СВОБОДНАЯ И СВЯЗАННАЯ ВОДА.

 

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.

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.

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.

Связанная влага классифицируется:

· органически связанная (наиболее прочно) – вода которая наход-ся в щелях молекул белка или как часть химических гидратов,

· близлежащая влага – монослой, который наход-ся у гидрофильных групп неводного компонента,

· мультислойная вода – отлич-ся от чистой воды, образует несколько слоев за близлежащей водой.

В пищевых продуктах м.б. вода,удерживаемая макромолекулами: гели крахмала и пектина. Эта вода не удал-ся из продукта даже при большом усилии. При хранении гелей вода терятся, и это ухудшает их качество (синерезис).

 

46. Взаимодействие вода – растворенное вещество: С ИОНАМИ.

Вода, взаимодей­ствующая с ионами и ионными группами, является наиболее прочно свя­занной в пищевых продуктах. Нормальная структура чистой воды (осно­ванная на водородных связях тетраэдрическая конфигурация) нарушает­ся при добавлении диссоциирующих веществ.

Способность ионов изменять структуру воды тесно связана с силой электрического поля иона. Малые и (или) многовалентные (главным об­разом, положительные) ионы, такие как Li⁺, Na⁺, H₃O⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, F ^-, ОН ^-, имеют сильное электрическое поле и являются образователями сетчатой структуры. Большие и моновалентные ионы (главным образом, отрица­тельно заряженные ионы и большие положительные ионы), такие как К⁺, Cs⁺, NH₄⁺, CI-, Вг, I-, N0₃, BrO₃, IO₃^- и С1О₄^-, имеют относи­тельно слабое электрическое поле и являются разрушителями сетчатой структуры.

Благодаря различной способности ионов гидратироваться, изменять водную структуру, влиять на диэлектрическую постоянную водной сре­ды и толщину двойного электрического слоя около коллоидов, они сильно воздействуют на суспендированные и другие растворенные вещества в среде.

 

 

46. Взаимодействие вода – растворенное вещество: с неполярными связями.

 

В системе вода - непо­лярное вещество важны два аспекта структурных образований: образо­вание клатратных гидратов и гидрофобные взаимодействия в белках. Клатратные гидраты являются соединениями включения, то есть это соединения, имеющие молекулу-«хозяина», образующуюся за счет во­дородных связей, и молекулу-«гостя». Образования такого типа имеют место в биологических материалах.

Клатратные гидраты имеют важное значение, т. к. влияют на конфор-мацию, реакционноспособность и стабильность таких молекул, как белки.

Гидрофобные взаимодействия в водном окружении также важны, т. к. примерно 40% общих аминокислот в большинстве белков имеют непо­лярные группы. Неполярные группы других компонентов, таких как спирты, жирные кислоты, свободные аминокислоты, также могут уча­ствовать в гидрофобных взаимодействиях. Эти взаимодействия являют­ся слабыми, по силе они примерно такие же, как силы Ван-дер-Ваальса. Гидрофобные взаимодействия важны для четвертичной структуры мно­гих белков, поэтому вода (и водная структура) играет важную роль в конформации белка.

 

 

46. Взаимодействие вода – растворенное вещество: с полярными группами (с образованием водородных связей).

 

Водородные связи вода — раство­ренное вещество являются более слабыми, чем при вода — ион взаимо­действиях. Тем не менее, вода, связанная посредством водородных свя­зей с растворенным веществом, может быть классифицирована как «орга­нически связанная» или «близлежащая» и должна проявлять понижен­ную подвижность по сравнению с водой в массе раствора (водной фазы).

Можно ожидать, что вещества, способные к образованию водород­ных связей, не повышают или, по крайней мере, не разрушают нормаль­ную структуру чистой воды. Однако в ряде случаев отмечается ориента­ция водородных связей, отличная от нормальной воды.

Водородные связи воды образуются с различными группами (гидроксил-, амино-, карбонил-, амид- или имино-). Например, вода образует водородные связи с двумя видами функциональных групп белков. Эти связи могут быть как в одной макромолекуле между различными группа­ми, так и между разными макромолекулами: