ΝΕΡΟ Είναι βασικό συστατικό του κυτταρικού περιβάλλοντος το οποίο συμβάλλει στη δομή, την εμφάνιση και τη διατηρησιμότητα των τροφίμων. Εξυπηρετεί απαραίτητες.

Παρουσίαση με θέμα: "ΝΕΡΟ Είναι βασικό συστατικό του κυτταρικού περιβάλλοντος το οποίο συμβάλλει στη δομή, την εμφάνιση και τη διατηρησιμότητα των τροφίμων. Εξυπηρετεί απαραίτητες."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΝΕΡΟ Είναι βασικό συστατικό του κυτταρικού περιβάλλοντος το οποίο συμβάλλει στη δομή, την εμφάνιση και τη διατηρησιμότητα των τροφίμων. Εξυπηρετεί απαραίτητες λειτουργίες στον οργανισμό και για αυτό ο οργανισμός πρέπει να λαμβάνει 35 g/kg σωματικού βάρους. Η συνιστώμενη ποσότητα νερού είναι 1 g/kcal μεταβολιζόμενο. Το νερό είναι το κύριο συστατικό των τροφίμων - κάθε τρόφιμο έχει διαφορετική περιεκτικότητα σε νερό (κρέας: 50-81%, φρούτα: 80-95%, λαχανικά: 74-95%).

2 Το νερό ανάλογα με την περιεκτικότητά του σε ένα τρόφιμο και τη θέση ή τον προσανατολισμό του είναι καθοριστικό για τις διεργασίες της ζωής, αλλά επηρεάζει σημαντικά τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τροφίμων, καθώς και την ευαισθησία στην αλλοίωσή τους. Η απομάκρυνση του νερού, με διάφορες μεθόδους, μεταβάλλει τις ιδιότητες των νωπών προϊόντων και περιορίζει την αλλοίωσή τους.  

3 Είναι απολύτως απαραίτητο για τη ζωή.
Πάνω από το 70% του σώματος είναι νερό. Η κύρια πηγή είναι το πόσιμο νερό αλλά και τα τρόφιμα. Τα φρούτα και τα πράσινα λαχανικά έχουν επίσης ψηλό ποσοστό νερού. Όλα τα τρόφιμα περιέχουν νερό.

4 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΝΕΡΟΥ Είναι το κύριο συστατικών όλων των υγρών του σώματος. Βοηθάει στη διάλυση των τροφών και την πέψη. Βοηθάει στην αποβολή των βλαβερών ουσιών από το σώμα. Ρυθμίζει την θερμοκρασία του σώματος με την εφίδρωση. Είναι πηγή διαλυμένων ιχνοστοιχείων.

5 Έχει αναγνωριστεί ότι οι αλλοιώσεις (φυσικές, χημικές, μικροβιολογικές) των τροφίμων και η σταθερότητα των αφυδατωμένων τροφίμων σχετίζεται όχι τόσο με την ποσότητα του περιεχόμενου νερού, όσο με την κατάσταση του νερού στο τρόφιμο και τη διαθεσιμότητά του. Μέτρο της διαθεσιμότητας του νερού του τροφίμου και κατά συνέπεια της συντηρησιμότητάς του είναι η «ενεργότητα του νερού του τροφίμου, aw» (water activity).

6 Υγρασία (Απόλυτη Υγρασία - Η):
είναι η μάζα νερού ανά μονάδα μάζας του ξηρού αέρα στο μίγμα. Σχετική υγρασία (%RH –Relative Humidity): είναι ο λόγος της μερικής πίεσης υδρατμών στον αέρα προς την πίεση ατμών καθαρού νερού (της ίδιας θερμοκρασίας), εκφρασμένος επί τοις % (δείχνει το βαθμό κορεσμού στη συγκεκριμένη θερμοκρασία). Ισχύει: RH = aw x 100. Ενεργότητα του νερού, aw (Water Activity, aw) : P Σχετική Υγρασία % aw = = Po 100 όπου P η τάση ατμών πάνω από το τρόφιμο και Po η τάση ατμών του καθαρού νερού στην ίδια θερμοκρασία με το τρόφιμο.

