Вода як складова сировини і харчових продуктів

Вода – важлива складова рослинних і тваринних продуктів, як клітинний так і позаклітинний компонент, як диспергуюче середовище і розчинник, обумовлюючи при цьому їх консистенцію, структуру, смак, зовнішній вигляд, стійкість продуктів при зберіганні.

Завдяки фізичній взаємодії з білками, полісахаридами, ліпідами і солями вода суттєво впливає на текстуру продуктів.

Вміст вологи в харчових продуктах (в%) змінюється в широких межах:

М'ясо – 65-75; молоко – 87; фрукти і овочі – 70-95; хліб 35-40; мед – 20; масло, маргарин – 16-18; борошно – 12-14; кофе зерна (обсмажені) – 5; сухе молоко – 4; пиво, соки – 87-90; сир – 37; джем – 28.

Вміст вологи у продуктах негативно позначається на їх стабільності в процесі зберігання.

Вода безпосередньо бере участь у гідролітичних процесах, її видалення чи зв’язування за рахунок підвищення вмісту солі чи цукру гальмує реакції і інгібує ріст мікроорганізмів, таким чином подовжуючи терміни зберігання продуктів.

Форми звязку вологи. Вода має молекулярну масу рівну 18.02 і може існувати у стані рідини, пари та льоду.

Температура замерзання (плавлення) води - 0°С, кипіння - 100°С. При замерзанні вода розширюється, внаслідок чого щільність льоду нижча, ніж води (лід плаває у воді).

Теплопровідність води вища, ніж інших рідин, а льоду більша, ніж інших неметалевих твердих речовин. При цьому теплопровідність льоду при 0°С майже у чотири рази більша, ніж води. Тобто лід поводить тепло значно швидше, ніж нерухома вода, що знаходиться у тканинах. Якщо при цьому врахувати те, що температуропровідність льоду на порядок вища за воду, стає зрозумілим, чому тканини замерзають швидше, ніж розмерзаються.

У зв’язку з цим доречно розглянути діаграму стану води.

Діаграма стану води (або фазова діаграма) являє собою графічне зображення залежності між величинами, що характеризують стан системи і фазові перетворення у системі (перехід з твердого стану в рідкий, із рідкого у газоподібний і т.д.).

Вільна та звязана волога. Загальна вологість продукту указує на кількість вологи у ньому, але не характеризує її причетність до хімічних, біохімічних мікробіологічних змін в продукті. У забезпеченні його стійкості при зберіганні важливу роль відіграє співвідношення вільної і зв’язаної вологи.

Зв’язана волога – це асоційована вода, міцно зв’язана з різними компонентами – білками, ліпідами і вуглеводами за рахунок хімічних і фізичних зв’язків.

Вільна волога – це волога, не зв’язана полімерами і доступна для перебігу біохімічних і мікробіологічних реакцій.

Наприклад, вологість зерна складає 15-20%, а частка зв’язаної вологи при цьому дорівнює 10-15%.

Плоди та овочі мають вологість 75-95%.

В основному це вільна волога; частка зв’язаної приблизно 5%. Тому овочі і плоди легко висушувати до 10-12%..

Більша частина води в продукті може бути перетворена в лід при - 5°С, а вся при - 50°С і нижче.

«Гідратація» і «Зв’язування води» - визначення, що характеризують здатність води до асоціації з різним ступенем міцності з гідрофільними речовинами. Розмір і сила зв’язування залежать від природи неводного компоненту, рН, температури і інше.

Розкриємо поняття «зв’язана волога». Вона:

- не замерзає при - 40°С і нижче;

- не може служити розчинником при додаванні речовини;

- має щільність у 2 рази більшу щільності вільної вологи;

- не видаляється із продукту при висушуванні;

- недоступна мікроорганізмам.

Зв’язана волога згідно класифікації акад.. Ребіндера П.А. поділяється на три групи:

- хімічно зв’язана;

- фізико-хімічно зв’язана;

- механічно зв’язана.

При цьому визначальною є енергія зв’язків.

За величиною енергії зв’язків розрізняють чотири форми зв’язків вологи:

- хімічно зв’язана;

- адсорбційно зв’язана;

- осмотично зв’язана;

- капілярно зв’язана – механічно зв’язана.

