Традиционно считается, что есть 4 основных вкуса: кислый, сладкий, соленый, горький. Но язык человека позволяет различать значительно больше оттенков и смесей вкуса. Вещества имеющие интенсивный вкус или изменяющие вкус могут использоваться с различными целями.
Кислый вкус. Собственно кислый вкус определяется всего одним ионом – ионом водорода. То есть все кислоты имеют кислый вкус, если анион не дает другого вкуса. Это в равной мере относится и к серной и к уксусной кислотам. Особым вкусом могут обладать слабые кислоты (безвкусная борная, едкая синильная), так как концентрация ионов водорода недостаточна для возбуждения вкусовых рецепторов.
Соленый вкус. Главным соленым веществом является поваренная соль или хлорид натрия. Хлориды других щелочных металлов имеют горько-соленый вкус с различной степенью горечи. Также соленым вкусом обладают формиаты щелочных металлов. Сейчас они стали использоватся как заменители соли в диетических продуктах. Соленым вкусом обладают также нитрит и азид натрия, что служит до сих пор одной из причин отравления этими веществами (путают с солью).
Горький вкус. Горьким вкусом обладают очень многие вещества. Из часто
употребляемых можно назвать например кофеин. Человек может привыкать к горькому вкусу веществ и чувствительность к горечи понижается. Интересной особенностью горечей является, что после их употребления слабовкусовые продукты приобретают сладковатый вкус. Горечи издавна использовались в медицине как стимуляторы аппетита и желчегонные (например горькая соль (сульфат натрия), настои полыни, вахты). С очень горькими веществами (например с хинином) рекомендуется работать
с применением защитной маски, так как пыль попадая в рот вызывает стойкое ощущение горечи. Наиболее горькими в настоящее время являются соли денатония.
Данные вещества были синтезированны военными с целью поражения посевов пищевых растений. При этом вещества усваиваются растениями и растения становятся непригодными в пищу. Сейчас соли денатония используются для денатурации спирта.
Сладкий вкус. Поиск сладких веществ был обусловлен необходимостью заменить сахар у больных сахарным диабетом. В дальнейшем сладкие вещества стали использоватся для маскировки неприятного вкуса лекарств и в диетическом питании. На настоящий момент известно несколько тысяч подсластителей, но только около десятка разрешены для использования в пищевой промышленности. Интенсивность сладкого вкуса колеблется очень сильно. Традиционно используется сравнение сладких веществ с 2% раствором сахарозы (единицы SES) экспертами. В последние годы (1990-2005 гг.) получены производные гуанидинуксусной кислоты с интенсивностью сладкого вкуса достигающей 200 000 SES (в 200 000 раз слаще 2% раствора сахарозы). Сейчас эти вещества используются для исследования рецепторов сладкого вкуса.
Модификаторы вкуса. Данная группа веществ входящая в различные растения издавна использовалась для изменения вкуса блюд. С развитием химии эти вещества были выделены в чистом виде. Глутамат натрия “освежает” вкус продуктов, усиливая вкусовые ощущения. Наиболее сильно усиливается горький и соленый вкус.
Аналогичным, но более сильным действием обладают инозинат натрия (в 45 раз активнее), гуанилат натрия (в 198 раз активнее). Хлорогеновая кислота содержащаяся в артишоках и белок миракулин вызывают смещение вкуса в сладкую сторону. Например, под их действием, уксус приобретает приятный кисло-сладкий вкус. В последние годы открыты вещества избирательно подавляющие вкусовой рецептор сладкого вкуса. При действии таких веществ сахароза кажется безвкусной.
Жгучий вкус. Данный вкус обусловлен раздражающим действием вещества на язык. Наиболее известным примером является красный перец, содержащий капсаицин. Были синтезированы аналогичные амиды и некоторые превосходят по жгучести капсаицин. Lанные вещества могут найти применение как в пищевой промышленности, так и в военных целях.
Материал предоставлен qwer
Почему кислоты кислы?
Диоксид углерода CO2 – кислотный оксид, ему соответствует угольная кислота. Чтобы получить угольную кислоту, углекислый газ (газообразный диоксид углерода) просто-напросто пропускают в воду:
CO2 + H2O = H2CO3
Раствор диоксида углерода в воде, содержащий угольную кислоту, хорошо известен: после добавления сладкого сиропа он превращается в лимонад, пепси-колу или другой освежающий напиток.
Что же между ними общего? Посмотрим на формулы кислот и увидим, что здесь, как правило, на первом месте атом водорода.
- угольная кислота – H2CO3,
- азотная кислота – HNO3,
- серная кислота – H2SO4.
Такое расположение символов атомов в формуле молекул не случайность. Дело в том, что главное свойство кислот – это их способность в воде распадаться на ионы, причем один из ионов – обязательно катион водорода.
Катион водорода получается в растворе любых кислот, потому что в них атомы водорода связаны с остальной частью молекул довольно слабо. Как только кислота оказывается в растворе, атомы водорода превращаются в катионы H+, а остальная часть молекулы – в кислотный остаток (анион кислоты). Катионы водорода отправляются в окружающий их мир воды:
Кислота, когда здорова,
Угостить друзей готова
Тем, что ей дала природа, –
Катионом водорода!
Все кислоты в растворе отдают катионы водорода, но некоторые из них делают это охотно, а другие “жадничают”. Те кислоты, которым не жалко подарить катионы H+, называются сильными, а уравнения их реакций диссоциации (распада на ионы) выглядят так:
- HNO3 = H+ + NO3− (для азотной кислоты);
- H2SO4 = 2H+ + SO42− (для серной кислоты);
- HCl = H+ + Cl− (для хлороводородной, или соляной кислоты);
Если кислота – “жадина”, то она отдает не все свои катионы водорода; часть из них, притом значительную, оставляет при себе. Такие “скупые” кислоты называют слабыми, а реакции их диссоциации – обратимыми.
В обратимых реакциях исходные вещества превращаются в продукты не полностью, а лишь частично. Химики договорились, что вместо знака равенства в обратимых реакциях надо ставить две стрелочки, вот так:
Тогда уравнение реакции диссоциации слабой кислоты – фтороводородной (плавиковой) – будет таким:
H+ + F−
А для других слабых кислот – угольной и фосфорной – диссоциация будет не только обратимой, но еще и многоступенчатой:
Это значит, что слабая кислота “угощает” всех окружающих своими протонами чрезвычайно неохотно. Отщепит часть и подождет: может, больше не попросят?..
“Силу” и “слабость” любой кислоты можно измерить и рассчитать. Для этого служит степень диссоциации.
Эту величину принято обозначать греческой буквой (альфа), и она равна отношению числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул растворенной в воде кислоты.
Точно так же определяют, руководствуясь здравым смыслом, степень протекания любого процесса (например, если на столе лежало десять яблок, а мальчик Петя съел три, то “степень употребления яблок в пищу” составит 3/10 = 0,3, или иначе – 30 % яблок).
Если кислота сильная, то степень ее диссоциации в водном растворе равна 100%, или 1,0: все молекулы, сколько бы их ни было вначале, распадаются на ионы водорода и кислотного остатка.
Слабая кислота имеет степень диссоциации меньше 100% (или меньше 1,0 – например, 0,3 или 0,1): распадаются на ионы далеко не все молекулы растворенной слабой кислоты, а только часть из них.
Что же происходит с катионами водорода, которыми любая кислота “угощает”, скупо или щедро, своих соседей по раствору? Ведь катионы водорода – это частицы особенные, очень мелкие и юркие; практически это – протоны безо всякого электронного окружения. Неужели они так и плавают никем не замеченные в водном растворе, среди целого океана молекул воды?
На самом деле в водной среде несвязанные катионы водорода H+, конечно, не могут существовать. Их сразу же “съедают” молекулы воды, и в результате образуется катион оксония H3O+:
Ионы H+ (а если уж быть точными, катионы оксония H3O+) в растворе любой кислоты действуют на язык человека, вызывая ощущение кислого.
Поэтому химики средневековья, проводя химические опыты с участием кислот, время от времени пробовали раствор на вкус, чтобы установить, полностью ли прошла реакция. Однако мало кто из них доживал до преклонного возраста – ведь среди химических веществ не так уж много полезных для еды, наоборот, многие весьма ядовиты.
Очень многие кислоты пришли в химию прямиком с кухни. Лимонная, яблочная, масляная, молочная, винная – источник, откуда химики извлекли эти кислоты, ясен из названия: это органические вещества, продукты живой природы.
Другое дело – неорганические кислоты, например, серная или азотная. Чтобы их получить, обычно бывает достаточно добавить к кислотному оксиду воду. Например, триоксид серы SO3 в воде превращается в серную кислоту, а оксид азота состава N2O5 – в азотную:
Правда, некоторые кислоты нерастворимы в воде. Тогда для их получения химику приходится обходить множество препятствий.
Например, получить кремниевую кислоту, добавляя воду к диоксиду кремния SiO2 (обычному кварцевому песку), не удается. Потребуются особые приемы. Например, можно сначала растворить диоксид кремния в щелочи – гидроксиде натрия NaOH , а потом провести обменную реакцию полученного силиката натрия Na4SiO4 с соляной кислотой HCl:
. Говорящие кислоты.
Пищевые кислоты обладают различной вкусовой кислотностью. Для каждой кислоты существует порог ощущения кислого вкуса, т. е. минимальная концентрация кислоты в водном растворе, при которой начинает ощущаться кислый вкус.
Обычно порог ощущения кислого вкуса для различных кислот выражается в граммах на 100 мл водного раствора (табл. 13).
Таблица 13 – Порог ощущения кислого вкуса
Различные кислоты обладают неодинаковым вкусом. Лимонная и адипиновая кислоты имеют чисто кислый, приятный, без привкуса, невяжущий вкус; винная – кислый, вяжущий; молочная кислота – чисто кислый, невяжущий, но на вкус этой кислоты оказывают влияние примеси и особенно содержание ангидридов; яблочная кислота имеет вкус кислый, мягкий, с очень слабым посторонним привкусом; уксусная – резкий кислый; янтарная кислота отличается очень неприятным вкусом, вследствие чего она не используется при производстве пищевых продуктов.
Кислый вкус пищевых продуктов несколько изменяется под влиянием схаров, дубильных веществ и поваренной соли. Сахара маскируют кислый вкус, и при достижении известного предела их содержания наступает преобладание ощущения сладкого вкуса над кислым, дубильные вещества и поваренная соль усиливают кислый вкус.
ДАННЫЙ МАТЕРИАЛ ДОБАВИТЬ В ХАРАКТЕРИСТИКУ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ КИСЛОТ
Муравьиная кислота СНаО3, или Н—СООН, содержится в небольших количествах в пчелином’ меде, малине, черешне, хвойных иглах. Эта кислота обладает сильными антисептическими свойствами и благодаря этому в некоторых зарубежных странах используется для консервирования фруктовых соков и пюре, мяса и других продуктов в количестве 0,15— 0,25 % их массы. В СССР муравьиную кислоту для кон-
сервирования пищевых продуктов не применяют, так как она вызывает раздражение почечного эпителия.
Уксусная кислота СН3СООН широко используется в пищевой промышленности, на предприятиях общественного питания и в быту.
Слабый раствор уксусной кислоты, называемый уксусом, применяется в качестве добавки к приправам в кулинарии (к мясным, рыбным, овощным блюдам, салатам и соусам), а также для приготовления маринадов, соусов, майонезов, презервов и других продуктов.
Содержание уксусной кислоты в маринадах не должно превышать 600—800 мг/кг. В повышенных количествах уксусная кислота раздражает слизистую оболочку пищеварительного тракта, а в больших количествах может вызывать даже ожог слизистой оболочки.
Эта кислота образуется также в пищевых продуктах при уксуснокислом брожении, вызываемом уксуснокислыми бактериями. Поэтому в небольших количествах уксусную кислоту находят в виноградных плодово-ягодных винах, пиве, квасе и в продуктах квашения.
Уксусную кислоту можно получать тремя способами — биохимическим, синтетическим и при сухой. перегонке дерева. В качестве исходного сырья при биохимическом способе чаще всего используют разбавленные растворы этилового спирта, а иногда виноградные и плодово-ягодные вина. Этиловый спирт сбраживается уксуснокислыми бактериями до уксусной кислоты. Кислоту, получаемую биохимическим путем, обычно выпускают в -продажу концентрацией 6—9 %.
Уксусная кислота синтетическая и получаемая при сухой перегонке дерева выпускается в продажу б виде уксусной эссенции с содержанием уксусной кислоты до 70-80 %.
