Cours 3 EAU Flashcards
Quelle molécule est la plus abondante et la plus négligée en nutrition?
EAU
L’Eau est-elle présente dans les aliments solides?
Oui en grande quantité.
Quelle est la formule chimique de l’eau et sa structure?
- H2O
- H-O-H en forme de V
À quoi est du le caractère ionique de l’eau?
Polarisation des liens H-O, c’est à dire les charges partielles.
Que cause les charges partielles de l’eau?
Ça facilite la formation des liens hydrogènes entre les molécules d’eau.
Dans la molécules d’eau ou est le pôle chargé + et celui chargé -?
+: sur les H
-: sur l’O.
Quelles sont les formes ionisées de l’eau?
OH- et H3O+
Qu’est-ce que la forme ionisée de l’eau permet?
La liaison avec d’autres molécules ionisées
De quoi dépend l’angle entre les H et l’O?
Cela dépend de l’état de l’eau.
Les angles sont plus grandes lorsque l’eau est sous forme de glace. Les angles sont plus petits lorsque l’eau est à l’état gazeux.
L’eau peut être en ligne (angle à 180°) ou avoir deux angles différents.
Est-ce que la molécule d’eau agit selon son poids moléculaires?
Non, elle agit comme si elle avait un poids moléculaire plus élevé.
SInon on aurait,
T° fusion à -90
T° ébullition à -80
Comment s’assemble les molécules d’eau?
Elles s’assemblent de façon telle qu’une structure tridimensionnelle bien définie prend forme. (GRAPPE)
Glace: anneaux d’hexamère
liquide: Hexamères et pentamères
Est-ce que la structure de la glace est statique? pourquoi?
Non. L’hydrogène se balance continuellement entre deux O2.
- À -20°C, les atomes bougent encore
- au peut diffuser dans la glace ce qui indique bien que les liens ne sont pas statiques.
Que cause l’augmentation de la T° sur les OH?
Cela augmente la proportion des OH qui ne participent pas aux liens hydrogènes.
À 0°C, combien des groupes OH participent aux ponts H? À 100°C?
- 0°C: 90%
- à 100°C: 80%.
Les OH non liés comment sont-ils distribués dans le milieu?
Non également dans le milieu.
Comment appelle-t-on les molécules d’eau liée ensemble dans un milieu?
-Grappe
À la température de la pièce, les grappes contiennent combien de molécules d’eau?
de 200 à 300 molécules.
Comment peut-on décrire les liens de l’eau? Pourquoi?
- Ils sont dynamiques, car les formes tridimensionnelles se font, se tordent, se défont, changent continuellement
- Le lien hydrogène est mesuré en picosecondes. (très rapide)
Qu’arrive-t-il avec la distance entre les molécules d’eau lorsque la T° ⬆? Donnez des exemples de distances
- La distance augmente
- Ex: lorsque l’eau passe de glace à eau (de 0 ° C à 1,5°C) la distance entre 2 O passe de 2,79 à 2,9 amstrong. À 83°C la distance est de 3,05.
Le lien hydrogène(pont H) est en fonction de?
de la distance, car ce sont des liens faibles, donc plus la distance est grande plus le lien est faible.
Le volume de l’Eau change lorsqu’elle passe de l’état liquide à solide. De quoi combien augmente le volume et pourquoi?
- Le volume augment de 9%
- Parce que la distance interatomique change et parce qu’il y a un réarrangement tridimensionnel
La densité de l’eau est plus haute à quel état?
À l’état liquide ( 0,9998g/ml)
puisqu’à l’état solide la densité est de 0,9168.
Que cause l’expension de l’eau lors de la congélation sur des petits fruits?
La destruction de ceux-ci, car la paroi des cellules brise.
Comment l’industrie procède à la déshydratation des aliments?
Par sublimation
Comment sont appelés les aliments déshydrater par sublimation?
Sécher à froid
Nommez un exemple d’aliments sublimé?
-Le café instantané. Extrait est d’abord congelé et es soumis à un vide.
Qu’est-ce que le principe de sublimation?
SI la pression est suffisamment basse, la glase sublimera en vapeur sans passer par l’étape lipide.
Quelle est la chaleur de sublimation de la glace?
2813J/g
Quelle est le problème de l’industrie avec la sublimation? et quelle est la solution?
- Lorsque l’eau sublime, elle apporte de la chaleur avec elle. La température de l’aliment descend et l’eau devient plus difficile à enlever et il faudrait continuer de descendre la pression mais $$
- Solution: Chaleur radiante appliquée pour garder aliment à 0°C et donc pas besoin de changer la pression.
