5. Взаимодействие воды с белками. Гидротация.

Белки — амфотерные электролиты. При определенном рН среды (изоэлектрическая точка) число положительных и отри­цательных зарядов в молекуле белка одинаково. Это одна из основных констант белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их вязкость и растворимость наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул широко используется для выделения их из растворов, например в технологии получения белковых продуктов.

Гидратация. Белки связывают воду, т. е. проявляют гидро­фильные свойства. При этом они набухают, увеличивается их масса и объем. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположённые на поверхно­сти белковой макромолекулы гидрофильные СО—NН (пеп­тидная связь), аминные NH и карбоксильные СООН группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы.

Окружающая белковые глобулы гидратная (водная) оболоч­ка препятствует агрегации, а следовательно, способствует устойчивости растворов белка и препятствует его осаждению.

В изоэлектрической точке белки обладают наименьшей спо­собностью связывать воду, происходит разрушение гидратной оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул проис­ходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органиче­ских растворителей, например этилового спирта. Это приводит к выпадению их в осадок. При изменении рН среды макромоле­кула белка становится заряженной, и его гидратационная спо­собность меняется. При ограниченном набухании концентриро­ванные белковые растворы образуют сложные системы, называе­мые студнями. Студни не обладают текучестью, они упруги, обладают пластичностью, определенной механической проч­ностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (напри­мер, белки молока, образуя растворы с невысокой концентра­цией).

Гидрофильные свойства белков, т. е. их способность набухать, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены имеют большое значение в биологии и пищевой промыш­ленности. Очень подвижным студнем, построенным в основном из молекул белка, является цитоплазма — полужидкое содержимое клетки. Сильно гидратированный студень — сырая клейковина, выделенная из пшеничного теста, она содержит до 65 % воды. Различная гидрофильность клейковинных белков — один из признаков, характеризующих качество зерна пшеницы и получае­мой из него муки (так называемые сильные и слабые пшеницы). Гидрофильность белков зерна и муки играет большую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении. Тесто, которое получают в хлебопекарном производстве, при изготовлении муч­ных кондитерских изделий, представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зерна крахмала.

6. Роль воды в развитии микроорганизмов на сырье и пищевых продуктах.

Стабильность продуктов питания зависит от активности воды. Показатель активности воды характеризует доступность влаги в продукте для развития микроорганизмов и протекания микробиологических и биохимических процессов. Показатель водной активности варьирует в пределах от 0 до 1: 0 - абсолютно обезвоженное вещество; 1 - показатель для дистиллированной воды.

По величине активности воды все пищевые продукты делятся на три группы:

- пищевые продукты с высокой влажностью (ПВВ, а=1÷0,9); к ним относятся молоко, напитки, мясо, рыба, овощи, фрукты и т. д.;

- пищевые продукты с промежуточной влажностью (ППВ, а=0,9÷0,6); это такие продукты, как сгущённое молоко, джемы, шоколад, конфеты и т. д.;

- пищевые продукты с пониженной влажностью (ПНВ, а= 0.6÷0,0); это такие продукты, как сухое молоко, растворимый кофе, сахар-песок, крупы и т. д.

На хранимоспособность продуктов большое влияние оказывает показатель водной активности. При равных условиях хранения максимальную стойкость к порче различного происхождения проявляют ПНВ, затем ППВ и ПВВ.

Существуют кривые, показывающие связь между содержанием влаги в пищевых продуктах и активностью воды в них при постоянной температуре (масса воды, г НО/г св). Эти кривые называются изотермами адсорбции. Они дают информацию для оценки стабильности пищевых продуктов.

Рис. 1. Изотерма сорбции влаги для области низкого содержания влаги в пищевых продуктах

Установлено, что продукты, имеющие показатель активности воды ниже чем 0,7, могут длительное время сохраняться без микробиологической порчи. Микроорганизмы в продуктах могут развиваться при различных значениях активности воды. Самыми влаголюбивыми являются бактерии. Для них показатель активности воды 0,94÷0,90, для дрожжей показатель активности 0,88÷0,85. Это значение показателя характерно для большинства плесневых грибов, т. е. это среднее значение показателя активности воды.

Наиболее устойчивыми к низкому содержанию влаги являются некоторые плесневые грибы, например рода Aspergillus: показатель активности воды 0,65÷0,8.