Яблочная кислота СООН—СНОН—СН3— СООН известна в трех стереоизомсрах: правая, левая и недеятельная. Левая яблочная кислота распространена в растениях, особенно в плодах; она отсутствует только в цитрусовых плодах и клюкве. Эта кислота применяется при производстве безалкогольных напитков и кондитер- ских.изделий. Яблочную кислоту получают синтетическим путем из шлеиновой кислоты, которая легко образуется при окислении бензола.
Винная кислота СООН—СНОН—СНОН— СООН встречается в природе в четырех стереоизомерах: правая, левая, виноградная и мезовинная. В растениях находится преимущественно правая винная кислота в виде кислот калиевой соли СООН—СН ОН—СНОН—COOK, называемой винным камнем. В основном винная кислота и ее соли содержатся в винограде в количестве 0,3—i,7 %.
Винная кислота обладает незначительным раздражающим действием, поэтому эту кислоту и ее кислые соли используют в кондитерской и безалкогольной промышленности.
Получают винную кислоту из отходов виноделия — виноградных выжимок, остаточных винных дрожжей после брожения и винного камня, образующегося на дне и стенках бочек при выдержке вина. Сухие остаточные дрожжи содержат 20—30 %, а бочечный винный камень — 40—70 % винной кислоты.
Кал иево-натриевая соль виннокаменной кислоты, называемая сегнетовой, NaOOC—CHOH—CHOH—COOK часто применяется для приготовления фелннгова раствора, который используют в лабораторной практике при определении количества редуцирующих Сахаров.
Молочная кислота СК3СНОНСООН широко распространена в пищевых продуктах. В малых концентрациях она благоприятно влияет на их качество и не раздражает слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. В некоторых продуктах (квашеные плоды и овощи, кисломолочные продукты) молочная кислота накапливается в процессе брожения, а при производстве кондитерских изделий и безалкогольных напитков добавляется специально. В организме человека и животных молочная кислота образуется в небольших количествах из гликогена, но при напряженной мускульной работе содержание ее повышается.
Важную роль молочная кислота играет при созревании мяса после убоя животных, когда количество ее резко увеличивается, что приводит к улучшению консистенции и аромата мяса.
В качестве сырья для получения молочной кислоты используют растворы Сахаров, мелассу, гидролизаты древесины и др.
В пищевых продуктах во время молочнокислого брожения молочная кислота может накапливаться в следующих количествах (%}: в квашеной капусте — 0,7—2,0; в соленых огурцах — 0,6—1,2; в хлебе ржаном — до 1,08; в винах виноградных — 0,05 и более; в пиве — 0,3 и более; в квасе — 0,6; в молоке — 0,14; в простокваше — 0,7—1,1; в кефире — 0,54—0,65; в сметане — 0,54—1,08. Молочная кислота обладает бактерицидным действием и в повышенных концентрациях подавляет жизнедеятельность гнилостных бактерий.
Щавелевая кислота СООН—СООН встречается в щавеле, ревене, шпинате и других растениях. В очень малых количествах эта кислота найдена во многих органах животных. В растительных продуктах щавелевая кислота находится обычно в виде средних и кислых солей кальция и калия. Соли кальция щавелевой кислоты нерастворимы в воде и слабых растворах органических кислот. Кальциевые соли щавелевой кислоты при некоторых состояниях организма человека могут образовывать камни в почках.
Щавелевая кислота действует раздражающе и прижи-гающе на слизистую оболочку даже в небольших концентрациях. В значительных количествах щавелевая кислота ядовита, смертельная доза для человека — 5 г.
Янтарная кислота СООН—СН2—СН3— СООН содержится во многих плодах и овощах, особенно ее много в недозрелых ягодах крыжовника, вишни, винограда, красной смородине, свекле и др. Небольшое количество янтарной кислоты образуется при спиртовом брожении, и поэтому ее обнаруживают в вине и пиве.
Лимонная кислота НООС—С—ОН является трехосновной. Она очень распространена в растениях, особенно в плодах. В цитрусовых содержится только лимонная кислота, например в лимонах ее до 8 %. В лимонах и стеблях махорки в пересчете на сухое вещество
% кальциевых солеи лимонной кислоты.
