No module Published on Offcanvas position

Формы связи воды

Перед рассмотрением отдельных свойств следует уделить внимание одному из важных компонентов всех пищевых про­дуктов— воде. Воду нельзя рассматривать как просто инерт ный компонент или универсальный растворитель для пищевых веществ. Она является не только преобладающим компонентом большинства пищевых продуктов, но и оказывает предопреде­ляющее влияние на многие качественные характеристики.

Трудности создания общей теории свойств воды вызваны тем, что отсутствует удовлетворительная теория структуры во­ды, учитывающая изменение волновой функции отдельной мо­лекулы в присутствии смежных молекул или полей.

Несферическая форма молекул воды и наличие у них ди­польного момента, различные взаимодействия с окружающей средой (например, диполь-дипольные взаимодействия и обра­зования водородных связей), а также зависимость этих эф­фектов от направления сильно усложняют структуру воды, близкодействие определяется структурой молекулы воды, боль­шими амплитудами колебания атомов, и особенно атома водо­рода. Им обусловлены не только ионные, но и ориентационные дефекты кристаллов льда и жидкой воды, которые определяют ее свойства. Близкодействие молекул в воде, проявляющееся в больших амплитудах колебаний отдельных атомов, в свою очередь, обусловливает большую анизотропную поляризуе­мость молекул.

Интенсивные исследования структуры воды пока еще не привели к созданию удовлетворительной модели, которая объ­ясняла бы все свойства воды и водных растворов. Наиболее совершенной до сих пор остается модель воды как четырех координатно связанной структуры с изогнутыми водородными связями.

Вода, являясь основным компонентом в пищевых продук­тах, может находиться в самых разнообразных формах связи. При этом энергия связи имеет решающее значение.

Связь влаги осуществляется межмолекулярными силами (Ван-дер-Ваальсовы силы), которые обусловлены тремя эф­фектами: ориентационным (электростатическим), преобладает в веществе с полярными молекулами; индукционным (дефор­мационным), преобладает в веществе с квазиупругими дипо­лями; дисперсионным, когда молекула поляризуется в поле со­седней молекулы.

Относительная доля этих эффектов для разных веществ разная, так, по данным Б. В. Дерягина и И. И. Абрикосовой, Ван-дер-Ваальсовы силы взаимодействия имеют место на рас­стоянии до 0,1 —1,2 мкм, т. е. значительно больше самих молекул.

Особым видом межмолекуляриого взаимодействия является водородная связь. Она проявляется между ковалентно связан­ным атомом водорода и электроотрицательными атомами (кис­лород, фтор, азот), которые принадлежат к той же или другой молекуле.

Энергия водородной связи равна 21,0—29,4 кДж/моль, что лишь на один порядок меньше энергии химического взаимодей­ствия. Энергия Ван-дер-Ваальсового взаимодействия колеблет­ся в пределах 0,42—4,2 кДж/моль.

В процессе удаления влаги нарушается ее связь с телом, на что затрачивается определенная энергия. Поэтому, как ука­зывал акад. П. А. Ребиндер, единственно правильным методом оценки форм связи воды и классификации этих форм является использование для этой цели величины энергии связи — сво­бодной энергии процесса обезвоживания, как это принято в физико-химической термодинамике.

П. А. Ребиндер по величине и энергии связи различает в общем виде четыре формы связи влаги с телами (в порядке убывающей связи): химически связанная, адсорбционно-свя­занная, осмотически связанная, капиллярно-связанная.

Химически связанная влага представляет воду гидрата, свя­занную в виде гидроксильных ионов, и конструкционную воду кристаллогидратов, связанную значительно слабее. Химическое связывание влаги в строго определенных молекулярных соот­ношениях происходит при химической реакции (гидратации).

При этом вода входит в состав новообразованного вещества. При кристаллизации из раствора вода входит в структуру кри­сталла целыми молекулами.

Адсорбционно-связанная влага обусловлена взаимодействи­ем молекул, адсорбента и молекул воды. Большую часть ад­сорбционно-связанной влаги в животных тканях мясопродуктов составляет влага, которая образует сольватную оболочку мо­лекул белковых веществ и гидрофильных  коллоидов. Часть адсорбционной влаги входит в состав сольватных оболочек гидрофобных коллоидов.

Осмотически связанная влага является свободной в том смысле, что ей соответствует весьма малая энергия связи. Вла­га поглощается без выделения тепла и сжатия системы. Осмо­тически связанная влага диффундирует внутри тела в виде жидкости через стенки клеток благодаря разности концентра­ции внутри и вне клеток.

К капиллярно-связанной относится влага макрокапилляров. Эта часть воды находится в капиллярах (норах), средний ра­диус которых 10"7 м. Капиллярная влага перемещается в теле, как в виде жидкости, так и в виде пара. Различают два со­стояния капиллярной влаги: стыковое состояние, когда влага разобщена в виде манжеток (защемленная вода), и канатное состояние, когда клинья жидкости соединены между собой (защепленный воздух), образуя непрерывную жидкую пленку, обволакивающую дисперсные частицы тела.

Таким образом, роль воды необычайно важна и многооб­разна, и именно она во многом предопределяет состояние мяса и мясопродуктов в процессах переработки и хранения.