Introduction to Foods.docx

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Hospitality and Tourism Management
HTM 2700
Valerie Allen

 Introduction to Foods Food should be: • Wholesome  o Not make you sick • Nutritious • Pleasing to your senses  o Texture, taste, looks  Foodborne Illness • Stomach cramps • Nauseated • Abdominal pain • Diarrhea • Vomiting  Foodborne Illness is caused by the consumption of a contaminated food  • Foods are contaminated with microorganisms, chemicals or other foreign material (CP, pg. 10) Food Safety Quiz  How many people will likely suffer from foodborne illness in Canada this year? • Approx. 8 million people  Microorganisms that cause foodborne illness do not change the taste, order or appearance of a food. • False – mold, colour, odor  • True some you cant tell  How long does it take to cool a 40­litre (10 gallon) pot of chili in a walk­in refrigerator? • 2 to 3 days  • Better to put it into smaller containers that is not too deep What are the major factors contributing to foodborne illness? • Temperature abuse • Cross contamination • Poor Personal Hygiene  What is the maximum time that you can safely leave perishable foods at room temperature?  • 2 hours  What is the maximum time that you should store leftovers in the refrigerator before eating them? • 2 days  You can kill harmful bacteria with refrigeration.  • False What temperature should your refrigerator be inside?  • 4’C Who are most susceptible to foodborne disease? • The very young and the elderly  • Pregnant women  • Sick – weak immune system  Young Old Pregnant women I – people with suppressed immune systems  Foodborne Pathogens microorganisms that cause illness in humans and that were transmitted by the  consumption of a food  • Pathogenic = disease­causing  • Course Pack, pg 10  Foodborne Infection illness that results from eating food containing living, disease­causing microorganisms • Pathogens are present and grow in the gastrointestinal (GI) tract and eventually make you sick  • The healthy you are the more organisms you would need to make you sick  • Pathogens are often, but not always, present in large numbers  • Pathogens enter body and multiply in GI tract  • Incubation period: normally more than 6 hours  • Duration: a few days  • Symptoms: diarrhea, cramps and fever  • Eg. Salmonella, listeria monocytogenes, shigella, campylobacter, jejuni, Norwalk  Meat Leaf Foods (Summer 2008) • Meat products from Maple Leaf plant 97B in Toronto • At least 12 confirmed dead, dozens ill across Canada with Listeriosis • Listeria monocytogenes bacteria o Incubation period: few days to 3 weeks  o Duration: indefinite, depends on treatment  o Symptoms: nausea, vomiting, diarrhea, fever, headache, chills, backache o Foods: unpasteurized milk and cheese, meats and poultry, ice cream, raw vegetables and ready­to­ eat foods o Pregnant women – miscarriage, premature delivery, stillbirth or very sick newborn  Foodborne Intoxication • Illness caused by eating foods containing harmful toxins  • Toxins are from: o Bacteria o Molds o Certain plants or animals   Mushrooms, puffer fish  • Toxin produces the illness  • Incubation period: few hours to 36 hours  • Duration of illness: 2­5 days  • Symptoms: no fever, but nausea, vomiting, cramps  • Example: staphylococcus aureaus, clostridium botulinum  Toxin­Mediated Infection • Caused by eating food containing harmful microorganisms (pathogens) which produce a toxin once they get  inside the intestinal tract • Toxigenic bacteria produce harmful toxins as they multiply, die and break down  • Toxin again that is making you ill  • Characteristics of both infections and intoxications  • Incubation period: A few hours to 2­7 days  • Duration o illness: 1 day – 2 weeks • Symptoms o Normally no fever, but abdominal pain o Diarrhea (may become bloody with E. coli) o Vomiting  o Dehydration  • Clostridium perfringens, Escherichia coli (E coli)  Which microorganism was responsible for all of the following cases of foodborne disease? Escherichia coli (E coli)  0157:H7 Jack­in­the­Box hamburger (1992) • Fall 1992 • Ground beef • Escherichia coli (E coli) • 2 children died, hundreds of others severely ill • Ground beef contaminated with beef feces or intestinal waste + undercooked hamburgers  o Steak bacteria is on the surface of meat, hamburger is all mashed up (must cook all the way  through)  • Ground beef must reach a temperature of 70’C Odwalla apple juice (1996) • Extremely fresh apple cider • Deer would get into the apple orchard at night leaving droppings on the ground  • People pick apples of the ground with deer feces  Japanese radish sprouts (1996) Hudson Foods ground beef (1997) Milton high school prom dinner (2003) • June 25  to July 24  2003 • 117 of 250 Milton high school students became after their prom dinner • No deaths, but several students hospitalized • E. coli identified as cause due to bloody diarrhea • Contaminated salad likely cause  o Same cutting board as meat  o Somebody didn’t wash their hands   U. of Guelph (2008) Escherichia coli • Mutation of E. coli identified in early 1980s • Present in: o Intestinal tract of animals o Soil o Vegetation o Untreated/contaminated water (Walkerton) • Low infectious rate (doesn’t take many cells to make sick)  • Tolerant to acid conditions  • Produces 2 toxins harmful to humans • Leads to bloody diarrhea and Hemolytic Uremic Syndrome (HUS) which can result in kidney failure & death  Carrier: someone who does not show any noticeable signs of being sick, but carries micro­organisms that can be  transferred to food or other people and cause a foodborne illness  Pathogen: disease­causing micro­organism What are the 3 main causes of foodborne disease? 