Психофизиологические основы органолептики

Визуальный метод Общее впечатление о продукте создается на основе внешнего осмотра, то есть зрительного ощущения или визуального (от латинского слова visualis - зрительный).

Визуально определяются: художественное оформление и качество упаковки, форма, цвет и консистенция, прозрачность или мутность продукта и т.д.

Зрительное ощущение

Органы зрения (глаза) являются анализаторами, которые возбуждаются волнами световых лучей в видимой области спектра - 380 - 760 нм.

Внутренняя оболочка глаза - сетчатка. Это место скопления зрительных клеток. Их концы напоминают колбочки и палочки, поэтому они так и называются.

Палочки содержат зрительный пурпур. Одни палочки ответственны за дневное зрение, другие - за ночное.

В области сетчатки есть участок, получивший название "желтое пятно". В этом месте - скопление колбочек, палочки там отсутствуют, рядом располагается "слепое пятно", где отсутствуют как колбочки, так и палочки. Здесь выходит зрительный нерв.

Внутри глаза находится его внутреннее ядро, оно состоит из прозрачных элементов, преломляющих свет и помогающих построению изображений на сетчатке. Большая часть внутреннего ядра называется стекловидным телом - оно совсем прозрачное и напоминает желе.

Между радужкой и стекловидным телом находится хрусталик, он похож на выпуклую линзу. Глаз окружен шестью мышцами, благодаря им человек может смотреть в разные стороны, вращать глазами, эти мышцы помогают получить одно изображение, хотя человек смотрит двумя глазами. Это явление называется конвергенцией.

Итак, вначале свет проходит через прозрачную роговицу и зрачок, который на свету сужается, а в темноте расширяется. Затем хрусталик и стекловидное тело преломляют свет, поэтому изображение попадает на сетчатку независимо от расстояния, на котором находится рассматриваемый объект. Это явление называется аккомодацией.

Изображение, попав на сетчатку, воспринимается зрительными клетками. Они передают импульс на зрительный нерв, а по нему информация поступает в зрительные центры головного мозга.

Процесс зрения происходит под влиянием электромагнитных волн длиной от 0.41 до 0.75 мк. Электромагнитные волны длиной 0.55 мк представляют собой наиболее сильный импульс для глаз, в то время как аналогичные дозы лучистой энергии, обладающие меньшей или большей длиной волны, отходит от величины 0.55 мк. Способность глаз воспринимать световые волны разной длины у разных людей различны. Из этого вытекает различная чувствительность людей в восприятии цвета и его оттенков.

Процесс зрения чрезвычайно сложен и зависит от внешних и внутренних условий. Среди внешних условий на остроту восприятия световых импульсов (острота зрения) влияет, прежде всего, качество освещения. Хорошим считается такое освещение, при котором острота зрения данного глаза близка к максимально возможному значению.

Зрение

Светочувствительной частью глаза является сетчатка - оболочка, образующая полусферу и состоящая из множества цветорецепторных клеток, имеющих форму палочек (около 7 млн.) и колбочек (около 130 млн.). Светочувствительные клетки находятся в заднем слое сетчатки. Чтобы дойти до них, свет должен проникнуть через несколько слоев нервных клеток.

Каждая палочка содержит светочувствительный пигмент родопсин (зрительный пурпур), являющийся соединением ретинена с белком сетчатки - опсином. Ретинен - альдегидная форма витамина А, образующаяся в результате окисления.

В колбочках образуется другой зрительный пигмент йодопсин (зрительный фиолетовый).

Кванты света, поглощаемые колбочками и палочками, не выполняют никакой фотохимической работы, а играют роль пусковых механизмов, вызывающих генерацию нервного импульса рецепторной клеткой. Нервные структуры готовы к разрядке, так как в результате внутренних химических реакций они заряжены необходимой энергией. В глазу одна и та же основная химическая реакция - переход ретинена под действием света из цис-форм в транс-форму.

