Bevezetés az élelmiszer savas/bázisos reakcióiba

A vörös káposzta leve megváltoztatja a színét, ha hozzáad egy spricc lime-levet vagy egy kanál szódabikarbónát. A sütőpor hatására a süteménye gyönyörűen megemelkedik a sütőben. Halat „főzhet” citrom- és lime-lé hozzáadásával, ettől egy ceviche lesz.

Mi a közös ezekben a példákban?

Mindegyik példa a sav/bázis reakcióra. Az ilyen típusú reakciók csak egyike azoknak a kémiai reakcióknak, amelyek az élelmiszerekben fordulnak elő (egy másik a banán barnulása lenne). A savas/bázisos reakciók mindegyikében sok a közös, bár hatásuk (színváltozás, kovászos sütemény vagy „főtt” hal) nagyon eltérő lehet. Ebben a bejegyzésben e reakciótípusok alaptudományát fogjuk megvitatni.

Mikor egy étel savas?

A savas ételek elég gyakoriak. A citrom és a lime leve, az ecet, a joghurt és az író mind savanyú étel. Ha ezek közül iszik valamit, akkor megkóstolja a savasságot.

A savas étel (vagy ital) ellentéte a lúgos. Jó példa erre a szódabikarbóna. Egy olyan ételt, amely nem savas vagy lúgos, semlegesnek nevezzük.

Azt, hogy valami savas vagy lúgos, a vegyészek nagyon jól meghatározzák. Az élelmiszer meghatározásához használja a pH-skálát. Ez a skála 0-14-ig tart. Minden olyan élelmiszer, amelynek pH-értéke 7, semleges. A 7-nél alacsonyabb pH-értékű ételek savasak, a 7-nél magasabb pH-értékűek lúgosak.

Minél távolabb van a 7-es semleges értéktől, annál savanyúbb (vagy lúgosabb) egy élelmiszer. Például a citromlé pH-értéke 2-3, míg a joghurté 4-4,5 körül van. Mint ilyen, a citromlé savasabb, mint a joghurt.

A pH-érték meghatározása

Az ételek pH-értékét pH-mérővel vagy egy speciális pH-mérő csíkkal mérheti. Ha pH-mérőt használ, akkor konkrét értéket kaphat a mérendő termékhez, pl. 2.3. Mivel azonban az ételek természetesen meglehetősen sokfélék, a hasonló ételek között meglehetősen sok eltérés lehet. Egy citrom pH-értéke 2,1, míg egy másik 2,4 lehet. Ezért gyakran lát tartományokat bizonyos élelmiszerekhez.

Példák az élelmiszerek pH-értékére

Az ételek pH-értéke széles spektrumú, bár a legtöbbjük értéke 7 körül van (tehát semleges), vagy alacsonyabb, mint hét. Mivel az élelmiszeripari termékek, különösen a friss élelmiszerek, például a gyümölcsök és a zöldségek, valamint a hús tulajdonságaik nem nagyon állandóak, a pontos pH-érték egyedi tételenként eltér. A pH-értéket számos tényező befolyásolja, többek között a termék érettsége. Az alábbi lista néhány általános iránymutatást ad (forrás).

Alma: 3,3 - 4,0
Avokádó: 6,2 - 6,6
Padlizsán: 4,5 - 5,3
Gyümölcslekvár: 3,5–4,5
Méz: 3,9
Ecet: 2,0 - 3,4

Mire használják az élelmiszer-tudomány pH-értékét?

A pH-érték befolyásolja ételének ízét, de az is nagyon fontos lehet az étel eltarthatósága szempontjából, hogy mennyi ideig marad biztonságos. Az étel a nemkívánatos mikroorganizmusok szaporodása miatt romolhat és romolhat. Sok mikroorganizmus azonban már nem nő, ha a pH-érték egy bizonyos érték alá süllyedt. Mint ilyen, a pH-érték kellő csökkentése hosszabb ideig biztonságban tartja az élelmiszereket.

Az eltarthatósági időn kívül a pH-érték felhasználható az élelmiszer-folyamatok nyomon követésére. Például a joghurt készítése leginkább a tej pH-értékének csökkentéséből áll. Az alacsonyabb pH-érték miatt a tej megvastagszik. A gyártók tudni fogják, hogy a folyamat melyik pH-értéknél fejeződik be. Így ennek az értéknek a mérésével nyomon követhetik a folyamatot, anélkül, hogy meg kellene nézniük vagy meg kellene kóstolniuk a terméket.

A joghurt egy savas étel példája.

Mi a pH-érték

Tehát mi teszi ezeket az ételeket lúgossá vagy savasakká? Míg a cukorból valami édes, a sóból pedig sós, a protonokból savanyú.

Protonok

A protonok egyetlen hidrogénatomok (H), amelyek hiányolják az elektronjukat. Ennek eredményeként pozitív töltésűek. A vegyészek a protonokat a következőképpen írják le: H + .

A protonok rengeteg reakcióban játszanak szerepet az emberi testben és a legtöbb élő organizmusban. Tehát honnan származnak?

