Неорганічні речовини харчових продуктів

Вода. Вода має надзвичайно велике значення для всіх живих організмів. В організмі людини і тварин в середньому міститься 75–80% води. Процес старіння організму супроводжується зниженням кількості води, принаймні гідратаційної, що призводить до зморщування організмів. Без води не можуть проходити хімічні реакції, відбуватися обмін речовин і підтримуватися певний фізичний стан тканин організму.

Харчові речовини засвоюються організмом тільки за наявності води. Живі організми втрачають воду, коли дихають через пори шкіри, з різними виділеннями, втрата 20% води може викликати смерть живого організму. Втрати поповнюються питтям і харчуванням. Кількість води в харчових продуктах різна: у плодах і овочах 70–90%, у борошні та крупах – 12-15, у рибі – 20-64, у – цукрі 1-4%.

Вода є важливим середовищем, в якому проходять усі життєві процеси. Вона, як добрий розчинник, бере участь у багатьох хімічних та біохімічних реакціях (окислення, гідролізу, дифузії та ін.). Вода також бере участь в регулюванні температури тіла, а у зв'язку з тим, що в присутності води набухають колоїди, вона має велике значення при побудові тканинних структур. Потреба дорослої людини у воді становить 2,5-3,0 л на добу, при великих фізичних навантаженнях або при високій температурі навколишнього середовища потреба у воді збільшується до 3,5-5 л і навіть більше. Нестача води в організмі призводить до згущення крові, а надмірність води - до вимивання солей з організму, збільшення навантаження на серце і нирки. Втрата до 10 л води викликає втрату свідомості, серце не може прокачати по кровоносних судинах загуслу кров. Незважаючи на те, що властивостям і структурі води присвячено досить багато досліджень, й досі немає єдиної думки з питань структури води; не з'ясовано до кінця закономірності і взаємодії з іншими речовинами.

Харчові продукти являють собою багатокомпонентні системи. Майже вся вода, що входить до складу продуктів, перебуває у зв'язаному стані, але утримується сухими речовинами з різною силою. Зв'язок води з матеріалом визначається енергією, яку треба витратити на порушення цього зв'язку при виділенні вологи з матеріалу. За цією класифікацією форми зв'язку води з матеріалом поділяються на три групи: хімічну, фізико-хімічну та фізико-механічну.

Хімічно зв'язана вода може входити до складу харчових продуктів у вигляді іонів, або кристалогідратів.

Кристалізаційна вода – це та вода, яка утримується певними речовинами, коли вони виділяються з водного розчину у формі кристалів.

Вода, яка зв'язується з матеріалом у вигляді іонів, утримується найбільш міцно, бо входить у структуру речовини. Такий зв'язок води виникає у процесі гідролізу складних речовин, виділити таку воду можна тільки при порушенні структури речовини.

Фізико-хімічно зв'язана вода поділяється на адсорбційну і осмотичну.

Адсорбційно зв'язана вода утримується силовим полем на зовнішній і внутрішній поверхні міцел колоїдного тіла. Колоїдні матеріали характеризуються великою дисперсністю, внаслідок чого вони мають велику внутрішню поверхню і вільну поверхневу енергію, завдяки якій виникає адсорбційний зв'язок вологи. При цьому має місце стиснення об'єму, коли об'єм набухлого тіла стає меншим суми об'ємів матеріалу і води.

Осмотична вода зв'язується колоїдами харчових продуктів, які мають складну будову і велику молекулярну масу. При утворенні гелю частина води захоплюється внутрішнім об'ємом скелета гелю, а друга частина потрапляє туди внаслідок осмосу, тому що в клітинах гелю концентрація розчиненої фракції речовин більша, ніж зовні.

Фізико-механічно зв'язана вода представлена водою в мікро- та макрокапілярах, а також міжклітинною вологою. Капілярну воду можна вважати вільною, але вона за своїми властивостями відрізняється від вільної води, бо в ній розчинені різні речовини.

Кількість води і форми її зв'язку із сухим матеріалом продукту істотно впливають на якість і здатність до зберігання продовольчих товарів.

Важливим показником якості продовольчих товарів є вологість. Для більшості продовольчих товарів вологість регламентується діючими стандартами. Зниження або збільшення вологості продукту проти встановленої норми призводить до погіршення якості продукту.

Масова частка вологи у харчових продуктах визначається за формулою:

(4.1)

де, – масова частка вологи, %;

– маса бюкси з продуктом до висушування, г;

– маса бюкси з продуктом після висушування, г;

– маса пустої бюкси, г.

ПРИКЛАД:

 

Визначте вологість рослинної олії за такими даними:

маса бюкси з олією до висушування 28,567 г;

маса бюкси з олією після висушування 28,457 г;

маса пустої бюкси 23,4865 г.

 

РІШЕННЯ:

Дано: =28,567 г. =28,457 г. = 23,4865 г.
-?

 

Відповідь: вологість рослинної олії складає 2,16%.

 

 

Але показником, який забезпечує стійкість харчових продуктів при зберіганні, є не абсолютна їхня вологість, а активність води (Аω), що характеризує доступність продуктів для впливу зовнішньої атмосфери.

