Cellen en stevigheid van voedsel.

Transcriptie

1 Cellen en stevigheid van voedsel. Opmerkingen bij de stevigheid van voedingmiddelen met een structuur van plantencellen. 8 juni 2011

2 vruchtdeeltje weefsel van plantencellen

3 vruchtdeeltje buitenste laag (of lagen) cellen is beschadigd

4 vruchtdeeltje buitenste laag (of lagen) cellen beschadigd Dat betekent dat uit de kappotte cellen sap is vrijgekomen. Ook zijn er enzymen vrijgekomen (meestal worden deze enzymen geïnactiveerd door een milde hittebehandeling; blancheren genaamd)

5 Door het rijpen en door de enzymen die vrijgekomen zijn, verandert het weefsel van stevigheid. De enzymen breken de celwanden af. Daardoor vermindert de stevigheid van het weefsel.

6 De cel bestaat voor een groot deel uit: - celvocht met allerlei cellichaampjes - vacuole met vloeistof ( met de zelfde osmotische waarde als het celvocht) - de celwand

7 De stevigheid en veerkrachtigheid van het vruchtdeeltje wordt gevormd door een samenspel van: 1. Stugheid van de celwand

8 De stevigheid en veerkrachtigheid van het vruchtdeeltje wordt gevormd door eensamenspel van: 1. Stugheid van de celwand 2. De druk van de celvloeistof op de celwand

9 De stevigheid en veerkrachtigheid van het vruchtdeeltje wordt gevormd door eensamenspel van: 1. Stugheid van de celwand 2. De druk van de celvloeistof op de celwand 3. De ruimte en de aanhechting tussen de verschillende cellen.

10 De plantencel nader bekeken. (gebruikte informatie: Roa and Stevens. Viscoelastic properties of foods.) De plantencel is de basis van plantaardig weefsel. Er zijn verschillende soorten weefsel, maar de grootse bijdrage is het weefsel Parenchym. (in stevige platendelen zoals wortels vinden we ook een wezenlijke bijdrage van andere typen weefsel). De meeste cellen in de eetbare delen van planten bestaan uit Parenchym, min of meer rond Celkern van vorm, met dunne celwanden. De buurcellen zijn verbonden met een pektine-laag die de middenlamel worden genoemd. De ruimte tussen de cellen (extracellulaire ruimte) bevat voeistoffen en luchtplekken (interstitionele ruimten) met een gevariëerde grootte en vorm. De extracellulaire ruimte bedraagt tussen de 0%(aardappel) en 25% (appels). Mitochondrion Buurcellen Vacuole Celwand Plasma membraan Middenlamel Interstitionele ruimte

11 De plantencel nader bekeken. Elke cel is een met vloeistof gevulde huls met cytoplasma en een kern. Mitochondrion Vacuole Celwand Celkern Plasma membraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

12 De plantencel nader bekeken. Elke cel is een met vloeistof gevulde huls met cytoplasma en een kern. De meeste celvloeistof zit in de organel vacuole genaamd. Mitochondrion Vacuole Celwand Celkern Plasma membraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

13 De plantencel nader bekeken. Elke cel is een met vloeistof gevulde huls met cytoplasma en een kern. De meeste celvloeistof zit in de organel vacuole genaamd. Om het cytoplasma bevindt zich een plasmamembraan. Dit is een vette dubbellaag met semipermeabele(halfdoorlatende) eigenschappen. Deze eigenschappen zijn zeer belangrijk voor de stevigheid van het weefsel. Celkern Mitochondrion Vacuole Celwand Plasma membraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

14 De plantencel nader bekeken. Buiten de membraan zit de celwand. Deze bestaat uit starre fibrillen van cellulose die ongeordend liggen ingebed in een geheel van pektine. In de eetbare gedeelten van vruchten en groenten komen geen ligninelagen voor (lignine is houtstof). Mitochondrion Vacuole Celwand Celkern Plasma membraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

15 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Turgor. Onder gewone omstandigheden houdt de cel de vloeistof onder druk, genaamd turgor. Deze druk is afhankelijk van de vochtigheid van de omgeving van het weefsel. Mitochondrion Vacuole Celwand Celkern Plasma membraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

16 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Turgor. Onder gewone omstandigheden houdt de cel de vloeistof onder druk, genaamd turgor. Deze druk is afhankelijk van de vochtigheid van de omgeving van het weefsel. De plasmamembraan is permeabel voor water, minder permeabel voor veel opgeloste stoffen, maar voor sommige opgeloste stoffen is de membraan impermeabel. Door dit verschil in permeabiliteit is de cel instaat in het celvocht een hoge concentratie van opgeloste stof te handhaven, daardoor wordt het water vastgehouden en hierdoor ontstaat de druk die turgor wordt genoemd. Celkern Mitochondrion Vacuole Celwand Plasma membraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

17 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Plasmolyse. Er stelt zich altijd een evenwicht in tussen de waterdruk in de cel en de waterdruk buiten de cel. Bijvoorbeeld door de cellen in een geconcentreerde oplossing van de suiker mannitol te leggen ( de celmembraan is niet permeabel voor mannitol) ontstaat er een omgeving met een hoge osmotische waarde. Celkern Het water uit de cel verplaatst zich via de membraan naar buiten. Mitochondrion Vacuole Celwand Plasmamembraan Middenlamel Buurcellen Interstitionele ruimte

