Свойства основных пищевых кислот, Применение кислот в пищевой технологии

Химическая природа и физико-химические свойства важнейших пищевых кислот

Состав и особенности химического строения пищевых кислот различны и зависят от специфики пищевого объекта.

В большинстве растительных объектов обнаружены нелетучие моно- и трикарбоновые  кислоты, предельные и непредельные, в том числе гидрокси- и оксокислоты.

В продуктах переработки плодов, например, в мезге, могут быть выявлены летучие кислоты – муравьиная и уксусная.

Кислый вкус пищевого продукта обусловливают ионы водорода, образующиеся в результате электролитической диссоциации содержащихся в нем кислот и кислых солей. Активность ионов водорода (активная кислотность) характеризуется показателем рН (отрицательный логарифм концентрации водородных ионов).

Средние данные об общем содержании органических кислот в овощах и плодах

А также о величине рН клеточного сока, оказывающей большое влияние на вкус плодов, представлены в табл.

Вид плодов Кислота, %рНВид овощейКислота, %рН
Яблоки0,93,4Картофель0,26,1
Груши0,34,4Капуста белокочанная0,26,2
Вишня1,73,5Морковь0,16,4
Черешня1,33,7Свекла0,16,3
Слива1,93,5Лук репчатый0,15,9
Ткемали (вид сливы)2,82,4Томаты0,54,5
Абрикосы1,43,8Огурцы0,16,9
Персики0,64,0Арбузы0,2
Мандарины0,45Дыни0,1
Апельсины1,41Ревень1,23,8
Лимоны5,63,1Щавель1,33,7
Виноград0,93,9Шпинат0,16,9

Практически все пищевые кислоты являются слабыми и в водных растворах диссоциируют незначительно (константы диссоциации см. в табл.). Кроме того, в пищевой системе могут находиться буферные вещества, в присутствии которых активность ионов водорода будет сохраняться примерно постоянной из-за ее связи с равновесием диссоциации слабых электролитов.

Свойства основных пищевых кислот

КислотаЭмпирическая формулаМолекулярная массаТемпература плавления, °СРастворимость, г/100 мл Н2О при 25°СКонстанта диссоциации
УксуснаяС2Н4О260,05–8,5Смешивается1,76·10-5
МолочнаяС3Н6О390,0816,8Хорошо растворим1,37·10-4
ЛимоннаяС6Н8О6192,12153
(безв.)
181,0К1=7,1·10-4
К2=1,68·10-5
К3=6,4·10-7
ЯблочнаяС4Н6О5134,0913262,0К1=3,9·10-4
К2=7,8·10-6
ВиннаяС4Н6О6150,09168-170147,0К1=1,04·10-3
К2=4,55·10-5
ЯнтарнаяС4Н6О4118,091886,8К1=6,5·10-5
К2=2,3·10-6
ФумароваяС4Н4О4116,072860,5 (при +20 С)К1=9,3·10-4 (при +18°С)
К2=3,62·10-5 (при +18°С)
ФосфорнаяН3РО498,0042,35Хорошо растворим в горячей водеК1=7,52·10-3
К2=6,23·10-8
К3=2,2·10-13 (при +18°С)

В связи с этим, суммарная концентрация в пищевом продукте веществ, имеющих кислотный характер, определяется показателем потенциальной, общей или титруемой (щелочью) кислотности. Для разных продуктов эта величина выражается через различные показатели. Например, в соках определяют общую кислотность в г на 1 л, в молоке – в градусах Тернера и т.д.

Влияние пищевых кислот на качество продуктов, Применение кислот в пищевой технологии

Пищевые кислоты в составе продовольственного сырья и продуктов выполняют различные функции, связанные с качеством пищевых объектов.

В составе комплекса вкусоароматических веществ они участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта.

Главное вкусовое ощущение, вызываемое присутствием кислот в составе продукта – кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов Н+ (с учетом различий в активности веществ, вызывающих одинаковое вкусовое восприятие). Например, пороговая концентрация (минимальная концентрация вкусового вещества, воспринимаемая органами чувств), позволяющая ощутить кислый вкус, составляет для лимонной кислоты 0,017 %, для уксусной – 0,03%.

В случае органических кислот на восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от природы последнего могут возникать комбинированные вкусовые ощущения, например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, а пикриновая — кисло-горький. Изменение вкусовых ощущений происходит и в присутствии солей органических кислот. Так, соли аммония придают продукту соленый вкус.

Естественно, что наличие в составе продукта нескольких органических кислот в сочетании с вкусовыми органическими веществами других классов обусловливают формирование оригинальных вкусовых ощущений, часто присущих исключительно одному, конкретному виду пищевых продуктов.

Качество пищевого продукта представляет собой интегральную величину, включающую, помимо органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), показатели, характеризующие его коллоидную, химическую и микробиологическую стабильность.

Формирование качества продукта осуществляется на всех этапах технологического процесса его получения. При этом многие технологические показатели, обеспечивающие создание высококачественного продукта, зависит от активной кислотности (рН) пищевой система.