1. Poor temperature control (75%) • Strict control of temperature of food is the MOST important factor in preventing foodborne illness  • Danger zone: temperature range at which bacteria grows and multiply at the fastest rate (4’C – 60’C) • Maximum continuous period of time food can remain in Danger Zone = 2 hours • No longer than 4 hours total time in Danger Zone (from time food is received until served)  2. Cross­ contamination (20%) a. Transfer of pathogenic microorganisms from one food to another food or from another object (most  commonly hands) to food  3. Soil or other contamination (5%)  “Keep hot foods hot and cold foods cold” • Heat/reheat foods to temperatures of 60’C (140’F) or higher • Cool foods to temperatures of 4”C (40’C) or below (refrigerator temperature) Potentially Hazardous Foods • Any perishable food which can support rapid growth of pathogenic or toxigenic microorganisms o Lots of moisture in these foods: high moisture content  o High in protein  o Mutual pH > 4.5 • Need extra care at every stage of the flow of food: Purchasing >> Storage >> Preparation >> Service &  consumption >> further storage & reheating  • Raw and cooked meat, fish, shellfish, poultry and canned meats and fish after opening • Gravies and sauces • Milk and milk products  • Shell eggs  • Tofu and other soy protein foods  • Garlic and oil mixtures • Cooked vegetables  • Raw seeds and sprouts  • Sliced melons and other cut fruit  FAT­TOM What do pathogenic bacteria need to grow? Food High protein foods Acidity pH between 4.6 – 7.0  Time  No loner than 4 hours total time in the danger zone  Temperature Danger zone is between 4’C and 60’C Oxygen Foodborne pathogens can grow with or without oxygen Moisture High water activity level Cross Contamination  • Transfer of pathogenic micro­organisms or harmful substances to food by: o Hands: that touch raw foods and then cooked or ready­to­eat foods  o Food contact surface: equipment, utensils or other surfaces that touch food  Knives, cutting boards  o Raw or contaminated foods that touch or drip fluids on cooked or ready­to­eat foods  Clean vs. Sanitary  Clean: free of visible soil and food waste Sanitary: free of harmful levels of contamination Sanitizing: use of heat or chemicals to destroy 99.99% of pathogens on a food contact surface.  H.A.C.C.P = Hazardous Analysis Critical Control Points  • Originated when astronauts started going into space  • Process that looks at and controls all important aspects of food production and development  • Preventative system which has safety built into the whole process of food preparation • Proactive in identifying hazards and managing them  • Uses food microbiology + quality control +risk assessment • Focuses on critical control points (CCPs) o Points, steps or procedures at which something could go wrong, but control can be applied to  eliminate, prevent or lessen a food safety hazard to acceptable levels  Seven Steps of a HACCP System (pg 11) 1. Assess the hazards – identify & determine level of risk 2. Identify critical control points (CCPs) the step where something could go wrong  a. Cracking the egg and adding it to the other salad dressing ingredients  3. Set up Procedures & Standards for CCPs 4. Monitor the CCPs  5. Take corrective action  6. Verify the system is working  7. Keep Records  Dispersion Systems and Emulsions  Foods are mixtures of substances in various molecular states – gas, liquid & solid MIXTURES are called dispersion systems.  Two Parts to a dispersion system: • Dispersed phase: subdivided particles  • Continuous phase: substance(s) in which the dispersed phase is scattered  Two Phase Dispersion Systems 1. Beaten egg whites  • Gas/liquid dispersion system  • Gas (DP) distributed throughout the liquid (CP) egg whites  2. Cake  • Gas (DP)/solid (CP) dispersion system  3. Milk • Liquid (CP)/ solid (DP) dispersion system  Cooked/ Bojac Dressing  • Contents: eggs, starch, water, vinegar & dry mustard • Dispersed phase = eggs, starch & dry mustard • Continuous phase = water and vinegar • This is a solid/liquid dispersion system  Emulsions Emulsions • Special sub­group of liquid/liquid dispersion systems  • Always contain 2 immiscible liquids  o Immiscible liquids: liquids which are not capable of staying mixed together, by themselves, for any  length of time o Example: oil and water, oil and vinegar  • One immiscible liquid is dispersed in the other 2 immiscible liquid • Two types: o Temporary:  Any vinaigrette dressings   Oil (dispersed phase) is temporarily dispersed in vinegar (continuous phase)   The 2 immiscible liquids separate upon standing  o Permanent:  Mayonnaise  Contains an emulsifier   Emulsifiers keep one immiscible liquid dispersed in another immiscible liquid permanently   In mayonnaise, oil is dispersed phase & vinegar is continuous phase   The egg yolk contains emulsifier Lecithin  Emulsifier • Has an affinity for both phases of an emulsion  • Most common emulsifier is Lecithin in egg yolks  • One end of the molecule is attracted to the oil other end attracted to the vinegar • Has a hydrophilic (likes water) end & a hydrophobic (stays away from water) end o Hydro = water o Phobic = fear of  o Philic = loving/liking Fruit September 17, 2012 Cell Wall is composed of: Cellulose • Main constituent • Deposited in fibres • Complex carbohydrate which is a polymer of glucose • Source of fibre in the diet ▯ beta linkage cannot be broken by humans  Hemicellulose • Cellulose is embedded in hemicellulose • Complex carbohydrate which is a polymer of xylose  • Breaks down in alkaline conditions  o Will be a factor when talking about vegetables  Effect of Cooking on Cellulose and Hemicellulose • Heat and water together cause softening  • Texture changes from: o Hard/firm/crisp to softer/less firm/ less crisp  o Cellulose and hemicellulose become softer (do NOT break down)  • Acid slows down softening process, allowing fruits/vegetables to retain firmness longer  • Alkaline conditions cause hemicellulose ONLY to break down • Results in mushy, slimy vegetables  o Guelph water has pH = 8.0 Cell wall is also composed of: Pectic Substances • Complex carbohydrates which are polymers of galacturonic acid • Also found in the spaces between cells (intercellular spaces)  • Protopectin, pectin and pectic acid Protopectin is cement (glue) between cells, allowing a fruit to maintain its shape • Keeps the cells stuck to one another  During ripening or cooking of fruit (heat + acid): Protopectin ▯ Pectin ▯ Pectic Acid  • Called Solubilization of protopectin  • Results in a loss of fruit shape Acid (added or naturally occurring organic acids) speeds up rate of protopectin solubilization  • Lemon juice speeds up the softening process  • Fruit loses shape faster  Sugar slows down protopectin solubilization by forming hydrogen bonds with protopectin  • Fruit retains shape longer  Fruits: • High proportion of pectic substances • Low in cellulose & hemicellulose  Vegetables: • High in cellulose & hemicellulose • Low in pectic substance  What Happens When Cooking Fresh Fruit H2O only (hypotonic medium) o E.g.) applesauce • Softening  o Cellulose & hemicellulose absorb water • Loss of Shape o Protopectin solubilizes o Organic acids in fruit speed this process  H2O and sugar (hypertonic solution) Example apple compote • Softening o Cellulose & hemicellulose absorbs water • Retention of Shape o Sugar hydrogen bonds to protopectin o Sugar slows solubilization of protopectin  September 19, 2012 Increase in Translucency (see through) during Cooking of Fruits & Vegetables  • Plant cell • Intercellular space • Contains pectic substances and oxyge2 (O )  • Oxygen gives raw fruits and vegetables opaque appearance  • Cooking in a medium containin2 H O, means some oxygen is replaced by water. You then see more  translucency  • Measureable: refractive index is closer to a value of ‘1’ (2alue of pure H O) Other parts of the Cell: Cytoplasm • Jelly­like substance • Enclosed by cell membrane  • Contains: o PLASTIDS which contain fat soluble pigments (chlorophylls & carotenoids) and starch o NUCLEAUS (genetic material) o MITOCHONDRIA (contains enzymes)  Cell Membrane vs. Cell Wall Cell Membrane • NOT the same as the cell wall • Composed of lipoproteins (protein­fat complex) • In living cells (raw food) cell membrane is semi­permeable, allowing osmosis to occur  • Cooking DENATURES cell membrane changing the proteins making it totally permeable, allowing  DIFFUSION to occur Denaturation of Proteins unfolding of the original configuration (shape) of a protein molecule • Cause: heat (+ other things we will discuss later in the course • Result: cell membrane becomes totally permeable  Vacuole • Sac­like space containing CELL SAP • Cell sap is mainly composed 2f H O  • When the vacuole is full of cell sap the cell has a high TURGOR PRESSURE turning the product crisp  • Loss of 2 O from vacuole there is a decrease TURGOR PRESSURE resulting in a wilted product  • Movement of H2O occurs by OSMOSIS (occurs in raw foods)  Osmosis occurs in living cells = raw, uncooked, not dried food • Movement of H2O only  • Water concentration goes from higher to lower concentration  • The water is moving across a semi­permeable cell membrane • Results in increase or decrease in turgor pressure  • Salts and acids increase rate of osmosis  • Example: Caesar salad dressing has salts (anchovies) and acid therefore it speeds up the process of  osmosis and lettuce becomes soggy faster. Water moves out of lettuce (high concentration) to the dressing  (no water) >> limp lettuce b/c turgor pressure decreases  Diffusion occurs in foods exposed to heat (i.e. cooked or dried foods)  • Movement of water and solutes o Solutes include sugars, salts, acids, minerals, water soluble vitamins and pigments  • Movement from higher to lower concentration  • Moving across a totally permeable cell membrane  • Eventually reach an equilibrium state where water and solutes are equal  Lab Example of Diffusion  1.  