- Contribuție de Ed Vitz, John W. Moore, Justin Shorb, Xavier Prat-Resina, Tim Wendorff și Adam Hahn
- ChemPRIME la Biblioteca digitală de educație chimică (ChemEd DL)
Figura \ (\ PageIndex \) Zmeură (Rubus idaeus)
Îți amintești ultima dată când ai mâncat zmeură? Ai observat ceva suc rămas pe farfurie? Ce culoare avea? Ce s-a întâmplat când ai folosit săpun pentru a-l spăla?
PH-ul alimentelor este un factor major care afectează aspectul, textura, aroma, valoarea nutrițională și siguranța acestora. Valorile pH-ului din alimente variază de la 2 la 7, iar alimentele alcaline sunt rare. Motivul pentru astfel de valori ale pH-ului este că acizii și bazele prezente în mod natural în alimente tind să fie slabe. Următorul tabel afișează pH-ul unor alimente [1] .
Masa \ (\ PageIndex \) pH-ul unor alimente
| Alimente | pH | Clasificare |
| Suc de afine conservat | 2,30 - 2,52 | Alimente bogate în acizi |
| Oţet | 2,40 - 3,40 | |
| Ketchup | 3,89 - 3,92 | Alimentele acide |
| Miere | 3,70 - 4,20 | |
| Banane | 4.50 - 5.20 | Alimentele cu acid mediu |
| Brânză de vacă | 4,75 - 5,02 | |
| Fulgi de porumb | 4,90 - 5,38 | Alimentele cu conținut scăzut de acid |
| Castraveți | 5.12 - 5.78 | |
| Stridiile | 5,68 - 6,17 | |
| Laptele vacii | 6.40 - 6.80 | |
| Tofu | 7.0 | |
| Brânză Camembert | 7.44 | Alimente alcaline |
| Homar gătit | 7.10 - 7.43 | |
| Graham crackers | 7.10 - 7.92 | |
| Albus de oua | 7,96 | |
| Scoică | 7,52 - 8,40 |
Exemplu \ (\ PageIndex \) Concentrație de hidroniu-ion
Tabelul de mai sus prezintă pH-ul unor alimente. Găsiți concentrația de ion de hidroniu în (a) suc de afine conservat și (b) lapte.
A) Dacă aveți un calculator care are un antilog sau 10 X butonul, problema este foarte simplă. Intri - 2.30 (pentru suc de afine) și apeși butonul. Numărul astfel obținut, 5,0118 x 10 - 3 este numărul de moli de ion hidroniu pe decimetru cub. Aceasta rezultă din ec. (1A):
Același rezultat este aproape la fel de ușor de găsit folosind ecuația. (1b).
b) Urmând aceeași procedură, concentrația ionilor de hidroniu din lapte cu un pH de 6,4 este
Deși abilitatea de a calcula pH-ul unei soluții din concentrația de ioniu-hidroniu și invers este utilă, nu este singurul lucru pe care trebuie să îl înțelegem despre pH. Dacă cineva vă oferă o soluție al cărei pH este 14,74, este adevărat că concentrația ionilor de hidroniu trebuie să fie de 1,82 × 10 –15 mol dm –3, dar este probabil mai important să știți că soluția este coroziv bazică și ar trebui tratată cu respect. În general, atunci nu trebuie doar să putem calcula un pH, ci și să ne dăm seama ce fel de soluții au ce fel de pH. Următorul tabel este conceput pentru a satisface această nevoie. De asemenea, face parte din colecția noastră de resurse acido-bazice.
Masa \ (\ PageIndex \) Scala pH-ului
În apă pură la 25 ° C concentrația ionilor de hidroniu este apropiată de 1,00 × 10 –7 mol dm –3, astfel încât pH-ul este 7. În consecință, orice soluție, nu numai apa pură, care are o pH de 7 este descris ca fiind neutru. Un acid soluția, așa cum știm, este una în care concentrația de ioniu-hidroniu este mai mare decât cea a apei pure, adică., mai mare ca 10 –7 mol dm –3. În termeni de pH, acest lucru se traduce printr-un pH care este mai puțin de 7 (deoarece pH-ul este un logaritm negativ). Valorile mici ale pH-ului sunt astfel caracteristice soluțiilor acide; cu cât pH-ul este mai mic, cu atât soluția este mai acidă.
Prin contrast, a de bază soluția este una în care concentrația de hidroxid de ioni este mai mare de 10 –7 mol dm –3. Într-o astfel de soluție, concentrația ionilor de hidroniu este mai puțin decât 10 –7 mol dm –3, astfel încât pH-ul unei soluții bazice este mai mare de 7. Valorile mari ale pH-ului sunt astfel caracteristice soluțiilor de bază. Cu cât pH-ul este mai mare, cu atât soluția este mai bazică.
Exemplu \ (\ PageIndex \): pH și pOH
Calculați pH-ul și pOH-ul fiecăreia dintre următoarele soluții apoase: (a) 1,00 M HCI04 și (b) 0,053 M Sr (OH) 2 .
A) Acidul percloric (HClO4) este un acid puternic. Pentru această soluție, [H3O +] = 1,00 mol dm –3 și [OH -] = 1,00 x 10 –14 mol dm –3. Aplicând definițiile pH-ului și pOH, avem
b) Deoarece 1 mol de Sr (OH) 2 produce 2 mol OH - în soluție, avem [OH -] = 2 × 0,053 mol dm –3 = 0,106 mol dm –3 și concentrația ionilor de hidroniu este atunci,
Coloranții naturali și sintetici sunt utilizați în alimente, medicamente, haine, mobilier, produse cosmetice și alte produse. Coloranții sunt compuși chimici care absorb lumina în lungimea de undă a regiunii vizibile. Culoarea pe care o observăm se datorează unei structuri specifice din moleculă numită cromofor. Această structură este capabilă să absoarbă energia, atunci când aceasta se produce; un electron dintr-un orbital extern este excitat și urcă către un orbital cu energie superioară. Energia neabsorbată este apoi reflectată și/sau refractată și este captată de ochi, generând impulsuri neuronale care sunt transmise creierului, unde sunt percepute ca culori [2]. În cea mai mare parte a literaturii, culorile sunt descrise de lungimea de undă (λ) a absorbției maxime (Amax) în partea vizibilă a spectrului electromagnetic, exprimată în nanometri (nm).
Există coloranți naturali și sintetici. Coloranții naturali sunt, de asemenea, numiți pigmenți și comprimă compușii de culoare formați în celulele vii sau moarte ale plantelor, animalelor, ciupercilor sau microorganismelor, inclusiv compuși organici izolați din celule și modificați structural pentru a modifica stabilitatea, solubilitatea sau intensitatea culorii. Pe lângă contribuția la apariția organismelor și a produselor în care se găsesc, pigmenții naturali au funcții importante. De exemplu, clorofila este esențială în procesul de fotosinteză și transportul oxigenului nu ar fi posibil fără hemoglobină. Melaninele acționează ca un ecran protector la om și alte vertebrate, în timp ce alți pigmenți au activitate farmacologică împotriva cancerului și a bolilor cardiovasculare.
Coloranți alimentari naturali și pH
Antociani sunt coloranți naturali solubili în apă găsiți în fructe (struguri, zmeură), legume (varză), cereale (porumb roșu și albastru) și flori (trandafiri, lalele). La nivel celular, antocianinele se găsesc în vacuole. Antocianinele sunt glicozide ale optsprezece antocianidine diferite a căror structură este prezentată aici.
Figura \ (\ PageIndex \) Anthocyanidin strucutre [3]. Rx poate fi H, OH sau OCH3 în funcție de pigment.
