Фрукты и ягоды, в которых больше всего воды. 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.
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:
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 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.
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 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
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 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.
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 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.
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 (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.
Как правило, изотерма абсорбции (ресорбции) нужна при исследовании гигроскопичности продуктов, а десорбции - полезна для изучения процессов высушивания.
Рис. 10.7.
Гистерезис изотермы сорбции влаги
Чтобы ответить на вопрос, есть ли вода в продуктах питания , можно открыть поваренную книгу и рассмотреть в ней цветную таблицу с надписью: «Питательная ценность продуктов». В ней как и на глобусе, преобладает голубой цвет воды над желтым, коричневым, красным и зеленым цветом «твердых масс» белка, жира, углеводов и минеральных веществ.
Самый большой процент воды в растительной пище , а именно в , грибах, и фруктах - почти 90 процентов . Поэтому-то сушеные овощи и фрукты такие легкие. Если съесть килограмм овощей, то организм получит количество жидкости равноценное литру выпитого молока.
Все ученые, специалисты по питанию, считают важнейшим продуктом питания для детей. В нем содержится все, что необходимо растущему организму; белок и сахар, минеральные соли, жир, и вода . В молоке содержится 85-90 процентов воды , остальное твердые вещества.
Все знают, как мы получаем молоко. Каждый из нас видел, как доят корову, козу или овцу. Но есть и такое молоко, которое «растет» на деревьях. Существуют растения-коровы. Хотя их и нельзя доить, они дают молоко, масло, сыр и другие продукты.
Молоко, которое «растет» на деревьях, - это сок кокосового ореха. Из мясистой части ореха приготовляют кокосовое масло - «пальмин» .
Растение-корова, у которого нет ни ног, ни вымени, - это соевые бобы. Родина их - Китай. из сваренных и перемолотых соевых бобов получают соевое молоко . Его сгущают и хранят в консервных банках. Но лучше всего из соевых бобов получать масло, потому что воды в них только 10 процентов .
Наше масло, которое изготовляется из сливок, содержит 14 процентов воды . Воду из сливок удаляют с помощью сепаратора.
О можно многое рассказать, но что касается содержание воды в мясных продуктах , то исследование тарелки мясного супа очень разочаровало бы нас. В ней 20 ложек воды и только одна ложка питательных веществ! В коровьем мясе оказалось столько же воды, сколько в человеческом теле. Но зато в нем 20 процентов белка, - вдвое больше, чем в курином мясе .
«Жидкий» хлеб
Из наших основных продуктов питания хлеб содержит в два раза больше питательных веществ и в два раза меньше воды, чем картофель . Большая часть воды удаляется из зерна в сушилах. Недаром в старой немецкой поговорке говорится: «Ешь хлеб с солью и будешь краснощеким».
Необходимо упомянуть и о «жидком» хлебе . Он изготовляется из ячменя. Искусственно проращивая его и добавляя воду, ячмень превращают в коричневый сироп, солод . Солод - важнейший продукт в пивоварении, известный с глубокой древности. Шесть тысяч лет тому назад в Древнем Вавилоне можно было пить 16 различных сортов «жидкого» хлеба. Существует и другой, широко распространенный вид «жидкого» хлеба - солодовый кофе . Его делают также из проращенного ячменя.
С таким же успехом можно было бы продолжать осмотр кладовой продуктов еще несколько часов. Ведь нет ни одного продукта питания, который не содержал бы воду! Итак, исследование показывает, что большую часть воды, необходимой для нашего организма люди получают с пищей .
Вода входит в состав всех пищевых продуктов. Наиболее высокое содержание воды характерно для плодов и овощей (72-95%), молока (87-90%), мяса (58-74), рыбы (62- 84%). Значительно меньше воды находится в зерне, муке, крупе, макаронных изделиях, сушеных овощах и плодах, орехах, маргарине, сливочном масле (12-25%). Минимальное количество воды содержится в сахаре (0,14-0,4%), растительном и топленом масле, кулинарных жирах (0,25-1,0%), поваренной соли, чае, карамели без начинки, сухом молоке (0,5-5-%).
| Содержание статьи: |
Вода в натуральных продуктах
В натуральных продуктах вода является наиболее подвижным компонентом химического состава тканей. Так, содержание воды в свежей сельди колеблется в широком диапазоне- от 51,0 до 78,3%, в тресковых рыбах -от 70,6 до 86,2% в зависимости от возраста, пола, района и времени лова. Количество воды в картофеле может быть в пределах 67-83%, в дынях - 81-93% и зависит от хозяйственно-ботанического сорта овощей, района их выращивания и погоды вегетационного периода.
