Module 1 Flashcards
Est ce que l’eau est électriquement neutre?
Oui il n’y a pas un électron en trop ou en moins. Électrons présents sont plus près de l’atome d’oxygène –> caractère plus électronégatif –> distribution inégale des charges à l’intérieur de la molécule –>qualifiée de polaire ou de dipôle.
Qu’est ce qu’un isomère
molécules dont la composition ou la formule chimique brute est identique, mais dont la disposition des atomes ou des groupes d’atomes à l’intérieur de la molécule est différente,
- propriétés chimiques différentes.
Qu’est ce qu’un stéréoisomère
type d’isomères dont les molécules ont aussi la même composition chimique, mais dont la disposition des atomes ou groupes d’atomes dans l’espace est différente.
Vocabulaire Oxydation
atome perd un ou des électrons. Cet atome ayant perdu un ou des électrons se retrouve alors à l’état oxydé.
Vocabulaire réduction
atome gagne un ou des électrons. Cet atome ayant gagné un ou des électrons se retrouve alors à l’état réduit.
Rôles de l’eau
Solvant, agent structural, de transport, milieu qui permet transfert de chaleur
structure eau
association d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène.
partage d’électrons de l’O sur leur dernière couche électronique, qu’on appelle une liaison covalente
Expliquer les caractéristiques de dipole de l’eau
oxygène ayant un caractère plus électronégatif, il provoque une distribution inégale des charges à l’intérieur de la molécule d’eau. Cette distribution inégale des charges se nomme un dipôle et la molécule d’eau adopte donc la forme d’un V
est-ce que la molécule d’eau est ionisée
La molécule d’eau n’est pas une molécule ionisée, mais une molécule polaire,
La partie électronégative d’une molécule d’eau a une affinité pour la partie électro- positive d’une molécule avoisinante.
Nom du type de liaison entre la la partie électronégative d’une molécule d’eau et la partie électro- positive d’une molécule avoisinante.
liaison ou un pont hydrogène
Le pont hydrogène résulte d’une interaction électrostatique, de type dipôle- dipôle, entre le noyau d’hydrogène d’une molécule et la paire d’électrons non appariés de l’oxygène d’une autre molécule.
relativement faible du point de vue énergétique (2–40 kJ/mole), mais étant nombreuses
Propriétés relié à l’eau comme solvant
abaissement du point de congélation, l’élévation du point de fusion et l’augmentation de la viscosité
Expliquer eau à 0oC liquide ou solide
La glace fondante reste froide très longtemps dans un récipient même si cette dernière est à 0 C, car au fur et à mesure qu’il y a une perte de froid, la glace à 0 C passe à l’état liquide à 0 C. C’est un excellent moyen d’avoir un milieu à 0 C lorsqu’on a de l’eau pure.
Qu’est ce que la chaleur de transition de phase pour la fusion
énergie qu’il faut fournir pour le passage de l’eau de l’état de glace vers l’état liquide, est de 6,012 kJ/mole et ce, même si l’eau reste toujours à 0 C
besoin de libérer la même quantité d’énergie pour cristalliser l’eau, c’est-à-dire pour passer de l’eau à 0 C vers la glace à 0 C.
Qu’est ce que la chaleur de vaporisation
quantité d’énergie nécessaire pour vaincre les forces entre les molécules adjacentes, pour qu’elles puissent s’écarter les unes des autres et passer à l’état gazeux.
Ces forces d’attraction sont relativement élevées à cause des nombreuses liaisons hydrogène. Cette chaleur de vaporisation équivaut à 40,63 kJ/mole
Qu’est ce que la sublimation
passage de l’eau à l’état de glace directement à l’état vapeur ; elle nécessite une quantité importante d’énergie équivalente à 50,91 kJ/mole
Capacité thermique de l’eau
on doit fournir une quantité d’énergie importante à l’eau pour augmenter sa température.
attribuable aux nombreux ponts hydrogène qu’il faut briser entre les molécules d’eau pour augmenter leur énergie cinétique (de mouvement) et donc la température de l’eau.
’eau à 20°C a une capacité thermique élevée, soit de 4,1819 J/g K.
Qu’est ce que la conductivité thermique
capacité d’une substance à transmettre la chaleur. La glace conduit la chaleur ou l’énergie environ quatre fois plus rapidement que l’eau à la même température
+ long congeler ou décongeler un aliment
temps nécessaire pour congeler un aliment est plus court que celui pour sa décongélation, et ce, pour un même écart de température.