В общем случае величина рН оказывает влияние на следующие технологические параметры:

— образование компонентов вкуса и аромата, характерных для конкретного вида продукта;

— коллоидную стабильность полидисперсной пищевой системы (например, коллоидное состояние белков молока или комплекса белково-дубильных соединений в пиве);

— термическую стабильность пищевой системы (например, термоустойчивость белковых веществ молочных продуктов, зависящую от состояния равновесия между ионизированнным и коллоидно распределенным фосфатом кальция);

— биологическую стойкость (например, пива и соков);

— активность ферментов;

— условия роста полезной микрофлоры и ее влияние на процессы созревания (например, пива или сыров).

Можно выделить три основные цели добавления кислот в пищевую систему:

— придание определенных органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), характерных для конкретного продукта;

— влияние на коллоидные свойства, обусловливающие формирование консистенции, присущей конкретному продукту;

— повышение стабильности, обеспечивающей сохранение качества продукта в течение определенного времени.

В табл. были приведены свойства важнейших пищевых кислот, применяемых для регулирования рН в пищевых системах и обеспечивающих ему физическую стабильность. К последним относятся: влияние на устойчивость дисперсных систем (эмульсий и суспензий), изменение вязкости в присутствии загустителя, формирование гелевой структуры в присутствии гелеобразователя, влияние на микрофлору, обеспечивающее биологическую стойкость продукта.

Значение органических кислот в питании, Общая характеристика пищевых кислот растений

Органические кислоты – широко распространенная в растительном мире группа соединений.

Назначение органических кислот в питании определяется их энергетической ценностью: яблочная кислота – 2,4 ккал/г, лимонная – 2,5 ккал/г, молочная – 3,6 ккал/г, а также активным участием в обмене веществ.

Органические кислоты обладают широким спектром биологического действия. Бензойная и салициловая кислоты (цветков ромашки, таволги, коры ивы, черной и красной смородины) обладают антисептическим свойством. Производные кофейной и других оксикоричных кислот, содержащиеся в листьях подорожника и мать-и-мачехи, побегах артишока и других растениях, оказывают  желчегонное, противовоспалительной действие. Уроновые кислоты и их производные (пектины), содержащиеся в мякоти плодов и ягод  (яблок, айвы, груш, абрикосов, крыжовника, малины, вишни, персика и др.), обладают детоксицирующими свойствами и способствуют выведению тяжелых металлов из организма человека, холестерина.

Органические кислоты оказывают благоприятное влияние на процесс пищеварения. Они снижают рН среды, способствуя созданию определенного состава микрофлоры, активно участвуют в энергетическом обмене веществ (цикл Кребса), стимулируют сокоотделение в желудочно-кишечном тракте, улучшают пищеварение, активизируют перистальтику кишечника, способствуя снижению  риска развития многих желудочно-кишечных и других заболеваний, обеспечивая ежедневный стул нормальной структуры, тормозят развитие гнилостных процессов в толстом кишечнике.

Галловая кислота содержится в листьях чая и других растениях, ее производные (пропилгаллат и др.) оказывают противовирусное действие, а также используются в качестве антиокислителей в пищевой промышленности.

Тартроновая кислота, в больших количествах содержащаяся в капусте, сдерживает превращение углеводов в жиры, предупреждая тем самым ожирение, атеросклероз. Щавелевая кислота способна в виде кальциевой соли (оксалат кальция) откладываться в суставах или формировать камни в мочевыводящих путях. Поэтому злоупотреблять растениями, содержащими высокое количество этой органической кислоты, не следует. Много щавелевой кислоты содержится не только в щавеле и шпинате, но и в незрелом крыжовнике, листьях крапивы.

Основные источники пищевых кислот – растительное сырье и продукты его переработки. Органические пищевые кислоты, содержатся в большинстве видов растительных пищевых объектов – ягодах, фруктах, овощах, в том числе в корнеплодах, лиственной зелени.  Наряду с сахарами и ароматическими соединениями они формируют вкус и аромат плодов и, следовательно, продуктов их переработки.

Общее представление о разнообразии пищевых кислот в составе растительных объектов иллюстрирует табл.

