- •1. Классификация форм связи влаги в пищевых материалах
- •2. Термодинамический анализ процесса хранения пищевых продуктов
- •3. Активность воды в пищевых продуктах
- •3.1. Сущность показателя «активность воды»
- •3.2. Влияние активности воды на микроорганизмы
- •3.3. Влияние активности воды на физико-химические показатели
- •3.4. Значение температуры при определении активности воды
- •3.5. Роль показателя «активность воды» пищевых продуктов в системе процессов технологического цикла
- •3.6. Значение активности воды при производстве и хранении мясных продуктов
- •Усреднённая классификация пищевых продуктов и ингредиентов по состоянию влаги (св)
- •Упрощённая классификация пищевых продуктов и ингредиентов по состоянию влаги (св)
- •Диапазоны значений массовой доли влаги и активности воды
- •Диапазоны значений массовой доли влаги и активности воды
- •Снижение активности воды в мясопродуктах за счёт использования различных веществ в зависимости от их концентрации δ, ед. Aw
- •Исследуемого (высушиваемого) пищевого продукта, %.
- •Исследуемого пищевого продукта в процессе сушки;
- •4. Физические принципы определения активности воды и технические средства
- •4.1. Методы определения активности воды
- •4.2. Значение контроля температуры при измерении активности воды и калибровке технических средств
- •4.3. Калибровка средств определения активности воды
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Активность воды в многокомпонентных пищевых системах
3.3. Влияние активности воды на физико-химические показатели
Нежелательные изменения физико-химических показателей пищевых продуктов (порча) могут происходить в результате спонтанного автокаталитического расщепления жиров, реакции меланоидинообразования, изменения витаминов и белков, а также ферментативных реакций. Темп порчи пищевых продуктов, согласно T.P. Labuza, может быть представлен уравнением:
(24)
где A – количественное выражение фактора качества;
– скорость уменьшения фактора качества или получения нежелательного
эффекта;
k0 – доэкспональный фактор;
EA – энергия активации;
T – температура, K;
[A] – молярная концентрация растворимых сухих веществ, моль/ г
пищевого продукта;
n – порядок реакции (1 для первого порядка, 0 для нулевого порядка).
Содержание влаги посредством показателя активности воды может влиять на k0, EA, A и n. Это обусловлено тем, что вода при значениях активности воды, ниже слоя мономолекулярной адсорбции, прочно связана и не выступает как мобильная фаза, однако при низких значениях возрастает энергия активации, так как металлы-катализаторы при высоких значениях активности воды окружены гидратной оболочкой и утрачивают своё каталитическое действие. При aw немного выше слоя мономолекулярной адсорбции растворимые вещества становятся в большей степени подвижными, но скорость их движения невелика. С возрастанием влагосодержания фазовая вязкость понижается, и момент мобилизации становится ясно различимым. Эти факторы влияют на k0 и EA, понижая или повышая их. Изменение влагосодержания также может вызвать концентрирование или разбавление [A], вследствие чего меняется и порядок реакции n.
Таким образом, все вышеперечисленные факторы влияют на скорость реакций, обуславливающих порчу продукта. На рис. 5 показано влияние совокупности этих факторов на скорость химических реакций в жидкой фазе пищевого продукта. Как видно из рисунка, химические реакции бывают 3-х типов. Реакции меланоидинообразования идут по 1-му типу. Автокаталитическое окисление жиров протекает по 1-му типу, за исключением того, что при значениях активности воды ниже слоя мономолекулярной адсорбции (aw<0,2) скорость реакции возрастает. Это можно объяснить тем, что тяжёлые металлы-катализаторы при понижении влагосодержания или активности воды теряют гидратную оболочку и диффундируют в масляную фазу. По 2-му типу протекают ферментативные реакции, реакции разрушения витаминов соответствуют 3-му типу [22].
На рис. 6 показана тенденция изменений средней скорости порчи пищевых продуктов от активности воды. Этот график, впервые представленный T.P. Labuza (1970 г), был назван «Карта стабильности пищевых продуктов в зависимости от активности воды» [22]. Так как все пищевые продукты обладают специфическими чертами, как с химической, так и с физической точки зрения, с учётом реакций порчи, то эта диаграмма может дать лишь относительную информацию. Тем не менее, она позволяет заглянуть внутрь различных явлений порчи, зависящих от активности воды. Так, начиная от aw=1, уменьшение активности воды замедляет все типы химических реакций порчи и рост микроорганизмов до тех пор, пока на определённом уровне все реакции практически не останавливаются, кроме химического окисления липидов, для которого благоприятно и дальнейшее уменьшение активности воды.