Congélation de l’Eau
eau contenue dans la partie externe de l’aliment commence à geler. Cette partie gelée accélère la sortie de la chaleur de la partie non congelée vers l’extérieur puisque la glace a une meilleure conductivité thermique
Décongélation de l’eau
L’eau contenue dans la partie externe de l’aliment dégèle en premier. Cette eau fait office d’isolant et retarde la décongélation du reste de l’aliment.
Structure de la glace
Une molécule d’eau s’associe avec quatre autres molécules d’eau d’une façon bien précise pour former une structure tétraédrique
–> Lorsqu’on assemble plusieurs molécules d’eau, ou plusieurs tétraèdres, ceci crée un réseau. Ce réseau cristallin forme en fait un hexagone dont l’intérieur comporte des espaces vides
Ordonnement glace/eau
eau liquide, bien que beaucoup de ponts hydrogène soient encore présents, l’arrangement des molécules est fortement désordonné comparativement à l’arrangement des molécules dans la glace.
+ LIQUIDE = + ORDONNÉ
Volume glace/eau
Il y a donc moins d’espaces libres entre les molécules d’eau liquide qu’entre celles de la glace. Ainsi pour un volume donné, on retrouvera plus de molécules d’eau dans l’eau liquide, ce qui correspond à une densité plus élevée pour l’eau liquide.
LIQUIDE: - ESPACE ENTRE MOLÉCULE, + DENSE,
Dans les aliments, quelle eau cristallise?
l’eau qui est peu rattachée aux autres molécules qui cristallise. Cette eau, en cristallisant, provoque des bris mécaniques et des défauts de texture.
L’eau fortement retenue par d’autres molécules cristallise difficilement, indirectement participer à des réactions de dégradation
Congeler une solution aqueuse avec solutés
les solutés subissent un effet de concentration ;
lorsqu’une solution de départ est plus concentrée, la quantité d’eau disponible pour cristalliser (geler) est moins importante donc - de formation de glace
Explication de l’effet de concentration avec une eau contenant des solutés
quantité d’eau liquide pour solubiliser les solutés est moins importante, car une partie de cette eau est passée sous forme de glace.
plus la solution est concentrée, plus il y a de molécules d’eau rattachées au soluté plus le volume de glace formé est petit.
Glace à -18 C
n’est pas immobile. Les atomes d’H vibrent avec une certaine amplitude. Les ponts H formés peuvent se déplacer sur un atome d’oxygène voisin.
Cette mobilité ou activité de la glace serait reliée à la vitesse de détérioration des aliments, même congelés
Théorie de la structure de l’eau liquide
eau, à la température de la pièce, serait un réseau ininterrompu de liens hydrogène. Ce réseau de liens hydrogène a une préférence pour une géométrie tétraédrique (contient une grande proportion de ponts hydrogène permettant la présence de grappes)
Caractéristiques des grappes d’Eau
retenues ensemble par des liaisons hydrogène, relativement libres. Elles se défont et se refont constamment avec des molécules d’eau avoisinantes. Cet arrangement dynamique (en perpétuel mouvement) permet à un lien H de se rompre et d’aller en créer un autre avec une autre molécule d’eau.
substances qui ont une affinité pour l’eau
substances ioniques et polaires,
Interagissent fortement avec l’eau par des interactions ion-dipôle (entre un ion et le dipôle d’une molécule d’eau) ou dipôle-dipôle
substances ioniques dans l’eau
Ex NACL
sels insolubles dans la plupart des liquides, mais sont solubles dans l’eau. difficiles à dissoudre, car ils sont ionisés à l’état solide ;
ions sont retenus ensemble par attraction électrostatique.
L’eau est cependant capable de dissoudre ces sels, car l’énergie libérée pour attirer ces ions est suffisamment grande pour compenser l’énergie pour les séparer.
L’ion sodium (Na+) est attiré par la partie polaire de l’oxygène. L’ion chlore (Cl–) est, quant à lui, attiré par l’hydrogène.
Composés neutres polaire dans l’Eau
aisément solubles dans l’eau. Les glucides et les protéines sont des exemples de composés non ionisés (ou neutre), mais possédant des groupes polaires.
gr. polaires permettent l’établissement de ponts H
présence de groupes polaires dans une molécule permet sa solubilisation.
Quels sont les gr polaires qui permettent la solubilisation
groupes hydroxyles (–OH) ou carbonyle (>C=O) trouvés dans les glucides, ou encore les groupes amine et amide présents dans les protéines
substances hydrophobes dans l’eau
peu d’affinité pour l’eau et n’interagissent pas avec cette dernière.
De quoi sont fait les substances hydrophobes
constituées de chaînes hydrocarbonées des gaz rares, des groupements hydrophobes des acides gras et de certains acides aminés dans les protéines.
