дозріванням, що спричиняє коливання кольору шкіри (Bauernfeind et al., 1971).

      Важливість хлорофілу в харчових технологіях полягає не в його фотосинтетичній ролі, а головним чином у його участі у зеленому забарвленні фруктів та овочів. Зміни, які зазнають пігменти, присутні в овочах, на етапах дозрівання та зберігання або як наслідок процесів заморожування, бланшування, зневоднення тощо. яким вони повинні піддаватися з найкращим збереженням своїх харчових та органолептичних властивостей, мають значний вплив на колір кінцевого продукту. Такі фактори, як температура, рН, час, ферментативна дія, кисень і світло можуть бути причиною деградації цього властивості.

      Загалом, при розробці та маніпулюванні природними продуктами, такими як фрукти та овочі, які після збору залишаються живими в багатьох аспектах, можуть виникати і фактично існувати проблеми, причини яких часом важко визначити, оскільки їх метаболічно активна тканини зазнають постійних змін у своєму складі.

      Фізико-хімічні, ферментативні та мікробіологічні процеси можуть помітно змінити свої характеристики в період, який проходить до їх споживання, залежно від технологічних перетворень, яким вони піддаються, та економічних потреб, транспортування, зберігання тощо. нав'язані ринком.

      Беручи до уваги, що Іспанія є надзвичайно сільськогосподарською країною і що в деяких секторах вона є владою першого порядку, всі дослідження, спрямовані на детальне знання еволюції різних компонентів, що містяться як у фруктах, так і в овочах, дозволять адекватний вибір премії за матеріал, а також кращий контроль у виробництві, а отже, і в підтримці якості, необхідної ринку.

      З іншого боку, попит на іспанський продукт на міжнародному рівні з часом змінюється залежно від переваг, типу приготування і навіть складу кінцевого продукту, відповідно до диверсифікації ринків, яка поступово досягається, а також завдяки зміна харчових потреб та органолептичних показників.

      Одним з найбільш репрезентативних секторів нашого сільськогосподарського виробництва є оливковий гай, якому відведено близько двох мільйонів гектарів, що становить приблизно 10% від загальної оброблюваної площі в Іспанії. Андалусія, із 50% від цієї кількості, є найважливішим регіоном у цьому сенсі (Fernández Díez et al., 1985).

      Що стосується середньорічного виробництва оливок, то воно зростає з 1950 р., На сьогоднішній день досягаючи цифр близько двох мільйонів тонн. Це збільшення відбулося, по суті, завдяки покращенню врожайності, оскільки кількість оливкових дерев з тих пір залишається практично незмінною.

      Немає сумнівів, що наведені вище дані представляють дуже важливу питому вагу в сільськогосподарській галузі та навіть в рамках національної економіки. Ось чому всі зусилля, спрямовані на поліпшення якості продуктів, одержуваних з оливок, будуть вигідною інвестицією, яка допоможе зберегти та збільшити вихідні шляхи для внутрішньої та зовнішньої торгівлі. Крім того, із вступом Іспанії на Спільний ринок відкриваються нові очікування щодо великого європейського ринку, на якому буде можливою більша свобода обміну, але на якому також будуть потрібні певні рівні якості.

      Маслина, як і будь-який рослинний продукт, має агрономічні, фізичні та хімічні характеристики, визначені в речовині, але досить мінливі в випадковому відповідно до сортів, що необхідно враховувати для її цілісного використання як сировини, оскільки це залежить від цих відмінностей принципово її технологічна поведінка.

      Всім відомо, що оливкове дерево, Olea Europea L, добре відомий і поширений вид родини oleaceae, культивується виключно для використання його плодів, які починають формуватися після цвітіння, у травні або червні, і дозрівають коли пізно восени.

      Плід, який є "оливковою" або "оливковою", являє собою зелену, м'ясисту і їстівну кістянку, яка під час дозрівання темніє, поки не набуває чорнувато-фіолетового відтінку, тоді як вміст олії в ній збільшується.

      Використання плодів оливкового дерева як столових оливок втрачено в давнину, перше історичне призначення, що відповідає Колумелі, датується першим століттям нашої ери, в 54 році (Фернандес Дієз та ін., 1985).

      У нашій країні дослідження заправки зелених оливок в іспанському або севільському стилі розпочали в 1947 році Родрігес де ла Борболла та ін. (1956). Завдяки наполегливій праці цих вчених вдалося перетворити на технологічний процес, керований фізико-хімічними та мікробіологічними стандартами контролю, який до того часу в Іспанії, а точніше в Андалусії, був індустріальною практикою ремісників.

      З тих пір було проведено багато досліджень щодо плодів оливкового дерева. Однак, хоча сучасні технології дедалі більше розширюють можливості лікування їжі, правда, виникають і нові проблеми.

