Transcript Joulun kemiaa

Sirpa Suntioinen
13.12.2012, Kuopio
JOULUN KEMIA
- on äiti laittanut kystä kyllä…
Joulun kemiaa – on äiti laittanut kystä kyllä
• Käytetyt lähteet
– Wikipedia – kuvat ovat wikipediasta
– http://www.ehinger.nu/undervisning/index.php/startahaer/nyheter/924-den-svenska-julens-kemi.html
– Belitz, H.-D. ja Grosch, W., Food Chemistry, SpringerVerlag, Berlin, 1999
Arvo Turtiaisen joulurunoista
Hyvää Joulua! Hyvää Joulua!
Hyvää Joulua siis kalkkunat ja kaviaarit,
viinit ja konjakit...
Hyvää joulua puuro ja kinkku ja lanttuloora,
sahti ja pontikka – jos
niinkun sitäkin vähäsen…
Millä pöytänne katatte?
Jos se on silli, Hyvää Joulua!
Jos se on peruna, Hyvää Joulua!
Rauhan juhla
Hanhia, ankkoja pyitä lohta juustoa makkaroita vanukkaita
Pikkuleipiä – vaunulasteittain pikkuleipiä
Aistit
• Aisti on eliön keino havainnoida ympäristöään. Kuhunkin aistiin liittyy
aistinelin/vastaanotin eli reseptori. Eliö voi saada havaintoon perustuvaa
tietoa ympäristöstään vain aisteillaan=> kuva ympäristöstä on siis aina
rajallinen.
• Ihmisen aistit
• Ihmisen aistien lukumäärä riippuu määrittelijästä. Esimerkiksi tuntoaistin
alueella on erilaista reseptoria, jolloin vaikkapa kutituksen aistiminen
sisältää vaikeita määrittelykysymyksiä.
• Perusaisteja ovat: makuaisti, hajuaisti, näköaisti, kuuloaisti, tuntoaisti,
tasapainoaisti ja sisätuntemusaisti.
• Vanhemmiten aistit monesti heikkenevät.
Aistit ja mielihyvä (Duodecim 23/2004)
• Ihmisen mielihyväalueiden luonnollinen stimuloituminen on suhteellisen
monimutkainen prosessi. Hermoimpulsseja voi tulla useilta eri
aivoalueilta esim. aistien välityksellä.
• Hajuaisti välittyy nervus olfactoriusta myöten ja makuaisti n. facialista ja
glossopharyngeusta pitkin. Ne tuottavat yksinkertaisimpia
mielihyväelämyksiä.
• Hajuaistilla onkin aisteista suorin yhteys aivojen emotionaalisiin
keskuksiin ja muistiin. Jokin tuoksu saattaa laukaista vahvoja mielikuvia
vuosien takaa.
• Joulu tuottaa toivottavasti kaikille mielihyvää. Se stimuloi
mielihyväkeskuksia laajalti. Jouluruokien maut ja aromit, kuusen tuoksu,
joululaulujen sulosävelet, visuaaliset ärsykkeet, jotka kertovat rauhan
sanomasta, ja muistot lapsuuden joulun onnesta ja viattomuudesta.
Aistit
• Makuaistin avulla aistin omaava saa kriittistä
informaatiota nauttimansa aineen luonteesta.
• Esimerkiksi makea- ja aminohapporeseptorit
mahdollistavat ravinteikkaiden ruoka-aineiden
tunnistamisen, kun taas karvasreseptorit
aiheuttavat luotaantyöntäviä vastareaktioita
haitallisia aineita vastaan.
• Ilmiö on havaittavissa jo vastasyntyneillä ihmislapsilla.
• Ihmiset ja muut nisäkkäät kykenevät erottamaan ainakin viisi eri
perusmakua: makea, hapan, suolainen, karvas ja umami.
Aistit
• Hajuaisti on kemiallinen kaukoaisti.
• Haistamisen edellytys on, että hajumolekyyli sopii rakenteeltaan
aistinsolun reseptoriproteiiniin ja tarttuu siihen kiinni.
• Hajureseptorisolut sijaitsevat nenäontelon katossa hajuepiteeliksi
kutsutulla alueella.
• Perushajujen määräksi arvioidaan noin 1000 ja näiden muodostamia
erilaisia hajuja on arvioiden mukaan noin 10 000.
• Hajuaisti on yksi vähiten tunnettu ja tutkittu ihmisen aisteista.