Réaction matière lipidique dans l’Eau
se rassembler à la surface de l’eau pour éviter son contact avec les molécules d’eau.
Réaction gr non polaire dans l’eau
tendance à s’associer pour éviter le contact avec l’eau
Ces associations peuvent mener à la création d’interactions hydrophobes.
Réaction de l’eau face aux molécules hydrophobes
augmentation du nombre de ponts hydrogène entre les molécules d’eau entourant la substance hydrophobe.
molécules apolaires se retrouvent donc entourées d’une coque de molécules d’eau.
Caractéristique interaction hydrophobe
Ces interactions sont des forces d’attraction de nature électrostatique, mais de très faible énergie
3 types d’Eau dans les aliments
l’eau de constitution ;
l’eau monomoléculaire, aussi appelée eau de la monocouche ou vicinale, et l’eau des multicouches ;
l’eau libre.
les 2 premiers = eau liée
Caractéristique eau de constitution
partie intégrale des composantes non aqueuses des aliments. Elle est présente dans les espaces intermoléculaires
non congelable. Elle est présente en très petite quantité et représente environ 0,03%
Caractéristique eau monomoléculaire
occupe la première couche liée aux sites les plus hydrophiles des aliments, associée aux ions, aux groupements –NH2 ou –COOH des protéines et aux groupements –OH des glucides.
la plus fortement liée et elle est non congelable. mobilité réduite en raison des liens formés avec les constituants des aliments.
représente environ 0,5%
Caractéristique eau multicouche
couvre les sites non occupés par l’eau monomoléculaire. Il s’agit de couches successives de molécules d’eau fixées sur la première couche d’eau, de façon moins ordonnée. Plus on s’éloigne de la mono- couche, moins l’eau est liée fortement
proportion de l’eau des multicouches est de l’ordre de 3 à 5%.
Caractéristique eau libre
Cette eau constitue la majeure partie de l’aliment, soit environ 95%
responsable détérioration des aliments. Cette eau est congelable.
Caractéristique eau entrappée
barrière physique : essentiellement les mêmes caractéristiques que l’eau libre.
Cette eau fait appel au concept de la capacité de rétention d’eau. Elle décrit la capacité d’une matrice de molécules à emprisonner de grandes quantités d’eau, de manière à prévenir l’exsudation
si réseau de polysaccharides: pas liée avec les polysac- charides, mais peut créer des interactions avec les autres molécules d’eau entrappées dans le réseau.
Qu’est ce que l’eau liée
au associée aux solutés, mobilité moléculaire réduite et ses propriétés sont différentes de celles de l’eau libre. L’eau liée ne gèle pas à une température de –40°C.
Qu’est ce que l’eau d’hydratation
tendance de l’eau à s’associer à des substances hydrophiles. Il s’agit donc d’eau liée,
force de fixation de l’eau d’hydratation dépend de plusieurs facteurs tels la nature du soluté (interactions ioniques, ponts hydrogène), la composition en sels, le pH et la température de l’aliment.
Équation Aw
rapport entre la pression partielle de vapeur d’eau d’un aliment (P) et la pression partielle de vapeur l’eau pure (P0) à la même température.
Qu’est ce que la pression de vapeur
pression exercée par la présence des molécules d’eau au-dessus d’un liquide ou d’un solide, créée par les molécules d’eau qui passent de l’état liquide à l’état gazeux
Aw de l’eau pure
1
aucun soluté n’est présent, les molécules d’eau sont libres de s’échapper pour passer de la phase liquide à la phase gazeuse.
Entropie quand on ajoute des solutés dans l’eau
l’entropie (qui est l’énergie de mouvement des molécules) diminue et les molécules d’eau s’associent avec le soluté.
molécules d’eau deviennent alors moins libres de passer de la phase liquide à la phase gazeuse ; donc la pression de vapeur diminue.
Aw si toutes les molécules d’eau sont liées
0
molécules d’eau étant liées au soluté, elles ne peuvent plus s’échapper de la phase liquide vers la phase gazeuse.
l’eau pure est mise dans un contenant hermétiquement clos, le pourcentage d’humidité relative mesuré dans l’atmosphère au- dessus de l’eau, après équilibre = ??
100%. Nous aurons, d’après l’équation précédente, une activité de l’eau (Aw) égale à 1 (100/100).
Relation Aw et humidité relative
Aw = % humidité relative à l’équilibre (HRE) / 100
Isotherme de scorption mets en relation quoi
contenu en eau d’un aliment (exprimé en g d’eau par g de matière sèche) et son activité de l’eau (Aw) à température constante
zone 1 isotherme
l’activité de l’eau est comprise entre 0 et 0,25
eau la plus fortement liée.