18 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Plasmolyse. Er stelt zich altijd een evenwicht in tussen de waterdruk in de cel en de waterdruk buiten de cel. Bijvoorbeeld door de cellen in een geconcentreerde oplossing van de suiker mannitol te leggen ( de celmembraan is niet permeabel voor mannitol) onstaat er een omgeving met een hoge osmotische waarde. Het water uit de cel verplaatst zich via de membraan naar buiten. Dit verschijnsel wordt plasmolyse genoemd. De stevgheid van de cel en dus de stevigheid van het weefsel neemt hierdoor sterk af. Celkern Mitochondrion Vacuole Celwand Plasmamembraan De verklaring hiervoor is dat de waterdruk (door de turgor) in de celvloeistof enorm is afgenomen. Vergelijk het met een voetbal waar de lucht uit is gehaald. Buurcellen Interstitionele ruimte Middenlamel Cel met plasmolyse. De inhoud van de cel, binnen het celmembraan is gekrompen door afgifte van water aan de omringende vloestof.

19 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Koken van groenten en fruit. I Celwand en intercellulaire ruimte. Door het koken van groenten en fruit verandert de celwand en de verbinding tussen de cellen. De aanwezige pektine lost op in warm water. Dat betekent dat de structuur van de celwand verandert en de intercellulaire ruimte verandert. De pektine verdwijnt als bindende factor. Hieronder (midden) is te zien hoe de bindende werking van pektine in de celwand wordt voorgesteld. Ook hemi-cellulose en extensinen (links en rechts) hebben een bindende werking in de celwand. Bij het koken blijft de bindende werking van hemi-cellulose en extensinen min of meer bestaan, terwijl pektine als factor wegvalt in de cellulose-structuur. Opgeloste pektine is een soort lijm-gel en geeft na afkoelen wel enige stevgheid, maar de flexibele bijdrage aan de starre cellulose-structuur komt niet weer terug. Binding cellulose-fibrillen door hemicellulose Binding cellulose-fibrillen door pektine Binding cellulose-fibrillen Extensinen (eiwit) In de celwand is pektine aanwezig, maar tussen de cellen (intercellulaire ruimte) is ook pektine aanwezig. Als aardappels worden gekookt, worden ze eerst zacht en uiteindelijk valt het weefsel uiteen tot een papje. De celwand. M.M.A. Sassen Natuurwetenschap & Techniek 30 november

20 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Koken van groenten en fruit. II Zetmeel. Bij zetmeelhoudende plantendelen is de stevigeheid van het materiaal afhankelijk van het gedrag van het zetmeel. Het zetmeel is in korrels aanwezig en die vallen uit elkaar tijdens het koken. Het zetmeel vormt een gel en dat kan na het afkoelen een grote stevigheid geven. (verstijfseling). Bij plantenweefsels die niet helemaal worden kapotgekookt blijft de cel-weefselstrutuur meedoen als factor die de stevigheid bepaalt. Degen. De stevigheid die in bijvoorbeeld brooddeeg ontstaat door het koken, is voor een belangrijk deel te danken aan het aanwezige zetmeel. In degen is meestal niet genoeg water aanwezig om de zetmeelkorrels helemaal uit elkaar te laten vallen. Bij gekookte (of gebakken) degen is wordt de stevigheid bepaald door een combinatie van: - gezwollen zetmeelkorrels gevuld met vertakt zetmeel (amylopektine) dat is verstijfseld. - een lijmlaag rondom de gezwollen zetmeelkorrels. De laag bestaat uit (onvertakt) zetmeel (amylose) dat is verstijfseld.

21 Factoren die de stevigheid van het weefsel bepalen. Enzymen. Intact plantenweefsel kunnen we opvatten al een tankenpark bij een chemisch bedrijf. Keurig op orde, maar alle stoffen die voor de chemische processen nodig zijn staan op een kluitje veilig gescheiden bij elkaar. In plantencellen zijn in de intacte cel de meeste enzymen wel aanwezig, maar ze kunnen niet bij het stoffen komen die ze kunnen afbreken. Denk bijvoorbeeld aan: - pektinesplitsende enzymen (pektinasen) of - zetmeelsplitsende enzymen (amylasen). Als een plantencel wordt beschadigd, wordt alles door elkaar gegooid (met de buldozer door het tankenpark van het chemische bedrijf) en kunnen deze enzymen actief worden en de structuurelementen pektine en zetmeel gaan afbreken. Afbreken van zetmeel en pektine betekent minder stevigheid; het celmateriaal wordt zachter of zelf helemaal vloeibaar. Blancheren. De meeste enzymen worden geïnactiveerd door een hittebehandeling. Meestal past men een mild verhittingsproces proces toe blancheren genaamd. Elk enzym heeft zijn eigen inactiveringstemperatuur (meestal een traject). Veel zetmeelafbrekende enzymen worden pas geïnactiveerd bij hoge temperaturen (70-80 o C). Het verhitten van plantenmateriaal in tanks of blancheurs kan soms traag verlopen. Enzymen met een hoge inactiveringstemperatuur krijgen dan veel tijd om weefselstructuur af te breken, voor dat de afbraak stopt door inactivering van het enzym.

22 Eind