Вода – один важных компонентов всех пищевых продуктов. Воду нельзя рассматривать как просто инертный компонент или универсальный растворитель для пищевых веществ. Не сферическая 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.
Вода, являясь основным компонентом в пищевых продуктах, может находиться в самых разнообразных формах связи. При этом энергия связи имеет решающее значение. Силы взаимодействия имеют место на расстоянии до 0,1-1,2 мкм, т. е. значительно больше самих молекул.
Особым видом межмолекулярного взаимодействия является водородная связь. Она проявляется между ковалентно связанными атомами водорода и электроотрицательными атомами (кислород, фтор, азот), которые принадлежат к той же или другой молекуле. В процессе удаления влаги нарушается ее связь с телом, на что затрачивается определенная энергия. Поэтому единственно правильным методом оценки форм связи воды и классификации этих форм является использование для этой цели величины энергии связи — свободной энергии процесса обезвоживания. 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 – наиболее прочно связанная влага, которая удерживается за счет сил адсорбции, главным образом белками. Диполи воды фиксируются гидрофильными центрами белков. ВСС белков тем выше, чем больше интервал между рН среды и изоэлектрической точкой, т.е. чем больше групп COOH и NH2 будет ионизированно и окажется заряженными. Число групп, фиксирующих влагу за счет сил адсорбции, зависит от взаимодействия белков, т.к. при этом происходит взаимная блокировка групп и уменьшение адсорбции, например, при развитии посмертного окоченения, что связано с образованием актомиозина.
Осмотически связанная влага удерживается в не разрушенных клетках за счет разности осмотического давления по обе стороны клеточных оболочек (полупроницаемых мембран) и внутриклеточных мембран в межклеточных пространствах, как и в тканях с неклеточной структурой, роль полупроницаемой перегородки выполняет каркас белковых гелей, в ячейках которого удерживается вода. Осмотическая влага частично выходит из мяса при погружении его в раствор с более высоким осмотическим давлением (посол) и при тепловой денатурации белков. Количество осмотической влаги влияет на упругость тканей.
К капиллярно-связанной относится влага макрокапилляров. Эта часть воды находится в капиллярах (порах). Ее количество зависит от степени капиллярности материала. В мясе роль капилляров выполняют кровеносные и лимфатические сосуды. Капиллярная влага влияет на объем и сочность продукта: чем выше капиллярное давление, тем прочнее капилярная влага связана с материалом. Капиллярное давление зависит от диаметра капилляра. В технологической практике воду по форме ее связи с мясом упрощенно делят на прочно-связанную и, слабосвязанную полезную и слабосвязанную избыточную.
Прочно-связанная влага (при изготовлении колбас должна составлять 1/3 все жидкости, если больше – продукт твердый) – это в основном адсорбционная, а также влага микрокапилляров и часть осмотической влаги. Слабосвязанная полезная влага размягчает продукт, создавая благоприятную консистенцию, и способствует усвоению пищи. Слабосвязанная избыточная влага может отделятся в процессе технологической обработки в виде бульона при варке колбас или при размораживании. Влиять на количество влаги той или иной формы связи можно, изменяя рН и значение изоэлектрической точки.
