Овощи содержащие воду. Фрукты и ягоды, в которых больше всего воды

Ничто не утоляет жажду так хорошо, как обыкновенная вода. Хорошо подходят для решения этой задачи и фрукты, поскольку они содержат много этой жидкости — в среднем около 80%. Кроме того, дары природы являются источником клетчатки, многих витаминов и минералов. Однако не стоит забывать, что в них немало и сахара, поэтому лучше есть не больше 3 порций в день. Итак,

Какие фрукты содержат больше всего воды

Апельсин

Он отлично утоляет жажду и освежает, является щедрым источником витаминов и минералов — не только С, но и кальция. Два апельсина могут поставить его в организм столько же, сколько стакан молока. Вместо того чтобы пить магазинный сок, выжмите его сами из свежих апельсинов — это гораздо полезнее и вкуснее. Кроме того, он не будет искусственно подслащен и лучше утоляет жажду. Делайте .

Апельсины стоит есть целиком, потому что большинство питательных веществ обнаружено в белой кожице, покрывающей плод. Это богатый источник пектина и витамина Р, помогающего снизить уровень «плохого» холестерина и улучшающего пищеварение.

Дыня

Этот фрукт на 91% состоит из воды. Сок дыни — это отличный напиток для жарких дней, а сам плод — незаменимый компонент фруктовых салатов. Не все знают, что дыня может быть подана и в качестве соленого лакомства. Например, итальянцы подают ее завернутой в пармскую ветчину. Есть дыню стоит не только из-за ее уникального вкуса, но и потому, что она является богатым источником калия, витаминов А и С а также бета-каротина, оказывающего неоценимое влияние на состояние кожи.

Арбуз

Недаром в английском языке арбуз называется watermelon: он на 92% состоит из воды. Все остальное — это сахар, но его опасаться не стоит, если не превышена суточная порция употребления фруктов. Правда, эта ягода имеет высокий гликемический индекс, но зато гликемическая нагрузка ее низкая.

Некоторые люди утверждают, что нет ничего более освежающего, чем порция свежего охлажденного арбуза в жаркий летний день. Кроме того, благодаря сладкому вкусу он на долгое время удовлетворяет потребность в сладком. Также нужно помнить о его сильном мочегонном эффекте.

Клубника

Лучше всего местные ягоды, поэтому есть смысл пользоваться «родными» ресурсами так долго, насколько это возможно. Клубника — богатый источник витаминов, в частности, C, A, B1, B2 и РР. Она рекомендована людям, которые хотят похудеть. Содержащиеся в ягодах минеральные соли улучшают обмен веществ, а пектин очищает кишечник. Кроме того, они обладают «умением» очищать организм. Клубника прекрасно освежает как легкий перекус или ингредиент коктейлей.

Яблоко

85% яблок — это вода. К тому же они сладкие, сочные, хрустящие. Какие питательные вещества в них можно найти? В первую очередь, это пектины, которые оказывают положительное воздействие на пищеварение, а также витамин С, А, магний, калий, кремний. Хотя наиболее ценны плоды в свежем виде (именно в этом случае они являются богатейшим источником и воды, и питательных веществ), яблоки прекрасно чувствуют себя в десертах, в термически обработанных блюдах.

Груша

Спелые, сладкие, тающие во рту плоды на 85% состоят из воды. Но нужно помнить, что по мере созревания уменьшается количество пектина и фруктовых кислот, зато увеличивается содержание сахара. В грушах много калия, фосфора, магния, кальция, цинка, железа, йода и бора. Они являются источником многих витаминов: A, B1, B2, B5, РР и клетчатки. Вопреки расхожему мнению, груши не относятся к тяжело перевариваемой пище и, что важно, очень редко вызывают аллергию.

Слива

Сливы полны антиоксидантов, обладающих противовоспалительным действием. Также это богатый источник клетчатки, стимулирующей перистальтику кишечника. Плоды слив рекомендуются людям с высоким уровнем холестерина и повышенным давлением. Но нужно помнить, что это довольно калорийный перекус: 100 грамм — 80-120 ккал. Слива содержит около 83% воды — равно как вишня и виноград.

Смородина

Смородина, особенно черная и красная, — это один из самых богатых источников витамина C, пектина и витамина PP. Ягоды нейтрализуют действие свободных радикалов, оказывают легкое слабительное действие. В кожице черной смородины содержатся антибактериальные вещества — танины, которые убивают бактерии E.coli, способствующие кишечным заболеваниям. Также эти вещества оказывают противовоспалительное действие, благотворно влияют на сердце, мягко понижают давление.

Черешня

Эти ягоды состоят из воды на 80%. Их систематическое употребление благотворно влияет на кожу, подтягивает и разглаживает ее. Хотя эту культуру считают «родственницей» вишни, в черешне гораздо больше йода, кальция и железа. Лучше всего есть ягоды в сыром виде, хотя их часто пускают на компоты, варенье или желе.

Манго

Этот тропический плод относится к самым здоровым фруктам в мире. В меню манго должен присутствовать не только из-за большого количества воды, но и потому, что является богатым источником бета-каротина.

Если вы плохо представляете себе, как есть манго, знайте, что плод вносит замечательное разнообразие в салаты и является одним из основных компонентов традиционного индийского напитка — ласси. Если смешать манго с натуральным йогуртом, обезжиренным молоком, небольшим количеством сахара и шафрана, то получится очень освежающий напиток с неповторимым вкусом.

Влияние воды на организм настолько высоко, что его сложно переоценить. Без жидкости начинается нарушение обменных процессов, происходит сбой в работе всех органов и систем. Так в чем же именно польза воды для организма, и на каком уровне нужно поддерживать её баланс?

Количество воды в организме и её польза

«Вода - это самое мягкое и самое слабое существо в мире, но в преодолении твердого и крепкого она непобедима, и на свете нет ей равного» (китайский трактат IV-III вв. до н.э. «Дао дэ цзин»). Основа всей жизни - вода. В отсутствие воды жизнь прекращается, но как только она становится доступной, даже в малом количестве, то жизнь в природе вновь возрождается. В человеческом организме достаточное количество воды также способствует процессам формирования, оздоровления и восстановления всех систем и их функций.

Влияние воды на организм человека трудно переоценить. Вода необходима для растворения в ней полезных веществ и транспортировки их к различным органам и системам.

Предназначенная для питья вода не должна содержать различные вредные химические примеси. Чистая вода усваивается организмом полноценнее - химические процессы проходят быстрее в несколько раз, она улучшает обмен веществ, ускоряет регенеративные процессы, стимулирует работу сердечно-сосудистой системы. Как вода влияет на организм – зависит от состояния здоровья и возраста человека. Например, обезвоживание ведет к снижению процесса усвоения жидкости (критический показатель обезвоживания взрослого человека 1/3 от общего объема жидкости в организме, детей - до 1/5). Возрастные изменения тоже препятствуют проникновению воды вглубь. Особенно это заметно на коже пожилых людей, которая в результате обезвоживания лишена тонуса, становится морщинистой и дряблой. Процентное содержание воды в организме связано не только с возрастом, состоянием здоровья, полом, средой обитания, но и с конституцией тела. Научными исследованиями доказано, что количество воды в организме взрослого человека мужского пола - в среднем 60 %, а женского - 65 %. Говоря о том, сколько воды в организме новорожденного, чаще всего называют цифру в 80 %.