Applesauce   • Apples cooked in water only (hypotonic solution >> low in solute, just pure water) • Water moves into the cells of the apples  • Sugar will be moving out of the apples  2.  Apple Compote   • Apples cooked in sugar syrup (hypertonic solution >> high concentration of the solute) • Sugar moves into apples • Water moves out of apples  Oxidative Enzymatic Browning  • Occurs in fruits and vegetables  o Egg plants, peaches, mushrooms, green grapes, apples, bananas, potatoes, celeriac etc.…  o Raw, uncooked fruits and vegetables (cutting, peeling, bruising) damages cell structure o Not high in acid o Light in colour  Contains 3 components: • Mitochondria: contains the Enzyme (E) polyphenoloxidase, cell membrane, nucleus • Vacuole’s cell sap contains the Substrate (S) called “colourless polyphenolic compounds”  and oxygen (O )2from the atmosphere, intercellular spaces and H O 2 • Damage to cell structure from cutting, peeling, bruising  • Substrate, oxygen, and enzyme  • Enzymes are catalyst (speeds up reactions), Substrate and oxygen that react  Enzymes • Organic catalysis which speed up chemical reactions • Composed mainly of proteins • Denatured by heat (& acid) • Function within narrow pH and temperature ranges Polyphenoloxidase • Optimum pH=7.0 • Decreased activity at pH<4.0 • Denatured at pH <2.5(would not do this because of poor flavour) • Optimum temperature = 15 to 20 Cel. • Decreased activity at _ 7.0) o Green vegetables with baking soda to water  o Mushy, slimy texture •  Acid conditions : new pigment produced, pheophytin (olive green)  o Fat soluble due to phytol group o Two hydrogen ions  o Zucchini in tomato sauce o Stuffed green pepper o Canned green peas or beans (acid diffused from the vegetables to the can)   Carotenoids    (Yellow to Orange to Orange­red) • Chemically there are 2 types: o Carotenes (orange to orange­red) o Xanthophylls (yellow)  1. Carotenes • Beta­carotene (orange) carrots, sweet potatoes o 1 molecule converts into 2 molecules of vitamin A • Alpha­carotene (yellow­orange)  o 1 molecule converts into 1 molecule of vitamin A • Lycopene (orange­red) o Contains 2 extra double bonds o Found in tomatoes, watermelon, pink grapefruit o  Canno t be converted into vitamin A 2. Xanthophylls (yellow) corn, butter, egg yolks • Contain oxygen • Slightly water soluble  Carotenoids and pH Changes Heat & Acid:  • Slight fading • Beta carotene changes from orange­red to paler colour  Alkaline and heat: •  NO  effect  September 28, 2012 Water­Soluble Pigments Flavonoids: • White to pale yellow • Flavone o Bulb or flower­like vegetables  o Onions, cauliflower, leeks  • Flavonol o Woody vegetables o Parsnips, rutabaga, turnips, celeriac, potatoes  • Flavanone  o Citrus fruits o White grapefruit, lemons  Affected by pH changes and metals  Anthocyanin: • Red to blue to purple Betalins/Betalains: • Beet red  • Very water soluble pigment  • Betacyanins (purple­red) • Betaxanthins (yellow) Maintain colour in beets by: •  No t peeling or slicing before cooking  • Leaving roots & stems attached  • Cooking in minimum amount of2H O • Keeping the cooking time as short as possible  • Using pressure cooker  • Dissolve in cell sap in vacuole  • Diffuse into cooking water through totally permeable cell membrane = colour loss  Effect of pH and Metals on Flavoids Acid Conditions: colour fades (may not be noticeable) Alkaline conditions: colour intensifies  • Onions and cauliflower change from white to yellow  Metal Ions: coloured complexes from between the pigment and the metal ion • Aluminum: yellow coloured complexes  • Iron: Blue/Black coloured complexes  • Copper: red/brown coloured complexes  Anthocyanins (red to blue to purple)  Effect of pH and Metals on Anthocyanins Acid Conditions: colour becomes red or reddish  • Red Cabbage and Apples – cabbage changed from purple to purple­red/ purple pink • Red wine vinegar, changed pinky purple.  Alkaline conditions (baking soda): colour becomes blue or bluish, green or greenish Metal Ions: coloured complexes form between the pigment and the metal ion • Aluminum – blue coloured complexes  • Iron – green coloured complexes  • Tin – grey coloured complexes  Red Cabbage (actually purple in colour) • Anthocyanins pigment  o Water soluble  • Strong­flavoured  o Therefore expect to cook in large amou2t of H O to dilute sulfur compounds  o Water soluble  o Diffuses across totally permeable cell membrane (purple ▯pink) • By using a small amount of liquid, keeps sulfur compounds in the cabbage o Now have a strong flavour o Add flavours: spices, bacon, apples, vinegar  Asparagus: produces unpleasant odour in urine  • Due to methionine (an amino acid) which is converted by the body into methyl mercaptan (=odour)  • Genetically inherited ability to detect the odour (male dominant)  October 1, 2012 Preservation