Пищевая ценность сельскохозяйственного сырья и продовольственных товаров

Пищевая ценность сельскохозяйственного сырья и продовольственных товаров

ХИМИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ.

Тема №2.

Раздел 2.7

ПЛАН ЛЕКЦИИ

— Вода: основные свойства, структурные состояния в пищевых продуктах.

— Роль в формирования потребительских свойств и безопасности пищи.

ВОДА

— Содержание воды – важный показатель качества пищевых продуктов.

— Она не имеет питательной ценности.

— Является непременным компонентом пищевых продуктов.

— Повышенное или пониженное ее содержание сверх установленной нормы ухудшает качество продуктов.

— Она:

◦ Клеточный и внеклеточный компонент;

◦ Служит диспергирующей средой и растворителем в растительных и животных продуктах.

◦ Обуславливает консистенцию и структуру продукта;

◦ Влияет на его внешний вид и вкус;

◦ Влияет на устойчивость продукта при хранении.

— В молекуле воды атом кислорода имеет четыре электронные пары:

◦ Две из них участвуют в образовании двух полярных ковалентных связей Н-О (связывающие);

◦ Две другие – несвязывающие.

— Ковалентные связи воды образованы за счет перекрывания двух одноэлектронных р -облаков атома кислорода и одноэлектронных s -облаков двух атомов водорода.

— Угол между связями в молекуле воды – 104,5°С.

— В молекуле воды имеется 4 полюса зарядов: 2+ и 2-.

— Положительные заряды сосредоточены у атомов водорода, т.к. кислород электроотрицательней водорода.

— Два отрицательных полюса приходятся на две несвязывающие электронные пары кислорода.

— Физические свойства:

◦ Бесцветная жидкость без вкуса и запаха;

◦ Кипит при 100 °С (при давлении 101,3 кПа);

◦ Замерзает при 0 °С;

◦ Максимальная плотность (при + 4 °С) равна 1 г/см³

— Как основной составной компонент:

◦ Мясо (60-80 %);

◦ Плоды и овощи (65-95 %);

◦ Молоко (87-90 %);

◦ Рыба (62-84 %);

◦ Напитки (90 и более %);

◦ Сыр (37 %);

◦ Маргарин (16-18%);

◦ Мука (12-14 %);

◦ Обжаренные зерна кофе (5 %);

◦ Сахар (0,14-0,4 %).

— Влагосодержание указывает на количество в лаги в продукте, но не характеризует ее причастность к химическим, биохимическим и микробиологическим изменениям в нем.

— Общее содержание воды продукта можно подразделить на:

• «прочно связанную»

• «свободную»

--- «Прочно связанная» вода входит в состав кристаллов солей, а также белка, углеводов, липидов.

Эта вода может быть высвобождена путем затраты определенного количества энергии.

--- Связанная вода имеет плотность 1,2 г/см³ и более, замерзает при температуре (-50…-70 °С).

Большая часть воды в пищевом продукте может быть превращена в лед при -5 °С, вся вода – при -50 °С и ниже;

Однако определенная доля прочно связанной воды не замерзает даже при температуре -60 °С.

---  «Свободная» вода не связана физически или химически, она находится в молекулярном состоянии в межмолекулярных промежутках белков, углеводов, липидов и частично сориентирована в нестойкое флуктуирующее образование.

Флуктуации молекул воды очень непрочные, отдельные молекулы находятся в постоянном движении относительно друг друга и обнаруживают тем самым определенную активность.

В процессе движения отдельные молекулы, обладающие большим моментом количества движения, могут покидать свободные промежутки между молекулами пищевого продукта и выходить на его поверхность и в окружающую среду.

Плотность свободной воды – около 1 г/см³, температура замерзания – 0°С.

— В процессе переработки и хранения пищевых продуктов вода может переходить из одного состояния в другое:

◦ Варка картофеля, выпечка хлеба – в результате набухания белков и клейстеризации крахмала свободная вода переходит в связанное состояние;

◦ Оттаивание замороженных овощей или мяса - часть связанной влаги переходит в свободное состояние.

 

— Свободная вода создает благоприятные условия для развития микроорганизмов и деятельности ферментов, поэтому продукты с большим содержанием воды являются скоропортящимися.

— Вода и ее содержание в пищевых продуктах являются важнейшими факторами, влияющими на их устойчивость при хранении.