Человеческому организму необходимо как минимум 2,5 литра чистой воды в сутки, иначе в нем образуется высокая концентрация токсичных веществ. В обычных условиях потребность взрослого человека в воде составляет 40 г/кг массы тела, грудного ребенка - 120-150 г/кг. Суточная потребность в воде для организма взрослого человека при умеренной и нормальной температуре составляет 1750-2200 мл, однако, в виде воды и напитков - лишь 800-1000 мл.

Зная о том, как вода влияет на организм человека, нельзя допускать обезвоживания. Дефицит воды приводит к нарушению обмена веществ, что часто становится виновником лишнего веса. С другой стороны, у людей с избыточной массой тела намного больше влаги, чем у людей с нормальным весом тела или астеников.

В каких продуктах питания содержится вода

Необходимо употреблять не только чистую воду, но и чаи, кофе, супы и другие продукты, богатые водой.

Основные продукты, в каких содержится вода, - это огурцы, арбуз, цитрусовые, капуста белокочанная, брокколи, клубника, томаты, сельдерей черешковый, редис, салат кочанный, другие плоды и овощи, все фрукты и ягоды. Также вода содержится в таких продуктах питания, как молоко, рыба и мясо.

Зачем организму вода, детям рассказывают ещё в начальной школе на уроках природоведения. Все процессы жизнедеятельности, а также выведение продуктов обмена невозможны без достаточного количества воды в организме. Вода очищает от шлаков и токсинов, помогает преобразованию пищи в энергию, защищает внутренние органы от повреждений, увлажняет кожу и слизистые, поддерживает постоянной температуру тела. Вода по своей природе считается уникальным растворителем. Не существует в мире вещества, которое бы могло противодействовать воде. Растворенное в воде вещество занимает пространство между молекулами воды, как бы встраиваясь в общую структуру. Но, несмотря на то, что растворенное вещество настолько контактирует с водой, вода для него - лишь растворитель, способный донести большую часть вещества до той или иной среды нашего организма.

Польза воды для работы сердца

На содержание воды в организме влияют образ жизни и привычки питания. Для поддержания баланса воды в организме и недопущения чрезмерной потери влаги, что важно сердцу и сосудам, следует:

перед каждым приемом пищи выпивать один стакан чистой воды;
через 1,5-2 часа после еды выпить стакан чистой воды;
во время еды пить воду, если темп жизни вынуждает питаться всухомятку, что может крайне негативно сказаться на здоровье, особенно на здоровье сердца и сосудов.

Вода для сердца будет полезной только в том случае, если она чистая. Используйте очищающие фильтры, в которых применяются серебро, ионообменные смолы, активированный уголь, кремний и т. д. Это важно, ведь неочищенная вода содержит бактерии, вирусы, тяжелые металлы, пестициды и другие вредные элементы. Все они могут быть причиной возникновения многих заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых, и смертности от них. Вернее, не сама вода, а содержащиеся в ней соли. Жесткая вода содержит большое количество кальция, магния, лития, селена и других минеральных элементов, мягкая бедна ими, но содержит много натрия.

Серьезные исследования, проведенные на огромных группах людей в США, Великобритании, Канаде и других странах, показали, что в зонах с жесткой водой у людей ниже уровень холестерина в крови, реже возникает гипертоническая болезнь. Проводя исследования на тему пользы воды для сердца, ученые выяснили, что смертность от сердечно-сосудистых заболеваний примерно на 40-45% ниже у женщин и на 25-30% у мужчин, проживающих в районах с жесткой водой по сравнению с районами с мягкой водой. При этом качество воды совершенно не влияет на смертность от других причин. Очень вредна дистиллированная вода, в которой содержание минеральных элементов ничтожно. Уже через 4-6 месяцев ее употребления сказывается недостаток солей. В первую очередь нарушаются водно-солевое равновесие, функции желудочно-кишечного тракта, сердца и сосудов.

Вы наверняка уже слышали, что следует выпивать восемь стаканов воды в день. На самом деле наукой это не подтверждается: человеку требуется жидкость в любом виде, а не только вода. Если вы регулярно сильно потеете, вам нужно больше пить. Если вы едите много продуктов, содержащих воду, вам можно выпить и меньше. Недостача жидкости — это большая проблема. Вода помогает контролировать вес, очищает организм от токсинов, помогает функционировать почкам. Исследования показывают, что она даже нужна для хорошей концентрации. Тем не менее важно знать: одна пятая объема жидкости поступает в организм из еды. Ешьте продукты, богатые водой, чтобы увлажнить организм.

Огурец

В огурцах впечатляющее содержание жидкости — около девяноста пяти процентов. Кроме того, в этом овоще много калия, который помогает предотвратить сердечный приступ. Огурцы также содержат противовоспалительные вещества, полезные для здоровья мозга. Перекусывайте огурцами, добавляйте их в салат или просто смешивайте с помидорами, оливковым маслом и бальзамическим уксусом для максимально простого блюда. Это очень удобный способ добавить в свое питание жидкость!

Цуккини

Это великолепный овощ, который подходит даже как альтернатива макаронам без лишних углеводов и калорий. В нем девяносто пять процентов воды, так что это очень хорошо увлажняющий продукт. При этом цуккини можно добавлять даже в выпечку. Просто поэкспериментируйте и найдете тот рецепт, который будет идеально подходить вам.

Арбуз

Арбуз отлично помогает вам поддерживать в жаркий день достаточный уровень увлажнения. Он на девяносто два процента состоит из воды, к тому же он полон питательных веществ вроде витаминов А, В 6 , С, а также ликопена и антиоксидантов. Можно использовать арбуз и для того, чтобы ароматизировать воду, и для приготовления полезного фруктового льда. Когда начинается сезон арбузов, обязательно воспользуйтесь такой возможностью наполнить организм жидкостью!

Сельдерей

Сельдерей прекрасно помогает в борьбе с раком, к тому же в нем содержится девяносто пять процентов воды. Лютеолин, вещество, содержащееся в сельдерее, способно прекращать рост раковых клеток, особенно в поджелудочной. Апигенин может останавливать развитие раковых клеток в груди. К тому же сельдерей богат клетчаткой, которая обеспечивает долгое ощущение сытости.

Морковь

Морковь на девяносто процентов состоит из воды, кроме того, в ней много клетчатки. Морковь очень полезна для глаз. Увеличьте ее количество в рационе, измельчив морковь и добавив в салат. Можно также перекусывать морковкой с хумусом или гуакамоле. Вариантов целое множество, причем любой из них будет вам полезен.

Редис

Этот овощ на девяносто пять процентов состоит из воды. Вы можете спокойно перекусывать редисом! Этот продукт помогает охлаждать тело: его острота помогает справиться с излишним жаром. Кроме того, редис является источником витамина С, фосфора и цинка, ключевых минералов и антиоксидантов, защищающих клетки и питающих ткани. Добавляйте такой компонент в салаты, на бутерброды, ищите новые рецепты — ваш организм вас только поблагодарит.

Киви

Обычно все знают только о том, что апельсины являются отличным источником витамина С. При этом в киви этого витамина больше, к тому же они на восемьдесят пять процентов состоят из воды и содержат столько же калия, сколько и средний банан. У киви низкий гликемический индекс, что позволяет получить медленный подъем уровня сахара в крови. Эти тропические фрукты порадуют сладкоежек и прекрасно дополнят салат. Витамин С важно сочетать с цинком, чтобы укрепить иммунитет в сезон простудных заболеваний.