énergies de liaison sont très importantes et le degré de liberté de l’eau est faible.
eau de constitution et l’eau monomoléculaire. À la limite de la zone I et II, on trouve une très faible proportion de l’eau de la multicouche
Zone 2 isotherme
l’activité de l’eau est comprise entre 0,25 et 0,80 (comprend l’eau de la zone I et celle de la zone II.)
occupe le restant des sites inoccupés de la monocouche et plusieurs couches d’eau additionnelles entourant les groupes hydrophiles du solide (l’eau de la multicouche)
Multicouche: associent avec les molécules avoisinantes, principalement par des liens hydrogène de type eau-eau et eau- soluté.
Zone 3 isotherme
l’activité de l’eau est comprise entre 0,80 et 1,0 ( comprend l’eau de la zone I et de la zone II)
eau libre. Il s’agit de l’eau la moins fortement liée et la plus mobile. Elle est responsable de la majorité des réactions de dégradation.
Impact de l’augmentation de l’eau sur la pression et aw
si on chauffe de l’eau, la pression de vapeur augmentera puisque plus de molécules d’eau passeront de la phase liquide à la phase gazeuse,
La relation de l’activité de l’eau en fonction de la température n’est pas linéaire (l’activité de l’eau augmentera avec une élévation de la température.)
Par quoi est influencée la vitesse de dégradation des aliments
grandement influencée par sa valeur d’activité de l’eau (Aw).
vitesse relative de détérioration d’un aliment tend à augmenter en fonction de l’activité de l’eau. Plus est élevée, plus vite l’aliment se détériore pour chaque type de réaction, à l’exception de la réaction d’oxydation dont la vitesse peut être élevée à de faibles valeurs Aw.
Relation vitesse de détérioration, Aw et microorganismes
L’Aw est l’un des principaux facteurs essentiels à la croissance des microorganismes, les autres étant le pH, la température
Relation vitesse de détérioration, Aw et réaction enzymatique
La majorité des réactions enzymatiques est bloquée à des activités de l’eau inférieures à 0,3, car l’eau doit être suffisamment disponible en tant que solvant pour permettre la diffusion des réactifs.
Pour la plupart des enzymes, l’eau est le véhicule permettant la mobilité des réactifs. l’activité enzymatique augmentera avec l’augmentation de l’activité de l’eau.
Peut se manifester a Aw = 0,2 si substrat de nature lipidique
on applique généralement un traitement thermique aux produits alimentaires. Ce traitement est appelé blanchiment (détruire enzymes)
Relation vitesse de détérioration, Aw et réaction d’oxydation
attaque des lipides par l’oxygène de l’air, dépend donc de l’accessibilité de l’oxygène vers la matière grasse.
Aw aussi basses que 0,1. stabilité à l’oxydation est maximale pour des valeurs Aw inférieures à environ 0,2 (présence de la monocouche d’eau et une portion de la multicouche d’eau qui s’opposent au passage de l’oxygène jusqu’aux lipides): l’eau aurait un effet protecteur entre des valeurs d’Aw de 0,2 à 0,5.
stabilise à des Aw d’environ 0,9 en raison de l’effet de dilution.
Formation de composés volatils à odeur indésirable, destruction vitamines liposolubles
Relation vitesse de détérioration, Aw et réaction de maillard
augmente rapidement avec l’augmentation de l’Aw; le maximum est atteint à des valeurs d’Aw de 0,6 à 0,7.
altère aussi la valeur nutritive
Méthode de conservation p/r aux Aw
stabilisation peut être réalisée par séchage ou par l’incorporation de substances hygroscopiques.
réduire la teneur en eau
d’ajouter des sucres, des acides ou des sels qui ont la propriété de diminuer l’Aw en liant l’eau dans un aliment.
Valeur d’Aw ou la croissance microbienne est minimale
Aw = 0,5
Valeur d’Aw ou Réaction enzymatique est minimale
Aw < 0,3
Valeur d’Aw ou Oxydation des lipides minimale
0,2 – 0,5
Valeur d’Aw ou Réaction de Maillard est minimale
0,60 et 0,70
Impact de mettre une protéine hydrophobe dans l’eau
Les molécules d’eau vont encercler la protéine hydrophobe et créer une structure plus ordonnée où les molécules d’eau autour de la protéine seront associées par de nombreux ponts H. Les interactions hydrophobes à l’intérieur de la protéine seront favorisées afin d’enfouir les régions hydrophobes au centre de la molécule, alors que les régions hydrophiles de la protéine vont s’orienter vers la phase aqueuse
Quelle eau cristallise en premier
eau libre
