Textbook Notes (367,747)
Canada (161,363)
Food Science (205)
FOOD 2010 (197)

Unit 3 part 2

13 Pages
Unlock Document

Food Science
FOOD 2010
Massimo Marcone

Unit 3, Chapter 5 notes: by Alison Reavell­Roy  Food Chemistry 2: Carbohydrates, Lipids, and Proteins  5.1 Food Carbohydrates  The Structures of Sugars  Monosaccharides are single sugar molecules that are not chemically bonded to other  sugar molecules. A simple sugar can also be termed as an organic alcohol since it is a  molecule that contains carbon atoms attached to the –OH (alcohol) groups. Monosaccharides that contain 3 carbon atoms in their structure are called trioses; 5  carbon atoms are called pentoses; 6 carbon atoms are called hexoses.  Important monosaccharides found in foods are the hexoses: glucose, fructose and  galactose.   (C6H 12)6 Fructose, is sweeter and more soluble than glucose. Glucose is the most common  monosaccarides in food.  ­Glucose is considered an aldose because its carbonyl group (­C=O) at carbon atom 1 is  in the form of an aldehyde. ; Fructose is considered a ketose because its carbonyl group at  carbon atom 2 is in the form of a ketone. Monosaccarides exist in more than one structural form; straight chain or fisher  projection molecules, and ring or cyclic Hathworth projection form. Disaccharides are two monosaccarides join together by a glycosidic bond.  Three important food disaccarides are sucrose, lactose and maltose Sucrose is a common table sugar and is widely used in food preparation in its crystalline  form. Lactose is found only in milk and dairy product. The Functional Properties of Sugars  Sugar molecules contain two important, reactive functional groups: the carbonyl group (­ C=O) and the alcohol group(OH­).  The alchol group is important for solubility and  sweetness, while the carbonyl group is important for reducing activity and the millard  browning reaction, which can cause color and flavor changes.  Reducing sugars   Reducing sugars are sugars that contain the aldehyde or ketone carbonyl group. Reducing  sugars react with other substances through oxidation­reduction chemistry to produce a  reduced substance plus the oxidized sugar molecule.  All monosaccharides and certain  disaccharides are reducing sugars.   Dextrose equivalent relates to solubility, reduction action, viscosity, and many other  properties.  Dextrose equivalent is a measure of the percentage of glycosidic bonds  hydrolyzed in disaccharides and polysaccharides, which indicates the level of reducing  sugar present.  The higher the Dextrose Equivalent, the more soluble, and the greater the  reducing ability of a sugar.  Browning  Two important browning reactions can occur in sugars: Maillard browning and  caramelization.   Reducing sugars react with the amino acids through the Millard reaction, to produce  brown color pigments in foods. Millard browning is the browning of foods as a result of  the millard reaction, and the brown pigments that form are called melanoidins. (baked  bread and cooked meats is due to this reaction) The Millard reaction known as a nonenzymatic browning because enzymes are not part  of the reaction, is a complex sequence of chemical reactions.  The Millard reaction can be viewed as a sequence of three chemical reactions:  condensation, rearrangement, and polymerization. Caramelization: Is the formation of brown caramel pigments as a result of applying heat  energy to sugars. The temperature required approximately 200C. Protein material,  including enzymes, is not required for carmelization. The color used in cola beverages is  created by caramelizing sucrose in the presence of ammonia bisulfite.  Crystallization  The formation of a crystalline structure, or crystallization, implies three­dimensional  arrays of unit cells into a solid form.  It will depend on factors such as the moisture,  temperature and concentration of the sugar in a food system. A crystal is a solid made up  of units in repeating pattern. Sugars crystallize in two stages, the first stage is transfer of the sugar molecule to the  surface of a crystal and the second is the incorporation of the sugar into the crystalline  structure. Humectancy refers to a substance that has an affinity for moisture.  Humectants are able  to hydrogen bond with water molecules, making water less available for microbial  growth.  