В продуктах, изготовленных из растительного и животного сырья, - сахаре, кондитерских, колбасных изделиях, сырах и других - содержание воды регламентируется стандартами.
Нормальные функции организма животных и растении осуществляются только при достаточном содержании в тканях воды. Плоды и овощи при потере воды в количестве 5-7% увядают и теряют свежесть.
Утрата воды животными в пределах 15-20% приводит к их гибели. Она участвует во многих биохимических реакциях при жизни организма и в биохимических посмертных изменениях. Вода необходима для химических и коллоидных процессов, протекающих в животных и растительных тканях во время их переработки.
В теле взрослого человека находится 58-67% воды. В среднем в сутки человек потребляет примерно 40 г воды на каждый килограмм массы тела, и такое же количество он теряет в виде различных выделении. Без пищи человек может существовать около месяца, тогда как без воды - не более 10 дней.
Часть необходимого количества воды (около 50%) человек получает с пищей, другую часть - при потреблении напитков и питьевой воды. 350-450 г воды образуется в теле человека в сутки при окислительных процессах (при окислении 1 г жира образуется 1,07 г воды, 1 г крахмала - 0,55 г и 1 г белка - 0,41 г воды).
Свойства продуктов зависят не только от количества содержащейся в них воды, но и от формы связи ее с другими веществами.
Вода, входящая в состав пищевых продуктов, находится в трех формах связи с сухими веществами: физико-механической (влага смачивания, влага в макро- и микрокапиллярах), физико-химической (влага набухания, адсорбционная) и химической (ионная и молекулярная связи). Преобладают первые две формы связи, химическая связь в продуктах встречается редко.
Влага смачивания
Влага смачивания - влага в виде мельчайших капель на поверхности продуктов или на поверхности разреза тканей продуктов. Она удерживается силами поверхностного натяжения.
Макро и микрокапиллярная влага
Макрокапиллярная влага - влага, которая находится в капиллярах радиусом более 10-5 см, микрокапиллярная в капиллярах радиусом менее 10-5 см. Макро- и микрокапиллярная влага представляет собой растворы, содержащие минеральные и органические вещества продукта. Она удерживается силой капиллярности в промежутках структурнокапиллярной системы продуктов.
При резке мяса, рыбы, плодов, овощей под механическим воздействием может происходить частичная потеря структурно-капиллярной влаги в виде мышечного, плодового и овощного сока, обладающего высокой пищевой ценностью.
Наиболее легко удаляется из продукта влага смачивания, она наименее прочно связана с субстратом. Капиллярная влага связана с сухими веществами продукта механически и в неопределенном количестве. Микрокапиллярная влага из продукта удаляется труднее, чем макрокапиллярная.
Влага набухания
Влага набухания, называемая также осмотически удерживаемой влагой, находится в микропространствах, образованных мембранами клеток, фибриллярными молекулами белков и другими волокнистыми структурами. Она удерживайся осмотическими силами.
Осмотически удерживаемая влага находится в соке клеток, обусловливая их тургор, оказывая влияние на пластические свойства животных тканей. Влага набухания связана с сухими веществами продукта непрочно, удаляется во время сушки раньше, чем микрокапилярная влага.
Влагу смачивания, микро-, макрокапиллярную и осмотическую называют свободной водой пищевых продуктов. Свободная вода имеет обычные физико-химические свойства: плотность ее около единицы, температура замерзания около 0°, удаляется при высушивании и замораживании продуктов, является активным растворителем. За счет нее главным образом происходит естественная убыль массы - усушка продуктов при хранении и транспортировании.
Адсорбционно-связанная вода
Адсорбционно-связанная вода находится у поверхности раздела коллоидных частиц с окружающей средой. Она прочно удерживается молекулярным силовым полем и входит в состав мицелл различных гидрофильных коллоидов, из которых наибольшее значение имеют водорастворимые белки. Поэтому этот вид влаги называют водой связанной, или гидратационной.