Персики

В этих фруктах содержится восемьдесят восемь процентов жидкости, к тому же они невероятно вкусные. Они способны предотвращать связанные с лишним весом заболевания, к примеру диабет и болезни сердечно-сосудистой системы. Почаще употребляйте персики. С таким сладким фруктом в рационе вредных десертов даже не захочется!

Картофель

В картофеле содержится восемьдесят процентов воды, к тому же это хороший источник калия, ключевого минерала для здорового кровяного давления. Разновидности с красной кожурой содержат больше воды. Запекайте картофель в кожуре, чтобы сохранить внутри калий, а потом ешьте с брокколи, сыром, фасолью или нежирным белком. Это превосходное блюдо, которое приносит пользу и гарантирует сытость надолго.

Брокколи

Это один из самых полезных овощей. Брокколи содержит фитонутриенты, антиоксиданты, клетчатку, витамины, минералы, к тому же это на девяносто один процент вода. Постарайтесь почаще добавлять этот компонент в разные блюда: салаты, кремовые супы, омлеты. Это принесет вам неоценимую пользу и весьма приятный вкус.

Дыня канталупа

Это хороший компонент для фруктового салата, но и просто с сыром дыню тоже вкусно есть. В ней девяносто процентов жидкости, а также бета-каротин и витамин С. Это вкусно и очень полехно, так что постарайтесь на забывать о данном продукте при составлении своего рациона.

Баклажан

Баклажаны бывают множества расцветок и содержат около восьмидесяти девяти процентов воды. Обязательно включите этот низкокалорийный продукт в свою диету. Баклажан является источником меди, витаминов группы В, магния, витамина К и калия. Все эти питательные вещества поддерживают здоровый метаболизм, укрепляют иммунную и сердечно-сосудистую системы. Не жарьте баклажаны, лучше запекайте или используйте в качестве альтернативы мясу. Можно даже применять баклажаны для приготовления пиццы — используйте тонкие ломтики вместо основы из теста.

Джикама

Этот редкий овощ отличается хрустящей текстурой и сладковатым вкусом. Джикама на девяносто процентов состоит из воды, она содержит много витамина С, железа и калия. На улицах Мексики продаются фруктовые салаты с джикамой, приправленные соком лайма и порошком чили. Это вкусно, но еще и удивительно полезно.

Томаты

Томаты почти на девяносто пять процентов состоят из воды, это один из наиболее увлажняющих вариантов. К тому же в них очень много питательных веществ. Они являются богатым источником ликопена, вещества, известного противораковыми свойствами, а также содержат витамины А и С. Вы можете даже готовить томаты на гриле, полив их оливковым маслом. Они подходят для очень многих блюд, так что ваш организм будет наполнен жидкостью без всяких дополнительных усилий.

Клубника

Эти ягоды — натуральная альтернатива конфетам. В клубнике содержится девяносто два процента жидкости, что делает ее наиболее увлажняющей ягодой. Добавьте клубнику в воду вместе с мятными листьями, чтобы получился аппетитный напиток, сделайте салат или просто ешьте ягоды без всяких дополнений.

Салат «айсберг»

Этот салат считается наименее питательным, зато в нем много воды. Он на девяносто шесть процентов состоит из жидкости, к тому же там мало калорий, достаточно клетчатки, витаминов А и С. Добавляйте салат в бутерброды или роллы, чтобы придать им приятную хрустящую текстуру.

Цветная капуста

Если вы считаете, что в этом продукте не хватает вкуса, вам стоит изменить свою точку зрения. Цветная капуста может впитывать ароматы продуктов, дополняющих ее в блюде, так что она прекрасно подходит для супов и блюд с сыром. При этом она на девяносто два процента состоит из воды. В одной порции еще и три с половиной грамма клетчатки, что тоже приносит организму большую пользу.

Введение 2

Свободная и связанная влага в пищевых продуктах 3

Активность воды. Изотермы сорбции 9

Активность воды и стабильность пищевых продуктов 13

Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов 17

Методы определения влаги в пищевых продуктах 19

Заключение 20

Список литературы 21

Введение

Вода - важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует и разнообразных растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда и растворитель, обусловливая их консистенцию и структуру и влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продукта при хранении. Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи.

Количество воды в пищевых продуктах влияет на их качество и сохраняемость. Скоропортящиеся продукты с повышенным содержанием влаги без консервирования длительное время не сохраняются. Вода, содержащаяся в продуктах, способствует ускорению в них химических, биохимических и других процессов. Продукты с малым содержанием воды лучше сохраняются.

Многие виды пищевых продуктов содержат большое количество влаги, что отрицательно сказывается на их стабильности в процессе хранения. Поскольку вода непосредственно участвует в гидролитических процессах, ее удаление или связывание за счет увеличения содержания соли или сахара тормозит многие реакции и ингибирует рост микроорганизмов, таким образом удлиняя сроки хранения продуктов. Важно также отметить, что удаление влаги путем высушивания или замораживания существенно влияет на химический состав и природные свойства.

Целью данной работы является исследование свойств и особенностей поведения воды и льда в пищевых продуктах.

Для достижения поставленной цели решаются следующие основные задачи:

Изучение различных форм связи воды в пищевых продуктов;

Выяснение взаимосвязи активности воды пищевых продуктов с их физико-химическими, реологическими и технологическими свойствами, а также качественными изменениями при обработке и хранении.

Свободная и связанная влага в пищевых продуктах

Вода в пищевых продуктах играет, как уже отмечалось, важную роль, т. к. обусловливает консистенцию и структуру продукта, а ее взаимодействие с присутствующими компонентами определяет устойчивость продукта при хранении.

Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нем, но не характеризует ее причастность к химическим, биохимическим и микробиологическим изменениям в продукте. В обеспечении его устойчивости при хранении важную роль играет соотношение свободной и связанной влаги. Связанная влага- это ассоциированная вода, прочно связанная с различными компонентами - белками, липидами и углеводами за счет химических и физических связей. Свободная влага- это влага, не связанная полимером и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических реакций. Рассмотрим некоторые примеры.

При влажности зерна 15 - 20% связанная вода составляет 10 - 15%. При большей влажности появляется свободная влага, способствующая усилению биохимических процессов (например, прорастанию зерна).

Плоды и овощи имеют влажность 75 - 95%. В основном, это свободная вода, однако примерно 5% влаги удерживается клеточными коллоидами в прочно связанном состоянии. Поэтому овощи и плоды легко высушить до 10 - 12%, но сушка до более низкой влажности требует применения специальных методов.

Большая часть воды в продукте может быть превращена в лед при -5°С, а вся - при - 50°С и ниже. Однако определенная доля прочно связанной влаги не замерзает даже при температуре -60°С.

«Связывание воды» и «гидратация» - определения, характеризующие способность воды к ассоциации с различной степенью прочности с гидрофильными веществами. Размер и сила связывания воды или гидратации зависит от таких факторов, как природа неводного компонента, состав соли, рН, температура.