Organic Acids: • Lactic acid (yogurt, sour cream, buttermilk, dairy products)  • Oxalic acid (spinach, rhubarb) dries out your mouth • Citric acid (citrus fruits, other fruits) • Malic acid (apples) • Tartaric acid (granny smith apples, grapes) mouth puckering  • Acetic acid = vinegar • Ascorbic acid = vitamin C   Acidity of Foods: • pH indicates hydrogen ion (H+) concentration • Measure of acidity (or alkalinity) • pH = ­log10[H+] • Expressed on a scale 1 to 7 to 14 o 1 to 7 (acidic) o 7 (neutral) o 7 to 14 (alkaline)  pH of Foods: • pH of virtually all foods is less than 7.0 • Will be dealing almost exclusively with the acid side of the pH scale  pH Categories for Foods: Low Acid (pH 6 to 7) • Milk • Corn  • Meat (protein based foods) • Butter • Eggs  • Fish seafood  Medium Acid (pH 4.5 to 6) • Bread • Bananas  • Vegetables • Cheese  High Acid (pH 100’C) Food Sources: foods that contain sugar  Growth Conditions for Bacteria Oxygen • Aerobic, anaerobic or facultative (will grow with or without oxygen) A w • Highest level (0.94 to 1.0) • No lower than 0.86 pH • Ideal: 7.0 (neutral) • Range: 5.0 to 8.5 Temperature • Wide range • 4 categories (details on next slide) Food Sources • Foods with low sugar & salt contents and low levels of acidity  Bacteria Classified According to Temperature for Optimum Growth: Psychrophilic • Can survive at 0’C or below • Ideal: 15 – 20’C  Mesophilic • Room temperature (20­45’C)  Thermophilic (heat loving) • Can survive at > 45’C • Ideal: 15 – 20’C  • Spores can survive up to 116’C (e.g. Clostridium botulinum spores)  Thermoduric • Mesophiles which can also survive longer heat treatments at > 55’C Forms of Bacteria Vegetative Cell: • Grows and maintains life cycle  Spores: • Dormant state produced under adverse conditions  • E.g. temperature too high  Bacterial Spores • Bacteria grow and multiply as vegetative cells • Under adverse conditions (extreme heat or cold) some bacteria produce spores e.g. clostridium  botulinum • Spores have thick cell walls which protect cell contents (nucleus) from environment  • Spores are one of the most resistant forms of life  Clostridium Botulinum: • Yeasts, molds and most bacteria are destroyed at boiling temperatures (100’C at sea level) • C. Botulinum spores require temperatures of 116’C or higher to be destroyed  • Requires: o Anaerobic conditions o pH > 4.5  o Aw > 0.90 • Forms protective, heat resistant spores • Spores germinate and form toxin­producing cells  •  C. Botulinum  toxin is one of the deadliest known, causes botulism food poisoning   • Foods can contain toxin without showing signs   • Anti­toxin is available, but recovery is slow. Permanent nerve damage possible • Symptoms usually appear within 12 to 72 hours: o Digestive upset (in some cases) o Blurred, double vision  o Difficulty swallowing, speaking and breathing  • Spores are extremely heat resistant (can survive > 6 hours at 100’C) • To destroy spores must use pressure canner & reach temperatures of > 116’C Pasteurization vs. Sterilization • Both are heat processes  Pasteurization • Pathogenic (disease­producing) microorganisms only are destroyed  • Milk and dairy products  Sterilization •  Al l microorganisms and their spores are destroyed  • Results in a sterile product  Canning: 2 Stages Preservation Method: 1. Packing (filling) the containers using either: • Raw or cold pack method OR • Hot pack method  Your Choice  2. Processing or the filled containers in order to destroy all microorganisms and spores  • Boiling water bath OR • Pressure canner  No choice – based on pH of food  Raw/ Cold Pack Filling Method: Lab example: Canned Tomatoes • Placed raw food into container after removing skin, chopping, etc.  • Pour appropriate liquid over food • Place lids on jars  Advantages: • Easier to fill container • Food keeps shape and texture better • Better heat circulation  Disadvantage: Longer processing time  Hot Pack Filling Method Lab example: Canned Applesauce • Food is cut­up and skins removed, then cooked in appropriate liquid • Entire mixture is put in jars • Place lids on jars  Advantages: Shorter processing time  Disadvantages: • Food shrinks more • Food has softer texture  Processing Methods Stage 2 of canning preservation method: • Processing filled containers • Destroys all microorganisms and spores = sterile product  Use: Boiling water bath (100’C) OR Pressure canner (> 116’C) •  Depending on pH of food  Boiling Water Bath (100’C) • Used for foods that are high in acid • pH less than 4.5  • e.g. fruits and tomatoes  • Microorganisms and spores are less heat resistant in acidic conditions, therefore more readily destroyed at  100’C  Pressure Canner (> 116’C) • Must be used for foods that are medium or low in acid • Foods with pH greater than or equal to 4.5 (e.g. vegetable, meat, fish, poultry, dairy products • Temperature > to 116’C is necessary to destroy spores of clostridium botulinum  • If not destroyed, spores produce a lethal toxin in the anaerobic conditions  Requires: • Anaerobic conditions • pH > 4.5  • Aw > .90 Headspace: space in the jar between the underside of the lid and the top of the food