Она не растворяет органические вещества и минеральные соли, замерзает при низкой температуре (-71°), обладает пониженной диэлектрической постоянной, не усваивается микроорганизмами.
Семена растений и споры микроорганизмов переносят низкие температуры, так как вода в них гидратационная, не образует кристаллов льда, способных повредить клетки тканей.
К связанной воде с химической формой связи относят кристаллизационною влагу, которая входит в состав молекул в строго определенном количестве, например в состав молочного сахара (С12Н22О11 НгО), глюкозы (С6Н12О6 Н2О). Ее удаляют прокаливанием химических соединений, в результате чего происходит разрушение материала.
Между связанной и свободной водой продуктов не наблюдается резкой границы. Молекулы воды полярны (в молекуле воды несимметрично расположены электрические заряды: кислородный конец ее несет отрицательный заряд, а водородный - положительный), поэтому наиболее прочно связаны те молекулы воды, которые ориентированы в зависимости от знака и величины заряда коллоидной частицы.
Молекулы, расположенные блике к мицелле, прочнее удерживаются электростатическими силами притяжения. Чем дальше удалены молекулы воды от коллоидной частицы, тем слабее связь. Молекулы воды крайнего слоя являются менее связанными с мицеллами и могут обмениваться с молекулами свободной воды.
В растительных и животных тканях преобладает свободная вода. Так в мышцах животных и рыб основная часть воды связана с гидрофильными белками за счет осмотических (45-55%), капиллярных (40-45%») сил, воды смачивания (0,8-2,5%), а на долю связанной воды приходится только 6,5-7,5%- В плодах и овощах находится до 95% свободной воды. Поэтому эти продукты сушат до содержания остаточной влажности 8-20%, так как свободная вода из них легко удаляется.
Вода в пищевых продуктах при переработке и хранении может переходить из свободной в связанную, и наоборот, что вызывает изменение свойств товаров. Например, при выпечке хлеба, варке картофеля, производстве мармелада, пастилы, студней и желе происходит превращение части свободной воды в адсорбционно связанную с коллоидными частицами белков, крахмала и других веществ, а также возрастает количество осмотически удерживаемой влаги.
В соках из плодов, ягод, овощей меняются формы связи воды по сравнению с исходным сырьем. При черствении хлеба и отмокании мармелада, в результате старения студней, при оттаивании замороженного мяса и картофеля наблюдается переход части связанной воды в свободную.
Пищевые продукты при хранении и перевозке
Пищевые продукты при хранении и перевозке в зависимости от условий поглощают извне или отдают водяные пары. При этом их масса увеличивается или уменьшается. Способность продуктов к поглощению и отдаче водяных паров называется гигроскопичностью. Количество воды, которое поглощает или отдает продукт, зависит от влажности, температуры и давления окружающего воздуха, химического состава и физических свойств самого продукта, а также от состояния его поверхности, вида и способа упаковки.
Наиболее высокой гигроскопичностью обладает сухое молоко, яичный порошок, сушеные овощи и плоды, крахмал и др. Поглощенная из воздуха влага, которая называется гигроскопической, в продукте может находиться как в свободном, так и в связанном состоянии.
Условия и сроки хранения ряда продуктов зависят от соотношения в них свободной и связанной воды. Например, зерно, мука, крупа при влажности до 14% хорошо сохраняются, так как почти вся влага в них находится в связанной состоянии. При повышении содержания в них воды накапливается и свободная влага, усиливаются биохимические процессы, поэтому возникают трудности в хранении.
Продукты с высоким содержанием свободной воды (мясо, рыба, молоко и др.) плохо сохраняются, являются скоропортящимися. Для длительного хранения их подвергают консервированию.
Влажность продукта
Влажность продукта - это выраженное в процентах отношение свободной и адсорбционно связанной воды к его первоначальной массе.
Для многих пищевых продуктов содержание воды (влажность) является важным показателем качества. Пониженное или повышенное содержание воды против установленной нормы для продукта вызывает ухудшение его качества. Например, мука, крупа, макаронные изделия с повышенной влажностью при хранении быстро плесневеют, а понижение влаги в мармеладе и джеме ухудшает их консистенцию и вкус.
Потеря влаги свежими плодами и овощами уменьшает тургор клеток, поэтому они становятся вялыми, дряблыми и быстро портятся.
Входит в состав всех пищевых продуктов. По занимаемому ею объему в общей массе многих пищевых продуктов вода - наиболее значительный компонент, и она оказывает влияние на многие качественные характеристики их, особенно на консистенцию и структуру. Наиболее высокое содержание воды характерно для плодов и овощей (72-95 %), молока (87-90 %), мяса (58-74 %), рыбы (62-84 %). Значительно меньше воды находится в маргарине, сливочном масле (15,7-32,6 %), крахмале (14-20 %), зерне, муке, крупе, макаронных изделиях, сушеных плодах, овощах и грибах, орехах (10-14 %), чае (8,5 %). Минимальное количество воды содержится в сухом молоке (4,0 %), карамели леденцовой (3,6 %), поваренной соли (3,0 %), кулинарных жирах (0,3 %), растительном масле и сахаре (0,1 %).
В животных и растительных тканях вода является наиболее изменяющимся компонентом химического состава. Например, в картофеле в зависимости от хозяйственно-ботанического сорта, района выращивания, почвы, климатических условий и вегетационного периода количество воды колеблется от 67 до 83 %.
В продуктах, изготовленных из растительного и животного сырья, - сахаре, кондитерских изделиях, сырах и др. - содержание воды регламентируется стандартами.
Для многих пищевых продуктов содержание воды (влажность) является важным показателем качества. Пониженное или повышенное содержание воды против установленной нормы для продукта вызывает ухудшение его качества. Например, понижение влаги в мармеладе и джеме ухудшает их консистенцию и вкус, потеря влаги свежими плодами и овощами на 5-7 % уменьшает тургор клеток, поэтому они становятся вялыми, дряблыми, качество их резко снижается и они быстро портятся.
Продукты с высоким содержанием воды нестойки при хранении, так как в них быстро развиваются микроорганизмы . Вода способствует ускорению химических, биохимических и других процессов в пищевых продуктах. Сырые мясо и рыба легко поражаются бактериями, а плоды и овощи - плесневыми грибами.
Продукты с малым содержанием воды лучше сохраняются, долго сохраняются мука, крупа, макаронные изделия, сушеные плоды и овощи и другие продукты, при повышенной влажности эти продукты при хранении быстро плесневеют.
Однако часто различные пищевые продукты с одним и тем же содержанием влаги хранятся по-разному. Было установлено, что имеет значение, какими формами связи связана вода с основными веществами пищевых продуктов. Чтобы учесть эти факторы, в начале 50-х годов прошлого столетия появилось новое понятие - активность воды, обозначаемое знаком а w . Активность воды а w выражается отношением давления паров воды над данным продуктом к давлению паров воды над чистой водой при одной и той же температуре. Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах и определяет доступность ее для химических, физических и биологических реакций . Обычно, чем больше воды находится в связанном состоянии, тем меньше ее активность. Но даже связанная вода при некоторых условиях может обладать известной активностью.
По активности воды пищевые продукты делят на три группы:
1. Свежие пищевые продукты, богатые водой, в которых ее активность составляет 0,95-1,0. К ним относятся свежие овощи, фрукты, соки, молоко, мясо, рыба и др.;
2. Переработанные пищевые продукты с активностью воды 0,90-0,95. К ним относятся хлеб, вареные колбасы, ветчина, творог и др.;
3. Пищевые продукты с активностью воды до 0,90. К ним относятся сыр, сливочное масло, копченые колбасы, сухие фрукты и овощи, крупа, мука, варенье и др. Активность воды в этих продуктах чаще 0,65-0,85, а содержание влаги составляет 15-30 %.
Для предупреждения ряда физико-химических, биохимических реакций, снижающих качество пищевых продуктов при хранении, их микробиологической порчи, эффективным средством является снижение активности воды в пищевых продуктах. Для этого используют сушку, вяление, добавление различных веществ (соль, сахар и др.), замораживание. Низкая активность воды сдерживает развитие микроорганизмов и физико-химические и биохимические реакции. Для каждого вида микроорганизмов существует нижний порог активности воды, ниже которого их развитие прекращается.