Quelle est la différence entre l’évaporation et la sublimation?
- Évaporation: liquide à vapeur
- Sublimation: solide à vapeur
Que cause l’intéraction entre l’eau et les aliments?
Beaucoup de problèmes en nutrition
Combien de groupement OH y a-t-il sur les sucres (glucose,frutose,galactose)?
sur le glycérol?
- Sucres: 5 OH
- Glycérol: 3OH
Que permet les groupements OH des glucides?
de créer des liens H avec l’eau
Glucose peut même s’immiscer à l’intérieur des grappes de molécules d’Eau.
Pourquoi le glucose diminue la formation de cristaux dans la crème glacée?
car il donne de la stabilité à la grappe de molécules d’eau liquide.
Il y a-t-il des interactions entre l’eau et les lipides?
Très rarement, car ce sont des molécules non polaires et hydrophobes.
Que font les gouttelettes huileuses à la surface de l’eau liquide? Pourquoi?
-Elles déforment la surface et elles ont tendance à s’unir.
Parce que:
1. Les liens hydrogènes entre les molécules d’eau doivent être brisés pour former une cavité «d’accueil», ce qui requière une grande quantité d’énergie libre.
2. Cette énergie libre est minimisée par le réarrangement des molécules d’eau autour de la gouttelette en maximisant la formation des liens hydrogènes.
3. Lorsque des molécules non-polaires sont isolées, le nombre de liens hydrogènes réarrangés est plus grand, libérant davantage d’énergie libre. 4. Si ces molécules non-polaires étaient rassemblées en une seule gouttelette, la surface de contact avec l’eau serait plus faible.
5. Ainsi, la quantité de liens hydrogènes perturbés serait plus faible et la quantité d’énergie libre plus basse … Le système serait plus stable.
Quels sont les 3 types de surface des protéines?
Cela dépend de la chaîne latérale des AA:
Polaires chargées
Polaires non chargées
Non-polaires
Pourquoi les AA à chaînes non polaires n’interagissent pas avec l’eau?
car les chaînes latérales non polaires sont tournées vers l’intérieur de la protéine.
De quoi dépend l’ionisation des chaînes latérales des AA polaires?
Cela dépend largement du pH environnant et selon le pKa de la chaîne latéral de l’AA.
Combien de molécules d’eau les AA négatifs (anions) lient à pH de 7,4? et combien en lient-ils, s’ils sont protonisés(pH acide)?
- pH 7,4: 6 molécules d’eau
- pH acide: 2 molécules d’eau.
Quels sont les acides aminés négatifs?
Aspartate et glutamate
Combien de molécules d’eau la lysine et l’histidine lient à pH 7,4? sont-ils chargés + ou -?
- Ils lient 4 molécules d’eau.
- Ils sont chargés +
Qu’est-ce que le pKa?
C’est le pH auquel, il y a 50% des acides aminés qui sont neutres et 50% qui sont négatives.
Que cause l’homogénéisation d’une viande et la dimnution de son pH de 5 à 3,5?
Cela double le contact de la protéine avec l’eau environnante.
Qu’est-ce que le point isoélectrique?
Le pH auquel, il y a autant de charges + que de charge -. (viande pH de 5)
Par quoi le comportement des protéines est hautement affecté? Pourquoi?
Par la présence d’ions de petits poids moléculaires, notamment les anions et les cations inorganiques.
Parce que les groupes chargés à la surface de la protéine se lient plus fortement avec ces ions qu’avec les molécules d’eau
Qu’est-ce que les ions apportent avec eux même s’ils sont liés? À quoi cela contribue-t-il?
leurs propres molécules d’Eau de solvatation ce qui contribue à maintenir les protéines en solution.
Combien y a-t-il de molécules d’eau autour de Cl-? autour de Na+?
Cl-: 3
Na+: 4
Si la concentration des sels inorganiques est trop haute que cela cause-t-il? À quelle concentration ce la se produit?
- Une précipitation des protéines puisqu’il manque de molécules d’eau pour la solvatation et l’hydratation de la molécule de protéine
- 1 à 2 mM
Pourquoi injecte-t-on du sel dans la viande de porc?
- Les sels inorganiques en se liant aux protéines d’actine et de myosine des myofibrilles, modifient la structure tridimensionnelle des protéines.
- augmente la capacité des protéines à lier des molécules d’eau.
- le jambon acquière une moiteur attrayante, tout en augmentant son poids.
Que permet la solubilisation des protéines par des sels inorganiques dans la fabrication des charcuteries?
En ajoutant des sels, la structure tertiaire des protéines est altérée. Ceci permet la mise en contact des chaînes latérales non polaires avec les lipides.
Que permet la formation des chaînes non polaire des AA avec les lipides? Où utilise-t-on cela?
La formation de ces liens avec les lipides font de ces protéines d’excellent agents émulsifiants …
-impliquer dans les processus de fabrication des fromages).
Quelles sont les substances impliquées dans la solubilisation des protéines?
NaCl, NaPO4, KPO4, polyphosphates, citrates et tartrates
Quelle propriété importante des aliments est liée à la présence d’eau?
la sensibilité des aliments à la croissance microbienne
Qu’est-ce qui est plus important pour les micro-organismes, la disponibilité de l’eau ou l’abondance?
La disponibilité
Quel est le concept adopté pour qualifier la disponibilité de l’eau?
Activité de l’eau
Quelle est la formule de l’activité de l’eau?
aw = p / pO
Où
- p est la pression partielle de la vapeur d’eau, au-dessus de l’échantillon (qui peut être solide ou liquide)
-p0 est la pression partielle de vapeur d’eau, au-dessus de l’eau pure à la même température.
Quelle est l’autre façon de mesurer l’activité de l’eau? et quelles sont les conditions de cette formule?
À l’équilibre (ce qui peut prendre des heures, voire des jours pour être atteint), il existe une relation étroite entre aw d’un produit alimentaire et l’humidité relative d’équilibre (HRE) avec l’air ambiant au-dessus du produit:
aw = HRE / 100
La relation suivante aw=HRE/100 nous permet de prédire quoi?
Cette relation nous permet de prédire quel aliment gagnera ou perdra de l’eau lorsqu’il est exposé à l’air et à une humidité relative particulier.
Est-ce qu’il y a une corrélation directe entre la teneur en eau d’un aliment et l’activité de l’eau?
Non.
Qu’est-ce qu’une bactérie halophiles? Où se retrouve-t-elle?
Les halophiles (bactéries aimant le sel) sont normalement associées à des environnements marins, y compris les poissons marins.
Quel est le minimum d’activité d’Eau que les bactéries habituelles tolèrent?
0,91
Quels micro-organismes sont adaptés pour des milieu avec une faible activité de l’eau? Pourquoi?
- Les levures xérophiles et les moisissures/champignons osmophiles. Bactéries halophiles
- Leurs cellules contiennent de fortes concentrations de solutés (particules), ce qui signifie qu’elles ne perdent pas d’eau par osmose dans cet environnement salin.
Quels sont les composés servent de solutés de protection dans les environnements avec un aw faible pour les bactéries? pour les champignons?
- Bactéries: AA comme la proline ou l’acide glutamique
- Champignons: polyols comme le glycérol ou le ribitol
Les champignons et les levures qui aime les environnmennts avec faible aw, sont problématiques pour quel genre d’aliments? Sont-ils dangereux?
- Pour les aliments normalement considérés stables commes les fruits séchés.
- Non, car ils ne sont pas associés à la production de mycotoxines. Il y aura par contre une détérioration physique de l’aliment.
Quand est-ce que l’aw aura tendance à augmenter pour une teneur en eau donnée?
Quelles sont les causes possibles de cela?
- l’aw pour une teneur en eau donnée sera plus élevée quand un matériau gagne de l’eau que lorsqu’il en perd.
- Causes possibles:
- dépendance temporelle du processus
- l’effondrement capillaire
- des phénomènes de gonflement
Pourquoi les aliments ont des différences dans les courbes isotherme d’adsorption?
Différences entre les formes de ces courbes en termes de propriétés moléculaires des différents matériaux présents.
-en général aucune explication probante
Car la valeur de ces courbes réside davantage dans leur application pratique que dans leur interprétation théorique
Si l’on met deux ingrédients ayant des différentes valeurs de aw dans un espace étanche à l’air que se produit-il?
Qu’est-ce que cela peut entraîner?
- l’eau va passer de l’ingrédient avec une aw la plus haute à la plus basse jusqu’à ce qu’ils deviennent égaux.
- Leur propriétés physiques, biologiques et chimiques sont donc susceptibles de changer d’une manière imprévisible à moins que leurs isothermes d’adsorption respectifs n’aient été étudiés à l’avance
Pourquoi les courbes isothermes sont complexes à comprendre?
- SI plusieurs aliments dans un même compartiment (repas instantanés déshydratés)
- Les courbes sont enregistrées à une certaines T°
- Les courbes différent en résorption versus désorption.
À quoi renvoie la capacité de rétention d’eau?
Cette capacité renvoie, avec une même ambiguïté, à la quantité maximale d’eau liée qu’un matériau est capable de contenir.
Quel est le but de Fennema avec ses 4 catégories d’eau?
couvrir l’éventail de définitions possibles d’ «eau liée».
Les 4 types d’eau de Fennema ont été décrites à partir de…
chaque catégorie indiquent sa contribution par rapport à la quantité totale d’eau dans une nourriture typique contenant une grande humidité, soit un avec une teneur en eau d’environ 90%:
Qu’est-ce que l’eau vicinale (Fennema)?
C’est l’eau retenue sur les sites hydrophiles des molécules dans les aliments, que ce soit par liaison hydrogène ou par l’attraction entre des groupes chargés et le dipôle de l’eau.
L’eau vicinale peut former une mono-couche ininterrompue entourant une molécule hydrophile. L’eau vicinale est considérée comme incongelable au moins jusqu’à -40°C, et ne peut agir comme solvant.
Quel est le pourcentage de l’eau vicinale?
0,5 ± 0,4%
Qu’est-ce que l’eau multicouche (Fennema)?
C’est l’eau formant des couches supplémentaires autour des groupes hydrophiles dans l’aliment. ◦ Les liaisons hydrogène eau-soluté peuvent se produire, mais les liaisons eau-eau doivent prédominées. ◦ La plupart des multicouches d’eau ne congèlent pas à -40°C, et les autres couches d’eau ont un point de congélation très bas. L’eau multicouche a une capacité limitée d’agir comme solvant.
Qu’est-ce que l’eau piégée (Fennema)?
- Comme une gel
- Cette eau a des propriétés similaires à celle des solutions salines diluées, avec seulement une légère réduction du point de congélation et sa capacité d’agir comme solvant est pratiquement normale.
- Cependant, cette eau ne peut pas circuler librement à cause de la structure de la matrice du gel, ou en raison de l’attraction capillaire dans les tissus.
- Ne bouge pas beaucoup
Qu’est-ce que l’eau libre (Fennema)?
- Cette eau a des propriétés essentiellement similaires à de l’eau pure.
- Alors qu’elle est maintenue dans la structure d’un produit alimentaire à la suite d’une action capillaire, ou emprisonnée dans des couches de matière grasse, elle ne nécessite qu’une faible pression (squeeze) pour la libérer.
- Elle congèle et peut servir de solvant
Quel est le pourcentage de l’eau multicouche?
3 ± 2%
Quel est le pourcentage de l’eau piégée?
jusqu’à ~ 96%
Quel est le pourcentage de l’eau vlibre?
jusqu’à ~ 96%
À quelle valeur d’aw la couche d’eau vicinale est considérée comme complète?
0,25
À quelle valeur d’aw se trouve la limite en l’eau multicouche et l’eau piégée ou l’eau libre?
0,8
Quelles sont les impacts de l’aw sur une denrée alimentaire?
-Croissance des micro-organismes
-Certaines réactions enzymatiques sont affectées
Ex: hydrolyse lipides:
à aw < 0,4: négligeable
- Réaction de Maillard augmente à aw entre 0,3 et 0,8
-explication: élimination de l’eau: augmente la concentration des réactifs donc augment Rx. Et si eau trop bas: perte de mobilité des réactifs donc diminution des Rx.
- Oxydation des lipides insaturés diminution constante entre 0 et ≈ 0,4 aw près de 0 : augmente ++
-explication: élimination de l’eau vicinale provoque l’exposition des molécules lipidiques vulnérables à O2
à partir de ≈ 0,4, augmentation constante jusqu’à aw de ≈ 1
-explication: augmentation des concentration des réactifs pour oxydation enzymatique
Que permettent les courbes d’isotherme à l’industrie?
La connaissance de l’isotherme d’adsorption d’un matériau permet ainsi aux transformateurs alimentaires d’identifier:
- la teneur en eau à laquelle l’effet de réaction de dégradation est réduite au minimum.
À quoi correcpond l’effet de réaction de dégradation minimum?
Cela correspond au point où les multicouches d’eau ont été supprimées, mais que la monocouche d’eau vicinale est encore intacte
Quelles sont les deux approches pour la détermination de l’eau dans les produits alimentaires?
- Déterminer la quantité d’eau que le matériau contient réellement.
- Déterminer l’activité de l’eau dans le matériau.
Quelles sont les trois méthodes pour déterminer la teneur globale en eau d’un matériau alimentaire?
- Gravimétrique
- Volumétrique
- Chimique
À quoi sert de déterminer la l’eau d’un matériau alimentaire?