      Традиційна система виготовлення зелених столових оливок в іспанському або севільському стилі вимагає збирання плодів у циклі дозрівання перед виправданням, їх колір варіюється від світло-зеленого до жовтувато-зеленого. Приготування цього виду оливок передбачає обробку плодів гідроксидом натрію та подальше їх кондиціонування у розсолі, в якому вони проходять природне молочнокисле бродіння.

      Повний процес триває приблизно півроку, а готовий продукт має органолептичні характеристики, що зробило його відомим як на національному, так і на міжнародному рівні.

      Незважаючи на те, що традиційний процес бродіння оливок зазнав значних і суттєвих перетворень за останні роки, характерний факт того, що бродіння починається стихійно, залишається, що призводить до відсутності контролю над мікробною флорою, що розвивається, постійної небезпеки змін та відсутності однорідності в якості кінцевого продукту.

      Оскільки колір є важливим атрибутом якості, який використовується в більшості харчових стандартів, в останні роки особлива увага приділяється вивченню хлоропластичних пігментів, що містяться в плодах оливи (Mínguez-Mosquera and Garrido-Fernández, 1989), і трансформаціям, які, під час їх переробки у вигляді столових оливок (Mínguez-Mosquera et al., 1989) та оливкової олії (Mínguez-Mosquera et al., 1991) зазнають хлорофілів та каротиноїдів.

      Явний колір їжі загалом є визначальним фактором її якості, оскільки вона створює перше враження про прийняття чи відмову у потенційного споживача. Беручи до уваги, що колір фруктів та овочів є прямим наслідком їх природних пігментів, необхідно в кожному конкретному випадку характеризувати їх, щоб контролювати та вирішувати будь-які проблеми зміни або фальсифікації, особливо тих продуктів, які повинні бути виготовлений. Незважаючи на те, що цей атрибут якості є одним із найбільш часто використовуваних критеріїв комерційних стандартизацій, дотепер хімічна основа змін, що походять, не була ретельно вивчена.

      Ця робота намагається з'ясувати походження модифікацій, що відбулися в пігментах під час нормальних умов вироблення зелених столових оливок.

      Перша мета полягає в тому, щоб підтвердити, що деградація хлоропластичних пігментів, що відбулася в плодах оливкового дерева під час його вироблення, як столові оливки, завжди відповідає тій же схемі. З цією метою це дослідження контролює якісну та кількісну еволюцію пігментів, присутніх у плодах із восьми ферментерів. Подібним чином перевіряється, чи впливають модифікації, що входять в різні фази процесу, або в лужній обробці, або у фазі ферментації, яким-небудь чином впливають на цю деградацію пігменту.

      Друга мета - з’ясувати походження структурних змін, що відбулись у молекулах хлорофілу та каротиноїдів, щоб встановити механізм деградації, що відбувся.

      Перш за все, слід з’ясувати, чи утворення хлорофілідів має ферментативне походження чи наслідок хімічного гідролізу. Після того, як було підтверджено, що ці компоненти не утворюються «in vitro» в лабораторії, дослідження спрямоване на виявлення та характеристику хлорофілази в маслинах, ферменту, який гідролізує філовий ефір хлорофілів. З огляду на складність вилучення цього ферменту в оливах, плоди використовуються як джерело ферменту та субстрату, а продукт ферментативної реакції контролюється за допомогою ВЕРХ.

      У той же час підтверджено, що решта структурних перетворень, що відбуваються в пігментах, зумовлені кислим рН середовища та вивчається частота процесу бродіння на перетворення цис-транс-β-каротину.

      Знання про походження, як хімічне, так і ферментативне, усіх цих перетворень дозволить встановити механізм деградації, що відбувся, і провести кінетичне дослідження кожного з елементарних етапів, що описують ідентифікувані структурні зміни.

      Нарешті, у плодах, виготовлених у вигляді зелених оливкових столів в іспанському чи севільському стилі та у промисловості, характеризується цінність провітаміну А, а також можливий негативний ефект дефільованих похідних хлорофілу.

      1. Зміна кольору, яку відчувають плоди під час процесу виготовлення зелених оливкових столів, пов’язана виключно зі структурною модифікацією пігментів, яка, як хімічним, так і біологічним шляхом, дає аналогічний пігментний склад у кінцевому продукті. Хлорофіли, спочатку присутні у свіжих плодах, зазнають повної трансформації, отримуючи в кінцевому продукті суміш феофітинів та феофорбідів. У каротиноїдній фракції β-каротин і лютеїн залишаються незмінними, тоді як решта компонентів із 5,6-епоксидними групами в молекулах повністю розкладаються, що призводить до їх відповідних похідних 5,8-фураноїдів.

      2. Наявність хлорофілідів у плодах протягом перших днів ферментації, здається, опосередковується ферментативною дією хлорофілази. Нездатність індукувати специфічне або виключне утворення деестерифікованих похідних хімічною обробкою хлорофілів свідчить про те, що зазначена трансформація відбулася ферментативно.

