Prof. Dr Midhat Jašić
Tehnološki fakultet, Tuzla
Tel.: +387 61 721060; +387 35 320745
E-mail: jasic_midhat@yahoo.com
E-mail: midhat.jasic@untz.ba
.

.
Voda je glavni sastojak hrane sa značajnom ulogom u organizmima svih živih bića. Neposredno učestvuje u izgradnji svih biljnih i animalnih tkiva kao i u velikom broju mataboličkih procesa. Prisutna količina vode u hrani nalazi se slobodna i vezana u raznim oblicima. Svježa hrana je u stvari jestivo biljno, a u nekim slučajevima i animalno tkivo. Prerađena hrana je uglavnom denaturirano i dezintegrirano tkivo pa se u prerađenoj hrani mijenja i količina i karakter vezivanja vode. Od načina biohemijskog vezivanja vode zavisi njena uloga u održavanju svježine i trajnosti hrane. Stanice i tkiva svih živih bića, općenito, sadrže znatne količine vode. S obzirom na mjesto gdje se nalazi u tkivu voda se može podijeliti na intracelularnu i ekstracelurarnu, odnosno na vodu koja se nalazi u ćelijama i vodu koja je smještena u međućelijskim prostorima. Pri tome je prisutna stalna razmjena vode između žive ćelije i njene okoline. Procesi snabdijevanja ćelija hranljivim materijama obavljaju se zahvaljujući razmjeni vode između živih ćelija i okoline, jer je voda njihov gavni nosilac.

Nakon branja namirnica biljnog porijekla ili nakon klanja žive stoke, tkiva određeno vrijeme nastavljaju da obavljaju svoje metaboličke funkcije u izmijenjenim uslovima. I u takvim uslovima mehanizam vezivanja vode je od presudnog značaja na promjene koje nastaju u post mortem periodu.

Općenito, voda u stanici može biti vezana u slijedećim formama:

• vezana voda u stanici, a u njoj su rastvorene organske i mineralne tvari
• koloidno vezana voda koja se nalazi u membrani, citoplazmi i jezgri i
• konstituciona voda koja je direktno vezana u hemijske komponente.

Molekula vode je polarna. Negativan kraj jedne molekule privlači pozitivan kraj druge molekule. Zahvaljujući značajnom dipolnom momentu javlja se jaka interakcija zbog obrazovanja veza između atoma kisika jednog i atoma vodika drugog molekula. Ovo elektrostatičko vezivanje označava se kao vodikova veza. Dipolarnost vode determinira njeno svojstvo dobrog rastvarača. Zbog toga je voda u hrani univerzalni rastvarač soli, vitamina, šećera, aminokiselina i nekih proteina, gasova, pigmenata, aromatskih tvari i drugih konstituenata.

Voda ima jonizacionu sposobnost. Zbog svoje tekuće konzistencije na temperaturama iznad 0°C voda ima značajan uticaj na teksturu hrane. Voda stabilizira koloide hidratacijom. Takođe, učestvuje u biohemijskim reakcijama kao što su hidroliza proteina do amino kiselina, hidroliza škroba do šećera, hidroliza triacilglicerola do masnih kiselina i glicerola i sl.

Slobodna voda omogućava rast mikroorganizama, dok vezana voda sprječava njihov razvoj.Uslijed dipolnog karaktera oko molekule vode stvara se hidratni omotač. To se manifestira vezivanjem vode sa polarnim grupama, odnosno hidrofilnim radikalima kao što su hidroksil, amino, karboksil i slični radikali.