• Vuonna 2004 Nobelin lääketiedepalkinto myönnettiin hajuaistin
tutkimisesta Richard Axelille ja Linda B. Buckille.
Aistit
• 1.Hajukäämi 2.Aivokuoreen lähteviä hermosyitä 3.Seulaluu 4.Hajuepiteeli
5.Hajukäämissä olevia synapseja 6.Hajusolujen soomia
Aistit
• Hajuaisti ja makuaisti ovat yleensä jotenkin kytköksissä toisiinsa.
• Pahat hajut yleensä varoittavat käyttämästä tuotetta ravinnoksi
• Rikkivety ’rikin katku ja mädät munat’
• Muita esim.
• Skatoli,
2-metyyli-isoborneoli,
geosmiini
Kemiaa
• Alkuaine
Orgaaninen kemia
• Orgaaninen kemia on hiiliyhdisteiden kemiaa. Se on luonnon ja
synteettisten orgaanisten yhdisteiden kemiaa.
• Jaksollisen järjestelmän 4. ryhmään kuuluva hiili (C ) on orgaanisen
kemian perusta.
• Hiili voi sitoutua muihin hiiliatomeihin yksöis-, kaksois- tai
kolmoissidoksella. Näin voi muodostua yksinkertaisia ketjuja tai
monimutkaisia rengas- ja pallorakenteita. Erilaisia hiiliyhdisteitä on
teoriassa ääretön määrä.
• Hiili voi sitoutua myös vetyyn, halogeeneihin, happeen, typpeen ja rikkiin.
• C, H, F, Cl, O, N, S
• Hiiliatomien väliset sidokset ovat lujia. Sen vuoksi hiiliyhdisteet eivät ole
kovin reaktiivisia.
Orgaaninen kemia
• Hiilivedyt (esim. muovit kuten PE=polyetaani, PS=polystyreeni; metaani,
butaani)
• Ketonit, aldehydit (esim. asetoni, bentsaldehydi, kanelialdehydi)
• Hapot (esim. etikkahappo, suolahappo, viinihappo, sitruunahappo) ja
niiden esterit
– hapot liukenevat veteen ja muodostavat happamia liuoksia
• Halogeenihiilivedyt (PVC=polyvinyylikloridi)
• Terpeenit (esim. kamferi, pineeni)
• Aromaattiset (esim. bentseeni, fenoli,)
• Monet, monet muut ryhmät
Orgaaninen kemia
• Alkuaine, esim. vety – merkki H, hiili – merkki C, happi – merkki O
• Molekyyli, yhdiste
esim. vesi H2O, etanoli CH3CH2OH
• Aromaattiset
• http://www.3dchem.com/#
• http://biomodel.uah.es/en/model3/index.htm
Aromiaineet
• ”Aromilla” tarkoitetaan tuotetta, jota ei ole tarkoitettu kulutettavaksi
sellaisenaan ja jota lisätään elintarvikkeeseen antamaan tai muuttamaan
tuoksua ja/tai makua ja joka on valmistettu tai joka koostuu seuraavista
aineryhmistä: aromiaineet, aromivalmisteet, paistoaromit, savuaromit,
aromien lähtöaineet, muut aromit tai niiden seokset.
• Euroopan parlamentin ja neuvoston asetus (EY) N:o 1334/2008, annettu
16 päivänä joulukuuta 2008, elintarvikkeissa käytettävistä aromeista ja
tietyistä ainesosista, joilla on aromaattisia ominaisuuksia, sekä neuvoston
asetuksen (ETY) N:o 1601/91, asetusten (EY) N:o 2232/96 ja (EY) N:o
110/2008 sekä direktiivin 2000/13/EY muuttamisesta
• Aromiainerekisteri käytettäväksi sallituista aromiaineista . Komission
päätös 1999/217/EU (kodifioitu versio).
• Aromiaineet eivät ole kemiallisesti mitenkään yhtenäinen ryhmä
Aromiaineet
• Osa aromiaineista hajoaa tai osallistuu kemiallisiin reaktioihin
kuumennettaessa, kuivattaessa tai joutuessaan tekemisiin hapen kanssa
=> tällöin niiden aromikin
yleensä muuttuu
• Koska monet ovat peräisin
kasveista, niin kasvupaikka
saattaa vaikuttaa eri
komponenttien
keskinäiseen suhteeseen
(vrt. viinien aromit)
Aromiaineet
• Monet aromiaineet (haju- ja makuaineet) ovat öljyihin liuenneina ja
voidaan uuttaa sieltä erilleen.
• Yleisimpiä aromiaineita ovat
• Terpeenit, esim. kamferi
(kamferi- tai pihkamaisia)
• Esterit (makeita, kukkaisia, hedelmäisiä)
Aromiaineet
• Fenolit ja fenolieetterit, esim. eugenoli
(monenlaisia, hyviä, mutta myös tunkkaisia
aromeita)
• Glukosinolaatit
• Kapsaisinoidit, kapsaisiini
Joulun mausteet
• Sahrami
• Kaneli, inkivääri, neilikka
• Vanilja
• Mustapippuri
• Kardemumma
• Pomeranssin kuori
• Katajanmarja
Sahrami
• Maustesahramin (Crocus sativus) kuivatuista,
Rihmamaisista luoteista koostuva mauste, jota käytetään
muun muassa makeisissa ja leivonnaisissa makua ja keltaista
väriä antamaan
• Tuoreesta krookuksesta on eristetty yli 150 yhdistettä
• Kuivauksen ja entsyymitoiminnan seurauksena syntyy
uusia yhdisteitä
Sahrami
• Aromiaineet lähinnä aldehydejä
• 47% safranaalia
• 14% 2,6,6-trimetyyli-4-hydroksi-1syklohekseen-1-formaldehydi
Kaneli/1
• Kaneli on eräs maailman vanhimmista tunnetuista mausteista
• Ceyloninkanelin nuorten versojen kuivatusta kuoresta jauhetaan
mausteena käytettävää kanelia. Kanelina kuitenkin yleisesti myydään
halvempaa kassiakanelia, jonka makukin on voimakkaampi.
Kassiakaneli sisältää myrkyllistä kumariinia paljon enemmän kuin
ceyloninkaneli.
• Aito kaneli on noin
lyijykynän paksuinen hieno rulla
tai rullapari, mutta kassia on lähes
sormen paksuinen vain hieman
kovera kaarnanpala.
Kaneli/2
• 50-80% kanelialdehydiä
• 10% eugenolia
• 0-11% safrolia
• Vrt safranaali sahramissa
Kaneli/2
• 10-15% linaloolia
• Kamferia
• Kumariinia (2-3 mg/g) –
• kanelia ei suositella lapsille päivittäin
• http://www.evira.fi/portal/fi/elintarvikkeet/tietoa_elintarvikkeista/elintarvikevaarat/elintarvikkeide
n_luontaiset_myrkyt/kanelin_kumariini
Inkivääri
• Inkivääri on monivuotinen 60-150cm korkuinen ruoho.
• Inkivääristä käytetään mausteeksi kasvin maavartta, joko
tuoreena tai kuivattuna jauheena. Jauhe on väkevä
ja vaaleankeltainen mauste, joka on peräisin
Kaukoidästä
• Kuivattu ja tuore inkivääri maistuvat aivan erilaisilta
Inkivääri
• Kuivattu ja tuore inkivääri maistuvat aivan erilaisilta
• 30% tsingibereeniä
• 10-15% beta-bisaboleenia
• sitraali
Neilikka
• Mausteneilikka (Syzygium aromaticum, syn. Eugenia caryophyllus)
on myrttikasvien (Myrtaceae) heimoon
kuuluva puu. Samalla nimellä kutsutaan
kasvin mausteeksi kuivattuja
kukkanuppuja.
• Kasvi ei nimestään huolimatta ole
sukua varsinaisille neilikoille.
Neilikka
• 73-85% eugenolia
• 7-12% beta-karyofylleeniä
• 2-11% eugenoliasetaattia
Vanilja
• Vanilja (Vanilla planifolia) on kämmekkäkasvien
(Orchidaceae) heimoon kuuluva kiipijäkasvi.
Sen varsi on useiden metrien pituinen,
lehdet paksut, kukat kellanvihreät, hedelmä
litumainen ja 15–20 sentin pituinen.
• Vanilja on myös kasvin siemenkodista valmistettava mauste.
Vanilja
• Vanilliini on vaniljan tärkein komponentti.
• Se on herkästi palava orgaaninen yhdiste, joka on
normaaliolosuhteissa olomuodoltaan valkokeltaista
kiteistä jauhetta, jolla on tunnusomainen haju.
• Vanilliinista käytetään myös nimiä
4-hydroksi-3-metoksibentsaldehydi
ja
2-metoksi-4-formyylifenoli.
• Vanilliinisokerissa on 1.3-3.8% vanilliinia
Maustepippuri
• Maustepippuri (Pimenta dioica) on jamaikalaisen myrttipensaisiin
kuuluvan puun puolikypsä, kuivattu hedelmä.
• Terpeenejä
• 1-16% alfa-pineeniä
• 1-19% sabineeniä
• 9-30% beta-karyofylleeniä
Maustepippuri
• Terpeenejä
• 1-16% alfa-pineeniä
• 1-19% sabineeniä
• 9-30% beta-karyofylleeniä
• kapsaisiini
• http://www.edinformatics.com/interactive_molecules/3D/capsaicin_mol
ecule.htm
Kardemumma
• Kardemumma (Elettaria cardamomum) on inkiväärikasveihin kuuluva
ruohovartinen kasvi, jonka siemeniä käytetään mausteena.
• Terpeenejä
• 20-40% 1,8-kineoli
• 28-34% alfa-terpinyyliasetaatti
• 2-14% limoneeni
• 3-5% sabineeni
Kardemumma
• Terpeenejä
• 20-40% 1,8-kineoli
• 28-34% alfa-terpinyyliasetaatti
• 2-14% limoneeni
• 3-5% sabineeni
Katajanmarjat
• Katajanmarja ei oikeastaan ole marja vaan
mehevä käpy. Alkukesällä kataja kukkii ja
kun kukinto on hedelmöitynyt se turpoaa
vihreäksi, pyöreäksi, kävyksi.
• Käpy tai "marja" kypsyy tummansiniseksi
vasta kolmantena vuonna. Sen takia pensaassa voi nähdä eri
ikäisiä marjoja, sekä vihreitä että sinisiä.
• Katajanmarjaa ei kannata syödä suurissa määrin koska se
luokitellaan myrkylliseksi. Mutta läpi aikojen marjaa on käytetty
mausteena eri tavoin ja pienissä määrissä se antaa ruokahalua ja edistää
ruoansulatusta.
Katajanmarjat
• Terpeenejä
• 36% Alfa-pineeniä
• 13% myrseeniä
• kareenia
Pomeranssi
Pomeranssi eli karvasappelsiini.
Pomeranssin kuori on paksumpi ja tiukasti kiinnittynyt niin,
että hedelmän kuoriminen on vaikeaa. Hedelmälohkojen kärkien välissä oleva
keskusta jää usein ontoksi (kuva oikealla). Pomeranssin hedelmä on hieman
appelsiinia pienempi ja muodoltaan litteämpi.
Pomeranssi ei ole kovin mehukas
ja siinä on paljon isohkoja siemeniä
Pomeranssin auringossa kuivattu ja hienoksi
jauhettu kuori on mm. mämmin,
glögin, piparkakkujen ja muiden
leivonnaisten mauste.
Pomeranssi
• Flavononeja (naringeniini, apigeniini)
Maillard-reaktio – sokeri ja aminohapot
• Grillaamisessa, leivän ja pullan paistamisessa sekä kahvin paahtamisessa
syntyy tuotteelle tyypillinen flavori (maitto) ja väri => tapahtuu Maillard reaktio eli karbonyyli-amiini –reaktio.
• Aminohapot ovat elintarvikkeiden luontaisia aineita. Samoin vapaita
sokereita löytyy vaikka grillipihvistä sen verran että tuo Maillard-reaktio
on mahdollinen. Grillauskastikehan on usein hieman makea eli se sisältää
jonkin verran sokereita. Grillauksen aikana pihvin pinnassa nuo yhdisteet
reagoivat keskenään.
• Maillard -reaktio vaatii yli 130 asteen lämpötilan, joten keitettyyn lihaan
tai mikroaaltouunissa kypsytettyyn pihvin tuonlaista aromia ja väriä ei
helposti muodostu. Reaktio tapahtuu kyllä kiehuvassakin vedessä mutta
kovin hitaasti.
Maillard-reaktio
Olut
• Ohramallas, humala,hiiva, vesi
• Aromiaineita muodostuu käymisprosessin aikana
• Humalasta syntyy aromiaineita ja se toimii kirkastajana saostaessaan
proteiineja
• Humalan pektiini lisää myös vaahdonmuodostusta
• Humalan aromiaineet ovat katkeroaineita (ks. alfahapot, betahapot) ja
humalaöljyä, jossa on myrseeniä ja humuleeniä.