Хімічно зв’язана волога – має найбільшу енергію звязку і представляє воду зв’язану у вигляді гідроксильних іонів (NaOH), конструкційну воду кристалогідратів (CuSO₄ ×5H₂O). Цей зв'язок можна зруйнувати або шляхом хімічної дії, або нагріванням до високих температур – прокалюванням.

Адсорбційно зв’язана волога утворюється при взаємодії молекул адсорбенту і молекул води.

Більшу частину адсорбційно звязаної вологи у живих тканинах м’ясопродуктів складає вода, яка утворює сольватну оболонку молекул білкових речовин і гідрофільних колоїдів.

Осмотичн озвязана волога є вільною, оскільки їй відповідає дуже мала енергія зв’язку.

Волога поглинається без виділення тепла і стискання системи. Осмотично зв’язана волога дифундує в середині тіла у вигляді рідини через стінки клітин завдяки різниці концентрації в клітині і поза нею.

Для руйнування адсорбційно і осмотично зв’язаної вологи потрібно набагато менше енергії, ніж при хімічній формі зв’язку. Видалення такої вологи відбувається у вигляді пари, тобто необхідно попередньо воду перевести у пару.

Капілярно звязана волога - ця волога знаходиться у капілярах (порах). Капілярна волога може рухаєтись як у вигляді рідини, так і вигляді пари.

Ця форма зв’язку має найменшу енергію зв’язку. ЇЇ можна видаляти шляхом механічного впливу (наприклад, пресуванням, центрифугуванням).

В харчових продуктах є вода яка утворюється макромолекулярною матрицею. Наприклад, гелі пектину і крохмалю, рослинні і тваринні тканини при невеликих їх кількостях можуть утримувати значну кількість води.

Структура цієї води в клітинах і макромолекулярній матриці точно не встановлена, її поведінка і важливість для якості харчових продуктів очевидна. Ця вода не видаляється із харчового продукту навіть при великому механічному зусиллі. З іншої сторони, в технологічних процесах обробки поводить себе майже як чиста вода. Наприклад, її можна видалити при висушуванні або перетворити у лід при заморожуванні. Таким чином, властивості цієї води, як вільної, дещо обмежені, але її молекули ведуть себе подібно молекулам розбавлених сольових розчинів.

Саме ця вода складає головну частину води у клітинах і гелях, і зміни її кількості суттєво впливають на якість харчових продуктів.

3.9)Найбільш дефіцитними є білки, що містять усі потрібні організмові незамінні амінокислоти називають повноцінними (білки м’яса, молока, яєць, риби), а білки які містять не всі незамінні амінокислоти – неповноцінними (білки борошна, крупів сполучної тканини, кісток і хрящів тварин).

За походженням білки бувають тваринними і рослинними. Тваринні білки восновному повноцінні, рослинні – неповноцінні, за вийнятком білків рису і бобів. Поєднання білків тваринного і рослинного походження підвищує цінність білкового харчування. Тому у харчуванні людини доцільно поєднувати білки зернових культур з білками молока і м’яса (хліб з молоком, гречана каша з молоком, вареники з сиром, пиріжки з м’ясом).

Білки поділяють на розчинні у воді слабких розчинах солей і нерозчинні (колаген, еластин).

Розчинні білки зсідаються при нагріванні до 70-80⁰С. При цьому вони втрачають частину вологи оскільки здатність їх утримувати воду понижується. Цим пояснюється зменшення маси об’єму м’яса, риби при варінні і смаженні.

Нерозчинний у холодній воді, кислотах і лугах колаген м’яса і риби при нагріванні з водою утворює глютин, який при охолодженні застигає утворюючи драглі. На цій властивості ґрунтуються приготування заливних страв, холодцю.

Важлива властивість білків – їх здатність набухати, що дуже важливо при виробництві хліба і булочних виробів.

При неправильному зберіганні білкових продуктів може відбуватися глибоке розщеплення білків з виділенням продуктів розщеплення амінокислот – аміаку і вуглекислого газу. Білки що містять сірку, виділяють сірководень. Цей процес називають гниттям білків.