Inversion The hydrolysis of sucrose to its component monosaccharides is carried out if sweeter  product is desired than when sucrose is present alone in a product. The mixture of the two  monosaccharide end products, called invert sugar, is typically created in food products  through the deliberate application f the enzyme invertase. Oxidation and reduction  Oxidation of the R­COH(aldehyde) group in sugars cause a loss of sweetness and coverts  the aldehyde to an acid(HO­C=O) group. Sweetness and texturizing See relative sweetness of sugars on a weight basis table 5.3    Polysaccharides and Their Functional Properties These large carbohydrate structures are composed of joined sugar units and come in only  two sizes: oligosaccharides and polysaccardies.  Complex carbohydrates of 10 or  fewer(typically nonreducing) sugar units are called oligosaccharides. Polysaccharide  molecules are usually at least 40 or more sugar units in size, potentially comprising  hundreds or more. Sugars can exist in two structural forms, called alpha and beta. The forms differ on  whether the OH group attached to the first carbon atom projects downward (alpha) or  upward (beta) Beta­glucans are polysaccahrides of glucose similar to cellulose, but less linear,  occurring in oats, barely and yeast. A water­soluble form of enzyme­treated oat flour containing beta­glucan soluble fiber,  called oatrim, can be used as a fat replacer and texturizing ingredient. Cellulose The most abundant of all carbohydrate polymers, cellulose composes of plant  cell wall material. Although similar to amylose, the nearly insignificant structural  differences accounts for the strength of cellulose fibers, making it impossible for human  digestive enzymes to hydrolyze them.  Dextrins and Maltodextrins Dextrins are polysaccaharides derived from starch, linear arrays of glucose units bound  by a alpha­1,4 glycosidic linkages. They are produced commercially by hydrolyzing  especially the amylose portion of starch. This process is termed pyroconversion or  dextrinization. since heat is used to carry out the reaction, the products are often referred  to as pyrodextrins. Dextrins can be used as a 4kcal/gram fat replacer that can replace all or some of the fat in  a variety of products. Maltodextrins are polysaccharide fragments derived from starch hydrolysis. In the food  industry, corn starch is the typical source of material used to generate maltodextrins. Maltodextrins can be used as a fat replacer, texture modifier, or bulking agent. Fructooligosaccharides are naturally occurring sugars consisting of multiple units of  sucrose joined to one, two, or three fructose molecules via glycosidic bond to the fructose  portion of the sucrose molecule. Fructooligosaccharides are known as prebiotics. These substances promote the growth of  probiotics, bacterial organisms believed to be beneficial to health. Inulin: dietary Fiber The substance called inulin is a fructooligosaccharide that functions as a soluble dietary  fiber. It occurs naturally in plants such as chicory root, onions, asperagus and Jerusalem  artichokes. In reduced­fat or non­fat systems, inulin provides a creamy mouthfeel through texture  and modification. Pectin Substances Pectin substances are high molecular weight polysaccharides found in plant cell wall  middle lamellae. The term used for the proportion of methyl esters in a pectic substance is degree of  esterification. Although pectic substances are commonly referred to as pectin or methyl pectate , three  chemically distinct substances have been identified: Protopectin: refers to nonmethylated galacturonic acid polymers found in immature fruit. Pectinic acid is a methylated galacturonic acid polymer produced during ripening. Pectic acid is a short­chain demethylated derivative of pectinic acid associated with over  ripe fruit.  LM pectin is defined as having less than 50 percent of the carboxylic acids esterfied with  methanol, while HM pectin is defined as having more than 50 percent of the carboxylic  acids esterified with methanol. HM  pectin occurs naturally in fruits while LM pectin is  chemically modified pectin. Pectin/Gelation because pectins are able to form colloidal dispersions, sols, and gels, they  are widely used in the food industry. The inclusion of pectins in pie fillings to stiffen the  texture is but one example. Pectin gels are systems containing a large volume of water  within a three dimensional solid network.  Starch Starch is a polysaccaride derived from plant sources such as corn, potatoe, rice and  wheat. A starch molecule is a polymer of 200 or more glucose units, having both  branched (amylopectin) and unbranched (amylose) regions to its molecular structure.  