or liquid different size space  depending on the product  Too little • Food may bubble out under the lid during processing  • Deposit on the rim may prevent proper seal from forming • Food can become contaminated during storage  Too much • Food is likely to discolour  • Jar may not seal properly, because not all air may be forced from jar during processing Venting Process • Occurs during processing stage in both boiling water bath and pressure canner  Freezing: • Microbial growth is slowed by low temperature (­18’C) • Psychrophilic bacteria are still able to grow and multiply at a slow rate • Liquid 2 O is converted to ice, therefore rewucing A • Microbial growth occurs during freezing process and during thawing, not sterile  Rate of Freezing: • Fast (commercial freezing, ­35’C) • Many small ice crystals within cells (intercellular ice crystals) • Less damage to cell walls = better texture in thawed and cooked food  • Slow (home freezing ­18’C) • Fewer, larger ice crystals between cells (intercellular crystals)  • Cell walls rupture = softer texture in thawed and cooked food  Freezing Vegetables: • Must blanch vegetables before freezing  • Blanching = heat process to denature enzymes • If vegetables are not blanched then enzymes continue to catalyze reactions, during frozen storage, causing: o Off flavours o Tough textures o Faded colours e.g. chlorophyll ▯ pheophytin  o Musty, hay­like odours  o Nutrient loss (if greater than 3 months storage)  Freezing light coloured fruits: • Must use method(s) to prevent Oxidative enzymatic browning o Ascorbic acid – antioxidant o Acid – reduce pH out of range of enzyme o Sugar or sugar syrup – barrier to oxygen  • Do not blanch fruit = texture and flavour change  Freezer Burn: white or grey dried out patches on frozen food  • Caused by improper packaging (not moisture­vapour­proof) • Due to loss o2 H O from surface of food due to sublimation  • Air in freezer is both cold and dry  • No flavour or odour changes, no fading of colour  Jams and Jellies • High concentration of sugar = 2ess H O available for microbial grwwth (reduce a ) • Microorganisms lose2H O by osmosis therefore dehydrating them and they die (only Osmophilic yeast can  survive) • Some but not all microorganisms are destroyed by heat during preparation and enzymes are denatured • Not sterile  Pickles • Spolage is controlled by: o Acid (usually vinegar) Inhibits growth of some, but not all, microorganisms o Salt or Sugar reduce aw therefore limits microbial growth   Microorganisms los2 H O by osmosis, therefore dehydrating them and they die   Not sterile  Notes Before Starch Remember: • Foods are mixtures of substances in various molecular states  o Solid, Liquid, and gas • Called dispersion systems, which have 2 phases o Dispersed phase  o Continuous phase  • Dispersed phase is scattered throughout continuous phase Dispersion Systems Can be classified according to: • State of matter of the two phases (beginning of course) • Size of dispersed particles  • True solutions – very small molecules or particles dispersed in liquid  • Colloidal dispersions – intermediate size particles, but still relatively small o Suspensions 0 comparatively large particles  True Solutions very small molecules or particles dispersed in a liquid  • Small molecules or ions e.g. sugars, salts, vitamins • Molecules are in constant kinetic motion • Homogeneous mixture (dispersed phase evenly distributed throughout continuous phase) • Very stable (dispersed phase does not separate from continuous phase) • Do not form gels o Gel is a 3 dimensional mixture which holds its shape when turned out of a container Colloidal Dispersion Dispersion particles are: • Intermediate in size • Macromolecules or groups of smaller molecules o E.g. proteins, pectic substances, cooked starch  Special properties due to size of dispersed particles • Dispersed particles have less kinetic energy and do not move as rapidly  Moderatly Stable: • Dispersed particles do not separate quickly from continuous phase but under certain circumstances  dispersed particles will “settle out of colloidal dispersion” o Occurs when dispersed particles bond together and form larger sized particles • Have the unique ability to form a gel and take on shape of container Suspensions: • Comparatively large dispersed particles or large groups of molecules • E.g. cornstarch granules in c2ld H O, groups of molecules like fat globules • Very unstable­gravity causes dispersed particles to quickly separate from continuous phase upon standing  • Do not form gels  More about Colloidal Dispersion • Moderately stable  • Dispersed particles stay scattered throughout continuous phase due to 3 stabilizing factors o Brownian movement o Like Charge repelling o Water of hydration  • If dispersed particles bond together their size increase • Larger particles are less stable  • Larger particles “settle out of colloidal dispersion” 3 Stabilizing Factors 1. Browning Movement: random movement of collodially dispersed particles as they are constantly and  unevenly bombarded by H2O molecules • Constant slow movement in all directions • Least