Ele prezintă o structură asemănătoare flavanului și sunt clasificate ca flavonoide. Antocianinele au demonstrat activitate antioxidantă și alte funcții diverse în sistemele biologice, inclusiv fotoprotecția, mecanismele de apărare, reproducerea plantelor și controlul ecologic [4]. Probabil ați auzit despre activitatea antioxidantă a fructelor de pădure, a strugurilor, a sucurilor acestora și, bineînțeles, a vinului. Consumul de flavonoide din vin a fost corelat cu incidența scăzută a bolii coronariene. Antocianinele posedă activități bactericide, antivirale și fungiistice. Ele prezintă o puternică activitate antioxidantă care previne oxidarea acidului ascorbic, peroxidarea lipidelor și oferă protecție împotriva radicalilor liberi. Antocaienele prezintă activitate inhibitoare împotriva enzimelor oxidative și au fost considerate agenți importanți în reducerea riscului de cancer și boli de inimă [5] .
Figura \ (\ PageIndex \) Antocianine din petunii [6] .
Culoarea antocianinelor este foarte dependentă de pH. Culoarea lor se schimbă treptat de la roșu la galben pe măsură ce pH-ul se schimbă de la 1 la 13 (vezi tabelul de mai jos). Intensitatea culorii este, de asemenea, afectată de pH-ul care prezintă cea mai mare intensitate la pH 1 și scade pe măsură ce pH-ul crește. Figura din stânga arată culoarea antocianinelor din petunii în prezența oțetului (roșu, pH acid) și a amoniacului (verde, pH bazic). Schimbarea culorii acestor coloranți se datorează mai multor echilibre acido-bazice. Rețineți că culoarea generală pe care o observăm nu este rezultatul unui singur compus, ci un amestec al acestora. De exemplu, căpșunile conțin două tipuri de antococianine, în timp ce strugurii concord conțin până la 15 tipuri de acești compuși [7]. Culoarea antocianinelor este, de asemenea, afectată de înlocuirea grupărilor hidroxil și metoxil, o creștere a numărului de grupări hidroxil adâncește culoarea până la o nuanță albăstruie, în timp ce creșterea numărului grupurilor de grupări metoxil crește roșeața [8]. Antocianinele pot forma, de asemenea, complexe cu ioni metalici divalenți (Mg 2+) producând nuanțe violet.
Notă: grupările hidroxil din antociani (-OH), atașate moleculei prin legături covalente, sunt diferite de ionul hidroxid (OH - derivat din disocierea apei)
Masa \ (\ PageIndex \) Culoarea și pH-ul antocianinelor
antociani
Exemplu \ (\ PageIndex \): Culoarea alimentelor
Acizii și bazele puternice nu se găsesc în alimente. Cu toate acestea, ele sunt adesea folosite în procesarea alimentelor și în prepararea probelor de alimente pentru diverse analize ale compoziției. Ce culoare v-ați aștepta să observați atunci când amestecați o probă de zmeură în fiecare dintre soluțiile prezentate în exemplul 2?
A) PH-ul 1,00 M Soluția de HClO4 este extrem de scăzută. Deci, amestecul rezultat ar arăta o culoare roșu aprins.
b) Pe de altă parte, 0,053 M Sr (OH) 2 a produs o soluție bazică cu un pH de 13,025. Amestecate în această soluție, antocianinele din zmeură ar produce o culoare galbenă.
În ceea ce privește întrebarea pusă la începutul paginii, când sucul rezidual de zmeură este amestecat cu săpun de vase, culoarea sa va deveni albastră, deoarece are un pH de bază.
Există o relație foarte simplă între pH și pOH a unei soluții apoase la 25 ° C. Știm asta la această temperatură
Împărțind ambele părți cu mol 2 dm –6, obținem
Luând jurnale și înmulțind ambele cu - 1, avem apoi
Această relație simplă este adesea utilă în găsirea pH-ului soluțiilor care conțin baze.
