ЭлБиб

ÕÐÀÍÅÍÈÅ È ÏÅÐÅÐÀÁÎÒКÀ ÑÅËÜÕÎÇÑÛÐÜß, ¹ 2, 2015

Состояние воды в биологических системах пред-

определяет их физиологическое воздействие на ор-

ганизм человека. Под термином «состояние воды»

сегодня подразумевают соотношение свободной и

связанной воды в системе [1]; дифференциацию свя-

занной воды на слабо, прочно связанную [2] и вну-

трикристаллическую (внутримолекулярную) [3]. Пред-

ставление о связанной воде как об источнике ин-

формации [4] следует трактовать таким образом, что

уровень взаимодействия свободной и связанной во-

ды с биологически значимыми веществами предоп-

ределяют их биохимические свойства при дальней-

шем участии в метаболических процессах организ-

ма. Поэтому изучение состояния воды в системах,

воздействующих на организм человека, служит клю-

чом к пониманию как физико-химических процес-

сов в организме, так и разработки продуктов пита-

ния, организму физиологически союзных.

Очевидно, что взаимодействие с водой происходит

с участием функциональных групп, содержащихся в

химических соединениях продуктов питания. К та-

ким группам следует отнести карбонильные, карбо-

ксильные, метильные, этильные, гидроксильные и

иные функциональные группы. Одной из наиболее

влагорезистентных является гидроксильная группа.

Спирты, благодаря наличию в их структуре поля-

ризованных гидроксильных групп, обладают высо-

кой гидратирующей способностью. Свойство спир-

тов связывать в относительно прочные комплексы

молекулы воды объясняют образованием так назы-

ваемых «водородных связей», природа которых опи-

сана только в общем виде. Так, например, глицерин

является одним из наиболее сильных криопротек-

торов, препятствующих образованию кристаллов вну-

триклеточного льда при криоанабиозе биологичес-

ких объектов. Этанол обладает лишь одной гидро-

ксильной группой, но благодаря химическому стро-

ению, электронная плотность значительно смещена

к кислороду гидроксила, что способствует высокой во-

досвязывающей способности одноатомного спирта.

Исследование гидратации этанола методом диф-

ференциальной сканирующей калориметрии (ДСК)

[1] показало, что количество свободной и связанной

(не претерпевающей фазовых переходов первого ро-

да) воды в водно-этанольных композициях зависит

от соотношения ингредиентов, а также от способа

получения смеси. Процесс смешивания этанола и во-

ды заключается во введении одного ингредиента во

второй при интенсивном перемешивании. Установ-

лено, что гидратация спирта значительно выше при

введении спирта в воду, нежели при введении воды

в спирт. Оказалось, что глубина гидратации этанола

влияет не только на физико-химические характерис-

тики водно-спиртовых смесей, но и на их органо-

лептические свойства [5].

Воздействие сенсорных стимуляторов на вкусовые

и тактильные рецепторы ротовой полости зависит от

интенсивности и кинетики биохимических реак-

ций на границе раздела «водно-спиртовая смесь–

пристенный слой рецептора». Слабо гидратирован-

ная молекула этанола, очевидно, дегидратирует при-

стенный слой, что замедляет реакции на границе

раздела и снижает интенсивность вкусового и так-

тильного стимула. Если учесть, что сенсорное вос-

приятие вкусовых товаров, в том числе и получен-

ных на основе водно-этанольных смесей, является

одной из основных их потребительских компетен-

ций, то становится ясно, насколько большое зна-

чение для формирования качества продукта имеет

уровень гидратации молекул спирта. «Недогидрати-

рованные» молекулы приводят к дегидратации ре-

цепторов и снижению интенсивности стимула, «пе-

регидратирование» молекул спирта (часть воды на-

ходится в свободном или слабосвязанном в гидрат-

ные оболочки состоянии) приводит к получению «пу-

стого» вкуса, а также к снижению интенсивности

сенсорного стимула.

Для обеспечения максимально насыщенного вку-

са этанолсодержащие вкусовые товары должны об-

ладать балансом гидратной воды, рассчитанным в со-

ответствии с химическим составом и гидратирую-

щей способностью ингредиентов [6].

Используемый ранее метод дифференциальной ска-

нирующей калориметрии [7] позволяет получить

только качественные характеристики состояния во-

ды в системе. Изучение природы связей молекул во-

ды с функциональными группами других химичес-

ких соединений позволяет метод ядерного магнит-

ного резонанса (ЯМР) [8, 9].

Для установления природы феномена различной

гидратации в зависимости от способа смешивания во-

ды и этилового спирта в январе-феврале 2014 г. бы-

ли проведены исследования таких смесей методом

ЯМР-спектроскопии. Для этого были получены две

УДК 661.722

Изучение механизма гидратации этанола

в водно-этанольных бинарных смесях

методом ЯМР-спектроскопии

Д-р техн. наук, профессор Ю.И.СИДоренко; Т.Ю.Токарева

Московский государственный университет пищевых производств

канд. техн. наук а.Ю.СИДоренко

АО «ТД «Биоснабсбыт», п. Оболенск, Московская обл.

канд. физ.-мат. наук в.И.ПрИвалов

Институт общей и неорганической химии имени Н.С.Курнакова, г. Москва

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека