Quelques propriétés de l’eau
L’eau, l’un des quatre composants majeurs des aliments, est extrêmement importante en raison de sa nécessité vitale pour la nutrition et de ses effets physiques, chimiques et microbiologiques sur les aliments.
Pour comprendre pourquoi l’eau est si importante pour l’alimentation, il est nécessaire de connaître ses principales caractéristiques.
L’eau est un composé formé par la liaison covalente de deux atomes d’hydrogène avec un atome d’oxygène. La forme de la molécule d’eau et le fait que l’oxygène est plus électronégatif que l’hydrogène dans les liaisons O – H donnent à l’eau un caractère polaire avec des extrémités négatives et positives. Certaines caractéristiques de l’eau sont fournies ci-dessous;
Une liaison hydrogène se forme entre les molécules d’eau, l’oxygène d’une molécule d’eau et l’hydrogène d’une molécule d’eau voisine.
La liaison hydrogène de toutes les molécules d’eau ensemble dans le système tridimensionnel garantit que la capacité calorifique, la tension superficielle, les valeurs du point de fusion, l’évaporation, l’enthalpie de fusion, l’adhérence et la force de cohésion de l’eau sont élevées.
La force d’adhérence et de cohésion élevée de l’eau donne à l’eau la capacité d’adhérer à une substance étrangère, de la mouiller rapidement et de se déplacer facilement contre la gravité, comme dans les capillaires des plantes.
L’état solide de l’eau (glace) a moins de densité que l’état liquide est également lié au nombre de liaisons hydrogène formées entre les molécules et à la longueur des liaisons hydrogène.
La présence d’extrémités positives et négatives dans la molécule d’eau garantit que les composés ioniques se dissolvent bien dans l’eau. Cependant, les composés non ioniques mais polaires tels que le sucre et les alcools primaires peuvent également se dissoudre dans l’eau.
L’effet ici est dû principalement à l’établissement de liaisons hydrogène entre les extrémités polaires (entre l’oxygène de l’eau et le groupe carbonyle du composé soluté).
Formes d’eau dans les aliments
Tous les aliments contiennent plus ou moins d’eau. Par exemple, 70 % de la viande et 87 % du lait sont de l’eau. La teneur en eau de certains aliments est indiquée sur le tableau;
Cependant, toute l’eau contenue dans ces aliments n’agit pas comme de l’eau et n’a pas les propriétés de l’eau. En d’autres termes, l’eau existe sous différentes formes dans la structure alimentaire. Ces formulaires sont les suivants;
1. Eau structurelle: C’est une partie des composants autres que l’eau. Il n’a pas de caractéristiques de solvant, ne gèle pas à -40oC et n’a aucune activité de l’eau. Il constitue un infime pourcentage de l’eau dans les aliments.
2. Eau vicinale: C’est l’eau qui se lie aux composés à forts pôles hydrophiles. Il n’a pas de caractéristiques de solvant, ne gèle pas à -40oC et n’a aucune activité de l’eau. Une grande quantité des eau vicinale entoure les pôles hydrophiles en une seule couche.
3. Eau multicouche: C’est la forme d’eau qui se connecte à l’eau voisine. En raison de sa proximité avec des composants autres que l’eau, il peut présenter partiellement les caractéristiques de l’eau pure. La plupart d’entre eux ne gèlent pas à -40oC et peuvent montrer des propriétés de solvant.
4. Eau gratuite: Loin des composants autres que l’eau dans les aliments ; c’est la forme de l’eau uniquement dans l’interaction eau-eau. La caractéristique de cette eau est similaire à celle de l’eau salée diluée. L’eau libre peut geler à des températures inférieures à 0 et présenter des propriétés de solvant.
5. Eau piégée: C’est l’eau qui reste entre les grosses macromolécules. Il peut être facilement éliminé par séchage ou rapidement congelé. L’eau piégée est l’eau contenue dans les gels de pectine et d’amidon, les tissus animaux et végétaux.