В ряде случаев термин «связанная вода» используется без уточнения его смысла, однако предлагается и достаточно много его определений. В соответствии с ними связанная влага:

Характеризует равновесное влагосодержание образца при некоторой температуре и низкой относительной влажности;

Не замерзает при низких температурах (-40°С и ниже);

Не может служить растворителем для добавленных веществ;

Дает полосу в спектрах протонного магнитного резонанса;

Перемещается вместе с макромолекулами при определении скорости седиментации, вязкости, диффузии;

Существует вблизи растворенного вещества и других неводных веществ и имеет свойства, значительно отличающиеся от свойств всей массы воды в системе.

Указанные признаки дают достаточно полное качественное описание связанной воды. Однако ее количественная оценка по тем или иным признакам не всегда обеспечивает сходимость результатов. Поэтому большинство исследователей склоняются к определению связанной влаги только по двум из перечисленных выше признаков. По этому определению, связанная влага - это вода, которая существует вблизи растворенного вещества и других неводных компонентов, имеет уменьшенную молекулярную подвижность и другие свойства, отличающиеся от свойств всей массы воды в той же системе, и не замерзает при - 40°С. Такое определение объясняет физическую сущность связанной воды и обеспечивает возможность сравнительно точной ее количественной оценки, т.к. вода, незамерзающая при - 40°С, может быть измерена с удовлетворительным результатом (например, методом ПМР или калориметрически). При этом действительное содержание связанной влаги изменяется в зависимости от вида продукта.

Причины связывания влаги в сложных системах различны. Наиболее прочно связанной является так называемая органически связанная вода. Она представляет собой очень малую часть воды в высоковлажных пищевых продуктах и находится, например, в щелевых областях белка или в составе химических гидратов. Другой весьма прочно связанной водой является близлежащая влага, представляющая собой монослой при большинстве гидрофильных групп неводного компонента. Вода, ассоциированная таким образом с ионами и ионными группами, является наиболее прочно связанным типом близлежащей воды. К монослою примыкает мультислойная вода (вода полимолекулярной адсорбции), образующая несколько слоев за близлежащей водой. Хотя мультислой - это менее прочно связанная влага, чем близлежащая влага, она все же еще достаточно тесно связана с неводным компонентом, и потому ее свойства существенно отличаются от чистой воды. Таким образом, связанная влага состоит из «органической», близлежащей и почти всей водымультислоя.

Кроме того, небольшие количества воды в некоторых клеточных системах могут иметь уменьшенные подвижность и давление пара из-за нахождения воды в капиллярах. Уменьшение давления пара и активности воды (a w) становится существенным, когда капилляры имеют диаметр меньше, чем 0,1µ м. Большинство же пищевых продуктов имеют капилляры диаметром от 10 до 100 μм, которые, по-видимому, не могут заметно влиять на уменьшение a w в пищевых продуктах.

В пищевых продуктах имеется также вода, удерживаемая макромолекулярной матрицей. Например, гели пектина и крахмала, растительные и животные ткани при небольшом количестве органического материала могут физически удерживать большие количества водых .

Хотя структура этой воды в клетках и макромолекулярной матрице точно не установлена, ее поведение в пищевых системах и важность для качества пищи очевидна. Эта вода не выделяется из пищевого продукта даже при большом механическом усилии. С другой стороны, в технологических процессах обработки она ведет себя почти как чистая вода. Ее, например, можно удалить при высушивании или превратить в лед при замораживании. Таким образом, свойства этой воды, как свободной, несколько ограничены, но ее молекулы ведут себя подобно водным молекулам в разбавленных солевых растворах.

Именно эта вода составляет главную часть воды в клетках и гелях, и изменение ее количества существенно влияет на качество пищевых продуктов. Например, хранение гелей часто приводит к потере их качества из-за потери этой воды (так называемого синерезиса). Консервирование замораживанием тканей часто приводит к нежелательному уменьшению способности к удерживанию воды в процессе оттаивания.

В таблицах 1 и 2 описаны свойства различных видов влаги в пищевых продуктах.

Свойства	Свободная	Вода в макромолекулярной матрице
Общее описание	вода, которая может быть легко удалена из продукта. Вода-вода –водородные связи преобладают. Имеет свойства, похожие на воду в слабых растворах солей. Обладает свойством свободного истечения	вода, которая может быть удалена из продукта. Вода- вода-водородные связи превалируют. Свойства воды подобны воде в разбавленных солевых растворах. Свободное истечение затруднено
		матрицей геля или ткани
Точка замерзания	несколько ниже по сравнению с чистой водой
Способность быть растворителем	большая
Молекулярная подвижность по сравнению с чистой водой	несколько меньше
Энтальпия парообразования по сравнению с чистой водой	без существенных изменений
	чете на общее содержание влаги в продуктах с высокой влажностью (90% Н 2 0),%	96%
Зона изотермы	вода в зоне III состоит из воды, присутствующей в зонах I и II, + вода, добавленная или удаленная внутри зоны III
	в отсутствие гелей и клеточных структур эта вода является свободной, нижняя граница зоны III нечеткая и зависит от продукта и температуры	в присутствии гелей или клеточных структур вся вода связана в макромолекулярной матрице. Нижняя граница зоны III нечеткая и зависит от продукта и температуры
Обычная причина порчи пищевых продуктов	высокая скорость большинства реакций, рост микроорганизмов

Свойства	Органически связанная вода	Монослой	Мультислой
Общее описание	Вода как общая часть неводного компонента	Вода, которая сильно взаимодействует с гидрофильными группами неводных компонентов путемвода-ион, или вода - диполь ассоциации; вода в микрокапиллярах (d < 0,1 \м)	Вода, которая примыкает к монослою и которая образует несколько слоев вокруг гидрофильных группневодного компонента. Превалируют вода-вода и вода-растворенное вещество-водородные связи
Точка замерзания по сравнению с чистой водой	Вода как общая часть неводного компонента			Не замерзает при -40 °С	Не замерзает при -40 °С	Большая часть не замерзает при -40 "С.Остальная часть замерзает при значительно пониженной температуре
Способность служить растворителем	Нет	Нет	Достаточно слабая
Молекулярная подвижность	Очень малая	Существенно меньше	Меньше
Энтальпия парообразования по сравнению с чистой водой	Сильно увеличена	Значительно увеличена	Несколько увеличена
Зона изотермы сорбции	Органически связанная вода показывает практически нулевую активность и,таким образом, существует в экстремально левом конце зоны	Вода в зоне 1 изотермы состоит изнебольшого количества органической влаги с остатком монослоявлаги. Верхняя граница зоны I неявляется четкой и варьирует в зависимости от продукта и температуры	Вода в зоне 11 состоит из воды, присутствующей в зоне I, + вода добавленная или удаленная внутри зоны II(мультислойная влага). Граница зоны IIне является четкой и варьирует в зависимости от продукта и температуры
Стабильность пищевых продуктов	Самоокисление	Оптимальная стабильность при a w = 0,2-0,3	Если содержание воды увеличивается выше нижней части зоны II, скоростьпочти всех реакций увеличивается

Активность воды. Изотермы сорбции

Давно известно, что существует взаимосвязь (хотя и далеко не совершенная) между влагосодержанием пищевых продуктов и их сохранностью (или порчей). Поэтому основным методом удлинения сроков хранения пищевых продуктов всегда было уменьшение содержания влаги путем концентрирования или дегидратации.

Однако часто различные пищевые продукты с одним и тем же содержанием влаги портятся по-разному. В частности, было установлено, что при этом имеет значение, насколько вода ассоциирована с неводными компонентами: вода, сильнее связанная, меньше способна поддержать процессы, разрушающие (портящие) пищевые продукты, такие как рост микроорганизмов и гидролитические химические реакции.