Većina najvažnijih makromolekularnih sastojaka hrane ima hidrofilna svojstva te vodu vezuje putem adsorpcije, gradeći pri tome hidrokoloide. Voda koja se na taj način adsorbuje naziva se hidratna voda. Ova količina vode proporcionalna je ravnotežnom sadržaju vode, a zavisi od energije vezivanja molekula vode sa odgovarajućim makromolekularnim sastojcima kao što su želatin, škrob i sl. U raznim namirnicama za koje je karakteristična gel-struktura voda je „zarobljena“ tj. imobilizirana u potpunosti od strane prostorne konfiguracije stvorene od prisutnih suhih materija. Ovako se može objasniti kompaktan oblik i čvrsto stanje ljuštenog krastavca uprkos visokom sadržaju vode (skoro 95%), a također i mnogih drugih vrsta povrća sa 80-95% vode, odnosno me¬sa sa preko 70% vode.Vazivanje vode za komponente hrane je jedan od osnovih fenomena koji imaju uticaj na kvarenje, održivost i rokove trajanja hrane. Prisustvo slobodne vode omogućava brže odvijanje biohemijskih procesa kao i brži razvoj mikroorganizama.

Tabela 3.1.1. Mogući stupanj vezivanja hidratne vode

Jedinjenje	Sadržaj hidratne vode
Celuloza	3-6
Škrob	7- 15
Želatin	15-25
Pektin	25-35

Mehaničko – fizikalno vezivanje vode. Tipično za ovu vrstu vezanosti vode u mnogim namirnicama je mogućnost njenog uklanjanja mehaničkim djelovanjima (na primjer presovanjem i centrifugiranjem). Mehanički vezana voda pojavljuje se u više oblika i to kao:

• mikrokapilarna voda,
• makrokapilarna voda i
• površinaki vezana voda.

Ne postoje apsolutno glatke površine namirnica, pa manje-više većina krutih namirnica je hrapava i porozna te sadrži u svojoj strukturi različite oblike i veličine kapilara. Mikrokapilarna i makrokapilarna voda smještena je poroznim dijelovima hrane u kapilarama. Pri čuvanju i skladištenju hrana je uvijek u interakciji sa okolinom. Parcijani pritisak zasićene vodene pare kod mikrokapilarne vode je manji nego u okolnom prostoru. To dovodi do kapilarne kondenzacije vode čak i u slučajevima kada je relativni sadržaj vlage okoline niži od 100 %. Makrokapilarna voda se nalazi u kapilarama gdje je tlak zasićene vodene pare u kapilarama identičan sa tlakom zasićene vodene pare iznad ravne vodene površine. Površinaki vezana voda raspoređena je isključivo na spoljnim površinama. Ova voda je vezana čistom adhezijom, tj. nagomilavanjem na čvrstim česticama materija većih od pojedinačnih molekula. U odnosu na ostale načine vezivanja vode, ova veza je najslabija, tako da se voda može odstraniti bez teškoća, na primjer centrifugiranjem.

Slobodno ili vezano stanje vode u namirnicama je od velikog značaja i sa praktičnog stanovišta. Pod slobodnom vodom se podrazumijeva ona voda koja raspolaže punom sposobnošću rastvaranja. Voda u mikrokapilarama, makrokapilarama, kao i površinski vezana voda, po svojim karakteristikama i aktivnosti spada u kategoriju slobodne vode. Srazmjerno najviše slobodne vode sadrže tečne namirnice (voćni sokovi, mlijeko, kompoti, vino). Količinski je sadržaj vode u namirnicama sa mnogo masti mali, ali je sva ta količina ili „slobodna“ ili samo mehanički vezana. Najmanje slobodne vode imaju namirnice koje sadrže malo vode, a mnogo bjelančevina i ugljikohidrata (npr. sušeni proizvodi od povrća i voća, brašna, instant proizvodi i sl.).

Sa biološkog i prehrambenog stanovišta od praktičnog značaja je prvenstveno raspoloživa (slobodna) voda, a ne ukupna količina prisutne vode. Ravnotežni relativni sadržaj vode u prehrambenom proizvodu se označava pojmom hidrature. Vrijednost hidrature se može izraziti relativnim sadržajem pare (odnosno relativnim parnim tlakom) koji je u zatvorenom prostoru iznad namirnice u ravnoteži sa posmatranim proizvodom. Ravnotežni relativni sadržaj vlage pod datim uvjetima zavisi od količine raspoložive slobodne vode u dotičnoj namirnici. Ako je sva količina prisutne vode slobodna, odnosno stoji na raspolaganju, tada će vrijednost hidrature iznositi 100%. Vrijednost hidrature će opadati ispod 100% srazmjerno povećanju količine vezane vode u namirnici.

