کد خبر: 3231

تاریخ بروزرسانی : 1396/07/29

سرفصل های درس شیمی مواد غذایی

No votes yet.
Please wait...
کانال تلگرام آزمون دکتری

نام بسته درسی : شیمی مواد غذایی

——————————————————-

فهرست:

فصل اول : آب

فصل دوم : لیپیدها

فصل سوم : پروتئین ها

فصل چهارم  : کربوهیدارت‌ها

فصل پنجم : مواد معدنی

فصل ششم : رنگ‌ها

فصل هفتم : طعم

فصل هشتم : بافت

فصل نهم : ویتامین ها

آزمون خودسنجی به همراه پاسخ تشریحی

 بخش هایی از بسته درسی شیمی مواد غذایی

 فصل اول : آب

آب یکی از مواد اساسی تشکیل دهندۀ مواد غذایی است.

به علت اهمیت آب به عنوان یک جزء تشکیل دهندۀ مواد غذایی، درک خصوصیات و رفتار آن در غذاها از اهمیت زیادی برخوردار است.

خواص فیزیکی آب و یخ

مقادیر بالای استثنایی خواص کالریک آب برای فرآوری مواد غذایی مانند انجماد و خشک کردن مهم هستند. به علت تفاوت قابل ملاحظه بین دانسیتۀ آب و یخ، ممکن است هنگام انجماد غذا صدمات ساختاری به آن وارد شود. تغییر در دانسیتۀ یخ در اثر تغییر دما، منجر به تنش‌هایی در مواد غذایی منجمد شده می شود و چون جامدات خاصیت آلاستیسیتۀ کمتری از شبه‌جامدات دارند، صدمات ساختاری ممکن است از افت و خیزهای دما ناشی شود.حتی اگر این افت و خیز در زیر نقطۀ انجماد باشد.

ساختمان مولکولی آب

غیر معمولی بودن خواص آب از اختمان مولکولی آب وتوانایی آن در ایجاد پیوند هیدروژنی ناشی می شود.

در یخ هر مولکول H2O به وسیلۀ چهار پیوند به مولکولهای مجاور متصل می شود.

اگر آب روی پیوندهای غیرکووالانسی که کنفورماسیون مولکول های بزرگ را پایدار می سازند، تاثیر بگذارد، ممکن است کنفورماسیون ماکرومولکول ها را تغییر دهد. این پیوندهای غیرکووالانسی ممکن است یکی از این سه نوع باشند: پیوندهای هیدروژنی، پیوندهای یونی، و پیوندهای غیرقطبی. در پروتئین‌ها میان پیوندهای هیدروژنی بین‌آمیدی و پیوندهای هیدروژنی اب و آمید رقابت وجود دارد.

پیوندهای هیدروژنی آب تمایل ترمودینامیکی به سوی تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین‌آمیدی را ضعیف می سازند. مولکول‌های آب اطراف یک ماده حل شوندۀ غیرقطبی بیشتر نظم پیدا می کنند که نتیجه اش کاهش آنتروپی خواهد بود، گروه های غیرقطبی در محیط آبی به پیوستن با یکدیگر به جای پیوستن با مولکول های آبی دیگر تمایل پیدا خواهند کرد.

تحت شرایط مناسب مولکول های غیرقطبی می توانند هیدرات‌های کریستالی تشکیل دهند که این ترکیبات در میان چندوجهی‌های تشکیل شده توسط مولکول‌های آب جای می گیرند.چندوجها‌ها ممکن است مولکول‌های غیرقطبی مهمان را در میان خود جای دهند و هیدرات‌های غیرقطبی تشکیل دهند. این مولکول های آب چندوجهی 5 ضلعی ناپایدارند و معمولاً به آب مایع در حدود °C 0و به یخ 6 ضلعی در زیر صفر درجه تغییر می یابند. در برخی از موارد هیدرات ها در دماهای بالای  °C  30 ذوب می شوند.

پدیدۀ جذب و دفع آب

فعالیت میکروبی و واکنش های شیمیایی در مواد غذایی به میزان رطوبت بستگی ندارد بلکه بیشتر به فعالیت آبی (aw) محلول یا ماده غذایی بستگی دارد. فعالیت آبی معیار قابل استفاده بودن آب برای شرکی در چنین واکنشهایی می باشد و به صورت زیر تعریف می شود:

P: فشار جزئی اعمال شده توسط آب موجود در مادۀ غذایی بر مادۀ غذایی در دمای T

Po: فشاری که در آن آب خالص در همان دمای T به صورت اشباع در می آید (فشار بخار اشباع) فشار اعمال شده توسط آب موجود در ماده غذایی علاوه بر میزان آب به مول‌های مواد حل شده و دما بستگی دارد. با افزایش مواد حل شونده در محلول فشار اعمال شده توسط آب کمتر می شود.

رطوبت نسبی تعادلی به رطوبت نسبی اتمسفری که از نظر رطوبتی با مادۀ غذایی در حال تعادل است گفته می شود. در این حالت مادۀ غذایی از اتمسفر اطراف رطوبت جذب یا به آن رطوبت دفع نمی کند.

آن به صورت زیر تعریف می شود:

Pequ: فشار جزئی آب موجود در اتمسفری که در دمای T  در تعادل رطوبتی با ماده غذایی قرار داد.

Psat: فشاری که در آن آب موجود در اتمسفر در همان دمای T به حالت اشباع می رسد.

رابطۀ میان میزان آب و رطوبت نسبی به وسیلۀ ایزوترم های جذب ارایه می شود. فرایند جذب و دفع کاملاً برگشت پذیر نیستند. بین ایزوترم جذب (هنگامی که محصول خشک در معرض میزان رطوبت بالا قرار گیرد) و ایزوترم دفع ( هنگامی که محصول مرطوب به تدریج با میزان رطوبت پایین به تعادل رسیده باشد و محصول تدریجاً خشک شود) تفاوت وجود دارد.

ایزوترم جذب برای مطالعۀ فراورده های جذب‌الرطوبه (هیگروسکوپیک) مورد نیاز است و ایزوترم دفع برای بررسی فرایند خشک شدن مفید است.

محصولات جاذب‌الرطوبه را می توان به عنوان محصولاتی توصیف کرد که وقتی مقدار نسبتاً کمی رطوبت نسبی افزایش یابد میزان رطوبت آنها به مقدار چشمگیری افزایش یابد. ایزوترم های جذب معمولاً شکل سیگمویید دارند و مطابق شرایط و حالات مختلف اب در ماده غذایی به سه ناحیه تقسیم می شوند.

اولین قسمت (A) ایزوترم که معمولاً شیب تندی دارد متناظر با جذب آب در لایۀ تک مولکولی است. دومین قسمت (B) که کم شیبتر است متناظر با جذب آب در لایۀ اضافی است و سومین قسمت (C) مربوط به چگالش آب در لوله های مویینه و سوراخ های کوچک مواد غذایی می باشد.

آزمون خودسنجی :

1)صمغ ها جزء کدام طبقه بندی زیر هستند؟

الف) کلوئید لیوفوب ب) کلوئید لیوفیل ج) محلول حقیقی د) سوسپانسیون

پاسخنامه تشريحي

1)گزينه ب صحيح است.

محلول هاي كلوئيدي را مي توان از طريق كاهش يا افزايش اندازه ذرات پراكنده در يك محلول توليد كرد. براي كاهش اندازه ذرات به روش هاي مختلف ممكن است عمل شود. مثل استفاده از آسياب كلوئيدي، روش هاي شيميايي يا روش هاي الكتريكي، اين فرايند موسوم به پپتيزاسيون است و تحت عنوان ديسپرسيون نيز از آن ياد مي شود. زماني كه آلبومين منعقد شده تخم مرغ تحت اثر آنزيم پپسين قرار گيرد، به دليل انجام عمل تجزيه، بخشي از سفيده تخم مرغ تشكيل محلول كلوئيدي را مي دهد؛ كه موردي از پپتيزاسيون است. برعكس زماني كه پروتئين دناتوره مي شود، نوعي ذرات همراه با بزرگ شدن اندازه آنها صورت مي گيرد كه اين هم مي تواند به تشكيل يك محلول كلوئيدي منتهي گردد. چنين فرايندي موسوم به كندانسه شدن مي باشد.

وضعيت بار در سطح ذرات كلوئيدي

تمام ذرات كلوئيدي در سطح خود داراي بار الكتريكي هستند كه ممكن است مثبت يا منفي باشد. در يك سيستم كلوئيدي مشخص، تمام ذرات داراي بار مشابه هستند، از اين نظر يكديگر را رانده و به صورت پايدار در محيط باقي مي مانند. براي حفظ اين حالت، ذرات يكديگر را رانده و به صورت پايدار در محيط باقي مي مانند. براي حفظ اين حالت، ذرات خود را به طور يكنواخت در سراسر محيط پراكنده مي كنند. طبيعتا وضعيت بار موجود در سطح كلوئيدها مي تواند تحت اثر يون هاي موجود در محيط تغيير نمايد. اين حالت مخصوصا در مورد محلول هاي پروتئيني (باتوجه به خصوصيات آمفوتري آنها) صادق است. پروتئين ها در محيط اسيدي تا زير نقطه ايزوالكتريك مجموعا داراي بار مثبت هستند و به دليل محيط قليايي تا روي نقطه مذكور در مجموع داراي بار منفي مي باشند. در نقطه ايروالكتريك به دليل برابر بارها، در مجموع ذرات كلوئيدي فاقد بار هستند از اين نظر رسوب مي كنند. در مواردي به دليل وضعيت ساختماني خاص يا پيچيده ذره كلوئيدي، ممكن است در بعضي از نطقا آن عمل جذب يون هاي مخالف صورت گيرد در حالي كه در نقاط ديگر چنين عملي انجام نشود؛ و به اين ترتيب نوع و شكل توزيع بار در سطح ذره تا حدودي تغيير كند. بهترين مثال در اين مورد باز همان پروتئين ها هستند. البته همان طور كه در قسمت پروتئين ها اشاره گرديده، يون ها تحت شرايط خاصي ممكن است اساسا خود ساختمان پروتئين را دستخوش تغييراتي كنند و از نظر بار وضعيت كاملا جديدي در سطح ملكول پروتئين به وجود آورند.