effective/ least important factor 2. Like charges repelling (like magnets) dispersed particles have the same electrical charge on the  surface of every particle and therefore they repel each other • Colloidally dispersed food particles have a series of negative charges on surface • Like charges repel each other  • Keeps colloidal particles separate  3. Water of Hydration the layer of H2O molecules attached to the surface of the colloidally dispersed  particles by weak hydrogen bonds • Moves with colloidal particles  • Forms protective shell around them  • Helps prevent contact and bonding between colloidal particles  Ability to Form Gels • Colloidal dispersions normally exist as a sol (liquid and pourable)  o Might be a little thick, but could also be very thick  • Colloidal dispersions have unique ability to form gels  • Under proper conditions sol can be transformed into gel (holds its shape when turned out of container)  During Gel Formation: • Colloidally dispersed particles loosely join to form a continuous network • Liquid from continuous phase is trapped in network  Sol dispersed colloidal particles in a continuous liquid medium • Thickened mixture which can be poured from a container  • Molecules move randomly  • E.g. hot jam or jelly, hot white/béchamel sauce  Gel a high degree of attraction between a continuous system of solid material that holds finely dispersed liquid  • 3­demensional • Takes on and keeps shape of container o E.g. cold starch thickened pudding, set fruit jelly  Sol to Gel Conversion in Grape Jelly • Used pectin (brand name Certo) to make grape jelly • Sol   o Grape juice, pectin, acid (from grape juice), sugar heated together o Hot mixture was thick, but still pourable  • Gel o Mixture allowed to cool  o Mixture set and took on shape of jars  o 3­dimensional  Pectin Molecules:  1. Negatively charged at the pH of fruit juice  • Like charges repel each other • Therefore, pectin molecules are stable colloidal disp2rsions in H O  2. Hydrophilic (water­loving)  • Have a layer of water of hydration around outside of molecule • Therefore, creating stable colloidal dispersion  Gel Formation in Jams and Jellies: 1. Add Acid (H  ions)  • Neutralizes negative charges around pectin molecules  o End up with an overall charge of 0. Like charges no longer repel  • Therefore, pectin molecules form hydrogen bonds with each other o Gel forms  2. Add large quantities of sugar • Sugar is hygroscopic (loves water) and readily absorbs H O 2 o Removes water of hydration around the pectin molecules • Therefore, pectin molecules form hydrogen bonds with each other  • Gel Forms  • H 2 is held within 3­dimensional network  Starch • Raw starch + cold2H O forms a suspension (maybe to thicken up a gravy)  • Starch cooked in2H O forms a colloidal dispersion  Sources of Starch  1. Roots  • Example: roots of potatoes, tapioca, arrowroot • Found in plastids in the cytoplasm  2. Cereals • Examples: wheat, rice, corn  • Found in the endosperm of the grain  Starch granules are made up of starch molecules (amylose and amylopectin)  Amylose • Linear chain molecule • Polymer of glucose  • Actual number of glucose molecules depends on source of starch  • Glucose molecules are joined together by alpha 1, 4 glycosidic linkages  • Human body can break these linkages therefore, starch is a source of energy Amylopectin • Branched molecule (bushy, but compact)  • Polymer of glucose  • At the branching points, glucose molecules are joined by alpha 1, 6 glycosidic linkage  Gelatinization  • Irreversible swelling of starch granules when heated in the presence of water • You have to have a source of water and a source of heat at the same time in order for gelatinization to take  place • Occurs over 60’C – 75’C temperature range  • Temperature range varies slightly for each type of starch  • During heating kinetic energy of water increases  o Within starch granule, hydrogen bonds between starch molecules (amylose and amylopectin) are  broken  • Starch granules expand in size2as H O moves into granules  • Some amylose molecules are capable of diffusing out of the granules  • Gelatinization results in a SOL o Thickened, but still pourable starch mixture o Increase in thickness or increase in viscosity  o Increase in translucency (clearness)  • H 2 penetrates granule & breaks hydrogen bonds between starch molecules Retrogradation • Setting of a cooled gelatinized starch sol  o Cooling means reduction in kinetic energy  • Amylose molecules, which diffused out of granules during gelatinization, form hydrogen bonds with: o Other amylose molecules o Surface of swollen starch granules o Branches of amylopectin molecules sticking out of granules  • Results in GEL (3­dimensional structure)  • H2O is trapped within the gel  • Retrogradation is primarily due to amylose  o How much amylose is in the starch o The more amylose, the better the structure (firmer gel)  • Cereal starches contain more amylose than root starches  o Cereal starches = firmer gels  Amylose Content of Common Starches Cornstarch 26% amylose (cereal starch) Wheat Starch (includes flour) 25% amylose (cereal starch) Potato