2. Свободная и связанная вода в пшеничном тесте. Методы определения связанной воды.
Для осуществления гидролитических процессов, протекающих в тесте при брожении и выпечке, необходимо присутствие в нём свободной воды.
Существующие методы определения связанной воды делят на термодинамические, кинетические, спектроскопические и структурные.
Наиболее важными из них являются следующие:
Определение статического мономолекулярного слоя методом БЭТ.
Определение незамерзающей воды методом дифференцированного термического анализа.
Определение незамерзающей воды методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР)
Все три метода имеют то преимущество, что показывает какое-то количество воды, которое отличается от остальной, а следовательно является связанной. Метод БЭТ отражает свойства всей системы, а не только воды. Тем не менее он обеспечивает хорошую согласованность величин, полученную при изучении различных систем. Количество незамерзающей воды обычно в 2-4 раза превышает величину мономолекулярного слоя, определённую по методу БЭТ. Типичные значения мономолекулярных слоёв воды в пищевых продуктах и их компонентов, полученных методом БЭТ составляет:
[гр.
/
гр. СВ]
Крахмал-0,11
Желатин-0,11
Декстран-0,09
Сахароза кристаллическая-0,004
Картофель в виде кубиков-0,06
Методом ЯРМ
установлено.что количество воды,
незамерзающей при
,
то есть находится в связанном состоянии,
в пшеничном тесте составляет 0,30 гр./гр.
СВ.
При этом было установлено, что свободная вода, появляющаяся при влажности водомучнистой смеси 24%, с увеличением влажности теста от этой величины до значения 59,5% количество связанной воды остаётся на прежнем уровне. Иначе говоря, с увеличением влажности теста увеличивается содержание свободной воды.
Способность белковых веществ и углеводов связывать добавляемую в тесто воду практически одинаково в муке разных хлебопекарных свойств.
Проведённые исследования показывают, что в тесте из пшеничной муки при его нормальной влажности 65% всей добавляемой воды находящейся в свободном состоянии и может принимать участие в биохимических процессах.
3.Взаимодействие воды с углеводами.
Гелеобразующие полисахариды.
Рассмотрим механизм образования гелей с участием полисахаридов. В соответствии с природой контактных зон, которые удерживают вместе полимерные цепи в трёхмерной пространственной структуре идентифицировано три типа механизмов застудневания для случая обратимого образования полисахаридных гелей.
Первый механизм.
Существует класс полисахаридов, образующих гели при охлаждении горячих растворов с бифилярными, то есть двойными спиралями. В соответствии рисунку:
Несколько нерегулярные структуры делают невозможным существование протяжённых областей двойных спиралей и следовательно любая одиночная полимарная цепь взаимодействует более, чем с одним партнёром. Результатом является образование трёхмерной пространственной структуры.
В некоторых случаях сами двойные спирали проявляют заметную тенденцию агрегироваться в так называемые “сверхструктуры”. К полисахаридам с таким механизмом гелеобразования относятся агары и агароиды.
Второй механизм.
Некоторые
полисахариды при застудневании образуют
слоистые структуры, то есть несколько
слоёв, например альгинаты и низкомолекулярные
метоксипектины образуют гели при
добавлении в раствор ионов
.предполагается,
что контактные зоны включают специфически
связанные двухвалентные катионыCa,
которые связаны главным образом с цепями
полигалактуроновой кислоты.
Модель контактных зон в альгинатных гелях:
Третий механизм.
Механизм образования мицеллярных структур( метилцеллобиоза, гидроксипропилцеллюлоза).
В этом случае гели образуются при нагревании холодных растворов и считается, что механизм их образования включает гидрофобное взаимодействие тех участков цепей целлюлозы, где заместители расположены наиболее часто. А относительно незамещённые(и гидрофильные части цепи) остаются при этом в растворе свободными. Исследования релаксации метода ЯРМ-спектроскопии проводилосьпреимущественно на гелях первого типа, то есть тех, которые включают бифилярные спирали.
Агароза может образовать гели при концентрации 0,5%. В данном случае роль воды определяет конформационные свойства данного полимера.
Определяющим фактором гидратационных своцств является относительная пространственная ориентация гидроксильных групп. Для третьего механизма роль воды при образовании геля состоит в осуществлении каталитической функции.
Взаимодействие воды с фосфолипидами.
Фосфолипиды- сложные липиды в состав которых входит остаток фосфорной кислоты.
Полярные липиды типа фосфолипидов имеют необходимую молекулярную массу равную 1000, но их химическое строение таково ,что они обладают сильновыраженной тенденцией ассоциироваться в достаточно большие макроскопические структуры: более 1 мкм.
Следствием такого разделения молекулы на полярные и неполярные части является то , что эти соединения обладают поверхностной активностью, то есть способностью ориентироваться на поверхности раздела фаз и понижать их поверхностное натяжение.
При добавлении воды полярные липиды набухают, вода проникает между двумя липидными слоями, гидратируя полярные группы молекул.
Мерой количества поглощенной воды служит увеличение толщины двойного слоя.
Силы межмолекулярного сцепления различаются в соответствии с полярностью двух фрагментов молекул.
В углеводных цепях действуют вандер- ваальсовы силы и гидрофобные силы, а в полярных группах преобладают силы дипольного и электростатического взаимодействия и водородные связи.
Гидротацию фосфолипидов можно сравнить с гидротацией моноглицеридов.
Оба эти класса липидов имеют большое значение для пищевой промышленности, где используется их свойство, как эмульгирующих агентов( эмульгирование жиров, улучшение свойств мякиша) укрепление теста, увеличение объёма хлеба.