U praksi se odnos parcijalnog tlaka vodene pare namirnice i tlaka čiste vodene pare na određenoj temperaturi definira kao aktivnost vode aw. Aktivitet vode aw definira se u uvjetima statičnog ekvilibrija, a mjeri tlak pare koju proizvodi vlaga prisutna u proizvodu. Izračunava se kao:

a_w = p / ps

gdje je:

p – parcijalni tlak vodene pare na površini proizvoda,
ps – parcijalni tlak vodene pare iznad čiste vode pri istoj temperaturi.

Pomoću vrijednosti aw može se procijeniti koliki dio slobodne vode stoji na raspolaganju u odvijanju metabolizma prisutnih mikroorganizama. Izuzetna je važnost vlage sa mikrobiološkog aspekta pa je aw pogodan parametar pomoću kojeg se može kontrolirati rast i razvoj mikroorganizama. Utjecaj vrednosti aw je selektivan na aktivnost rasta mikroorganizama. Pored ovog utjecaja dokazan je i utjecaj vrijednosti aw na brzinu odvijanja raznih nepoželjnih hemijskih promjena u hrani, kao što su: autooksidacija (masti), neenzimsko posmeđivanje, enzimska aktivnost, djelovanje plijesni, djelovanje kvasaca, aktivnost bakterija, itd. Za normalnu aktivnost bakterija potrebna je najveća aw i to između 0.92 i 0.96. Za većinu kvasaca je neophodna vrijednost oko 0.88, za plijesni najmanje 0.75 – 0.80, za kserofilne plijesni oko 0.65. Najmanje potrebe u pogledu vode imaju osmofilni kvasci koji ne mogu živjeti u uvjetima u kojima je aw ispod vrijednosti 0.62. Na vrijednost aw utječu i faktori kao što su temperatura, pH sredine, sadržaj dodate soli i drugo.

Tabela 3.1.2. Utjecaj vrijednosti aw je selektivan na aktivnost rasta mikroorganizama

Vrsta mikroorganizama	aw
Bakterije	0,90
Clostridia	0,98-0,95
Escherichia coli	0,96
Salmonella	0,95
Staphylococci	0,88
Plijesni	0,75
Alternaria	0,84
Aspergilus niger	0,90-0,87
Mucor	0,93
Penicillium	1,0-0,9
Xeromyces i drugi kserofilni oblici	0,60-0,62
Kvasci	0,95-0,87
Osmotolerantni	0,60

Komponente biohemijskog sastava također imaju utjecaja na aw, naročito postojanje koloidne strukture. Za aw usko je vezana higroskopnost, odnosno mogućnost upijanja i otpuštanja vodene pare iz okoline gdje je uskladištena hrana.

Desorpcija i adsorpcija vode pri konstantnoj temperaturi ovisi o vlažnosti zraka u okolici gdje je hrana uskladištena. Za isti sadržaj vode mogu postojati različite vrijednosti aktiviteta, što ovisi o količini slobodne vode.

.

Ključni pojmovi

• Sadržaj vode i aktivitet vode u hrani su unutarnji faktori u hrani koji imaju utjecaj na brzinu degradativnih i biohemijskih procesa.

• Sve vrste hrane imaju svoj karakterističan ekvilibrijum ravnoteže vlažnosti sa oklinom.

• Voda u hrani može biti slobodna i vezana.

• Količina slobodne vode (aktivitet vode) je značajan faktor koji utiče na mikrobiološke i biohemijske procese u hrani.

.

Literatura

Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Hemija hrane.