Cela peut être utile pour, par exemple, savoir dans quelle mesure la teneur en eau des grains de céréales doit être réduite afin de prévenir la croissance de moisissures.
Décrire la méthode de gravimétrie?
différence de poids d’un échantillon avant et après séchage.
Pour la technique de gravimétrie les procédés de séchage doivent être choisi avec soin car..
les T° élevées :
- accélèrent la perte de l’eau,
- provoquent la décomposition de certains composantes alimentaires (ex.: les sucres)
- produits volatils tels que des acides gras à chaîne courte peuvent également être perdus
Que faut-il faire aux aliments avant le séchage dans la méthode de gravimétrie?
- réduire la taille des particules de la matière (pour réduire le temps de séchage
Exemples: - broyage des grains de,
- dispersion sur une matrice particulaire tel que du sable, des matériaux humides (ex.: confiture)
Quand est-ce que le séchage est-il terminé?
Séchage à poids constant (ne montre plus de perte de poids)
Que faut-il utilisé pour être précis lors d’un séchage après gravimétrie?
-Four à vide
S’il ne faut pas être très précis ( le dernier 1% d’humidité n’est pas important) que faut-il utilisé pour réaliser le séchage?
Four de laboratoire ordinaire avec ventilateur
Que faut-il faire après le séchage des aliments à T° élevées?
Après avoir été séché à des T° élevées, refroidir l’échantillon dans un environnement sec comme un dessiccateur, avant d’être pesé.
Décrivez la méthode volumétrique de détermination de l’eau?
Reflux avec un solvant non miscible à l’eau tel que le toluène,
- suivi d’une distillation du solvant. Puis, l’estimation de la quantité d’eau collectée dans un tube gradué.
- L’appareil de Dean et Stark modifié peut être utilisé
Lorsque l’on utilise la méthode volumétrique, qu’est-ce qui nous indique que notre échantillon ne contien plus d’eau?
-Température monte en eau de 100°C, c’est qu’il n’y a plus d’eau, car toluène bout à 110°C.
Décrivez la méthode chimique de détermination de l’eau?
- Titrage de Karl Fischer
- Réaction d’oxydation de l’anhydride sulfureux par le diiode en présence d’eau : SO2 + I2 + H2O è H2SO4 + 2HI
- Le solvant est le méthanol et de la pyridine est utilisé pour «capter» les acides formés (car si pH trop acide, la réaction est réversible)
- Puisqu’un I2 réagit avec un H2O, l’iode en excès peut être détectée visuellement ou par électrométrie.
Pour quels aliments utilise-t-on la méthode chimique? Pour quels matériaux cette méthode est-elle efficace?
- produits alimentaires de structure homogène pouvant être dispersés dans un solvant. (exclut: fruits, légumes, viande, etc.)
- Efficace avec des matériaux sensibles à la chaleur, dont ceux riches en matières volatiles et les matières sucrées dans lesquels l’eau est étroitement liée
Quelles autres technologies peuvent être employées pour la détermination de l’eau?
- la spectrométrie en infrarouge-proche (NIR). L’eau possède des bandes d’absorbance dans l’infrarougeproche (0,8 à 3 mm)
- La résonnance magnétique nucléaire (NMR) de faible résolution Car rapide (une minute) et non-destructive. Même les grains entiers peuvent être soumis à cette technologie.
Quel est le principe de la détermination de l’activité de l’Eau des matières alimentaires?
- Dépend de la relation entre l’activité de l’eau et l’humidité relative d’équilibre (HRE).
- tendance du matériel testé à gagner ou à perdre de l’eau lorsqu’il est exposé à l’air, à une température précise et à une humidité relative bien spécifique.
Quel est la technique de la détermination de l’activité de l’eau des matières alimentaires?
- placer l’échantillon dans un petit bécher ouvert, à côté d’un autre bécher contenant une solution dont l’aw est connue, le tout dans un récipient scellé.
- Les deux béchers sont maintenus à température constante pendant quelques jours.
- À certains intervalles de temps, le récipient est ouvert et le poids des béchers est comparé pour déterminer si l’échantillon a gagné ou perdu de l’humidité. À poids constant dans le temps, comparer les poids pour déterminer si l’échantillon a gagné ou perdu de l’humidité
Quelle est la méthode en industrie pour a détermination de l’activité de l’eau des matières alimentaires?
- L’échantillon est laissé en équilibre avec un petit volume connu d’air dont l’humidité relative peut être surveillée par un capteur spécifique intégré dans le récipient d’échantillon.
- Ce capteur contient un petit cristal de chlorure de lithium.
- La variation d’humidité du cristal correspond à une conductivité électrique qui est traduite en aw