7 Κατάσταση του νερού στα τρόφιμα - Ρόλος του νερού στα τρόφιμα
Το νερό στα τρόφιμα μπορεί να βρίσκεται σε διάφορες καταστάσεις, όπως: Δεσμευμένο νερό (bound water): είναι το νερό το οποίο υπάρχει στην περιοχή κοντά στα μη υδατικά συστατικά του τροφίμου και παρουσιάζει διαφορετικές ιδιότητες από το υπόλοιπο νερό του τροφίμου. Το δεσμευμένο νερό αντιστοιχεί στην περιεκτικότητα νερού σε κατάσταση ισορροπίας σε ορισμένη θερμοκρασία και σχετική υγρασία. Το νερό αυτό δεν καταψύχεται εύκολα και δεν είναι διαθέσιμο ως διαλύτης, για αντιδράσεις ή μικροοργανισμούς και έχει μειωμένη κινητικότητα. Συγκρατείται με διαφορετικούς βαθμούς συγκράτησης που εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες (φύση των μη υδατοδιαλυτών συστατικών, σύνθεση αλάτων, pH, θερμοκρασία).

8 Το πιο ισχυρά δεσμευμένο νερό αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα των μη υδατικών συστατικών (υδριτών, πρωτεϊνών), το αμέσως επόμενο (γειτνιάζον) νερό καταλαμβάνει τα πρώτα στρώματα σε επαφή με τα μη υδατικά συστατικά συνδεόμενο με ιοντικές κυρίως ομάδες τους και ακολουθεί το πολυστρωματικό νερό που καταλαμβάνει τα αμέσως επόμενα στρώματα μετά το γειτνιάζον νερό και αν δεν είναι τόσο ισχυρά συνδεδεμένο (κυρίως με δεσμούς Η) παρουσιάζει σημαντικά διαφορετικές ιδιότητες από το ελεύθερο νερό, δεν καταψύχεται ακόμη και στους -40C και εμφανίζει μικρή ικανότητα ως διαλύτης.

9 Ελεύθερο νερό (free water): είναι το νερό το οποίο έχει ιδιότητες του νερού σε ένα διάλυμα. Καταλαμβάνει τις πιο απομακρυσμένες θέσεις από τα μη υδατικά συστατικά και μπορεί να δρα ως διαλύτης και καταψύχεται σε θερμοκρασία κατώτερη από τους 0C (το σ.π. μειώνεται ανάλογα με τη συγκέντρωση των διαλυμένων συστατικών). Το ελεύθερο νερό μπορεί να βρίσκεται παγιδευμένο σε τριχοειδείς πόρους, οπότε παρουσιάζει μειωμένη τάση ατμών όσο μικρότερη είναι η διάμετρος των τριχοειδών πόρων και δεν εμφανίζει μακροσκοπική ροή (σε αντίθεση με το μη παγιδευμένο νερό που παρουσιάζει μακροσκοπική ροή).

10 Ικανότητα συγκράτησης νερού (water holding capacity): αναφέρεται στην ικανότητα ενός πλέγματος μακρομορίων να παγιδεύουν ποσότητες νερού. Η απώλεια του συγκρατούμενου νερού καλείται συναίρεση (syneresis).

11 Μεγάλες ποσότητες νερού συγκρατούνται στα τρόφιμα σε μορφή πήγματος με δυνάμεις που έχουν σχέση με αλληλεπιδράσεις του νερού με το πολυμερές και βοηθούν σε σχηματισμό της δομής του πήγματος και στον εγκλωβισμό του νερού στο πήγμα. Το μεγαλύτερο μέρος του νερού έχει μεγάλη κινητικότητα ίδια με του καθαρού νερού και συγκρατείται με χαλαρές δυνάμεις, ενώ παρουσία περίσσειας νερού το πήγμα έχει ικανότητα διόγκωσης.