Sur la base de cette classification, nous pouvons dire que toute l’eau contenue dans les aliments n’a pas les propriétés de l’eau. Cette information signifie que toute l’eau des aliments n’est pas utilisée pour les réactions physiques et chimiques et les activités des micro-organismes.
Par conséquent, il est extrêmement important de savoir quelle quantité de cette eau a des propriétés hydriques et la quantité d’eau contenue dans les aliments en termes de conservation et de transformation des aliments. Par conséquent, la durée de conservation de deux aliments contenant la même quantité d’eau peut différer l’une de l’autre.
Le paramètre appelé “activité de l’eau” permet d’évaluer l’activité de l’eau dans l’aliment. L’activité de l’eau est définie comme le rapport de la pression de l’eau dans l’aliment à la pression de vapeur de l’eau pure à la même température.
Le symbole de l’activité de l’eau est “aw“. L’activité de l’eau varie de 0 à 1 et est exprimée en sans unité. Par exemple, l’activité de l’eau de l’eau pure est de 1, celle du miel d’environ 0,60 et celle du lait en poudre d’environ 0,2. L’importance de l’activité de l’eau peut être plus claire si elle est expliquée comme suit;
La plupart des bactéries nocives doivent avoir une aw d’au moins 0,91 pour survivre. Si l’activité de l’eau d’un aliment est inférieure à 0,91 ou si l’activité de l’eau est réduite en dessous de cette valeur par le traitement (comme le séchage ou la concentration), cet aliment se trouve maintenant dans un environnement où la plupart des bactéries nocives ne peuvent pas se développer.
Par conséquent, ces bactéries ne causeront plus de dommages aux aliments. D’un point de vue chimique, la réaction de Maillard atteint sa vitesse maximale entre 0,65 et 0,70 aw.
L’activité de l’eau est importante, en particulier dans les aliments riches en acides aminés et en sucres réducteurs. De même, la quantité de vitamine C dans les aliments est étroitement liée à la valeur de l’activité de l’eau de l’aliment. À mesure que l’activité de l’eau augmente, le taux de dégradation de la vitamine C augmente également.
Cependant, il ne faut pas oublier que; Alors que le paramètre d’activité de l’eau est utilisé efficacement à des températures supérieures au point de congélation, il perd sa validité dans une large mesure à des températures inférieures au point de congélation . (Pour des informations plus détaillées sur l’activité de l’eau, voir Activité de l’eau; Définition et effet sur l’activité microbiologique)
Un autre concept important pour la relation entre les aliments et l’eau est “l’humidité d’équilibre“. Comme on le sait, les aliments puisent de l’eau dans l’environnement ou donnent de l’eau à l’environnement.
Alors que les biscuits dans l’environnement absorbent l’eau de l’environnement et s’humidifient; Les tomates perdent de l’eau et se dessèchent dans le même environnement. Après un certain temps, la teneur en humidité de l’aliment et celle de l’environnement s’équilibrent et se stabilisent.
Le point auquel il atteint l’équilibre est appelé “équilibre de la teneur en eau” et s’exprime en g d’humidité/g d’unité de matière sèche. Naturellement, la quantité d’humidité d’équilibre varie en fonction de la température et de l’humidité relative de l’environnement.
Les “isothermes d’absorption” sont formées en traçant la teneur en humidité d’équilibre des aliments en raison de l’échange d’humidité avec l’environnement. Amener un aliment déshydraté à l’équilibre en absorbant l’humidité de l’environnement est appelé “isotherme d’adsorption”.
La représentation graphique de la phase d’un aliment humide perdant de l’eau et atteignant l’équilibre avec l’humidité ambiante est exprimée en “isotherme de désorption”. Les données pour les isothermes de sorption sont obtenues expérimentalement.
La teneur en humidité à l’équilibre et les isothermes de sorption sont extrêmement importants dans le stockage et la conservation des aliments.
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