Chemia żywności - W-D 1
Woda jako składnik żywności
Dr Inż. Jarosława Rutkowska
Każde ćwiczenia sa poprzedzone wejściówką za które można zdobyć 5pkt.
Dodatkowo po każdym ćwiczeniu jest wykonywany raport sprawdzający
Oznaczanie kazeiny
Literatura:” Chemia żywności” Sikorski SGGW Andrzej Stołyhwo?
Ćwiczenia trwają do piątku 16.01.2008
W tygodniu poprzedzającym święto zmarłych nie ma ćwiczeń.
Woda:
Najważniejszy związek na planie
Jedyna sub. w 3 stanach skupienia
Pokrywa 70% ziemi
Główny składnik org. żywych
Niesłychanie reaktywny związek chemiczny
Uniwersalny rozpuszczalnik i czynnikiem dyspergującym
Rozpuszcza sole nieorganiczne i związki organiczne zawierające grupy hydrofobowe
Powoduje pęcznienie większości hydrofilowych związków wielko cząsteczkowych
Rola wody
Ze względu na ilość jak i właściwości różniące ja od innych składników woda wpływa na właściwości: Fizyczne, chemiczne, biologiczne.
Bez wody nie możliwe jest działanie enzymów i rozwój drobnoustrojów
Od jej obecności zależy stan ciśnienia osmotycznego w komórce
Od jej obecności zależy szybkość transportu i wchłaniania
Fizykochemiczne właściwości wody:
Krystalizacja w temp. 0`C
Wrzenie w 100`C
Wzrost gęstości przy zmianie temp. Od 0 do +4 `C
Duże wartości stałej dielektrycznej
Ciepło topnienia - 333kJ/mol
Ciepło parowania - 2269 kJ/mol
Zdolność rozpuszczania wielu substancji i uwadniania polimerów
Wpływ wody na cechy fizyczne:
Konsystencje
Strukturę
Inne cechy fizyczne i fizykochemiczne surowców, półproduktów i gotowych prod spoż.
Szybkość przebiegu wielu reakcji chemicznych (np. w hydrolizie niezbędna)
Struktura cząsteczki wody
Masa cząsteczkowa wody jest mała bo wynosi 18, lecz rozmiary w porównaniu z innymi związkami organicznymi wchodzącymi w skład produktów spożywczych powodują łatwe wnikanie wody miedzy cząsteczki innych związków
Woda ma charakter dipolowy
Struktura wody i lody: gęstość wody wynosi 1 g/cm3
Natomiast lód posiada 0.82 g/ cm3
Obniżanie temp. Wody powoduje porządkowanie struktury i powstawanie siatki heksagonalnej stabilizowanej przez wiązania wodorowe
Zjawisko hydratacji: woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem jonów, w polu elektrycznym, kationów i anionów układają się z zodne dipole odpowiednie do kationów i anionów
Podobnie uwadniane są grupy występujące w cząsteczkach organicznych, np. Karboksylowe, fosforanowe, amonowe, hydroksylowe
Im większy jest udział polarnych grup funkcyjnych w cząsteczce tym lepsza jest hydrofilowość (rozpuszczalność)
Karboksylowa: COOH
Karbonylowa
Wiązanie peptydowa
Grupa hydroksylowa
Związki posiadające takie grupy są hydrofilami
Cząsteczki które wyłącznie lub w większości składają się z części węglowodorowych , rozpuszczają się w mniejszym stopniu albo w ogóle nie rozpuszczają się w wodzie. Takie oddziaływanie nazywamy hydrofobowym
Wewnątrz Komorek żywych istnieja trzy rodzaje wody:
właściwości zwykłej wody czystej
Związana z różnymi grupami funkcyjnymi makrocząsteczek
Niezwiązana z grupami funkcyjnymi al. Znajdująca się pod silnym wpływem makrocząsteczek. Jest to frakcja wody otaczająca głownie elementy strukturalne Komorek
WODA WOLNA - jest woda wykazyjaca prężność pary bedaca rowna prężności pary czystej wody. Stanowi ona wieksza czesc wozdy zawartej w żywności .
WODA ZWIAZANA - woda w produkcie charakteryzuje się obnizona aktywności i dostępnością (obserwuje się przy obnizaniu zawartości wody poniżej 50%)
Rodzaje wody w żywności:
Strukturalna (krystaliczna zwiazana chemicznie) <0,03% jest integralna czescia składników niewodnych ulokowana w wolnych przestrzeniach makrocząsteczek lub w wpostaci wodzianow
Woda zwiaza w postaci monowarstwy (0,1-0,9 %) silnie oddzialuje z grupami polarnymi
Zwiazana w dalszych kilku warstwach (1-5%) o strukturze uporządkowanej wokół hydrofilowych grup składników niewodnych
Woda nie zwizana (wolna)- 5-96% o wlasciwosciach zbliżonych do wody w rozcienczonych roztworach soli, powaiazana Siecia wzajemnych wiazan wodorowych
Woda uwieziona (5-96%) o właściwościach wody ale uwieziona w niewypełnionych przestrzeniach składników strukturalnych lbu w zelach przez co jej przepływ jest utrudniony
(pkt 1,2,3,5 - woda związana)
Definicje aktywności wody:
Aw yzwnosci jest definiowana jako stosunek preynosci p parz wodnej nad probka yzwnosci do preynosci parz wodnej po nad cyzsta woda w tej samej temp.
Aktzwnosc wodz jest miara zawartości wodz wolnej w danzm materiale, umoyliwa wiec okreslienie intenszwsnosci, y jaka woda asocjuje z roznymi niewodnymi składnikami
Woda zwiazana jest niedostepna
Może prxzybierac wartości od 0,1 do 1
Poziomy aw żywności
Zywnosc o strukturze tkanowej aw>0.98
Koncentraty spożywcze aw<0,6
Zywnosc o wilgotności pośredniej aw w granicach 0,6 - 0,9
Aktywność wody a trwałość żywności
Rozwój mikroflory
Zawartość wody ma wpływ na konformacje baiłek enzymatycznych które decysuja o aktywności i zdolności katalitycznej enzymów
Dla przebiegu reakcji hydrolizy konieczna jest aw wieksze od. 0,3, a poniżej 0,8 nie działaja amylazy, fenyl oksydazy
Niektóre reakcje nieenzymatyczne zachodza z maksymalna szybkością przy średnich aktywnosciach wody (reakcja Maillarda)
Jak wysoka aktywność wody wpływa na przebieg reakcji utleniania?
Sprzyja procesom utleniania ze względu na :
Rozpuszczalność jonow metali uczestniczących w tych reakcjach
Rozpuszczalność bialek i ich dostępność dla lipidów
Z durgiej strony może ograniczac procesy utleniania:
Utrudnienie dyfuzji tlenu do miejsca reakcji
zmniejszenie stężenia jonow metali
wizanie produktów samoutleniania lipidów
Przemiany fizyczne związane z aktywnością wody:
krystalizacja (ulegaja głównie sacharydy w aw=0,3-0,5. Uwalniana w procesie krystalizacji powoduje
utrate kruchości wyrobow piekarniczych
zbrylaniu produktow suszonych
przyspieszaniu reakcji chemicznych
rozpuszczanie niektórych składników żywności
Zmiany mikrobiologiczne, fizyczne, biochemiczne w żywności można ograniczyc po przez:
zmniejszanie zawartości wody
zmiane wody wolnej w wode zwiazana ograniczając jej dostępność
Njaczescie stosowane metody:
Suszenie wędzenie
Zamrazanie
Dodawanie substancji zmniejszających aw