Помимо влияния на происходящие при хранении пищевых продуктов процессы, активность воды имеет значение и для текстуры продуктов. Максимальная активность воды, допустимая в сухих продуктах без потери желаемых свойств - это 0,34-0,50, в зависимости от продукта (сухое молоко, крекеры). Большая активность воды необходима для продуктов мягкой текстуры, которые не должны обладать хрупкостью.
Пищевые продукты обладают гигроскопичностью . Под гигроскопичностью понимают свойства продуктов поглощать из окружающей атмосферы и удерживать водяные пары. Гигроскопичность зависит от физико-химических свойств продуктов, их строения, наличия в них связывающих воду веществ, а также от температуры, влажности и давления окружающего воздуха.
В процессе хранения пищевых продуктов создается равновесное влагосодержание, при котором не происходит поглощения влаги продуктами из окружающей среды, а из продуктов влага не переходит в окружающую среду. Такое состояние наступает тогда, когда давление водяного пара над продуктами будет равно парциальному давлению водяного пара в окружающем пространстве при одинаковой температуре окружающего воздуха и продукта.
Равновесная влажность продуктов носит динамичный характер, так как она меняется в зависимости от внешних условий - влажности, температуры воздуха и давления, а также от физико-химических свойств продукта. При изменении внешних условий равновесная влажность продуктов изменяется, а затем вновь устанавливается на новом уровне.
При выборе условий хранения пищевых продуктов рекомендуется создавать такую относительную влажность воздуха, при которой продукты не подвергаются порче микроорганизмами и не снижают своего качества вследствие усыхания, увядания или слишком большого увлажнения. Так, при хранении муки относительная влажность воздуха должна быть 70 %, свежего картофеля и яблок - 90-95, зеленых овощей - 100 % .
Вода – основа жизни. Когда ее нет, все замирает. Но как только она становится доступной всем живым существам, и в большом количестве, - жизнь вновь начинает бить ключом: расцветают цветы, порхают бабочки, роятся пчелы… При достаточном количестве воды в организме человека также происходят процессы оздоровления и восстановления многих функций.
Для того чтобы обеспечить организм жидкостью, необходимо не только употреблять воду в чистом виде, либо в виде компотов, чаев и прочих жидкостей, но также и в качестве продуктов, содержащих воду в максимальном количестве.
Продукты богатые водой
Указано ориентировочное количество в 100 г продукта
Общая характеристика воды
Вода представляет собой жидкость, не имеющую вкуса, цвета и запаха. По химическому составу она представляет собой оксид водорода. Помимо жидкого состояния, вода, как мы знаем, имеет твердое и газообразное состояние. Несмотря на то, что большая часть нашей планеты покрыта водой, но доля воды, пригодной для организма, составляет всего лишь 2,5%.
А если учесть, что 98,8% от общего количества пресной воды находится в виде льда, либо скрыто под землей, то запаса питьевой воды на Земле совсем немного. И только бережное использование этого ценнейшего ресурса поможет нам сохранить жизнь!
Суточная потребность в воде
Что касается суточной потребности организма в воде, то она зависит от пола, возраста, конституции тела, а также от места проживания человека. Например, для человека, проживающего на побережье, количество потребляемой воды может быть снижено, по сравнению с жителем Сахары. Это связано с тем, что часть необходимой организму воды может усваиваться организмом прямо из влаги воздуха, как в случае с жителями прибрежных районов.
Согласно последним исследованиям в области физиологии, для человека необходимое количество воды составляет 30 мл на 1 килограмм массы тела.
То есть, если вес взрослого человека составляет 80 кг, то их стоит умножить на полагающиеся 30мл жидкости.
Таким образом, мы получим следующие результаты: 80 х 30 = 2400 мл.
Тогда получается, что для полноценной жизнедеятельности человеку весом в 80 кг необходимо выпивать не менее 2400 мл. жидкости в день.
Потребность в воде возрастает при:
- В случае высокой температуры воздуха и его низкой влажности. В таких условиях тело нагревается, и чтобы не допустить превышения предельно-допустимой для человеческого организма температуры в 41°С, человек начинает потеть. Таким образом, уменьшается температура тела, но теряется большое количество влаги, которую необходимо восполнять.
- Потребность в воде увеличивается при употреблении избыточного количества соли. В этом случае организму требуется больше влаги для нормализации состава крови.
