سرفصل های درس شیمی مواد غذایی

نام بسته درسی : درس 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 (a_w) 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؟

پاسخنامه تشریحی

1)گزینه ب صحیح است.

محلول های کلوئیدی را می توان از طریق کاهش یا افزایش اندازه ذرات پراکنده در یک محلول تولید کرد. برای کاهش اندازه ذرات به روش های مختلف ممکن است عمل شود. مثل استفاده از آسیاب کلوئیدی، روش های شیمیایی یا روش های الکتریکی، این فرایند موسوم به پپتیزاسیون است و تحت عنوان دیسپرسیون نیز از آن یاد می شود. زمانی که آلبومین منعقد شده تخم مرغ تحت اثر آنزیم پپسین قرار گیرد، به دلیل انجام عمل تجزیه، بخشی از سفیده تخم مرغ تشکیل محلول کلوئیدی را می دهد؛ که موردی از پپتیزاسیون است. برعکس زمانی که پروتئین دناتوره می شود، نوعی ذرات همراه با بزرگ شدن اندازه آنها صورت می گیرد که این هم می تواند به تشکیل یک محلول کلوئیدی منتهی گردد. چنین فرایندی موسوم به کندانسه شدن می باشد.

وضعیت بار در سطح ذرات کلوئیدی

تمام ذرات کلوئیدی در سطح خود دارای بار الکتریکی هستند که ممکن است مثبت یا منفی باشد. در یک سیستم کلوئیدی مشخص، تمام ذرات دارای بار مشابه هستند، از این نظر یکدیگر را رانده و به صورت پایدار در محیط باقی می مانند. برای حفظ این حالت، ذرات یکدیگر را رانده و به صورت پایدار در محیط باقی می مانند. برای حفظ این حالت، ذرات خود را به طور یکنواخت در سراسر محیط پراکنده می کنند. طبیعتا وضعیت بار موجود در سطح کلوئیدها می تواند تحت اثر یون های موجود در محیط تغییر نماید. این حالت مخصوصا در مورد محلول های پروتئینی (باتوجه به خصوصیات آمفوتری آنها) صادق است. پروتئین ها در محیط اسیدی تا زیر نقطه ایزوالکتریک مجموعا دارای بار مثبت هستند و به دلیل محیط قلیایی تا روی نقطه مذکور در مجموع دارای بار منفی می باشند. در نقطه ایروالکتریک به دلیل برابر بارها، در مجموع ذرات کلوئیدی فاقد بار هستند از این نظر رسوب می کنند. در مواردی به دلیل وضعیت ساختمانی خاص یا پیچیده ذره کلوئیدی، ممکن است در بعضی از نطقا آن عمل جذب یون های مخالف صورت گیرد در حالی که در نقاط دیگر چنین عملی انجام نشود؛ و به این ترتیب نوع و شکل توزیع بار در سطح ذره تا حدودی تغییر کند. بهترین مثال در این مورد باز همان پروتئین ها هستند. البته همان طور که در قسمت پروتئین ها اشاره گردیده، یون ها تحت شرایط خاصی ممکن است اساسا خود ساختمان پروتئین را دستخوش تغییراتی کنند و از نظر بار وضعیت کاملا جدیدی در سطح ملکول پروتئین به وجود آورند.

لایه مضاعف ذرات کلوئیدی

برطبق نظریه “لایه مضاعف هلمهولتز – گوی”، سطح باردار ذره کلوئیدی توسط یک لایه از یون های با بار مخالف احاطه شده است. این لایه فاقد تحرک می باشد. به دنبال آن یک لایه منتشر که متحرک یعنی دارای قابلیت تحرک است قرار دارد.؛ که با دور شدن از سطح ذره، میران این قابلیت افزایش می یابد. بعد از این لایه، آب آزاد با تمام ویژگی های خاص خود قرار گرفته است.افت پتانسیل در عرض تمام لایه های یونی از طرف ذره کلوئیدی به سوی محلول پتانسیل  ε (اپسیلون) یا الکتروشیمیایی نامیده می شود. مقدار این پتانسیل های مختلف با فشردگی یا میزان بارها در این لایه ها مرتبط است ک به نوبه خود بستگی به ماهیت سطح ذره و مایع اطراف آن دارد. پتانسیل زتا (میان لایه های یونی متحرک و غیر متحرک) دارای اهمیت خاصی از نقطه نظر خواث یک کلوئید می باشد. وقتی که این پتانسیل تا حد یک مقداری که پتانسیل بحرانی نامیده می شود کاهش داده می شود (از طریق افزودن الکترولیت ها) لایه مضاعف کلوئیدها در هم فرو می ریزد، ذرات تجمع می یابند و رسوب حاصل می گردد.

برای دریافت نسخه کامل این بسته درسی 

به شماره 09306406058 پیام دهید.

85-60 درصد یون های مخالف اطراف کلوئید در لایه استرن قرار دارند. ضخامت لایه استرن که در واقع همان آب متصل می باشد وقبلا به آن اشاره شد حدود 2 آنگستروم است ولی ضخامت لایه منتشر به چند صد آنگستروم می رسد. انرژی جذب در این جریان ناشی از نیروهای الکتریکی و واندروالس می باشد.

پایداری ذرات بستگی به نیروی دفع کننده د ربین آنها دارد. با کاهش این نیرو امکان فلکوله شدن یا تجمع ذرات افزایش می یابد. زیاد بودن برخورد ذرات با یکدیگر و همچنین میزان لایه آبی که در واقع به منزله حلال هر ذره را احاطه کرده، زمینه و احتمال این تجمع را کاهش می دهد. زمانی که قطر ذره کمتر از 1000 آنگستروم و ضخامت لایه آب ذکر شده بیشتر از 20 آنگستروم باشند، وجود همین لایه آب می تواند از تجمع ذرات جلوگیری کند الکترولیت ها نیز پایداری سیستم های کلوئیدی اثر می گذارند. این مواد در غلظت کم فقط بر پتانسیل زتا اثر دارند و آن را کاهش می دهند. اما در غلظت زیاد سبب تجمع و رسوب ذرات کلوئیدی می گردند. علت این است که در چنین حالتی، یون های فراوان موجود در محیط، در جذب ملکول های آب مربوط به لایه ذکر شده در فوق با ذره کلوئیدی رقابت می کنند و این آب را که سبب پایداری و تعلیق ذره در محیط می شود از آن جدا می سازند.

کلوئیدهای هیدروفیل به مراتب پایدارتر از کلوئیدهای هیدروفوب هستند. اما چنانچه مقداری از کلوئید نوع اول به کلوئید نوع دوم اضافه شود، کلوئید هیدروفوب به میزان زیادی پایدارتر می گردد. کلوئیدی که برای این منظور به کار می رود، کلوئید حفاظت کننده نامیده می شود. پروتئین ها (ژلاتین و آلبومین تخم مرغ) و صمغ ها (صمغ عربی) اغلب به منطله کلوئید حفاظت کننده در مورد سول؟ های هیدروفوب مثل نمک های نامحلول و اکسیدهای هیدروفوب به کار می روند. در اینجا کلوئید هیدروفیل با احاطه کردن کلوئید هیدروفوب از اثر بعضی یون ها بر روی آن و در نهایت رسوب آن در محیط جلوگیری می کند.

برای مشاوره اینجا بزنید