4. Функции воды в сырье и пищевых продуктах.

Вода, не являясь пищевым продуктом – питательным, веществом чрезвычайно важна для жизни: стабилизатор температуры тела, переносчик нутриентов и отходов жизнедеятельности, компонент реакций и реакционная среда, стабилизатор конформации биополимеров (белков, жиров, углеводов). Вода – вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул в т.ч. и каталитические свойства.

Функции воды в пищевых системах:

1) Присутствует в качестве внутриклеточного и межклеточного компонента растительных и животных объектов.

2) Присутствует как диспергирующая среда и растворитель во многих пищевых системах.

3) Обуславливает консистенцию продуктов.

4) Обеспечивает внешний вид и вкус пищевых продуктов.

5) Влияет на устойчивость пищевого продукта при хранении.

Исходя из того, что многие виды пищевых продуктов содержат большое кол-во влаги, влияющей на сохранность, необходимы способы для длительного хранения продуктов.

Вода является непосредственным участником всех гидролитических процессов, поэтому её удаление или связывание солью или сахаром будет тормозить многие реакции и ингибировать рост микроорганизмов.

5. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах. Методы определения свободной и связанной воды.

Значение воды в пищевых продуктах определяется её связью с пищевым продуктом. Общая влажность, определяемая простым методом высушивания, просто указывает количество влаги в продукте, но не характеризует её причастность к гидролитическим, биохимическим и микробиологическим процессам. Свободная влага не связана с биополимерами(белки, липиды, углеводы) и доступно для протекания химических, биохимических и микробиологических реакций.

Связанная влага прочно связана с биополимерами физическими, химическими связями: водородной, ковалентной, ионной и гидрофобными взаимодействиями.

Связанная влага –та влага, которая существует вблизи растворенного неводного компонента, имеет низкую молекулярную подвижность и не замерзает при температуре 40оС. Некоторые виды связанной влаги не замерзают и при температуре = -60оС.

Количество и прочность связи воды с другими компонентами зависит от: природы неводного компонента, состава соли, pH, t.

Рассмотрим распределение свободной и связанной влаги в пищевых системах. Общая влажность зерна составляет 15-20% из которых 10-15% приходится на связанную влагу. Если влажность хранящегося зерна будет повышаться, появится свободная влага и биохимические процессы усилятся, зерно начнет прорастать.

В то время как плоды и овощи имеют влажность 75-90%. В основном это свободная влага и примерно лишь 5% связанная влага, удерживаемая коллоидами (белками и углеводами). Это очень прочно связанная влага, поэтому плоды и овощи легко высушиваются до содержания влаги 10-15%, а дальнейшее высушивание требует специальных методов.

Методы определения свободной и связанной влаги:

1) Дифференциально-сканирующая калориметрия. Образец охлаждают до температуры меньше 0оС, при таких условиях свободная влага замерзает. При нагревании этого образца в калориметре можно измерить количество теплоты, затраченное на плавление замерзшей части. Тогда незамерзшая влага будет определяться, как разница между общей и замерзшей.

2) Термогравиметрический метод. Основан на определении скорости высушивания. В контролируемых условиях отлеживают границу между областью постоянной скорости высушивания и областью, где эта скорость снижается. Эта граница свидетельствует или характеризует связанную влагу.

3) Диэлектрические измерения. Метод основан на том, что при 0оС значение диэлектрической проницаемости воды и льда примерно одинаковы, но диэлектрическое поведение связанной влаги существенно отличается от диэлектрического поведения основной массы воды и льда.

4) Измерение теплоемкости. Теплоемкость воды больше, чем теплоемкость льда т.е с повышением температуры разрываются водородные связи воды. Это свойство используют для определения подвижности молекул. Если влажность продукта низкая и влага специфически связана, то её вклад в теплоемкость незначительный. В областях высокого содержания влаги присутствует в основном свободная вода и её вклад в теплоемкость более значительный.

5) Метод ядерно-магнитного резонанса. Проводят изучение подвижности воды в неподвижной матрице. При наличии свободной и связанной влаги получают 2 линии спектра вместо 1, которая характеризует объемную влагу.