Под действием световой родопсии превращается в люмиродопсин, содержащий ретинен в неустойчивой трансформе; люмиродопсин превращается сначала в метародопсин, а затем в свободный ретинен и опсин. Возбуждение нервных импульсов палочками и зрительное ощущение возникают, если свет падает на родопсин и происходит быстрая изомеризация цисретинена в трансформу.

Таким образом, при действии световых лучей происходит циклический процесс распада и синтеза родопсина. При поглощении 1 кванта света одной молекулой родопсина отмечается возбуждение 1 палочки. На ярком свету большая часть родопсина расщепляется на свободный ретинен и опсин.

Восприятие цвета

Восприятие света происходит в палочках, а цвета - в колбочках. В основу восприятия цвета человеком положена трехкомпонентная теория зрения, впервые высказанная М.В. Ломоносовым, а затем развитая Юнгом, Гельгольцем и Лазаревым. Сущность этой теории сводится к тому, что все богатство цветовых ощущений можно получить путем смешения трех цветов (красного, синего и зеленого), взятых как главные.

В сетчатке глаза существуют три типа колбочек, реагирующих на синий, зеленый и красный цвета. Каждый тип колбочек может реагировать на свет в пределах значительного участка спектра. Так, "зеленые" колбочки реагируют на свет длиной от 450 до 675 мм, т.е. воспринимают синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный цвета, но на зеленый цвет они реагируют сильнее, чем на любой другой.

Промежуточные цвета, т.е. все, кроме синего, зеленого, красного, воспринимаются при одновременном раздражении колбочек двух или более типов. Ощущение белого цвета возникает при действии света на все типы колбочек с одинаковой силой. При поглощении лучей видимой части спектра продукт или его части представляются черными.

Колбочковидные фоторецепторы обладают большей разрешающей способностью, они чувствительны к цвету, значительно слабее к свету, для них требуется хорошее освещение, лучше естественное, а палочковидные рецепторы, наоборот, нечувствительны к цвету, но очень чувствительны к свету и функционируют при слабом освещении.

Световые лучи состоят из световых волн разной длины и проницаемости в различных средах. Лучи света могут беспрепятственно проходить через вещество (визуально бесцветное и прозрачное); частично или полностью поглощаться молекулами или атомами вещества; в зависимости от свойств вещества - частично или полностью отражаться.

Визуальное ощущение цвета определяется свойствами объекта и зрительного анализатора. При избирательном поглощении и отражении отдельных участков светового спектра глазом воспринимаются разнообразные цвета и оттенки.

Зрительное ощущение возникает при раздражении окончаний глазного нерва продуктами распада светочувствительного вещества, находящегося в сетчатке глаза:

если свет отражается не менее чем на 90%, то пищевой продукт воспринимается белым или бесцветным (например, соль, сахар);

при поглощении объектом всех или почти всех лучей видимой части спектра возникает ощущение черного цвета (например, черный байховый чай);

если вещество поглощает часть лучей, то цвет его воспринимается глазом по отраженной части лучей (например, красное вино поглощает все лучи видимой части спектра, за исключением красных, которые оно отражает).

Все цвета подразделяются на:

хроматические (окрашенные) - фиолетовый и синий - 380-470 нм., сине-зеленый - 480-500 нм., зеленый - 510-550 нм., желто-оранжевый - 560-590 нм., красный - 600-760 нм.

ахроматические - серый цвет, так как он отсутствует в спектре и поэтому характеризуется лишь показателем яркости.

Для характеристики воспринимаемого цвета используют понятия:

- цветовой тон (оттенок) - определяется длиной волны видимой части спектра;

- насыщенность (чистота) - описывается понятиями: слабый, сильный, бледный, тусклый, насыщенный и т.д. (при смешивании хроматического и ахроматического цветов цветовой тон или оттенок определяется хроматическим цветом, а насыщенность - ахроматическим (серые тона не имеют насыщенности, а различаются по светлости);

- яркость (светлость) - характеризуется терминами: темный, светлый, яркий (имеется ввиду его густота, не меняющая оттенок); зависит от фона, на котором рассматривается объект и яркости освещения.