- Испытывая разного рода недомогания (например, повышение температуры), организму необходима дополнительная жидкость для охлаждения организма, а также для быстрого выведения вредных веществ.
Потребность в воде снижается при:
- В первую очередь, это проживание в климате, наполненном водными испарениями. Примерами такого рода климата могут быть прибрежные районы, например, балтийское побережье, а также районы тропиков.
- Во-вторых, это невысокая температура воздуха. Зимой ведь пить всегда нам хочется меньше, чем летом, когда организм нуждается в дополнительной влаге для охлаждения организма.
Усваиваемость воды
Во-первых, для полноценного усвоения воды, необходима чистая, неутяжеленная молекула воды. В воде, предназначенной для питья, не должно присутствовать различных вредных примесей. «Тяжелая вода» или дейтерий по своему химическому составу является изотопом водорода, но вследствие структуры, отличной от обычной воды, все химические процессы в организме при ее употреблении проходят в несколько раз медленнее.
Поэтому стоит вспомнить о талой воде, которая является более легкой и полезной. Такая вода способствует улучшению работы сердечно-сосудистой системы, ускоряет регенеративные процессы в организме, стимулирует обмен веществ.
Вторым фактором, влияющим на усвоение воды, является готовность организма к данному процессу. Физиологами описаны примеры, когда поверхностные слои кожи, лишенные влаги, препятствовали ее проникновению вглубь. Примером такой несправедливости является кожа пожилых людей. В результате обезвоживания, она становится дряблой, морщинистой и лишенной тонуса.
Третьим фактором, влияющим на усваиваемость воды, является состояние здоровья человека. Так, например, при обезвоживании, отмечается снижение усваиваемости жидкости. (Обезвоживанием считается потеря организмом большого количества влаги. У взрослых критический показатель - 1/3 от общего объема жидкости в организме, у детей до 1\5). В этом случае, для борьбы с общим обезвоживанием организма, используют внутривенное вливание физ-раствора. Также хорошие результаты показал раствор Рингера-Локка . Этот раствор, помимо поваренной соли, содержит хлорид калия, хлорид кальция, соду и глюкозу. Благодаря данным компонентам, восстанавливается не только общий объем циркулирующей в организме жидкости, но и улучшается структура межклеточных перегородок.
Полезные свойства воды и ее влияние на организм
Вода нужна нам для того, чтобы в ней растворялись полезные вещества, необходимые для транспортировки к различным органам и системам. Кроме того, вода играет важную роль в формировании и функционировании всех систем человеческого организма.
Без воды все процессы жизнедеятельности будут сведены к минимуму. Так как выведение продуктов обмена невозможно без присутствия достаточного количества жидкости в организме. Во время дефицита воды страдает и обмен веществ. Именно недостаток влаги становится виновником лишнего веса и невозможности быстро обрести желаемую форму!
Вода увлажняет кожу и слизистые, очищает организм от шлаков и токсинов, является основой суставной жидкости. При недостатке воды суставы начинают «скрипеть». Кроме того, вода защищает внутренние органы от повреждений, поддерживает постоянной температуру тела, помогает преобразованию пищи в энергию.
Взаимодействие воды с другими элементами
Вы наверняка знакомы с выражением: «Вода камни точит». Так вот, вода, по своей природе является уникальным растворителем. В мире нет вещества, которое бы могло противодействовать воде. При этом, растворенное в воде вещество, как бы встраивается в общую структуру воды, занимая пространство между ее молекулами. И, несмотря на то, что растворенное вещество вплотную контактирует с водой, вода является для него лишь растворителем, способным донести большую часть вещества до той или иной среды нашего организма.
Признаки недостатка и переизбытка воды
Признаки нехватки воды в организме
Первым и самым главным признаком низкого содержания в организме воды является загущение крови . Без достаточного количества влаги кровь не в состоянии выполнять возложенные на нее функции. В результате этого, организм недополучает питательные вещества и кислород, а продукты обмена не могут покинуть организм, что способствует его отравлению.
Но этот признак могут выявить только результаты лабораторных исследований. Поэтому определить наличие нехватки жидкости по этому признаку могут только медики. Следующие сигналы недостатка влаги в организме можно обнаружить у себя самостоятельно.