Starch 22% amylose (root starch) Tapioca 17% amylose (root starch) Waxy Cornstarch 0% amylose (100% amylopectin)  • Man­made starch  Waxy Cornstarch • 100% amylopectin (no amylose)  • Thickens mixtures (forms a sol)  • Does not form gel  • Good freeze­thaw stability  o Same thickness before and after freezing  o No syneresis when thawed  Syneresis • Leakage of liquid from a Gel  • Caused By: o Aging of gel during prolonged storage  o Freezing and then thawing a gel (except waxy cornstarch)  o Cutting a gel  o Overheating of egg gels (egg section)  Summary Gelatinization ▯ SOL  • Needs heat and water at the same time • Thicker, but still pourable  • More translucent  Retrogradation ▯ GEL • We need cooling for this process to take place  • 3­dimensional wit2 H O trapped inside  October 17, 2012 Factors Affecting Thickness of Sols and Firmness of Gels: 1. Concentration of Starch • More starch (flour, cornstarch, table starch) = thicker SOL and firmer GEL  o (Medium white sauce: 25 mL flour to 250 mL milk)  2. Source of Starch • Cereal starches contain more amylose than root starches  o Produce thicker SOLs & firmer GELs  3. Cooking Temperature  • Overheating ruptures/ bursts swollen starch granules  o = Thinner SOLs • Therefore, use double boiler or oven poaching o Prevents overheating/ keeps temperature under 100’c  4. Effects of Acid (lemon juice, pineapple juice, vinegar, wine, fruit juices) On Sol: • Ruptures swollen starch granules, causing H O to leave the granule  2 • Acid + heat results in hydrolysis of starch molecules (amylose and amylopectin) into dextrins causing: o Decrease in thickness/ viscosity of mixture  o Increase in translucency  On Gel: • Decrease in gel firmness  Therefore, add acid after gelatinization, but before Retrogradation (normally added near end of recipe) o Less severe affects occur  5. Effects of Sugar On Sol: • Sugar competes with starch 2or H O therefore: o Decrease in thickness  • Sugar forms hydrogen bonds with starch causing an increase in gelatinization temperature  • Sugar protects swollen starch granules from rupturing due to overheating or acid  On Gel: • Decrease in Gel firmness  • Stabilizes gel (less syneresis occurs) because: o Sugar forms hydrogen bonds with starch granules and any 2xcess H O, holding water in gel  Therefore, add sugar after gelatinization, but before Retrogradation (near end of recipe) White Sauce vs. Brown Sauce • Same ingredients in same amounts  • Preparation method differs  White Sauce: • Melt butter  • Mix in flour to form a roux (flour/ butter mixture)  o Roux = starch­fat mixture • Add milk, then stir and cook until thickened = SOL • After cooling GEL forms  Brown Sauce: • Heat flour in pot without moisture until flour browns  • Add butter and mix to form roux • Add milk, then stir and cook until thickened = SOL, but less thick than for white sauce • After cooling, still a SOL (no GEL forms)  Why is a brown sauce? : 1. Less thick than a white sauce  2.  No t capable of forming a GEL when cooled • Heating starch without a sourc2 of H O causes starch molecules (amylose and amylopectin) to hydrolyze into  dextrins o Dextrins = short chain of glucose molecules  • Dextrins have less ability to thicken a SOL and cannot form a GEL  Where did the brown colour come from in the brown sauce? :  • Under dry heat conditions dextrins react with each other to form brown pigments in a non­enzymatic  browning reaction  Preventing Lumping in Starch Thickened Mixtures  • Before heating the starch granules must be separated to allow each starch granule to gelatinize separately  and completely by: o Dry mixing starch granules with sugar OR o Suspending starch granules with cold liquid OR  o Mixing starch granules with melted or liquid fat (i.e. forming a roux)  + o During heating must also stir constantly  Proteins October 19, 2012 Types of Protein: Simple Proteins • Globular somewhat rounded in shape o Example: Ovalbumin (in egg whites), Lactallbumin, Lactoglubin (in milk), gliadin, glutenin (in wheat) • Fibrous coiled or extended in shape o Example: Collagen, elastin (in the connective tissues of meat), Myosin (in the muscle of meat) Conjugated Proteins/ Complex Proteins – complex compounds composed of globular protein + non­protein  material • Phosphoprotiens (protein + phosphoric acid) o Example: Casein proteins (in milk) • Glycoproteins (proteins + carbohydrate) o Example: Ovumucin (in eggs) • Lipoproteins (protein + fatty substance) o Example: Lipoproteins (in egg yolks & in whipping cream) • Chromoproteins (protein + coloured material) o Example: Myoglobin (in the muscle of meat) Amino Acids • 22 different amino acids in food  • 9 are essential because: o Human body cannot synthesize them o Must be obtained from our diet Glycine (simplest amino acid) • Every amino acid has at least one carboxyl group (COOH) and one amino group (NH2) Peptide Bond • Linkage between 2 amino acids that connect the amino group (NH2) of one amino acid to the carboxyl group  (COOH) of another amino acid • Within proteins, amino acids are linked together by peptide 
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