Figura \ (\ PageIndex \) Quercitin: un flavonol dietetic major găsit abundent în plante. [10]
Antoxantine sunt un alt grup de flavonoide strâns legate de antocianine. Acești compuși solubili în apă sunt responsabili pentru culoarea albă a verzei, conopidei, cartofilor și bananelor. În soluțiile acide, antoxantinele sunt albe sau incolore și în prezența bazelor, devin galbene. În multe legume, culoarea lor este mascată de prezența altor pigmenți, cum ar fi clorofilele și antocianinele. Antoxantinele includ mai multe grupuri de compuși fenolici: flavonoli, flavone, flavanoli, flavanone, izoflavone și glicozidele acestora [11]. Quercitina (figura din dreapta) este un flavonol de mare semnificație datorită faptului că se găsește abundent în plante și se consumă în dietă. Antoxantinele și alți compuși polifenolici au proprietăți antioxidante și li se atribuie numeroase efecte bioactive, cum ar fi modularea hormonilor, antiinflamatorii și protecția sistemului nervos și cardiovascular, printre altele.
Nixtamalizarea porumbului este un proces antic conceput de culturile mesoamericane cu mult înainte de sosirea spaniolilor pe continentul american. Procesul implică înmuierea și încălzirea kenerlurilor de porumb în hidroxid de calciu apos. Procesul are mai multe efecte asupra proprietăților fizico-chimice și nutriționale ale porumbului, în special asupra proteinelor și a amidonului. Procesul ajută la îndepărtarea stratului exterior de cereale și înmoaie endospermul datorită gelatinizării parțiale a amidonului și denaturării proteinelor. Din punct de vedere nutrițional, nixtamalizarea crește biodisponibilitatea niacinei și conținutul de calciu al boabelor.
Exemplu \ (\ PageIndex \): pH-ul unei soluții
Calculați pH-ul unei soluții obținute prin dizolvarea a 3,33 g de hidroxid de calciu (Ca (OH) 2) în apă într-un balon volumetric de 1 L.
Soluţie Dacă masa molară a Ca (OH) 2 este de 74,093 g/mol, numărul de moli al acestui compus este
Deoarece 1 mol de Ca (OH) 2 produce 2 mol de OH - în 1 L de soluție, avem [OH -] = 2 × 0,0449 mol dm –3 = 0,0899 mol dm –3 și pOH al soluției este atunci,
Aceasta este o soluție utilizată în mod obișnuit în nixtamalizarea porumbului. În timpul procesului, stratul de pericarp de porumb devine galben. La spălarea extinsă, stratul exterior este îndepărtat producând un bob moale alb. Culoarea galbenă observată este produsă de antoxantinele prezente în porumb în condiții de bază, pH
12,95. Dacă porumbul conține și antociani (adică porumb albastru), culoarea observată va fi probabil verde, o combinație de albastru (antociani) și galben (antoxantine).
Notă: După cum este ilustrat în imaginea de mai sus, porumbul, afișează o varietate de culori. Pe lângă antoxantine, porumbul conține și antocianine, xantofile și carotenoizi în proporții diferite, în funcție de soi. Din toate acestea, însă, doar culoarea compușilor flavonoizi (antoxantine și antocianine) este puternic afectată de pH-ul la temperatura camerei. Vă puteți gândi un motiv, de ce? Indicație: Solubilitate și reacții chimice.
Alte procese în care se utilizează baze puternice în alimente sunt fabricarea de lutefisk, gelatină, covrigi și extracte de annatto. În procesarea măslinelor, NaOH este utilizat pentru hidrolizarea oleuropeinului, compusul responsabil pentru gustul lor amar. Înmuierea în NaOH favorizează, de asemenea, dezvoltarea culorii negre [14] .
Referințe
comm/lacf-phs.html
Colaboratori și atribuții
Ed Vitz (Universitatea Kutztown), John W. Moore (UW-Madison), Justin Shorb (Hope College), Xavier Prat-Resina (Universitatea din Minnesota Rochester), Tim Wendorff și Adam Hahn.
- În cazul în care puiul de porc din deșeurile alimentare se întoarce în meniul BBC News
- Programul de preț NutriData Analiza nutrițională și serviciul de etichetare a alimentelor
- Stabiliți cu precizie meniul restaurantului dvs. cu procente din costul alimentelor
- Microorganisme fără text integral Hafnia alvei HA4597 Tulpina reduce consumul de alimente și creșterea în greutate corporală
- Excesul de fructe și legume poate să nu fie un studiu sănătos - NDTV Food