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 spoz.

• Szybkość przebiegu wielu reakcji chemicznych (np. w hydrolizie niezbędna)

Struktura cząsteczki wody

Masa czasteczkoa wody jest nała bo wynosi 18, lecz rozmiary w porównaniu z innymi związkami organicznymi wchodzącymi w sklad produktów spożywczych powoduja łatwe wnikanie wody miedzy czasteczki 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, kationó i anionnów układaja się z zodne dipole odpowiednie do kationow i anionów

Podobnie uwadniane są grupy występujące w cząsteczkach organicznych, np. Karboksylowe, fosforanowe, amonowe, hydroksylowe

Im wiekszy jest udział polarnych grup funkcyjnych w czasteczce tym lepsza jest hydrofilowość (rozpuszczalność)

Karboksylowa: COOH

Karbonylowa

Wiązanie peptydowa

Grupa hydroksylowa

Związki posiadające takie grupy sa 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 zwykłaej wody czystej

• Zwiazana z roznymi grupami funkcyjnymi makrocząsteczek

• Niezwiazan z grupami funkcyjnymi al. Znjaduja ca się pod silnym wpływem makrocząsteczek. Jest to frakcja wody otaczajaca 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:

A_w 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 a_w 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 a_w=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 a_w