Вода в продуктах питания

Содержание:

Введение                                                                                                                   2                                                                                                    

Свободная и  связанная влага в пищевых  продуктах                                          3                                                    

Активность воды. Изотермы сорбции                                                                  9                      

Активность воды и стабильность пищевых продуктов                                      13

Роль льда в  обеспечении стабильности пищевых  продуктов                                 17                               

Методы определения  влаги в пищевых продуктах                                                     19

Заключение                                                                                                                        20

Список литературы                                                                                                          21                           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

       Вода  — важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует и разнообразных  растительных и животных продуктах  как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда  и растворитель, обусловливая их консистенцию и структуру и влияя на внешний  вид, вкус и устойчивость продукта при  хранении. Благодаря физическому  взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи.

       Количество  воды в пищевых продуктах влияет на их качество и сохраняемость. Скоропортящиеся  продукты с повышенным содержанием  влаги без консервирования длительное время не сохраняются. Вода, содержащаяся в продуктах, способствует ускорению  в них химических, биохимических  и других процессов. Продукты с малым  содержанием воды лучше сохраняются.

       Многие  виды пищевых продуктов содержат большое количество влаги, что отрицательно сказывается на их стабильности в процессе хранения. Поскольку вода непосредственно участвует в гидролитических процессах, ее удаление или связывание за счет увеличения содержания соли или сахара тормозит многие реакции и ингибирует рост микроорганизмов, таким образом удлиняя сроки хранения продуктов. Важно также отметить, что удаление влаги путем высушивания или замораживания существенно влияет на химический состав и природные свойства. 

       Целью данной работы является исследование свойств  и особенностей поведения воды и льда в пищевых продуктах.

       Для достижения поставленной цели решаются следующие основные задачи:

       -изучение  различных форм связи воды  в пищевых продуктов;

       -выяснение  взаимосвязи активности воды  пищевых продуктов с их физико-химическими,  реологическими и технологическими  свойствами, а также качественными  изменениями при обработке и  хранении.

 
Свободная и связанная влага в пищевых  продуктах

             Вода в пищевых продуктах играет, как уже отмечалось, важную роль, т. к. обусловливает консистенцию и структуру продукта, а ее взаимодействие с присутствующими компонентами определяет устойчивость продукта при хранении.

       Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нем, но не характеризует  ее причастность к химическим, биохимическим  и микробиологическим изменениям в продукте. В обеспечении его устойчивости при хранении важную роль играет соотношение свободной и связанной влаги. Связанная влага — это ассоциированная вода, прочно связанная с различными компонентами — белками, липидами и углеводами за счет химических и физических связей. Свободная влага — это влага, не связанная полимером и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических реакций. Рассмотрим некоторые примеры.

       При влажности зерна 15 — 20% связанная вода составляет 10 — 15%. При большей влажности появляется свободная влага, способствующая усилению биохимических процессов (например, прорастанию зерна).

       Плоды и овощи имеют влажность 75 — 95%. В основном, это свободная вода, однако примерно 5% влаги удерживается клеточными коллоидами в прочно связанном состоянии. Поэтому овощи и плоды легко высушить до 10 — 12%, но сушка до более низкой влажности требует применения специальных методов.

       Большая часть воды в продукте может быть превращена в лед при —5°С, а вся — при — 50°С и ниже. Однако определенная доля прочно связанной влаги не замерзает даже при температуре —60°С.

       «Связывание воды» и «гидратация» — определения, характеризующие способность воды к ассоциации с различной степенью прочности с гидрофильными веществами. Размер и сила связывания воды или гидратации зависит от таких факторов, как природа неводного компонента, состав соли, рН, температура.