Чтобы учесть эти факторы, был введен термин «активность воды». Этот термин безусловно лучше характеризует влияние влаги на порчу продукта, чем просто содержание влаги. Естественно, существуют и другие факторы (такие как концентрация 0 2 , рН, подвижность воды, тип растворенного вещества), которые в ряде случаев могут сильнее влиять на разрушение продукта. Тем не менее, водная активность хорошо коррелирует со скоростью многих разрушительных реакций, она может быть измерена и использована для оценки состояния воды в пищевых продуктах и ее причастности к химическим и биохимическим изменениям. Активность воды (a w) - это отношение давления паров воды надданным продуктом к давлению паров над чистой водой при той же температуре. Это отношение входит в основную термодинамическую формулу определения энергии связи влаги с материалом (уравнение Ребиндера):

ΔF = L = RTln = -RT-lna w

По величине активности воды (табл. 3) выделяют: продукты с высокой влажностью (a w = 1,0-0,9); продукты с промежуточной влажностью (a w = 0,9-0,6); продукты с низкой влажностью (а = 0,6-0,0).

Таблица 3 – Активность воды (a w) в пищевых продуктах

Кривые, показывающие связь между содержанием влаги (масса воды, г Н 2 0/г СВ) в пищевом продукте с активностью воды в нем при постоянной температуре, называются изотермами сорбции. Информация, которую они дают, полезна для характеристики процессов концентрирования и дегидратации (т.к. простота или трудность удаления воды связана с a w), а также для оценки стабильности пищевого продукта. На рис. 10.5 изображена изотерма сорбции влаги для продуктов с высокой влажностью (в широкой области влагосодержания).

Рисунок 1. Изотерма сорбции влаги для продуктов с высокой влажностью

Однако, с учетом наличия связанной влаги, больший интерес представляет изотерма сорбции для области низкого содержания влаги в пищевых продуктах (рис. 1)

Рисунок 2.Изотерма сорбции влаги для области низкого содержания влаги в пищевых продуктах.

Для понимания значения изотермы сорбции полезно рассмотреть зоны I-III.

Свойства воды в продукте сильно отличаются по мере перехода от зоны I (низкие влагосодержания) к зоне III (высокая влажность). Зона I изотермы соответствует воде, наиболее сильно адсорбированной и наиболее неподвижной в пищевых продуктах. Эта вода абсорбирована, благодаря полярным вода-ион и вода-диполь взаимодействиям. Энтальпия парообразования этой воды много выше, чем чистой воды, и она не замерзает при - 40°С. Она неспособна быть растворителем, и не присутствует в значительных количествах, чтобы влиять на пластичные свойства твердого вещества; она просто является его частью.

Высоковлажный конец зоны I (граница зон I и II) соответствует монослою влаги. В целом зона I - соответствует чрезвычайно малой части всей влаги в высоковлажном пищевом продукте.

Вода в зоне II состоит из воды зоны I и добавленной воды (ресорбция) для получения воды, заключенной в зону II. Эта влага образует мультислой и взаимодействует с соседними молекулами через вода-вода-водородные связи. Энтальпия парообразования для мультислойной воды несколько больше, чем для чистой воды. Большая часть этой воды не замерзает при - 40°С, как и вода, добавленная к пищевому продукту с содержанием влаги, соответствующим границе зон I и II. Эта вода участвует в процессе растворения, действует как пластифицирующий агент и способствует набуханию твердой матрицы. Вода в зонах IIи I обычно составляет менее 5% от общей влаги в высоковлажных пищевых продуктах.

Вода в зоне III изотермы состоит из воды, которая была в зоне I и II, и добавленной для образования зоны III. В пищевом продукте эта вода наименее связана и наиболее мобильна. В гелях или клеточных системах она является физически связанной, так что ее макроскопическое течение затруднено. Во всех других отношениях эта вода имеет те же свойства, что и вода в разбавленном солевом растворе. Вода, добавленная (или удаленная) для образования зоны III, имеет энтальпию парообразования практически такую же, как чистая вода, она замерзает и является растворителем, что важно для протекания химических реакций и роста микроорганизмов. Обычная влага зоны III (не важно, свободная или удерживаемая в макромолекулярной матрице) составляет более 95% от всей влаги в высоковлажных материалах. Состояние влаги, как будет показано ниже, имеет важное значениедля стабильности пищевых продуктов.

В заключение следует отметить, что изотермы сорбции, полученные добавлением воды (ресорбция) к сухому образцу, не совпадают полностью с изотермами, полученными путем десорбции. Это явление называется гистерезисом. Изотермы сорбции влаги для многих пищевых продуктов имеют гистерезис. Величина гистерезиса, наклон кривых, точки начала и конца петли гистерезиса могут значительно изменяться в зависимости от таких факторов, как природа пищевого продукта, температура, скорость десорбции, уровень воды, удаленной при десорбции.

Как правило, изотерма абсорбции (ресорбции) нужна при исследовании гигроскопичности продуктов, а десорбции - полезна для изучения процессов высушивания.

Активность воды и стабильность пищевых продуктов

С учетом вышесказанного ясно, что стабильность пищевых продуктов и активность воды тесно связаны.

В продуктах с низкой влажностью могут происходить окисление жиров, неферментативное потемнение, потеря водорастворимых веществ (витаминов), порча, вызванная ферментами. Активность микроорганизмов здесь подавлена. В продуктах с промежуточной влажностью могут протекать разные процессы, в том числе с участием микроорганизмов. В процессах, протекающих при высокой влажности, микроорганизмам принадлежит решающая роль.

Окисление липидов начинается при низкой a w . По мере ее увеличения скорость окисления уменьшается примерно до границы зон I и II на изотерме, а затем снова увеличивается до границы зон II и III. Дальнейшее увеличение a w снова уменьшает скорость окисления. Эти изменения можно объяснить тем, что при добавлении воды к сухому материалу сначала имеет место столкновение с кислородом. Эта вода (зона I) связывает гидропероксиды, сталкивается с их продуктами распада и, таким образом, препятствует окислению. Кроме того, добавленная вода гидратирует ионы металлов, которые катализируют окисление, уменьшая их действенность.

Наблюдаемый максимум потемнения может объясняться наступлением равновесия в процессе диффузии, которая регулируется величиной вязкости, степенью растворения и массообменом. При низкой активности воды медленная диффузия реагентов замедляет скорость реакции. По мере увеличения влагосодержания более свободная диффузия ускоряет реакцию до тех пор, пока в верхней точке диапазона влажности растворение реагентов снова не замедляет ее. Точно так же более высокая концентрация воды замедляет ход реакции на тех обратимых стадиях, на которых образуется вода.

Ферментативные реакции могут протекать при более высоком содержании влаги, чем влага монослоя, т.е. тогда, когда есть свободная вода. Она необходима для переноса субстрата. Учитывая это, легко понять, почему скорость ферментативных реакций зависит от a w .

При a w , соответствующей влаге монослоя, нет свободной воды для переноса субстрата. Кроме того, в ряде ферментативных реакций вода сама играет роль субстрата.

