Активність води
З світової практики відомо, що існує взаємозв'язок (між вмістом вологи харчових продуктів та їх збереженням (або псуванням). Однак часто різні харчові продукти з одним і тим же вмістом вологи псуються по-різному, що можна пояснити різним співвідношенням «вільної» і « зв'язаної » вологи. Щоб врахувати ці фактори, було введено термін «активність води». Цей показник добре корелюється зі швидкістю багатьох руйнівних реакцій. Активність води (aw) – це відношення тиску парів води над даним продуктом до тиску парів над чистою водою при тій же температурі. За величиною активності води виділяють: продукти з високою вологістю (aw= 0,9 – 1,0) (фрукти, овочі, молоко і рідкі молочні продукти, варені ковбаси); продукти з проміжною вологістю (aw= 0,6 – 0,9) (сири, хлібобулочні вироби, в'ялені м'ясні вироби); продукти з низькою вологістю (aw=0,0 – 0,6) (молоко сухе, борошно, злакові й круп'яні).
Залежність між вмістом вологи (маса води, гН2О/гСВ) в харчовому продукті і активністю води в ньому при постійній температурі, називається ізотермою сорбції. Очевидно, що в продуктах з високим вмістом вологи «активність води » вище, ніж в продуктах з низьким вмістом вологи.
Рис. 1. Ізотерма сорбції вологи для продуктів з високою вологістю
Встановлено, що в продуктах з низькою вологістю при зберіганні можуть відбуватися окиснення жирів, неферментативне потемніння, втрата водорозчинних речовин (вітамінів), псування, викликане ферментами. Роль мікроорганізмів тут мінімальна. У продуктах з проміжною вологістю можуть протікати різні процеси, в тому числі значно зростає роль мікроорганізмів псування. У процесах, що протікають при високій вологості, мікроорганізмам належить вирішальна роль. При цьому дріжджі та цвілі менш чутливі до низького вмісту вологи. Для них сприятливе середовище, якщо в ньому активність води вище 0,6. Для бактерій і цвілі граничне значення активності води не повинно бути нижче 0,9. В цілому процеси псування значно сповільнюються при значеннях аw= 0,2 – 0,4. Для зниження активності води використовують такі технологічні прийоми, як сушіння, в'ялення, додавання різних речовин (цукор, сіль тощо), заморожування.
Структура і властивості льоду. Роль льоду в забезпеченні стабільності харчових продуктів
Молекула води кристалізуючись, утворює лід, який має гексагональну кристалічну решітку. Однак лід з певних умов може існувати в дев'яти інших кристалічних поліморфних конфігураціях. Заморожування є найбільш поширеним способом консервування (збереження) багатьох харчових продуктів. Необхідний ефект при цьому досягається більшою мірою від впливу низької температури, але також і від утворення кристалів льоду. Утворення льоду в клітинних структурах харчових продуктів і гелях має два важливих наслідки:
1) Під час заморожування вода переходить в кристали льоду різного, але досить високого ступеня чистоти. Всі неводні компоненти при цьому концентруються в зменшеній кількості води, що не замерзла. Ці зміни можуть збільшити швидкості хімічних реакцій. Таким чином, заморожування має два протилежних впливи на швидкість реакцій: низька температура як така буде її зменшувати, а концентрування компонентів в незамерзаючій воді – іноді збільшувати. Проте в цілому швидкість хімічних реакцій при заморожуванні харчових продуктів сповільнюється.
2) Об‘єм води, що перетворюється на лід, збільшується ~ на 9. При цьому відбувається значна деформація або навіть руйнування клітинних структур, в тому числі і мікробіальних клітин. При цьому може відбуватися загибель мікробіальної клітини, або суттєво знижується її активність. Найбільш стійкими при заморожуванні виявляються спори мікроорганізмів, що містять досить низьку кількість вологи.
Слід зазначити, що структура льоду не ідеальна. Він містить мікротріщини, в яких можлива дифузія молекул води незамерзаючої води. Цей факт має певне відношення до швидкості псування харчових продуктів і біологічних речовин в умовах зберігання при низьких температурах.