3.9. Яка властивість білків використовується в техн. процесі приготування заливних страв

Нерозчинний у холодній воді, кислотах і лугах колаген м’яса і риби при нагріванні з 3 / 6 водою утворює глютин, який при охолодженні застигає, утворюючи драглі. На цій властивості грунтується приготування заливних страв, холодцю.

глютин — білок з колагену, основний компонент тваринного клею. Утворюється шляхом кип'ятіння кісток тварин, хрящів та шкіри і кісток риб.^[1]

Білок колаген, який входить до складу колагенових волокон сполучної тканини за тривалого варіння м’яса переходить у глютин, що засвоюється організмом.^{[2] [3]} Таким чином, при нагріванні колаген з водою гідролізується на глютин і желатин.^[4]

Глютин не слід плутати з глютеном (клейковиною), рослинним сполучним матеріалом. В англійській мові глютен (клейковина) виступає як синонім длягліадин (компонент клейковини) і желатин.^[5]

Зміст

[сховати]

· 1 Утворення глютину і застосування його в кулінарії

· 2 Інші застосування

· 3 Примітки

· 4 Див. також

Утворення глютину і застосування його в кулінарії[ред. • ред. код]

Теплове оброблення призводить до дезагрегації макромолекул колагену, характер яких залежить від температури і тривалості нагрівання. За помірного теплового впливу колаген «зварюється» внаслідок порушення частини видимих зв’язків у середині пептидних ланцюгів. Зміни їх взаєморозташування у триспіральній структурі тропоколагену супроводжується її розпушенням, підвищенням гідратації системи і збільшенням доступних пептидних зв'язків діїпротеаз.^[4]
Підвищення температури (до 90°С) і збільшення тривалості нагрівання зумовлюють гідротермічний розпад тропоколагену на складові макромолекули —пептиди в результаті руйнування водневих зв’язків між ними.^[4] Продукт дезагрегації колагену — глютин — інтенсивно набухає у воді й за температури 40°С переходить у розчин, зниження температури якого супроводжується утворенням драглів.
Глютин легко перетравлюється протеолітичними ферментами.^[4] Подальше нагрівання за підвищених температур приводить до гідролізу пептидних зв’язків з утворенням низькомолекулярних продуктів — глютоз (желатоз).^[4] При цьому може відбуватися їх взаємодія з утворенням нових сполук.^[4]

Глютин також утворюється за мокрого способу переробки жирової тканини, яка в процесі термічного оброблення перебуває у безпосередньому контакті з гарячою водою або гострою парою. При цьому більша частина білків, в основному колаген, зварюються і гідролізуються з утворенням глютину (бульйону).^[4]

У консервному виробництві використовують субпродукти першої категорії (печінку, нирки, язики, серце, мозок, діафрагму) та субпродукти другої категорії (вим'я ВРХ, рубець, легені, голови, м’ясну обрізь, ноги та путовий суглоб, вуха, губи ВРХ, м’ясо-кісткові хвости, трахею і м’ясо стравоходу). За хімічним складом субпродукти наближаються до м’яса і мають значну кількість цінних білків, але вони містять і жорстку сполучну тканину, тому ці субпродукти доцільніше використовувати для виготовлення стерилізованих консервів, оскільки під час термічного оброблення відбувається гідротермічне руйнування щільної сполучної тканини з утворенням розчинного глютину, завдяки чому поліпшуються органолептичні показники і поживна цінність продукту.^[4]

У фарш для м’ясних консервів додають вологозв’язувальні компоненти: 3–6 % крохмалю, 0,5 % фосфатів, а підвищений вміст сполучної тканини (за рахунок додавання свинячої шкурки, подрібнених сухожиль) завдяки гідротермічному розпаду колагену з утворенням глютину під час стерилізації сприяє поліпшенню структури фаршу після охолодження.^[4] При стерилізації консервів під впливом температури за наявності вологи відбувається дезагрегація (пептизація) колагену з утворенням глютину, який за температури понад 40°С необмежено розчиняється у воді.^[4] При охолодженні розчини желатину застигають, утворюючи желе.