Az egyik módszer a természetes módon savas molekulák (pl. Citromsav). Ezek elég könnyen leadják egyik protonjukat. Amikor ezt megteszik, a protonok koncentrációja megnő. Ha a protonok koncentrációja növekszik, az étel pH-értéke csökken. Több proton több savasságot jelent. Ez a kapcsolat a következő képlettel fejezhető ki:

Amint ezekből a képletekből látható, egyensúly van a protonok (H +) és a hidroxidionok (OH -) között. Egymás fordítottja. A több proton alacsonyabb pH-értéket jelent, míg a több hidroxidion magasabb pH-értéket (vagy alacsonyabb pOH-értéket) eredményez. Leggyakrabban csak a pH-értékeket találja meg, a pOH-értéket a gyakorlatban alig használják. Ez a kapcsolat a savas/bázisos reakciók magja, és a vízmolekulából ered.

Víz és savtartalom

Maga a víz semleges, de mind protonban, mind hidroxid-ionban képes hasítani.

A szinguláris proton helyett hidroniumion (H3O +) képződik. Víz jelenlétében ez megtörténik, ezért sok esetben felcserélhetők. (Ha nem ismeri a kémiai reakciók leírását, először olvassa el a kémiai reakció alapjait.)

Semleges környezetben azonos mennyiségű proton (H +) és hidroxidion (OH -) található. Csak ha az étel savas, lúgos, akkor ez az egyensúly nem áll fenn. A savas vagy lúgos molekulák növelhetik a proton- vagy hidroxidtartalmat.

Amikor egy sav (AH az alábbi példában) van jelen a vízben, proton felszabadításával csökkenti a pH-értéket:

Másrészt, ha lúgos anyag van jelen, ez hidroxid-iont képez, ami a nedvességet lúgosabbá teszi.

Sav/bázis reakciók

Ez a pH-érték erősen jelzi a kémiai reakciók típusait. Különböző típusú reakciók fordulhatnak elő savas környezetben, szemben a lúgosokkal.

Valamennyi savas/bázisos reakcióban közös a protoncsere. Egy sav protont ad le (növeli a protonok koncentrációját, így csökkenti a pH-t). Egy lúgos anyag viszont hajlamos protont venni.

Vessünk egy pillantást ismét a korábban látott reakciókra. Nézze meg, hogyan cserélődnek ezek a protonok.

Egyensúlyi reakciók

Egy dolog, amit észrevehet ezekben a reakciókban, a kettős nyilak mindkettőjükben. Ezek a kettős nyilak azt jelzik, hogy egyensúlyi reakcióról van szó. Más szavakkal, a reakció balról jobbra és jobbról balra történhet. Ez nem azt jelenti, hogy mindkét irányban azonos mértékben fordul elő.

Nagyon erős savak adják el (majdnem) az összes protonjukat. Ezeket megfelelően nevezzük erős savaknak. A legtöbb esetben, bár a savak csak bizonyos százaléka adja el protonjaikat. Ezek gyenge savak. Ugyanez vonatkozik lúgos társaikra, az alapokra.

Az, hogy hány sav adja ki a protonját, egyensúlyi állandó segítségével kifejezhető. A fent bemutatott sav (AH) egyenlethez hasonlóan néz ki:

A [] koncentrációt jelez. Mivel a víz koncentrációja gyakorlatilag állandó, ez gyakran kimarad az egyenletből. Egy sav, amely szinte az összes protonját eladja, nagyon alacsony AH-koncentrációval és magas A- koncentrációval rendelkezik. Ennek eredményeként a Ka-érték nagy lesz. Minél nagyobb a Ka-érték, annál erősebb a sav.

Fontos tudni, hogy ez az egyensúlyi állandó a hőmérséklet függvényében változik. Így egy sav különböző hőmérsékleteken többé-kevésbé könnyen felszabadíthatja a protonokat.

Lúgos anyag esetében az egyensúlyi egyenlet nagyon hasonló:

Sav/bázis reakciók alkalmazása

A gyakorlatban nem fogja gyakran megvitatni a Ka és Kb értékeket. Hatásukat azonban körülötted látni fogja. A szódabikarbóna például egy lúgos élelmiszer-összetevő. Ha összehasonlítjuk ezeket a kémiai reakciókat ezekkel az alapképletekkel, akkor sok hasonlóság mutatkozik.

Ugyanez vonatkozik a vörös káposztára is. A vörös káposzta színe a környező folyadék pH-értékével változik. Ezt a vörös káposzta színét adó molekulákkal való savas/bázisos reakciók okozzák!

Természetesen a sav nem csak kémiai reakciókról szól. Sokat szól az étel ízéről és egyensúlyáról is. Egyes ételekhez csak némi savra van szükség (pl. Citromlé), hogy jól működjenek. Samin Nosrat nagyszerű munkát végez a só, a zsír, a sav, a hő könyvében a sav ezen oldalának magyarázatával.

Hivatkozások

Clemson Egyetem, Közös élelmiszerek és összetevők pH-értékei, link; a cikkben említett élelmiszerek pH-értékének forrása