Активность воды и стабильность пищевых продуктов

Часто различные пищевые продукты с одним и тем же содержанием влаги, портятся по-разному. При этом имеет значение, насколько вода ассоциирована с неводными компонентами. Вода сильнее связанная, меньше способна поддерживать процессы, разрушающие продукты (например, рост микроорганизмов и гидролитические химические реакции).

Чтобы учесть эти факторы был введен термин «активность воды».

Под показателем активности воды понимают отношение давления водяного пара на поверхности продукта, к давлению пара над водой при той же температуре

P _W

a _w =

P_O ,

где a _w - активность воды;

P_O, Pw -давление пара над поверхностью воды и над продуктом.

По активности воды все продукты делят на:

- продукты с высокой влажностью a_w > 0,9;

- продукты с низкой влажностью a_w < 0,6;

- продукты с промежуточной влажностью 0,6 < a_w < 0,9.

В продуктах с низкой влажностью могут идти реакции:

- неферментативного потемнения;

- окисления жиров;

- потери витаминов.

Микробиологические процессы в таких продуктах не идут. В продуктах с высокой влажностью в основном наблюдается микробиологическая порча. В продуктах с промежуточной влажностью преобладают микробиологические и ферментативные процессы. В основном порчу продуктов с промежуточной влажностью вызывают дрожжи и плесени, меньше – бактерии. Дрожжи вызывают порчу сиропов, кондитерских изделий, джемов, сушеных фруктов; плесени – мяса, джемов, пирожных, печенья и т.д.

Эффективным средством для предупреждения микробиологической порчи и целого ряда химических реакций, снижающих качество пищевых продуктов при хранении, является снижение активности воды в пищевых продуктах. Для этого используют такие технологические приемы, как сушка, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль, гидрофильные добавки, например, фруктовые и овощные порошки и др.), замораживание.

Помимо влияния на химические реакции и рост микроорганизмов, активность воды имеет значение и для текстуры продуктов.

Например, максимальная активность воды, допустимая в сухих продуктах без потерь желаемых свойств – это 0,35- 0,5, в зависимости от продукта (сухое молоко, крекеры, инстант – продукты и т.п.). Большая a_w необходима для продуктов мягкой текстуры, которые не должны обладать хрупкостью.

7.4 Методы определения влаги в пищевых продуктах

В лабораторно- производственной практике пищевых производств обычно контролируется только массовая доля всей влаги в объекте независимо от форм ее связи, т.е. его влажность. Выражается этот показатель в долях единицы или процентах.

Существуют различные методы определения влажности: химические, термогравиметрические, рефрактометрические, электрические методы и др.

Термогравиметрический метод (метод сушки) основан на удалении влаги из исследуемого объекта путем повышения температуры. При этом пробу исследуемого материала (навеску) взвешивают до сушки и после получения сухого остатка, а затем определяют убыль в массе, которая условно принимается за влагу.

К термогравиметрическим методам относят: метод высушивания до постоянной массы, ускоренные методы высушивания в электрических сушильных шкафах и экспресс – метод высушивания на приборе ВНИИХП-ВЧ.

Рефрактометрическое определение влажности основано на непосредственном определении содержания сухих веществ в самом объекте или его растворе по показателю преломления, измеряемому с помощью рефрактометра. Влажность в этом случае рассчитывается по разности единицы массы анализируемого вещества и доли в ней сухих веществ. Рефрактометрический метод определения влажности используют для трудновысушиваемых растворимых в воде продуктов, например, патока, карамель, помадные массы в кондитерском производстве.

Для определения свободной и связанной воды в пищевых продуктах используют методы:

1) дифференциальной сканирующей калориметрии;

2) термогравиметрический метод измерения скорости высушивания в контролируемых условиях;

3) метод ядерно-магнитного резонанса и др.

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняет вода в организме человека?

2. Какие функции выполняет вода в пищевых продуктах?

3. Что такое свободная и связанная влага? Какие существуют формы связи влаги с материалом?

4. Что такое активность воды? Как подразделяют пищевые продукты в зависимости от величины активности воды?

5. Какие процессы протекают при хранении в продуктах с различной активностью воды? Какие технологические приемы позволяют снизить величину активности воды?

6. Какие методы определения влаги в пищевых продуктах Вы знаете?

ДРУГИЕ КОМПОНЕНТЫ ПИЩИ.

НЕАЛИМЕНТАРНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Пищевые продукты предоставляют собой сложные многокомпонентные системы, состоящие из сотен химических соединений. Помимо макро- и микронутриентов в их состав входят вещества, участвующие в формировании вкуса, аромата, цвета, предшественники и продукты распада основных нутриентов, биологически активные вещества.

Органические кислоты. Лимонная, молочная, винная, салициловая и ряд других органических кислот не только сообщают плодам, овощам, молочнокислым и др. продуктам специфический приятный вкус, но и в вместе с пищевыми волокнами способствуют развитию полезной микрофлоры в кишечнике, сдерживают гнилостные, бродильные процессы. Свободные органические кислоты пищи поддерживают необходимое кислотно-щелочное равновесие организма. Наиболее резкое ощущение кислого плодам и ягодам придает винная кислота, наиболее приятное - лимонная кислота. Особенно богаты лимонной кислотой цитрусовые, клюква, черная смородина. Клюква и брусника, благодаря наличию в них свободной бензойной кислоты обладают противомикробными свойствами. Свободная салициловая кислота придает малине потогонное действие. Тартроновая кислота, содержащаяся в капусте, яблоках, моркови, огурцах, помидорах и др. овощах и фруктах, сдерживает липогенез - превращение углеводов в жиры при избыточном углеводном питании. Суточная потребность человека в свободных органических кислотах - 2г. Широко используют пищевые кислоты в качестве технологических пищевых добавок для регулирования рН в пищевых системах.