Для большинства бактерий предельное значения a w = 0,9, но, например, для St.aureusa w = 0,86. Этот штамм продуцирует целый ряд энтсротоксинов типа А, В, С, D, Е. Большинство пищевых отравлений связаны с токсинами А и D. Дрожжи и плесени могут расти при более низких значениях активности воды.

При хранении пищевых продуктов активность воды оказывает влияние на жизнеспособность микроорганизмов. Поэтому активность воды в продукте имеет значение для предотвращения его микробиологической порчи.

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, сушеных фруктов (табл. 4).

Таблица 4 - Активность воды и рост микроорганизмов в пищевых продуктах

Область a w	Микроорганизмы, которыеингибируются при более низкомзначении a w , чем эта область	Пищевые продукты, характерные для этой области a w
1,00-0,95	pseudomonas; Escherichia;	фрукты, овощи, мясо, рыба,
Proteus; Shigella, Klebsiella;	молоко, домашняя колбаса и хлеб,
Bacillus; Clostridium perfingens;	продукты с содержанием сахара
некоторые дрожжи	(-40%) и хлорида натрия (~7%)
0,95-0,91	salmonella, Vibrioparahaemolyticus, Сbotulinum,SerratiaLactobacillus, Pediococcus, некоторые грибы,дрожжи (Rhodotorula, Pichia)	некоторые сыры, консервированная ветчина, некоторые фруктовые концентраты соков, продукты с содержанием сахара (~55%),хлорида натрия (~12%)
0,91-0,87			многиедрожжи (Candida;Torulopsis, Hansenula)Micrococcus	ферментированная колбаса типа салями, сухие сыры, маргарин, рыхлые бисквиты, продукты с содержанием сахара (65%), хлорида натрия (15%).
0,87-0,80			многие грибы(микотоксигенные пенициллы	большинство концентратов фруктовых соков, сладкое сгущенное молоко, шоколад, сироп, мука, рис, взбитые изделия с содержанием влаги 15-17%, фруктовые пирожные, ветчина
Penicillia); Staphylococcus			многие грибы(микотоксигенные пенициллы
Aureus; большинство
Saccharomyces; Debaryomyces
0,80-0,75	большинство галофильных бактерий, микотоксигенные аспергиллы	джем, мармелад, замороженныефрукты
0,75-0,65	ксерофильные виды плесеней (грибов) (Asp. chevalieri; Asp. canidus; Wallemiasebi) Saccharomycesbisporus	патока, сухие фрукты, орехи
0,65-0,60	осмофильные дрожжи(Saccharomycesrouxii); некоторые плесени (Asp. echinulatus, Monascusbisporus)	сухофрукты, содержащие 15-20% влаги, карамель, мед
нет микроорганизмов		сухофрукты, содержащие 15-20% влаги, карамель, мед	тесто с влажностью 12%, специи с влажностью 10%
нет микроорганизмов	0,5		тесто с влажностью 12%, специи с влажностью 10%
0,4	нет микроорганизмов	яичный порошок с влажностью -5%
0,3	нет микроорганизмов	печенье, крекеры, сухари с влажностью -3-5%
0,2	нет микроорганизмов	сухое молоко с влажностью -2-3%, сухие овощи с влажностью ~5%, зерновые хлопья с влажностью -5%, крекеры

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 снижения активности воды используют такие технологические приемы, как сушка, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль и др.), замораживание. С целью достижения той или иной активности воды в продукте можно применять такие технологические приемы, как:

Адсорбция - продукт высушивают, а затем увлажняют до определенного уровня влажности;

Сушка посредством осмоса - пищевые продукты погружают в растворы, активность воды в которых меньше активности воды пищевых продуктов.

Часто для этого используют растворы Сахаров или соли. В этом случае имеет место два противотока: из раствора в продукт диффундирует растворенное вещество, а из продукта в раствор - вода. К сожалению, природа этих процессов сложна, и в литературе нет достаточных данных по этому вопросу.

Для достижения требуемой активности воды добавляют различные ингредиенты в продукт, обработанный одним из указанных выше способов, и дают ему возможность прийти в равновесное состояние, т.к. один лишь процесс сушки часто не позволяет получить нужную кон-систенцию. Применяя увлажнители, можно увеличить влажность продукта, но снизить a w . Потенциальными увлажнителями для пищевых продуктов являются крахмал, молочная кислота, сахара, глицерин и др.

Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов

Замораживание является наиболее распространенным способом консервирования (сохранения) многих пищевых продуктов. Необходимый эффект при этом достигается в большей степени от воздействия низкой температуры, чем от образования льда. Образование льда в клеточных структурах пищевых продуктов и гелях имеет два важных следствия:

а) неводные компоненты концентрируются в незамерзающей фазе (незамерзающая фаза существует в пищевых продуктах при всех температурах хранения);

б) вся вода, превращаемая в лед, увеличивается на 9% в объеме.

Во время замораживания вода переходит в кристаллы льда различной, но достаточно высокой степени чистоты. Все неводные компоненты поэтому концентрируются в уменьшенном количестве незамерзшей воды. Благодаря этому эффекту, незамерзшая фаза существенно изменяет такие свойства, как рН, титруемая кислотность, ионная сила, вязкость, точка замерзания, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал. Структура воды и взаимодействие «вода - растворенное вещество» также могут сильно изменяться.

Эти изменения могут увеличить скорости реакций. Таким образом, замораживание имеет два противоположных влияния на скорость реакций: низкая температура как таковая будет ее уменьшать, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде - иногда увеличивать. Так, в ряде исследований показано увеличение при замораживании скорости реакций неферментативного потемнения, имеющих место при различных реакциях.

Фактор возможности увеличения скорости различных реакций в замороженных продуктах необходимо учитывать при их хранении, поскольку этот фактор будет влиять на качество продуктах.

Многочисленными исследованиями показано, что существенное снижение скорости реакций (более чем в 2 раза) имеет место при хранении пищевых продуктов в условиях достаточно низкой температуры (-18°С).

При отрицательных температурах, достаточно близких к температуре замерзания воды (0°С) имеет место увеличение доли несолюбилизованного белка. При температуре - 18°С инсолюбилизация белка уменьшается существенно, и это создает оптимальные условия для хранения продуктов.

Методы определения влаги в пищевых продуктах

Определение общего содержания влаги

Высушивание до постоянной массы.Содержание влаги рассчитывают по разности массы образца до и после высушивания в сушильном шкафу при температуре 100- 105°С. Это - стандартный метод определения влаги в техно-химическом контроле пищевых продуктов. Поскольку в основе метода лежит высушивание образца до постоянной массы, метод требует много времени для проведения анализа.

Титрование по модифицированному методу Карла Фишера.Метод основан на использовании реакции окисления-восстановления с участием йода и диоксида серы, которая протекает в присутствии воды. Использование специально подобранных органических реагентов позволяет достигнуть полного извлечения воды из пищевого продукта, а использование в качестве органического основания имидазола способствует практически полному протеканию реакции. Содержание влаги в продукте рассчитывается по количеству йода, затраченному на титрование. Метод отличается высокой точностью и стабильностью результатов (в том числе при очень низком содержании влаги) и быстротой проведения анализа.

Определение свободной и связанной влаги

Дифференциальная сканирующая калориметрия.Если образец охладить до температуры меньше 0°С, то свободная влага замерзнет, связанная - нет. При нагревании замороженного образца в калориметре можно измерить тепло, потребляемое при таянии льда. Незамерзающая вода определяется как разница между общей и замерзающей водой.