— Для характеристики устойчивости к порче используют показатель активности воды (АВ, А w, aw)/

— Этот показатель влияет на срок годности, безопасность, структуру и запах пищевых продуктов.

— Термин «активность воды» был введен в 1952 г., когда было доказано, что существует зависимость между состоянием воды в продукте и ростом микроорганизмов в нем.

 

Активность воды:
физический смысл

— Движущиеся молекулы, разлетаясь в стороны, создают поддающееся физическому измерению давление.

— Давление водяных паров у поверхности продукта принято отождествлять со значением активности воды.

— Его можно обнаружить с помощью измерительных приборов и выразить в соответствующих единицах.

— В качестве величин сравнения для обнаруживаемого давления водяных паров над продуктом берут давление пара чистой воды при той же температуре.

— Если принять давление пара чистой воды за Р0, а давление пара над продуктом – за Р, то:

— (Р0–Р) / Р0 = 1– Р / Р0 = 1 – АW;

— Исходя из этого, активность воды можно определить по формуле:

— АW = P / P0.                                                       

— В соответствии с законом Рауля о молярных фракциях посредством деления числа молей воды в растворе на общее число молей в растворе (растворенные вещества и вода):

AW = моли воды/(моли воды + моли растворенного вещества);

— Отношение Р/Р0 численно соответствует значению AW, однако полностью отождествлять понятия AW и относительной влажности воздуха над поверхностью продукта нельзя.

— Это объясняется тем, что относительная влажность характеризует состояние влаги в атмосфере над продуктом и можно рассматривать ее воздействие на продукт с точки зрения влагомассообмена с окружающей средой.

— Относительная влажность – понятие сугубо физическое, не характеризующее свойства самого продукта, активность воды определяет состояние «свободной» воды в веществе и представляет собой сложный комплекс свойств общей массы «несвязанной» воды продукта.

— Являясь физической величиной, AW имеет биологическое значение, как общий показатель доступности воды для микроорганизмов.

— Установлено, AW оказывает непосредственное влияние на способность микроорганизмов:

— к росту и размножению,

— на активность обмена веществ,

— сопротивляемость воздействию различных неблагоприятных факторов внешней среды.

— Бактерии, дрожжи и плесневые грибы имеют в своем составе 70-75% воды.

— Следовательно, для образования новых микробных клеток необходима свободная влага, содержащаяся в продукте.

— Так как AW характеризует наличие в продукте «свободной влаги», то, чем выше значение AW, тем лучше будут условия для жизнедеятельности микроорганизмов.

— Если же значение AW будет ниже минимального для каждого вида микроорганизмов, чем пороговая величина, то размножение соответствующей группы микроорганизмов исключается.

— Активность воды влияет на метаболизм токсигенной микробиоты, встречающейся в пищевых продуктах.

Минимальные значения активности воды для роста патогенных микроорганизмов и образования ими токсинов

Наименование микроорганизма	Токсин	Минимальная А W для роста микроорганизма	Минимальная АW для токсинообразования
А. flavus	Афлатоксин	0,78-0,80	0,83
P. expansum	Патулин	0,81	0,85
A. ochraceus	Охратоксин	0,77	0,85
C. botulinum	Ботулинический токсин	0,94	0,97
S. aureus	Энтеротоксины В А	0,91-0,86 0,87-0,90	0,96-0,97 0,87-0,89

 

— AW – показатель доступности воды и для ферментов.

— Под действием ферментов белки, липиды и углеводы могут расщепляться, при этом образуются химические соединения, отрицательно влияющие на качество пищевых продуктов.

— Большая группа ферментов снижает свою активность при АW менее 0,85, тем самым исключается их биохимическое воздействие.

— Липаза, расщепляющая жиры, сохраняет свою активность даже при очень низких значениях активности воды (AW < 0,3).

— Этим можно объяснить прогорклость долго хранившихся продуктов, содержащих масла и жиры.

— Пища с AW < 0,6 является стабильной при хранении, однако и в ней могут происходить различные химические и ферментативные реакции, приводящие к порче пищевого продукта.

— Оптимальным интервалом значений AW для стабильного длительного хранения пищевых продуктов является 0,2-0,3.