12 Η απομάκρυνση του νερού από τα τρόφιμα τόσο πιο δύσκολα όσο αυτό είναι πιο δεσμευμένο.
Και η διαθεσιμότητα του νερού για την ανάπτυξη και δράση των μικροοργανισμών εξαρτάται επίσης από το βαθμό δέσμευσης/συγκράτησης του νερού στο τρόφιμο.

13 Έτσι, το νερό που αποτελεί μέρος της δομής των μη υδατικών συστατικών του τροφίμου και το γειτνιάζον νερό δεν είναι διαθέσιμα για μικροβιακές δράσεις, μέρος του πολυστρωματικού νερού είναι διαθέσιμο, ενώ το ελεύθερο νερό είναι πλήρως διαθέσιμο για μικροβιακές δράσεις. Κατά συνέπεια η πιθανότητα ανάπτυξης μικροοργανισμών και περαιτέρω η σταθερότητα των τροφίμων εξαρτάται όχι τόσο από το ολικό ποσό του νερού, αλλά από το ελεύθερο νερό (σχετίζεται με την aw) που είναι διαθέσιμο για τέτοιου είδους δράσεις.

14 Η ενεργότητα του νερού των τροφίμων (aw) επηρεάζει σημαντικά τη σταθερότητα και διατηρησιμότητα αυτών. Σε χαμηλές τιμές (aw) το νερό δεν είναι διαθέσιμο για ανάπτυξη μικροοργανισμών ή για άλλες χημικές ή ενζυμικές αλλοιωτικές δράσεις, οπότε επιτυγχάνεται μικροβιολογική σταθερότητα και μεγαλύτερη διατήρηση του τροφίμου.

15 Τα διάφορα τρόφιμα απορροφούν ή αποβάλλουν νερό με αποτέλεσμα τη μεταβολή της υγρασίας τους - η μεταβολή της υγρασίας εξαρτάται τόσο από την υγρασία του περιβάλλοντος όσο και από το είδος και τη φύση των υδατοδιαλυτών συστατικών του τροφίμου. Κάθε τρόφιμο έχει μία άριστη τιμή ενεργότητας στην οποία επιτυγχάνεται η μέγιστη σταθερότητά του, η γνώση της οποίας χρειάζεται για τον έλεγχο των διεργασιών αφυδάτωσης όπως και για το σχεδιασμό νέων προϊόντων.

16 Οι διαλυτές ουσίες μειώνουν την ενεργότητα του νερού των τροφίμων σε βαθμό που εξαρτάται από τη χημική σύνθεση της ουσίας και τις ιδιότητές της (διάσταση, διαλυτότητα). Η συντήρηση των τροφίμων με αφυδάτωση στηρίζεται στην ελάττωση της υγρασίας κάτω από ένα όριο (περίπου 10%) που έχει ως αποτέλεσμα την αναστολή της δράσης των μικροοργανισμών και ενζύμων. Μερικές φορές είναι απαραίτητο να μειωθεί η υγρασία κάτω από 5% για να διατηρηθούν η θρεπτική αξία και η γεύση-οσμή του προϊόντος.

17 Η χαμηλή ενεργότητα του νερού που επιτυγχάνεται με την αφυδάτωση επιμηκύνει τη διάρκεια ζωής του προϊόντος. Κατά την αφυδάτωση συμβαίνει σημαντική μείωση του βάρους και του όγκου του τροφίμου και κατά συνέπεια μείωση του κόστους μεταφοράς και αποθήκευσης του τελικού προϊόντος. Κατά την αφυδάτωση απαραίτητη είναι η διατήρηση της οσμής και γεύσης του τροφίμου, όπως και της θρεπτικής αξίας του τροφίμου. Κατά την αφυδάτωση συνήθως αλλάζει η εμφάνιση του τροφίμου και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να προκύψει προϊόν σε μορφή σκόνης.