These starch polymers do not exist in free state in plants. Instead they occur as discrete,  spherical aggregates called starch granules. An example of a chemically modified starch  is pregelatinized starch, a type that increases product thickness with minimal thermal  processing required.  Starch gelatinization: Starches do not form true solutions with water because starch  molecules are too large. But when starch is heated in water, the bonds joining the starch  fractions amylose and amylopectin are weakened or loosened, which allows water  molecules to move in and form molecules to move in and form hydrogen bonds. This  results in the gelatinization phenomenon. During gelatinization, heated starch granules  absorb water and swell in size; it is an irreversible reaction.  Starch pasting and gel formation: A starch paste is a viscoelastic starch and water system  that possesses both thick liquid­like (viscous) and solid­like (elastic) properties. Pasting  encompasses three changes in starch: swelling, exudation, and disruption. Following gelatinization and pasting is termed gelation. With respect to starch, gelation  refers to the formation of a gel from a cooled paste. A starch gel is a rigid, thickened  starch and water mixture that has properties of a solid.  Starch retrogradation after heating a cooling the starch polymers amylose and  amylopectin and the intergranule matrix starch fragments can reassociate into an ordered  structure, which represents a loss of entropy to the system.  This process is defined as  retrogradation and is due to intramolecular hydrogen bond formation, between linear  amylose molecules especially.  An increased tendency to release water from the gel, called syneresis, also occurs.   Vegetable gums Vegetable gums are plant hydrocolloids­ substances derived from plants that distribute in  water as colloidal dispersions. They are composed of longchain polymers of various   hexoses and pentoses. Sources of food hydrocolloids include exudate gums such as gum  asabic, carageenan(a seaweed extract), guar gum(a plant seed gum), methyl cellulose  (chemically modified cellulose), and xanthan gum, a substance produced by  microorganisms. They are important food processing as ingedients in reduced­fat foods,  such as salad dressings, and processes meats, to increase viscosity, and they also behave  as emulsifiers. 5.2 Food Lipids  Structure and Types of Lipids  Lipids are organic substances that are relatively nonpolar. Lipids, as fats, oils, waxes, are  only slightly soluble in water but very soluble in organic solvents, owing to the presence  of hydrocarbon chain structures. They are considered lipophilic or hydrophobic  compounds.  Fats and oils Fats and oils are chemically known as tricylglycerols. Triacylglycerols, or triglycerides,  as they are often called, are triesters of glycerol and fatty acids.   e.g saturated Saturated and unsaturated fats, Fats and oils are mixtures of fatty acids differing in chain  length and degree of unsaturation. A fatty acid chain is termed saturated if it does not  contain any carbon­ to­carbon double bonds. In saturated fatty acids, each carbon atom  (except the ones at each end) has two hydrogens attached. A fatty acid chain is termed  unsaturated if it does contain carbon­to­carbon double bonds.(eg. Monounsaturated or  polyunsaturated) One special case of polyunsaturated fatty acids is the omega fatty acid. An omega fatty  acid has a certain number of carbon atoms between the terminal CH (meth3l) group and  the last double bond(the one furthest from the COOH end) in the fatty acid. The higher the degree of unsaturation, the greater the reactivity­ provided that the double  bonds occur in a series with a single bond in between, categorizing them as conjugated  double bonds. Cis and trans fats  Unsaturated fatty acids come in two configurations, defined by their structure at the  double bonds.  The cis configuration, the hydrogen atoms bonding in the C=C are located  on the same side of the double bonds. In the trans  configuration, the hydrogen atoms  attached to the carbon atoms of the double bond are opposite to each other. For the most  part, unsaturated fatty acid double bonds exist in foods in the cis rather than the t
More Less

Related notes for FOOD 2010

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.