1. E. F. v. Gorup-Besanez: Lehrbuch für Chemie: 2. Band Organische Chemie, 3. Auflage, S. 709–710, Vieweg Verlag Braunschweig, 1868 Volltext

2. Вгору↑ Штомпель М.В., Вовченко Б.О. Технологія виробництва продукції вівчарства: Навч. видання. — К.: Вища освіта, 2005. — 343 с.: іл. ISBN 966-8081-46-3 (с.:300)

3. Вгору↑ Технологія виробництва продукції тваринництва: Підручник / О.Т. Бусенко, В.Д. Столюк, О.Й. Могильний та ін.; За ред. О.Т. Бусенка. — К.: Вища освіта, 2005. — 496 с.: іл. ISBN 966-8081-34-X (с.: 277)

4. ↑ Перейти до: ^{абвгдежикл} Технологія м’яса та м’ясних продуктів: Підручник / М.М. Клименко, Л.Г. Віннікова, І.Г. Береза та ін.; За ред. М.М. Клименка. — К.: Вища освіта, 2006. — 640 с.: іл. ISBN 966-8081-64-1

5. Вгору↑ Визначення «глютин» на answers.com (англійською мовою)

6. Вгору↑ І.М.Чернов. Порадник сільського умільця — К.:Урожай, 1983

Літ.: Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. — М., 1990; Красовский И.В., Вайль Е.И., Безуглый В.Д. Физическая и коллоидная химия. — К., 1983; Фізична і колоїдна хімія / В.І. Кабачний, Л.К. Осіпенко, Л.Д. Грицан та ін. — Х., 1999; Gels and jellies. Clyde M. Ofner 3, Cathy M. Klech — Gelotte in Encyclopedia of Pharma­ceutical Technology. Second Edition. Edited by James Swarbrick and James C. Boylan, 2002.

ДРАГЛІ — розчини ВМС у низькомолекулярних рідинах, які мають деякі ознаки твердих тіл (відсутність плинності при малому напруженні зсуву, здатність до збереження форми, помітна міцність та пружність) унаслідок стійкого з’єднання сольватованих часток дисперсної фази у просторову сітку.

Причиною здраглювання розчинів ВМС (див. Розчини високомолекулярних сполук) є виникнення зв’язків між макромолекулами, в результаті чого в системі з’являється просторова сітка (рисунок). Якщо зв’язки між макромолекулами не дуже міцні, то структура Д. руйнується при механічній дії (перемішування, струшування) і драглі перетворюються на рідину. При усуненні такої дії розчини ВМС знову довільно здраглюються. Здраглюванню сприяє підвищення концентрації ВМС (підвищується частота зіткнень між макромолекулами), рН розчину. Здраглювання водних розчинів поліамфолітів (напр. білків) краще відбувається в ізоелектричному стані. Підвищення температури перешкоджає здраглюванню (зменшується кількість і тривалість контактів макромолекул) і навпаки. В Д., як і в розчинах, можуть відбуватися різні реакції. Відсутність конвекційних потоків і перемішування надає реакціям в Д. своєрідного характеру: на різних ділянках Д. реакції можуть відбуватися незалежно одна від одної. Якщо один з продуктів реакції не розчиняється у воді, то в драглях буде спостерігатися явище переосадження (виникнення так званих кілець Лізеганга) замість утворення осаду в усьому об’ємі. Чим вищий ступінь дисперсності дифундуючих частинок, тим легше вони проникають через драглі. Вплив природи дифундуючої речовини на швидкість дифузії пов’язаний з можливістю перебігу адсорбційних процесів і хімічних реакцій у Д. Такі реакції називають періодичними або ритмічними. Вони можуть призвести до утворення відкладень у тканинах і органах живих організмів. Ці реакції зумовлюють, напр., шарувату візерунковість каменів у нирках та жовчному міхурі.

Д. знаходять широке застосування у фармації при створенні лікарських терапевтичних систем з контрольованим вивільненням лікар­ських речовин. Властивості таких систем можна регулювати зміною концентрації інгредієнтів або за допомогою речовин, що зшивають макромолекули. ЛП у вигляді Д. можна виготовляти з різними властивостями: м’якими, щільними, навіть хрящуватими, для використання у стоматології, дерматології, офтальмології, гінекології, отоларингології та інших сферах медицини.

Дата добавления: 2015-07-02