18 Ενεργότητα νερού aw και σταθερότητα των τροφίμων
Η σταθερότητα των τροφίμων συνδέεται όχι τόσο με την υγρασία, όπως αναφέρθηκε, αλλά με την ενεργότητα νερού που καθορίζει το ελάχιστο όριο του διαθέσιμου νερού για μικροβιακή ανάπτυξη και δράση. Σε τιμές ενεργότητας μικρότερες από 0.7 παρεμποδίζεται η μικροβιακή αλλοίωση, οι άλλες όμως αντιδράσεις αλλοίωσης δεν παρεμποδίζονται, παρά μόνο σε τιμές μικρότερες από 0.3, πράγμα το οποίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την αφυδάτωση τροφίμων. Σε τιμές aw = είναι το άριστο σημείο σταθερότητας αφυδατωμένων τροφίμων ενώ σε ανώτερες ή κατώτερες αυτές οι αντιδράσεις αλλοίωσης μπορεί να προχωρούν με μεγαλύτερες ταχύτητες. Επίσης φαίνεται ότι οι αντιδράσεις Maillard, της βιταμίνης Β1 και της μικροβιακής ανάπτυξης παρουσιάζουν μέγιστους ρυθμούς σε ενδιάμεσες έως υψηλές τιμές aw   

19 Πολλοί μικροοργανισμοί συμπεριλαμβανομένων και των παθογόνων βακτηρίων αναπτύσσονται ταχύτατα σε aw = Η ανάπτυξη των περισσοτέρων βακτηρίων περιορίζεται σε aw > 0.90, μερικοί όμως σπουδαίοι για τη συντήρηση των τροφίμων μικροοργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν και σε χαμηλότερες τιμές aw, γενικά όμως το κατώτερο όριο ανάπτυξης των μικροοργανισμών που απαντώνται συχνότερα στα τρόφιμα είναι Οι περισσότεροι ζυμομύκητες αναπτύσσονται σε τιμές aw > 0.88 και οι περισσότεροι ευρωτομύκητες aw > 0.80, ενώ εξαιρετικά ωσμώφιλοι μύκητες σε τιμές aw > Οι ελάχιστες τιμές aw ανάπτυξης των μικροοργανισμών βέβαια επηρεάζονται από τις συνθήκες περιβάλλοντος (pH, θερμοκρασία, θρεπτικά συστατικά, Ο2) και αυξάνονται όσο δυσμενέστεροι είναι οι συνθήκες αυτές.

20 Η ανάπτυξη τοξινών μπορεί σε ορισμένες περιπτώσεις να γίνει και σε τιμές aw μεγαλύτερες από εκείνες της ανάπτυξης των αντίστοιχων μικροοργανισμών (πρόσθετος παράγοντας ασφάλειας που πρέπει να ικανοποιείται). Τα ξηρά και αφυδατωμένα τρόφιμα πρέπει να έχουν τιμές aw < 0.60‑0.65, προκειμένου να εξασφαλίζεται τόσο η μη ανάπτυξη μικροοργανισμών όσο και η μη παραγωγή τοξινών από αυτούς.

21 Ήπιες θερμικές επεξεργασίες θανατώνουν τα βλαστικά κύτταρα και προσφέρουν σταθερό προϊόν με αλάτιση ή έλεγχο του pH και της aw. Επίσης συνδυασμός aw και συντηρητικών οδηγεί σε συντήρηση των τροφίμων. Εκτός από την επίδραση που έχει η aw επί των μικροοργανισμών, όπως αναφέρθηκε, επηρεάζει και άλλες δράσεις που σχετίζονται με τη σταθερότητα των τροφίμων, όπως ενζυμικές και χημικές δράσεις.