      3. Втручання хлорофілази було виявлено шляхом активації ферменту в самому плоді. Контроль ступеня реакції був перевірений за допомогою ВЕРХ шляхом одночасного кількісного визначення субстрату та продукту реакції.

      4. Хоча, як і слід було очікувати, оптимальною температурою активації є 70 ° C, було встановлено, що частка ацетону в середовищі інкубації сприяє ферментативній дії більше, ніж підвищенню температури. Оптимальні умови активації досягаються інкубацією плодів при 50 ° C у суміші: хлорофілаза/ацетоновий буфер (1: 1).

      5. За випробуваних умов (активація ферментативної реакції в плодах) і незалежно від того, чи субстрат відноситься до серії "а" чи "b", дослідження впливу рН показує два оптимальні значення активність хлорофілази, обумовлена ​​існуванням двох субстратів у кожній серії, спричинених самим рН. Для хлорофілів максимум - при pH 7,5, а для феофітинів - при pH нижче 5 одиниць.

      6. Що стосується специфічності для субстрату, фермент хлорофілази демонструє переважну активність над серією "а" при значеннях рН від 5,5 до 8,0, тоді як при значеннях, що перевищують і нижчі, ніж спорідненість на дві межі. серія "б".

      7. Під час процесу виготовлення столових оливок, оскільки утворення хлорофілідів обмежується виключно першими трьома днями після поміщення плодів у розсіл, втручання вищезазначеного може бути виражене лише як накопичена активність хлорофілази. Чітко лужний рН плодів у цей період до імплантації процесу бродіння сприяє тому, що дія хлорофілази є кращою перед хлорофілом "b". Збіг інактивації ферменту з балансом фруктів і розсолу, здається, вказує на те, що концентрація солі може відігравати роль гальмування.

      8. Баланс речовини, проведений на загальній концентрації пігментів, залишається незмінним протягом усього процесу, що показує, що не відбувається окислювальних реакцій, які в кінцевому підсумку дають безбарвні продукти.

      9. Розкладання пігментів, що сприяє кислоті, можна вважати псевдопорядком, оскільки концентрація іонів Н + по відношенню до концентрації пігментів перевищує з початку процесу, і тому може вважатися постійною.

      10. Як наслідок вищесказаного, деградація пігменту відбувається за двома механізмами:

      до. Ферментативні: Утворення хлорофілідів, здається, опосередковується дією хлорофілази за дні до імплантації процесу бродіння.

      b. Хімічна речовина: Кислотність, яка поступово розвивається у ферментаційному середовищі, спричинює заміщення іона Mg2 + на Н + у молекулах хлорофілу та хлорофілідів, спричиняючи утворення феофтинів та феофорбідів. З тієї ж причини в каротиноїдній фракції перетворюються лише ті компоненти, які завдяки своїй молекулярній структурі чутливі до кислого середовища.

      11. При деградації хлорофілів враховуються три елементарні стадії, які відповідають кінетиці першого порядку щодо концентрації кожного пігменту.

      12. а. Розкладання хлорофілів до феофорбідів доводиться до послідовної реакції, в якій хлорофіліди діють як проміжний продукт. У серії "а" повільним кроком є ​​реакція, в якій бере участь фермент, оскільки константа швидкості утворення феофорбідів (k2a) у 3 рази перевищує кінетичну константу утворення хлорофілідів (k1a ). З іншого боку, висока спорідненість ферменту до хлорофілу "b" означає, що в цьому випадку повільним кроком загальної реакції є той, який регулюється не ферментом, а концентрацією Н +, будучи Постійна швидкості утворення феофорбіду “b” (k2b) нижче, ніж у хлорофіліду “b” (k1b).

      b. Деградація хлорофілів у феофітині відбувається паралельно з попередньою реакцією.

      c. При деградації, що стимулюється кислотою, перехід до феофорбідів (k2) відбувається швидше, ніж до феофітинів (k3), оскільки хлорофілід має більшу тенденцію втрачати іон Mg2 +, ніж хлорофіл через більшу розчинність у воді.

      d. Більша чутливість серії "а" до втрати іона Mg проявляється як при переході від хлорофіліду до феофорбіду, так і при переході від хлорофілу до феофітину, що призводить до того, що кінетичні константи серії "а" вдвічі перевищують такі, серія "б".

      14. Деградація віолаксантену та неоксантену відбувається за одну елементну стадію, яка відповідає кінетиці першого порядку щодо концентрації пігменту.

      15. У так званому швидкому виробничому процесі, здається, слідує більш складна механіка розкладання пігменту, отримані на сьогодні результати не дозволяють зробити висновок про кінетичну корекцію.

      16. Хоча концентрація β-каротину залишається постійною під час процесу виготовлення зелених столових оливок, значення провітаміну А втрачає 2,5% через цис-ізомерію, отримуючи 308,9 ± 27 ОД в кінцевому продукті...

      17. Середній вміст дефіцильованих похідних хлорофілу в товарних столових оливах далеко не гранично дозволений, щоб уникнути фоточутливого дерматиту.