Olut
Yhdiste
Aromi
Etyyliheksanaatti
Omena
Etyylioktanaatti
Hedelmä
2-fenyylietanoli
Hunaja
Etyyliasetaatti
Eetterinen
Isoamyyliasetaatti
Banaani
Isoamyylialkoholi
Mausteinen
Punaviini
• Sokereita: fruktoosi ja glukoosi
• Yleisimmät hapot: viinihappo (60-70% kaikista hapoista) ja omenahappo
Punaviini
• Muita: meripihkahappo, sitruunahappo
• Tanniineita (parkkihappoja) alle 0.2 g/l valkoviineissä
1-2.5 g/l punaviineissä(rypäleiden siemenistä ja kuoresta)
• Tanniinit ovat kasveissa esiintyviä fenolisia uuteaineita, flavonoideja,
jotka sitovat ja saostavat proteiinejä.
• Tanniineilla on voimakas värjäävä vaikutus, joka tulee esiin niiden
käytössä nahkaa parkitessa.
• Aineen nimi tuleekin parkitsemista tarkoittavasta englannin kielisestä
sanasta tanning.
Punaviini
• Tanniineja esiintyy monissa kasveissa, joissa niillä on erilainen funktio
kasvin eri osissa. Siemenissä ja juurissa ne tappavat bakteereita ja
rungossa osallistuvat myös kasvunsäätelyyn. Lehdille ne antavat kitkerän
maun, joka suojaa kasvinsyöjäeläimiltä. Silmuja ne suojaavat jäätymiseltä.
• Tanniineja esiintyy muun muassa puissa (esimerkiksi tammi, koivu,
eukalyptus, mänty, paju), useissa heinäkasveissa, apiloissa,
metsämarjoissa, greipissä, granaattiomenoissa.
• Runsaat tanniinit eli parkkihapot tekevät viinistä karvaan ja kovan, ja
voimakkaasti tanniininen viini tuntuu kuivattavan suun limakalvoja ja
vetävän ikeniä kasaan.
Punaviini
• Tanniineilla on kuitenkin tärkeä tehtävä: ne toimivat punaviinien
luonnollisena säilytysaineena ja mahdollistavat viinin varastoinnin ja
ikääntymisen.
• Kaikkein voimakkainta tanniinisuus on nuorissa punaviineissä. Viinin
ikääntyessä tanniinit
pehmenevät
ja viinistä tulee pehmeämpi
ja pyöreämpi.
Punaviini
Aromia-aineita: (rypäleistä, käymistuotteista => yli 600 yhdistettä
tunnistettu)
Linaloli tyyppisiä yhdisteitä (terpeeneitä)
estereitä
• Makuun vaikuttavat
rypälelajiket/-lajikkeet,
kasvupaikan maaperä ja ilmasto,
kasvukauden olot, käytetty hiiva
jne.
Konjakki
• Käyneen rypälemehun tislaus=> korkeassa lämpötilassa syntyy uusia
yhdisteitä
• Myös tammitynnyreistä uuttuu aromiaineita (tanniineja)
• Konjakista on analysoitu ainakin
– 18 asetaalia
– 59 alkoholia
– 28 aldehydiä mm. furfuraalia
– 70 esteriä
– 35 ketonia
– 3 laktonia
– 8 fenolia
– 27 happoa
Konjakki
• Konjakin värin kehittyminen tynnyrissä vuosien vieriessä
Joulukuusi
• Eteerinen öljy on kasveista höyrytislaamalla valmistettu vettä hylkivä neste,
joka sisältää haihtuvia aromeja.
• Havupuista saadaan näin uutettua erityisesti erilaisia
terpeeneitä
• Eteerisiä öljyjä valmistetaan aromaattisia aineita
sisältävien kasvien kukista, lehdistä, juurista,
hedelmistä ja pihkasta.
• Noin 10 % maailman kasvilajeista on aromaattisia,
eli ne sisältävät ainesosia, joiden tehtävä on suojella
kasvia kasvitaudeilta, homeelta, haavoilta ja
kuivumiselta.
• Eteerisillä öljyillä ryhmänä ei ole tiettyjä, yhteisiä
kemiallisia tai lääkkeenomaisia ominaisuuksia.
Hyvää Joulua!