       В ряде случаев термин «связанная вода» используется без уточнения его смысла, однако предлагается и достаточно много его определений. В соответствии с ними связанная влага:

• характеризует равновесное влагосодержание образца при некоторой температуре и низкой относительной влажности;
• не замерзает при низких температурах (—40°С и ниже);
• не может служить растворителем для добавленных веществ;
• дает полосу в спектрах протонного магнитного резонанса;
• перемещается вместе с макромолекулами при определении скорости седиментации, вязкости, диффузии;
• существует вблизи растворенного вещества и других неводных веществ и имеет свойства, значительно отличающиеся от свойств всей массы воды в системе.

       Указанные признаки дают достаточно полное качественное описание связанной воды. Однако ее количественная оценка по тем или  иным признакам не всегда обеспечивает сходимость результатов. Поэтому большинство исследователей склоняются к определению связанной влаги только по двум из перечисленных выше признаков. По этому определению, связанная влага — это вода, которая существует вблизи растворенного вещества и других неводных компонентов, имеет уменьшенную молекулярную подвижность и другие свойства, отличающиеся от свойств всей массы воды в той же системе, и не замерзает при — 40°С. Такое определение объясняет физическую сущность связанной воды и обеспечивает возможность сравнительно точной ее количественной оценки, т.к. вода, незамерзающая при — 40°С, может быть измерена с удовлетворительным результатом (например, методом ПМР или калориметрически). При этом действительное содержание связанной влаги изменяется в зависимости от вида продукта.

       Причины связывания влаги в сложных системах различны. Наиболее прочно связанной является так называемая органически связанная вода. Она представляет собой очень малую часть воды в высоковлажных пищевых продуктах и находится, например, в щелевых областях белка или в составе химических гидратов. Другой весьма прочно связанной водой является близлежащая влага, представляющая собой монослой при большинстве гидрофильных групп неводного компонента. Вода, ассоциированная таким образом с ионами и ионными группами, является наиболее прочно связанным типом близлежащей воды. К монослою примыкает мультислойная вода (вода полимолекулярной адсорбции), образующая несколько слоев за близлежащей водой. Хотя мультислой — это менее прочно связанная влага, чем близлежащая влага, она все же еще достаточно тесно связана с неводным компонентом, и потому ее свойства существенно отличаются от чистой воды. Таким образом, связанная влага состоит из «органической», близлежащей и почти всей воды мультислоя.

       Кроме того, небольшие количества воды в  некоторых клеточных системах могут иметь уменьшенные подвижность и давление пара из-за нахождения воды в капиллярах. Уменьшение давления пара и активности воды (a_w) становится существенным, когда капилляры имеют диаметр меньше, чем 0,1µ м. Большинство же пищевых продуктов имеют капилляры диаметром от 10 до 100 μм, которые, по-видимому, не могут заметно влиять на уменьшение a_w в пищевых продуктах.

       В пищевых продуктах имеется также  вода, удерживаемая макромолекулярной матрицей. Например, гели пектина и крахмала, растительные и животные ткани при небольшом количестве органического материала могут физически удерживать большие количества водых [3].

       Хотя  структура этой воды в клетках  и макромолекулярной матрице  точно не установлена, ее поведение в пищевых системах и важность для качества пищи очевидна. Эта вода не выделяется из пищевого продукта даже при большом механическом усилии. С другой стороны, в технологических процессах обработки она ведет себя почти как чистая вода. Ее, например, можно удалить при высушивании или превратить в лед при замораживании. Таким образом, свойства этой воды, как свободной, несколько ограничены, но ее молекулы ведут себя подобно водным молекулам в разбавленных солевых растворах.

       Именно  эта вода составляет главную часть  воды в клетках и гелях, и изменение  ее количества существенно влияет на качество пищевых продуктов. Например, хранение гелей часто приводит к потере их качества из-за потери этой воды (так называемого синерезиса). Консервирование замораживанием тканей часто приводит к нежелательному уменьшению способности к удерживанию воды в процессе оттаивания.

       В таблицах 1 и 2 описаны свойства различных  видов влаги в пищевых продуктах. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Таблица 1 - Категории свободной влаги в пищевых продуктах 

 
 
Таблица 2 - Категории связанной влаги  в пищевых продуктах