Некоторые пищевые кислоты фруктов, ягод и овощей

Растительный объектОсновные кислоты
Фрукты, ягоды
АбрикосыЯблочная, лимонная
АвокадоВинная
АйваЯблочная (без лимонной)
АнанасыЛимонная, яблочная
АпельсиныЛимонная, яблочная, щавелевая
Апельсиновая кожура (цедра)Яблочная, лимонная, щавелевая
БананыЯблочная, лимонная, винная, следы уксусной и муравьиной
ВиноградЯблочная и винная (3:2), лимонная, щавелевая
ВишняЯблочная, лимонная, винная, янтарная, хинная, шикимовая, глицериновая, гликолевая
ГрейпфрутЛимонная, винная, яблочная, щавелевая
ГрушиЯблочная, лимонная, винная, щавелевая
ЕжевикаИзолимонная, яблочная, молочно-изолимонная, шикимовая, хинная, следы лимонной и щавелевой
Клубника
(земляника)
Лимонная, яблочная, шикимовая, янтарная, глицериновая, гликолевая, аспарагиновая
КлюкваЛимонная, яблочная, бензойная
КрыжовникЛимонная, яблочная, шикимовая, хинная
ЛаймыЛимонная, яблочная, винная, щавелевая
ЛимоныЛимонная, яблочная, винная, щавелевая (без изолимонной)
ПерсикиЯблочная, лимонная
СливыЯблочная, винная, щавелевая
СмородинаЛимонная, винная, яблочная, янтарная
ФиникиЛимонная, яблочная, уксусная
ЧерникаЛимонная, яблочная, глицериновая, лимоннояблочная, гликолевая, янтарная, глюкуроновая, галактуроновая, хинная, глутаминовая, аспарагиновая.
ЯблокиЯблочная, хинная, α-кетоглутаровая, щавелевоуксусная, лимонная, пировиноградная, фумаровая, молочная, янтарная
Овощи
БобыЛимонная, яблочная, небольшие количества янтарной и фумаровой
БрокколиЯблочная и лимонная (3:2), щавелевая, янтарная
ГрибыКетостеариновая, фумаровая, аллантоиновая
ГорохЯблочная
КартофельЯблочная, лимонная, щавелевая, фосфорная, пироглутаминовая
МорковьЯблочная, лимонная, изолимонная, янтарная, фумаровая
ПомидорыЛимонная, яблочная, щавелевая, янтарная, гликолевая, винная, фосфорная, соляная, серная, фумаровая, галактуроновая
РевеньЯблочная, лимонная, щавелевая

Наиболее типичными в составе различных плодов и ягод являются лимонная и яблочная кислоты. Из числа других кислот часто обнаруживаются хинная, янтарная и щавелевая. К распространенным относятся также шикимовая, гликолевая, фумаровая, глицериновая и винная кислоты.

Концентрации отдельных органических кислот в различных плодах и ягодах неодинаковы.

Цитрусовые плоды содержат преимущественно лимонную кислоту и небольшие количества яблочной. Содержание последней в апельсинах составляет 10-25%, в мандаринах – до 20%, в грейпфрутах и лимонах – до 5% по отношению к общей кислотности. В отличие от плодов, в кожуре апельсинов содержится значительное (примерно 0,1%) количество щавелевой кислоты.

Лимонная кислота оказывается основной также в кислотном спектре ананасов, где ее содержание достигает 85%. На долю яблочной кислоты в этих плодах приходится около 10%.

Доминирующей кислотой в составе семечковых и косточковых плодов является яблочная, содержание которой в их кислотном спектре колеблется от 50 до 90%.

В кислых сортах яблок яблочная кислота составляет свыше 90% общей кислотности, в черешне и вишне ее концентрация достигает 85-90%, в сливах  (в зависимости от сорта) – от 35 до 90%. В числе других кислот в этих плодах – лимонная и хинная.

Более 90% кислотности приходится на яблочную, лимонную и хинную кислоты в таких плодах как персики и абрикосы, причем соотношение блочной и лимонной кислот может колебаться в широком диапазоне, что в некоторых случаях связывают с изменением содержания этих кислот в плодах в процессе созревания. Установлено, например, что при созревании персиков количество яблочной кислоты в них значительно возрастает, а лимонной уменьшается.

В отличие от других видов плодов, в винограде основной является винная кислоты, составляющая 50-65% общей кислотности. Остаток приходится на яблочную (25-30%) и лимонную (до 10%) кислоты. В процессе созревания винограда содержание яблочной кислоты снижается интенсивнее, чем винной.

В большинстве видов ягод, за исключением винограда, крыжовника, черники и ежевики, преобладает лимонная кислота. Например, в землянике на ее долю приходится 70-90%, в смородине – 85-90%. Содержание яблочной кислоты в этих ягодах – 10-15%. В ежевике 65-85% составляет изолимонная кислота, а в составе крыжовника – 45% яблочной и лимонной и 5-10% шикимовой.

Некоторое количество кислот в плодах и ягодах может находиться в виде солей. Их содержание, например, в лимонах, составляет до 3%, а в отдельных видах груш – 20-30%.

В отличие от большинства органических кислот в составе плодов и ягод, молочная кислота образуется, очевидно, только микробиологическим путем.

Кислотный спектр овощей представлен, преимущественно, теми же органическими кислотами, соотношение которых колеблется в значительных пределах. Наряду с уже известными, в составе овощей обнаруживаются янтарная, фумаровая, пироглутаминовая и некоторые другие кислоты различного строения.

Отличительной особенностью томатов является присутствие в них неорганических кислот – фосфорной, серной и соляной.

 

Ссылка на основную публикацию