لايه مضاعف ذرات كلوئيدي

برطبق نظريه “لايه مضاعف هلمهولتز – گوي”، سطح باردار ذره كلوئيدي توسط يك لايه از يون هاي با بار مخالف احاطه شده است. اين لايه فاقد تحرك مي باشد. به دنبال آن يك لايه منتشر كه متحرك يعني داراي قابليت تحرك است قرار دارد.؛ كه با دور شدن از سطح ذره، ميران اين قابليت افزايش مي يابد. بعد از اين لايه، آب آزاد با تمام ويژگي هاي خاص خود قرار گرفته است.افت پتانسيل در عرض تمام لايه هاي يوني از طرف ذره كلوئيدي به سوي محلول پتانسيل  ε (اپسيلون) يا الكتروشيميايي ناميده مي شود. مقدار اين پتانسيل هاي مختلف با فشردگي يا ميزان بارها در اين لايه ها مرتبط است ك به نوبه خود بستگي به ماهيت سطح ذره و مايع اطراف آن دارد. پتانسيل زتا (ميان لايه هاي يوني متحرك و غير متحرك) داراي اهميت خاصي از نقطه نظر خواث يك كلوئيد مي باشد. وقتي كه اين پتانسيل تا حد يك مقداري كه پتانسيل بحراني ناميده مي شود كاهش داده مي شود (از طريق افزودن الكتروليت ها) لايه مضاعف كلوئيدها در هم فرو مي ريزد، ذرات تجمع مي يابند و رسوب حاصل مي گردد.

85-60 درصد يون هاي مخالف اطراف كلوئيد در لايه استرن قرار دارند. ضخامت لايه استرن كه در واقع همان آب متصل مي باشد وقبلا به آن اشاره شد حدود 2 آنگستروم است ولي ضخامت لايه منتشر به چند صد آنگستروم مي رسد. انرژي جذب در اين جريان ناشي از نيروهاي الكتريكي و واندروالس مي باشد.

پايداري ذرات بستگي به نيروي دفع كننده د ربين آنها دارد. با كاهش اين نيرو امكان فلكوله شدن يا تجمع ذرات افزايش مي يابد. زياد بودن برخورد ذرات با يكديگر و همچنين ميزان لايه آبي كه در واقع به منزله حلال هر ذره را احاطه كرده، زمينه و احتمال اين تجمع را كاهش مي دهد. زماني كه قطر ذره كمتر از 1000 آنگستروم و ضخامت لايه آب ذكر شده بيشتر از 20 آنگستروم باشند، وجود همين لايه آب مي تواند از تجمع ذرات جلوگيري كند الكتروليت ها نيز پايداري سيستم هاي كلوئيدي اثر مي گذارند. اين مواد در غلظت كم فقط بر پتانسيل زتا اثر دارند و آن را كاهش مي دهند. اما در غلظت زياد سبب تجمع و رسوب ذرات كلوئيدي مي گردند. علت اين است كه در چنين حالتي، يون هاي فراوان موجود در محيط، در جذب ملكول هاي آب مربوط به لايه ذكر شده در فوق با ذره كلوئيدي رقابت مي كنند و اين آب را كه سبب پايداري و تعليق ذره در محيط مي شود از آن جدا مي سازند.

كلوئيدهاي هيدروفيل به مراتب پايدارتر از كلوئيدهاي هيدروفوب هستند. اما چنانچه مقداري از كلوئيد نوع اول به كلوئيد نوع دوم اضافه شود، كلوئيد هيدروفوب به ميزان زيادي پايدارتر مي گردد. كلوئيدي كه براي اين منظور به كار مي رود، كلوئيد حفاظت كننده ناميده مي شود. پروتئين ها (ژلاتين و آلبومين تخم مرغ) و صمغ ها (صمغ عربي) اغلب به منطله كلوئيد حفاظت كننده در مورد سول؟ هاي هيدروفوب مثل نمك هاي نامحلول و اكسيدهاي هيدروفوب به كار مي روند. در اينجا كلوئيد هيدروفيل با احاطه كردن كلوئيد هيدروفوب از اثر بعضي يون ها بر روي آن و در نهايت رسوب آن در محيط جلوگيري مي كند.

 

 

ویژه داوطلبان آزمون دکتریویژه داوطلبان آزمون دکتری
No votes yet.
Please wait...
ارسال دیدگاه