Активність води

Вільна і зв'язана волога в харчових продуктах.

У забезпеченні стійкості продукту при зберіганні важливу роль відіграє співвідношення вільної та зв'язаної вологи.

Вільна волога – це волога, не зв'язана полімером і доступна для протікання біохімічних, хімічних і мікробіологічних реакцій. Зв'язана волога – це асоційована вода, міцно пов'язана з різними компонентами – білками, ліпідами і вуглеводами за рахунок хімічних і фізичних зв'язків. Для зв'язаної води характерні наступні властивості: 1. існує поблизу розчиненої речовини та інших наведених речовин і має властивості, відмінні від властивостей вільної води; 2. не може служити розчинником для доданих речовин; 1. не замерзає при низьких температурах (-40°С і нижче). «Зв'язування води» і «гідратація» – це здатність води до асоціації з різним ступенем міцності з гідрофільними речовинами. Розмір і сила зв'язування води або гідратації залежить від таких факторів, як природа неводного компонента, його сольовий склад, рН, температура. Найбільш міцно зв'язаною є так звана органічно зв'язана вода. Вона являє собою дуже малу частину води в високовологих харчових продуктах і знаходиться, наприклад, в щілинних областях білка або у складі хімічних гідратів. Іншою дуже міцно зв'язаною водою є прилегла волога, що представляє собою моношар при більшості гідрофільних груп неводного компонента. До моношару примикає багатошарова вода (вода полімолекулярної адсорбції), що утворює декілька шарів за близько прилеглою водою. Багатошарова вода – це менш міцно пов'язана волога. У харчових продуктах є також вода, яка утримується макромолекулярною матрицею. Наприклад, гелі пектину і крохмалю, рослинні і тваринні тканини при невеликій кількості органічного матеріалу можуть фізично утримувати великі кількості води. Ця вода не виділяється з харчового продукту навіть при великому механічному зусиллі. З іншого боку, в технологічних процесах обробки вона веде себе майже як чиста вода. Її, наприклад, можна видалити при висушуванні або перетворити на лід при заморожуванні.

З світової практики відомо, що існує взаємозв'язок (між вмістом вологи харчових продуктів та їх збереженням (або псуванням). Однак часто різні харчові продукти з одним і тим же вмістом вологи псуються по-різному, що можна пояснити різним співвідношенням «вільної» і «зв'язаної» вологи. Щоб врахувати ці фактори, було введено термін «активність води». Цей показник добре корелюється зі швидкістю багатьох руйнівних реакцій. Активність води (a_w) – це відношення тиску парів води над даним продуктом до тиску парів над чистою водою при тій же температурі. За величиною активності води виділяють: продукти з високою вологістю (a_w= 0,9 – 1,0) (фрукти, овочі, молоко і рідкі молочні продукти, варені ковбаси); продукти з проміжною вологістю (a_w= 0,6 – 0,9) (сири, хлібобулочні вироби, в'ялені м'ясні вироби); продукти з низькою вологістю (a_w= 0,0 – 0,6) (молоко сухе, борошно, злакові й круп'яні).

Залежність між вмістом вологи (маса води, г Н₂О/гСВ) в харчовому продукті і активністю води в ньому при постійній температурі, називається ізотермою сорбції. Очевидно, що в продуктах з високим вмістом вологи «активність води» вище, ніж в продуктах з низьким вмістом вологи.

Рис. 2. Ізотерма сорбції вологи для продуктів з високою вологістю

Встановлено, що в продуктах з низькою вологістю при зберіганні можуть відбуватися окислення жирів, неферментативне потемніння, втрата водорозчинних речовин (вітамінів), псування, викликане ферментами. Роль мікроорганізмів тут мінімальна. У продуктах з проміжною вологістю можуть протікати різні процеси, в тому числі значно зростає роль мікроорганізмів псування. У процесах, що протікають при високій вологості, мікроорганізмам належить вирішальна роль. При цьому дріжджі та цвілі менш чутливі до низького вмісту вологи. Для них сприятливе середовище, якщо в ньому активність води вище 0,6. Для бактерій і цвілі граничне значення активності води не повинно бути нижче 0,9. В цілому процеси псування значно сповільнюються при значеннях а_w= 0,2 – 0,4. Для зниження активності води використовують такі технологічні прийоми, як сушіння, в'ялення, додавання різних речовин (цукор, сіль тощо), заморожування.

Дата добавления: 2015-05-24