Дубильные вещества. Основные представители дубильных веществ пищи – танины. Они придают продуктам терпкий привкус. Дубильные вещества обладают Р- витаминной активностью и вяжущими свойствами, играют существенную роль в формировании вкуса напитков.

Пигменты. К пигментам растительного происхождения, кроме каротиноидов и хлорофиллов, относят антоцианы, флавоны и др. Роль красных, фиолетовых и синих антоцианов, содержащихся в клеточном соке ряда растений окончательно не выяснена , но известно , что они активно участвуют в окислительно–восстановительных процессах. Богаче других антоцианами свекла, слива, вишня, баклажаны.

Желтые фловоны, как и антоцианы, обладают способностью к обратимому окислению, восстановлению, связыванию анионов органического происхождения. Все это очень важно для течения нормальных процессов обмена веществ в организме человека. Больше всего флавонов в апельсинах, мандаринах, хурме. Растительные пигменты весьма чувствительны к высоким температурам. Об этом следует помнить, когда приходится содержащие их продукты подвергать термической обработке.

Фитонциды. Летучие ароматические вещества выделяемые некоторыми растениями и обладающие антибактериальным действием. Из пищевых продуктов фитонцидами более других богаты чеснок, лук, хрен, редька, многие пряности и пряная зелень. Основу большинства фитонцидов составляют эфирные масла.

Азотсодержащие экстрактивные вещества и пуриновые основания. Эти вещества – непременная составная часть мышечной ткани. Представлены они в основном водорастворимыми и солерастворимыми белками креатинином, креатином, кармезином и др, а также инозитовой кислотой и свободными аминокислотами. В этой же группе веществ находятся пуриновые основания – ксантин, гипоксантин и гуанидин. Эти вещества обладают местным и общим раздражающим действием. Возбуждая железы желудка, поджелудочной железы они способствуют лучшему усвоению пищи, в первую очередь белков и жиров. Вместе с тем они возбуждающе действуют на нервную систему. Больше всего содержится этих веществ в субпродуктах (печень, почки), щавеле, шпинате, какао, кофе.

Неалиментарные вещества. Вещества, обычно содержащиеся в пищевых продуктах, но не используемые организмом в процессе жизнедеятельности называют непищевые или неалиментарные. К таким веществам принадлежат балластные вещества, антиалиментарные вещества, ядовитые вещества, различные технологические добавки (ароматизаторы, красители, консерванты, антиоксиданты и др.).

В настоящее время роль многих неалиментарных веществ пересматривается. Причиной тому послужили открытия, у отдельных непищевых веществ новых свойств, связанных с физиологией питания. К ним относятся (представляющие группу балластных веществ) пищевые волокна, предшественники синтеза биологически активных веществ, ферменты.

Антиалиментарные факторы питания. К ним относятся вещества, не обладающие общей токсичностью, но способные избирательно ухудшать или блокировать усвоение нутриентов. Рассмотрим некоторые из них.

Ингибиторы пищеварительных ферментов. К этой группе относятся вещества белковой природы, блокирующие активность пищеварительных ферментов (пепсина, трипсина, химотрипсина, a-амилазы). Белковые ингибиторы обнаружены в семенах бобовых (соя, фасоль и другие), злаковых (пшеница, ячмень и др.), картофеле, яичном белке и других продуктах растительного и животного происхождения. Механизм действия этих соединений заключается в образовании стойких комплексов « Фермент – ингибитор», подавлении активности главных пищеварительных ферментов, и тем самым, снижении усвоения белков и других макронутриентов. Некоторые белковые ингибиторы характеризуются довольно высокой термостабильностью (например соевые). Из этого следует, что употребление семян бобовых культур, как для корма сельскохозяйственных животных, так и в пищевом рационе человека, возможно лишь после тепловой обработки.

Цианогенные гликозиды. Этогликозиды некоторых цианогенных альдегидов и кетонов, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту – HCN, вызывающую поражение нервной системы. Это, например лимарин, содержащийся в белой фасоли, амигдалин, который обнаруживается в косточках миндаля, персиков, абрикосов.

Биогенные амины. К соединениям этой группы относятся серотонин, тирамин, гистамин – биогенные амины, обладающие сосудосуживающим действием. Серотонин содержится во фруктах и овощах – сливе, бананах и томатах. Тирамин и гистамин в ферментированных продуктах, например в сыре.

Алкалоиды. Обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. Это и сильнейшие яды, и полезные лекарственные средства. К ним относятся пуриновые алкалоиды кофеин, теобромин, теофиллин. Содержатся в кофе, чае, пепси- и кока-коле. При систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в сутки вызывают у человека постоянную потребность в них напоминающую алкогольную зависимость.

К группе стероидных алкалоидов относятся саланины и чаконины. Это вещества средней токсичности, накапливаются в позеленевших частях клубней картофеля, придают горький вкус и вызывают типичные признаки отравления.

К антиалиментарным факторам относятся также антивитамины, факторы снижающие усвоение минеральных веществ (щавелевая кислота, ее соли - оксалаты, фитин, танины и др.), яды пептидной природы, алкоголь.

Контрольные вопросы

1. Что такое неалиментарные вещества?

2. Что такое антиалиментарные факторы питания? Перечислите некоторые из них.