По сравнению с другими кислотами лимонная кислота отличается более мягким, приятным кислым вкусом, не оказывает раздражающего действия на слизистые оболочки и поэтому широко применяется в кондитерской, ликеро-водочной промышленности, производстве безалкогольных напитков, а также используется в медицинской практике.
Лимонную кислоту получают биохимическим путем, а в некоторых южных странах — из лимонного сока (обычно из 1 т лимонов получают около 25 кг лимонной кислоты).
В СССР лимонную кислоту получают брожением по способу, разработанному академиком С. П. Костычевым и профессором В. С. Бутксвичем. Наилучшим сырьем для этого является сахар. Растворы сахара сбраживают плесневым грибом Aspergillus niger, а затем подвергают сложной химической обработке. Для получения лимонной кислоты используют также другие плесневые грибы (Aspergillus awamori) и некоторые роды вида Penicillum. Академик А. А. Шмук разработал способ получения лимонной кислоты из махорки.
Лимонную кислоту вырабатывают в кристаллическом виде, она хорошо растворима в воде и спирте,
Адипиновая кислота СООН—СН2СН3— СН2—СН2—СООН не встречается в природе, а получается синтетическим путем из фенолов. Эта кислота при-меняется в пищевой промышленности вместо винной и лимонной. Она отличается приятным кислым вкусом и совершенно безвредна для человека. Кислота используется также для получения синтетического волокна ней-; лона.
Бензойная кислота СвН5СООН встречается в бруснике и клюкве в свободном и связанном состоянии в виде гликозида ванциниина (СеНцОв-СеНзСО). В бруснике количество свободной бензойной кислоты составляет 0,05—0,15%, а в клюкве — 0,01— 0,4 %, Бензойная кислота обладает антисептическими свойствами, поэтому брусника и клюква хорошо сохраняются в свежем виде. По мере хранения брусники и клюквы вакциниин частично гидролизуется и появляется свободная бензойная кислота, В небольших количествах бензойная кислота применяется для консервирования фруктовых пюре, соков, фруктовых кондитерских изделий, кетовой икры, кильки и других продуктов. Содержание бензойной кислоты в мармеладе и кильке не должно превышать 0,7 г, а в кетовой икре и плодово-ягодных соках — 1,0 г на i кг массы продукта. В СССР бензойная кислота в качестве консерванта допущена временно. Так как бензойная кислота раздражает слизистые оболочки, вместо нее для консервирования используют ее натриевую соль CeH5COONa.
Салициловая кислота встречается в незначительных количествах в ягодах малины, земляники и в еще меньших количествах в винограде, вишне, смородине и некоторых других. Так, в 1 л сока малины содержание салициловой кислоты составляет 1,1 мг, а б 1 л сока земляники — 2,8 мг.
Эта кислота представляет собой сильный консервант, но очень раздражает слизистую оболочку, поэтому в СССР не применяется в качестве консерванта.
Сорбиновая (г ексад неновая) кислота СН8—СН =.СН—СН =-СН—СООН используется в качестве консерванта при производстве пищевых продуктов (примерно с 1945 г.). Эта кислота подавляет жизнедеятельность плесеней и дрожжей. Наиболее ярко выражается антимикробное действие сорбиновой кислоты при рН около 4,5. Ее применяют для консервирования соков, плодово-ягодных пюре. Хорошие результаты получаются при обработке сорбиновой кислотой заверточных материалов для сыров и творога. В СССР допущено применение сорбиновой кислоты 0,01—0,02 % для консервирования разных продуктов. Сорбиновая кислота в малых количествах не изменяет вкусовые свойства продуктов, не оказывает вредного действия на организм человека и быстро усваивается.
В растениях, за исключением плодов рябины, организмах животных и микроорганизмах Сорбиновая кислота не обнаружена; и поэтому ее получают синтетическим путем. Получение сорбиновой кислоты из плодов рябины Довольно сложно и экономически невыгодно: из 41,5 кг рябины можно получить не более 90 г сорбиновой кислоты.
Эта кислота применяется в безалкогольной промышленности, для получения пекарских порошков и др. В слабых концентрациях она не раздражает слизистые оболочки. Пищевая фосфорная кислота должна быть химически чистой и не содержать примесей фосфористой кислоты,, солей тяжелых металлов