Активність води визначається як відношення тиску водяної пари над харчовим продуктом (Р) до тиску водяної пари над чистою водою (Р₀).

Аω = Р/Р₀ (4.2)

Активність води пов'язана із загальною кількістю її у продукті та формами зв'язку води із сухими речовинами.

Харчові продукти з високою вологістю мають більше фізико-механічно зв'язаної води і високу її активність. У таких продуктах добре розвиваються мікроорганізми. Для більшості бактерій нижня межа Аω менша 0,9, для плісеней – 0,75. Активність води має певний вплив на інтенсивність хімічних та біохімічних процесів. Якщо активність води висока, то біологічні процеси мають перевагу над небіологічними, і навпаки. Різновиди псування харчових продуктів також залежать певною мірою від активності води.

При активності 0-0,2 іде окислення жирів, при 0,3 – інтенсивність окислення найменша, а при 0,5-0,7 знову збільшується. Процеси нєферментативного потемніння продуктів мають місце при активності води 0,5; а ферментативні настають при активності води 0,7 і вище.

Мінеральні елементи. Мінеральні елементи є складовою частиною будь-якого живого організму.

Вміст елементів у живому організмі пропорційний їхньому вмісту в навколишньому середовищі з поправкою на розчинність сполук. Головна маса припадає на ті елементи, які утворюють в умовах біосфери хімічно активні сполуки – гази, солі та ін. Елементи, які в умовах біосфери не мають легкорозчинних сполук, зустрічаються в організмі у невеликих кількостях. Так, наприклад, алюміній, кремній, титан завдяки малій розчинності їхніх сполук зустрічаються в організмі в 3000-4000 разів у меншій кількості, ніж в земній корі, а мідь та цинк майже однаково розподілені в земній корі і в організмі. Йод же, навпаки, нагромаджується живими істотами.

Роль мінеральних елементів у житті людини, тварин і рослин дуже велика – всі фізіологічні процеси проходять з участю цих елементів. Мінеральні елементи беруть участь у пластичних процесах, формуванні й побудові тканин, у підтримці осмотичного тиску крові, обміні речовин тощо. Багато ферментативних процесів, які проходять в різних тканинах організму, були б неможливими без участі мінеральних елементів. Так, для перетворення піровиноградної кислоти в оцтову або глюкози у фруктозу обов'язкова участь іонів магнію, а іони кальцію, навпаки, гальмуватимуть цей процес.

Мінеральний склад організму з віком змінюється: чим старіший організм, тим більше в ньому міститься мінеральних речовин.

Мінеральні елементи розподілені у тканинах організму нерівномірно. У твердих тканинах більше міститься двовалентних елементів (кальцій, магній, фосфор), у м'яких – одновалентних (калій, натрій).

Мінеральні елементи та сполуки, що розчинені у плазмі крові, міжклітинній та інших рідинах організму, допомагають утворювати певний осмотичний тиск, який залежить від сумарної кількості недисоційованих молекул та іонів. Осмотичний тиск крові, лімфи, міжклітинної рідини організму залежить головним чином від розчиненого в них хлористого натрію.

Для нормального життя організму в ньому повинна підтримуватися певна кислотно-лужна рівновага.

Під час складного перетворення в організмі людини продуктів, багатих кальцієм, магнієм, натрієм, калієм, в основному утворюються лужні сполуки. Джерелом таких елементів є плоди, овочі, бобові, молоко.

Такі продукти, як м'ясо, риба, яйця, хліб, при перетворенні в організмі дають кислотні сполуки.

Тому характер харчування може істотно впливати на реакцію середовища у тканинах. Частіше кислотно-лужна рівновага зсувається в бік кислотності, а це може призвести до зниження захисних функцій організму. Тому в харчовому раціоні людини необхідна достатня кількість овочів, молока, бобових.

Залежно від кількісного вмісту мінеральних елементів у живих організмах і харчових продуктах їх ділять на макро-, мікро-і ультрамікроелементи. До макроелементів належать такі елементи, які входять у харчові продукти в кількості більшій ніж 1 мг%. Це натрій, калій, кальцій, магній, фосфор, хлор.

Мікроелементи входять у харчові продукти кількістю не більше 1 мг%. До них належать йод, фтор, мідь, цинк, бром, алюміній, кобальт, нікель.

Вміст ультрамікроелементів виражається мікрограмами на 100 г продукту. Це олово, свинець, ртуть, уран, радій.

Кількість мінеральних елементів встановлюють спалюванням харчових продуктів до золи. Зольність є важливим показником якості багатьох продуктів, а для деяких (борошно, крохмаль) – ознакою для встановлення сорту.

У харчових продуктах може визначатись два види золи – „загальна зола” і „чиста зола”.

„Загальна зола” – це сума мінеральних елементів і їх окислів, які входять у структуру речовин, з яких складаються харчові продукти, а також потрапляють у продукти під час виробництва або перевезення.

„Чиста зола” – це сума мінеральних елементів і їх окислів без домішок. Для одержання „чистої золи” „загальну золу” обробляють 10%-вим розчином соляної кислоти. При такій обробці „чиста зола” розчиняється, а побічні неорганічні домішки залишаються.