Термогравиметрический метод.Метод основан на определении скорости высушивания. В контролируемых условиях граница между областью постоянной скорости высушивания и областью, где эта скорость снижается, характеризует связанную влагу.

Диэлектрические измерения.Метод основан на том, что при 0°С значения диэлектрической проницаемости воды и льда примерно равны. Но если часть влаги связана, то ее диэлектрические свойства должны сильно отличаться от диэлектрических свойств объемной воды и льда.

Измерение теплоемкости.Теплоемкость воды больше, чем теплоемкость льда, т.к. с повышением температуры в воде происходит разрыв водородных связей. Это свойство используют для изучения подвижности молекул воды. Значение теплоемкости воды в зависимости от ее содержания в полимерах дает сведения о количестве связанной воды. Если при низких концентрациях вода специфически связана, то ее вклад в теплоемкость мал. В области высоких значений влажности ее в основном определяет свободная влага, вклад которой в теплоемкость примерно в 2 раза больше, чем льда.

ЯМР.Метод заключается в изучении подвижности воды в неподвижной матрице. При наличии свободной и связанной влаги получают две линии в спектре ЯМР вместо одной для объемной воды.

Заключение

Содержание воды в пищевых продуктах должно быть определенным. Уменьшение или увеличение содержания воды влияет на качество продукта. Так, товарный вид, вкус и цвет моркови, зелени, плодов и хлеба ухудшаются при снижении влажности, а крупы, сахара и макаронных изделий - при ее увеличении. Многие продукты способны поглощать пары воды, т. е. обладают гигроскопичностью (сахар, соль, сухофрукты, сухари). Так как влажность влияет на питательную ценность пищевых продуктов, а также на сроки и условия хранения, она является важным показателем в оценке их качества.

Содержание воды в пищевых продуктах в процессе их перевозки и хранения не остается постоянным. В зависимости от особенности самих продуктов, а также условий внешней среды они теряют влагу или увлажняются. Высокой гигроскопичностью (способностью поглощать влагу) обладают продукты, содержащие много фруктозы (мед, карамель), а также сушеные плоды и овощи, чай, поваренная соль. Эти продукты хранят при относительной влажности воздуха не выше 65-70 %

Активность воды - один из самых критических параметров в определении качества и безопасности товаров, которые потребляются каждый день. Водная активность затрагивает срок годности, безопасность, структуру и запах пищевых продуктов. Это также жизненно важно для стабильности фармацевтических препаратов и косметики. Поскольку активность воды столь важна, необходимо измерить ее точно и быстро

Количество воды во многих продуктах, как правило, нормируется стандартами с указанием верхнего предела ее содержания, так как от этого зависят не только качество и сохраняемость, но и пищевая ценность продуктов.

Список литературы:

1. Вода в пищевых продуктах / Под редакцией Р.Б. Дакуорта. - Перевод с англ. - М.: Пищевая промышленность,1980. - 376 с.

2. Гинзбург A.C., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1990. -287 с.

3. Ляйстнер, Л. Барьерные технологии: комбинированные методы обработки, обеспечивающие стабильность, безопасность и качество продуктов питания / Л. Ляйстнер, Г. Гоулд. - Перевод с англ. - М.: ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова, 2006. - 236 с.

4. Моик И.Б. Термо и влагометрия пищевых продуктов. Под ред. И.А.Рогова-М.: Агропромиздат, 1988. - 303 с.

5. Пищевая химия/Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др.Под ред. А.П. нечаева.Издание 3-е,испр.- СПб.:ГИОРД, 2004. – 640с.

6. Ребиндер, П.А. О формах связи воды с материалом в процессе сушки / В кн. Всес. совещание по интенсивности процессов и улучшение качества материалов при сушке в основных отраслях промышленности и сельского хозяйства. - М.: Профиздат, 1958. -483с.

7. http://labdepot.ru/lab/water1.html

8. http://www.upack.by/articles.php

9. http://www.giord.ru/0419205820310.php

10. http://labdepot.ru/lab/water1.html

Связанная влага - это ассоциированная вода, прочно связанная с различными компонентами - белками, липидами и углеводами за счет химических и физических связей.

Свободная влага - это влага, не связанная полимером и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических реакций.

Рассмотрим некоторые примеры.

При влажности зерна 15-20% связанная вода составляет 10-15%. При большей влажности появляется свободная влага, способствующая усилению биохимических процессов (например, прорастанию зерна).

Плоды и овощи имеют влажность 75-95%. В основном, это свободная вода, однако примерно 5% влаги удерживается клеточными коллоидами в прочно связанном состоянии. Поэтому овощи и плоды легко высушить до 10-12%, но сушка до более низкой влажности требует применения специальных методов.

"Связывание воды" и "гидратация" - определения, характеризующие способность воды к ассоциации с различной степенью прочности с гидрофильными веществами. Размер и сила связывания воды или гидратации зависит от таких факторов, как природа неводного компонента, состав соли, рН, температура.

Что же такое связанная вода? Надо сказать, что в ряде случаев термин "связанная вода" используется без уточнения его смысла, однако предлагается и достаточно много его определений. В соответствии с ними связанная влага:

Не замерзает при низких температурах (-40°С и ниже);

Не может служить растворителем для добавленных веществ;

Дает полосу в спектрах протонного магнитного резонанса;

Перемещается вместе с макромолекулами при определении скорости седиментации, вязкости, диффузии;

Причины связывания влаги в сложных системах различны. Наиболее прочно связанной является так называемая органически связанная вода. Она представляет собой очень малую часть воды в высоковлажных пищевых продуктах и находится, например, в щелевых областях белка или в составе химических гидратов. Другой весьма прочно связанной водой является близлежащая влага, представляющая собой монослой при большинстве гидрофильных групп неводного компонента. Вода, ассоциированная таким образом с ионами и ионными группами, является наиболее прочно связанным типом близлежащей воды. К монослою примыкает мульmислойная вода (вода полимолекулярной адсорбции), образующая несколько слоев за близлежащей водой. Хотя мультислой - это менее прочно связанная влага, чем близлежащая влага, она все же еще достаточно тесно связана с неводным компонентом, и потому ее свойства существенно отличаются от чистой воды. Таким образом, связанная влага состоит из "органической", близлежащей и почти всей воды мультислоя.

Кроме того, небольшие количества воды в некоторых клеточных системах могут иметь уменьшенные подвижность и давление пара из-за нахождения воды в капиллярах. Уменьшение давления пара и активности воды (a w) становится существенным, когда капилляры имеют диаметр меньше, чем 0,1 цм. Большинство же пищевых продуктов имеют капилляры диаметром от 10 до 100 ц,м, которые, по-видимому, не могут заметно влиять на уменьшение a w в пищевых продуктах.

В пищевых продуктах имеется также вода, удерживаемая макромолекулярной матрицей. Например, гели пектина и крахмала, растительные и животные ткани при небольшом количестве органического Matериала могут физически удерживать большие количества воды.

В таблицах 10.3 и 10.4 описаны свойства различных видов влаги в пищевых продуктах.