К ним относятся:

— метод равновесия Лэндрока и Проктора;

— метод с использованием волосяного гигрометра;

— метод с применением солей (приборов фирмы СИНА);

— метод определения точки росы.

Метод Лэндрока-Проктора основан на факте, что содержание воды в продукте зависит от относительной влажности окружающей среды.

— Не требуется применение дорогостоящих приборов, однако он очень требователен к наличию достаточно большого термостатированного пространства, и здесь необходим камерный или хотя бы шкафной термостат.

— Ход работы в этом методе состоит в том, что в банку для консервирования объемом около 500 мл наливают 300 мл серной кислоты различной концентрации и, следовательно, известной активности воды.

— Над уровнем кислоты в банку помещают образец весом 5 плюс/минус 0,5 г. Делают серию из 8-10 образцов одного и того же продукта и готовят растворы кислоты различной концентрации согласно ожидаемой а_W образца.

— Банки герметично закрывают и помещают в термостат на 24 часа при 25 °С. Затем в процентах определяют приращение или убыль массы, т.е. по концентрации серной кислоты определяют, произошла ли эмиссия или сорбция воды.

— По известным величинам а_W  серной кислоты и по процентной убыли или приращению веса серии образцов путем графической интерполяции затем устанавливается а_W  образца, т. е. Величина, когда наступило равновесное состояние между влажностью образца и влажностью серной кислоты.

Схема измерителя СИНА:

 

Продукт,

Дистиллированная вода

— В последнее время для измерения А_W  применяют методы, которые нельзя отнести ни к одной из вышеперечисленных групп, т. е. специальные методы.

— К ним относятся:

◦ метод емкостного сопротивления,

◦ ЯМР,

◦ метод микроволнового и инфракрасного излучения

Пищевая ценность сельскохозяйственного сырья и продовольственных товаров

ХИМИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ.

Тема №2.

Раздел 2.7

ПЛАН ЛЕКЦИИ

— Вода: основные свойства, структурные состояния в пищевых продуктах.

— Роль в формирования потребительских свойств и безопасности пищи.

ВОДА

— Содержание воды – важный показатель качества пищевых продуктов.

— Она не имеет питательной ценности.

— Является непременным компонентом пищевых продуктов.

— Повышенное или пониженное ее содержание сверх установленной нормы ухудшает качество продуктов.

— Она:

◦ Клеточный и внеклеточный компонент;

◦ Служит диспергирующей средой и растворителем в растительных и животных продуктах.

◦ Обуславливает консистенцию и структуру продукта;

◦ Влияет на его внешний вид и вкус;

◦ Влияет на устойчивость продукта при хранении.

— В молекуле воды атом кислорода имеет четыре электронные пары:

◦ Две из них участвуют в образовании двух полярных ковалентных связей Н-О (связывающие);

◦ Две другие – несвязывающие.

— Ковалентные связи воды образованы за счет перекрывания двух одноэлектронных р -облаков атома кислорода и одноэлектронных s -облаков двух атомов водорода.

— Угол между связями в молекуле воды – 104,5°С.

— В молекуле воды имеется 4 полюса зарядов: 2+ и 2-.

— Положительные заряды сосредоточены у атомов водорода, т.к. кислород электроотрицательней водорода.

— Два отрицательных полюса приходятся на две несвязывающие электронные пары кислорода.

— Физические свойства:

◦ Бесцветная жидкость без вкуса и запаха;

◦ Кипит при 100 °С (при давлении 101,3 кПа);

◦ Замерзает при 0 °С;

◦ Максимальная плотность (при + 4 °С) равна 1 г/см³

— Как основной составной компонент:

◦ Мясо (60-80 %);

◦ Плоды и овощи (65-95 %);

◦ Молоко (87-90 %);

◦ Рыба (62-84 %);

◦ Напитки (90 и более %);

◦ Сыр (37 %);

◦ Маргарин (16-18%);

◦ Мука (12-14 %);

◦ Обжаренные зерна кофе (5 %);

◦ Сахар (0,14-0,4 %).

— Влагосодержание указывает на количество в лаги в продукте, но не характеризует ее причастность к химическим, биохимическим и микробиологическим изменениям в нем.

— Общее содержание воды продукта можно подразделить на:

• «прочно связанную»

• «свободную»

--- «Прочно связанная» вода входит в состав кристаллов солей, а также белка, углеводов, липидов.