Вторым признаком нехватки воды в организме является сухость слизистых . В нормальном состоянии, слизистые должны быть слегка увлажненными. Но в случае нехватки жидкости, слизистые могут подсыхать и трескаться.
Третий симптом, о котором стоит упомянуть, это сухость, бледность и дряблость кожных покровов , а также ломкость волос.
Рассеянность, раздражительность и даже головные боли могут также возникать в результате недостаточного приема жидкости в течение дня и являются четвертым по важности признаком недостатка жидкости.
Угревая сыпь , налет на языке и запах изо рта являются важными сигналами нехватки жидкости и могут свидетельствовать о нарушении водного баланса в организме.
Признаки избытка воды в организме
Если человек склонен к избыточной полноте, при этом имеет повышенное артериальное давление и лабильную нервную систему, а также страдает обильным потоотделением, это все говорит о том, что у него имеются признаки избытка жидкости в организме.
Быстрое увеличение веса, отеки в различных частях тела и нарушения в работе легких и сердца могут стать следствием избытка жидкости в организме.
Факторы, влияющие на содержание воды в организме
Факторами, влияющими на процентное содержание воды в организме, являются не только пол, возраст и среда обитания, но и конституция тела. Исследования показали, что содержание воды в организме новорожденного достигает 80 %, организм взрослого мужчины содержит, в среднем, 60 % воды, а женский – 65%. Образ жизни и привычки питания также могут влиять на содержание воды в организме. В теле людей с избыточной массой тела содержится намного больше влаги, чем у астеников и людей с нормальным весом тела.
Для защиты организма от обезвоживания медики рекомендуют употреблять ежедневно соль . Суточная норма - 5 гр. Но это совсем не означает, что ее нужно употреблять как отдельное блюдо. Она входит в состав различных овощей, мяса, а также готовых блюд.
Для защиты организма от обезвоживания в сложных природных условиях следует уменьшить избыточное потоотделение, которое нарушает баланс влаги. Для этого, у бойцов спецподразделений, имеется следующий состав:
Поваренная соль (1.5 г) + аскорбиновая кислота (2,5 г) + глюкоза (5 г) + вода (500 мл)
Этот состав не только предотвращает потерю влаги с потом, но и поддерживает организм в наиболее активной фазе жизнеобеспечения. Также, этим составом пользуются путешественники, отправляясь в дальние походы, где наличие пригодной для питья воды ограниченно, а нагрузки максимальны.
Вода и здоровье
Для того чтобы поддержать свой организм и не допустить чрезмерной потери влаги, необходимо выполнять следующие требования:
- 1 Выпивать стакан чистой воды перед каждым приемом пищи;
- 2 Спустя полтора-два часа после еды необходимо также выпивать по стакану воды (при условии отсутствия медицинских противопоказаний);
- 3 Питание всухомятку может негативно отразиться на здоровье, и поэтому, в виде исключения, во время такой еды также рекомендуется пить воду.
Вода для похудения
Если замечаете, что у вас начались проблемы с избыточным весом, воспользуйтесь советами диетологов и выпивайте по стакану теплой воды каждый раз, когда «хочется чего-нибудь вкусненького». Согласно утверждениям медиков, мы часто испытываем «ложный голод», под маской которого проявляется элементарная жажда.
Поэтому, когда в следующий раз проснетесь среди ночи, чтобы наведаться к холодильнику, выпейте лучше стакан теплой воды, которая не только избавит вас от жажды, но и поможет в будущем обрести изящную форму. Считается, что процесс похудения ускоряется в случае потребления в день оптимального количества жидкости, рассчитываемого по формуле, приведенной выше.
Чистота воды
Иногда бывает так, что «питьевая» вода становится опасной для здоровья и даже жизни. Такая вода может содержать тяжелые металлы, пестициды, бактерии, вирусы и прочие загрязняющие элементы. Все они служат причиной возникновения заболеваний, лечение которых весьма затруднительно.
Поэтому, чтобы не допустить в свой организм подобных загрязняющих агентов, следует позаботиться о чистоте воды. Для этого существует огромное количество способов, начиная от чистки воды кремнием и активированным углем, и вплоть до фильтров, в которых применяются ионообменные смолы, серебро и т.д.
Статьи по теме