Таблица 10.3. Категории свободной влаги в пищевых продуктах

Свойства	Свободная	Вода в макромолекулярной матрице
Общее описание	Вода, которая может быть легко удалена из продукта. Вода- вода-водородные связи преобладают. Имеет свойства, похожие на воду в слабых растворах солей. Обладает свойством свободного истечения	Вода, которая может быть удалена из продукта. Вода-вода-водородные связи превалируют. Свойства воды подобны воде в разбавленных солевых растворах. Свободное истечение затруднено матрицей геля или ткани
Точка замерзания	Несколько ниже по сравнению с чистой водой
Способность быть растворителем	Большая
	Несколько меньше
	Без существенных изменений
Содержание в расчете на общее содержание влаги в продуктах с высокой влажностью (90% Н 2 О),%	~ 96%
	Вода в зоне III состоит из воды, присутствующей в зонах I и II, + вода, добавленная или удаленная внутри зоны III
	В отсутствие гелей и клеточных структур эта вода является свободной, нижняя граница зоны III нечеткая и зависит от продукта и температуры	В присутствии гелей или клеточных структур вся вода связана в макромолекулярной матрице. Нижняя граница зоны III нечеткая и зависит от продукта и температуры
Обычная причина порчи пищевых продуктов	Высокая скорость большинства реакций. Рост микроорганизмов

Таблица 10.4. Категории связанной влаги в пищевых продуктах

Свойства	Органически связанная вода	Монослой	Мультислой
Общее описание	Вода как общая часть неводного компонента	Вода, которая сильно взаимодействует с гидрофильными группами неводных компонентов путем вода-ион, или вода - диполь ассоциации; вода в микрокапиллярах (d < 0, 1 μм)	Вода, которая примыкает к монослою и которая образует несколько слоев вокруг гидрофильных групп неводного компонента. Превалируют вода- вода и вода- растворенное вещество- водородные связи
Точка замерзания по сравнению с чистой водой	Не замерзает при - 40 °С	Не замерзает при - 40 °С.	Большая часть не замерзает при - 40 °С. Остальная часть замерзает при значительно пониженной температуре
Способность служить растворителем	Нет	Нет	Достаточно слабая
Молекулярная подвижность по сравнению с чистой водой	Очень малая	Существенно меньше	Меньше
Энтальпия парообразования по сравнению с чистой водой	Сильно увеличена	Значительно увеличена	Несколько увеличена
Содержание в расчете на общее содержание влаги в продуктах с высокой влажностью (90% Н 2 О), %	<0,03	0,1-0,9	1-5
Зона изотермы сорбции (рис. 10.6)	Органически связанная вода показывает практически нулевую активность и, таким образом, существует в экстремально левом конце зоны I	Вода в зоне I изотермы состоит из небольшого количества органической влаги с остатком монослоя влаги. Верхняя граница зоны I не является четкой и варьирует в зависимости от продукта и температуры	Вода в зоне II состоит из воды, присутствующей в зоне I, + вода добавленная или удаленная внутри зоны II (мультислойная влага). Граница зоны II не является четкой и варьирует в зависимости от продукта и температуры
Стабильность пищевых продуктов	Самоокисление	Оптимальная стабильность при a w = 0,2-0,3	Если содержание воды увеличивается выше нижней части зоны II, скорость почти всех реакций увеличивается

АКТИВНОСТЬ ВОДЫ

Чтобы учесть эти факторы, был введен термин "активность воды". Этот термин безусловно лучше характеризует влияние влаги на порчу продукта, чем просто содержание влаги. Естественно, существуют и другие факторы (такие как концентрация О 2 , рН, подвижность воды, тип растворенного вещества), которые в ряде случаев могут сильнее влиять на разрушение продукта. Тем не менее, водная активность хорошо коррелирует со скоростью многих разрушительных реакций, она может быть измерена и использована для оценки состояния воды в пищевых продуктах и ее причастности к химическим и биохимическим изменениям.

Активность воды (a w) - это отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при той же температуре. Это отношение входит в основную термодинамическую формулу определения энергии связи влаги с материалом (уравнение Ребиндера):

ΔF = L = RT∙ln

POB

где P w - давление водяного пара в системе пищевого продукта; Р о - давление пара чистой воды; РОВ - относительная влажность в состоянии равновесия, при которой продукт не впитывает влагу и не теряет ее в атмосферу, %.

По величине активности воды (табл. 10.5) выделяют: продукты с высокой влажностью (a w = 1,0-0,9); продукты с промежуточной влажностью (a w = 0,9-0,6); продукты с низкой влажностью (a w = 0,6-0,0).

Таблица 10.5. Активность воды (а) в пищевых продуктах

Изотермы сорбции

Кривые, показывающие связь между содержанием влаги (масса воды, г Н 2 О/г С В) в пищевом продукте с активностью воды в нем при постоянной температуре, называются изотермами сорбции. Информация, которую они дают, полезна для характеристики процессов концентрирования и дегидратации (т.к. простота или трудность удаления воды связана с a w), а также для оценки стабильности пищевого продукта (что будет рассмотрено позже). На рис. 10.5 изображена изотерма сорбции влаги для продуктов с высокой влажностью (в широкой области влагосодержания).

Рис. 10.5. Изотерма сорбции влаги для продуктов с высокой влажностью

Однако, с учетом наличия связанной влаги, больший интерес представляет изотерма сорбции для области низкого содержания влаги в пищевых продуктах (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Изотерма сорбции влаги для области низкого содержания влаги в пищевых продуктах

Для понимания значения изотермы сорбции полезно рассмотреть зоны I-III.

Вода в зоне II состоит из воды зоны I и добавленной воды (ресорбция) для получения воды, заключенной в зону II. Эта влага образует мультислой и взаимодействует с соседними молекулами через вода-вода-водородные связи. Энтальпия парообразования для мультислой-ной воды несколько больше, чем для чистой воды. Большая часть этой воды не замерзает при -40°С, как и вода, добавленная к пищевому продукту с содержанием влаги, соответствующим границе зон I и И. Эта вода участвует в процессе растворения, действует как пластифицирующий агент и способствует набуханию твердой матрицы. Вода в зонах II и I обычно составляет менее 5% от общей влаги в высоковлажных пищевых продуктах.

Вода в зоне III изотермы состоит из воды, которая была в зоне I и II, и добавленной для образования зоны III. В пищевом продукте эта вода наименее связана и наиболее мобильна. В гелях или клеточных системах она является физически связанной, так что ее макроскопическое течение затруднено. Во всех других отношениях эта вода имеет те же свойства, что и вода в разбавленном солевом растворе. ВоДа, добавленная (или удаленная) для образования зоны III, имеет энтальпию парообразования практически такую же, как чистая вода, она замерзает и является растворителем, что важно для протекания химических реакций и роста микроорганизмов. Обычная влага зоны III (не важно, свободная или удерживаемая в макромолекулярной матрице) составляет более 95% от всей влаги в высоковлажных материалах.

Состояние влаги, как будет показано ниже, имеет важное значение для стабильности пищевых продуктов.

Изотермы сорбции влаги для многих пищевых продуктов имеют гистерезис (рис. 10.7). Величина гистерезиса, наклон кривых, точки начала и конца петли гистерезиса могут значительно изменяться в зависимости от таких факторов, как природа пищевого продукта, температура, скорость десорбции, уровень воды, удаленной при десорбции.

Рис. 10.7. Гистерезис изотермы сорбции влаги

Предыдущая статья: Правила маринования шампиньонов Следующая статья: Чем отличается борщ от щей: особенности приготовления, состав и отзывы Борщ чье блюдо