Восприятие цвета зависит от субъективных факторов: физиологических качеств дегустатора, возраста, квалификации, нарушения цветового зрения, цели дегустаций.

Если в сетчатке глаза имеются генетические отклонения, например, отсутствуют фоторецепторы определенных участков спектра, то глаз не различает соответствующие цвета. Дихроматизм встречается у людей с частичной потерей способности различать цвета: вместо трех основных они различают лишь два. Дальтонизм - отсутствие способности различать цвета.

Примерно 10% людей имеют аномалии цветового зрения - чаще люди не различают зеленый цвет, реже красный, еще реже - синий. Крайне редки случаи полной цветовой слепоты, объекты воспринимаются ахроматическими. Среди дальтоников преобладают мужчины.

Условия проведения зрительных оценок

Оптимальное освещение при органолептическом анализе - естественное (солнечное) рассеянное. При недостаточном освещении различительная способность глаз резко снижается. Я.Э. Пуркинье сформулировал зависимость цветового зрения от освещенности таким образом: для различно окрашенных объектов соотношение их кажущейся яркости меняется в зависимости от освещенности. По мере ослабевания света голубые, синие и фиолетовые цвета кажутся ярче по сравнению с красными, оранжевыми и желтыми.

Искусственные источники света бедны коротковолновыми лучами, поэтому при визуальном восприятии цвета могут возникнуть искажения, так:

- при солнечном свете объект выглядит, синим, а в свете от лампы накаливания кажется почти черным;

- при желтоватом освещении лампами накаливания синие и зеленые цветовые тона труднее различить, чем красные и оранжевые.

Для наименьшей утомляемости рассматриваемый предмет должен находиться на расстоянии 25 см от глаз.

При хорошей тренированности глаз человека различает по:

- цветовому тону - 100-200 цветов,

- насыщенности до 25,

- яркости - до 65.

Цвет и его оттенки, зависят также от поверхности объекта, которая может быть блестящей, гладкой, глянцевой, ровной, или пористой, тусклой, матовой, шероховатой, что связано с неравномерным или равномерным рассеянием световых лучей поверхностью продукта.

Дегустатору для точного описания визуальных ощущений необходимо владеть номенклатурой цветов. Разработаны разные варианты систематики цветов.

Полагают, что существует от 7 до 10 млн цветовых различий. Словарный запас содержит несколько тысяч наименований, но лишь несколько десятков из них можно выразить отдельными смысловыми словами, например, как в системе Ньютона - цвета расположены аналогично радуге - красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Первые рациональные классификации цветов созданы во Франции в виде альбомов цветов и в Англии в форме словаря цветов, который содержит около 380 цветов и оттенков.

В настоящее время для обозначения цвета используются специальные термины (например, черный, желтый и т.д.) или ассоциируемые со знакомыми объектами (например, морковный, малиновый, изумрудный, серебристый и т.д.).

Цвета, создаваемые смешиванием пигментов, называют комбинируя соответствующие термины, например, желто-коричневый, оранжево-желтый.

В ряде случаев для характеристики соответствующего оттенка применяют названия знакомых предметов, например, медово-желтый, изумрудно-зеленый.

Некоторые цвета обозначают словами иностранного происхождения, например из французского языка:

- оранжевый - слово "оранж" - апельсин;

- фиолетовый - от "виолет" - фиалка;

- лиловый - от "лила" - сирень.

Для стандартизации цветов обычно используются эталонные образцы. Цветовые различия продуктов целесообразно характеризовать описательным методом.

Органолептическую оценку цвета, возможно, заменить более точными и объективными методами: фотоэлектроколориметрическим и спектрофотометрическим. Например, исследованиями Т.Н. Парамоновой установлена тесная корреляционная связь между органолептической оценкой и спектрофотометрическим определение цвета овощных соков.

Пигменты пищевых продуктов.

Окраска продуктов служит первичной информацией при оценке их качества. По окраске судят о степени зрелости плодов и ягод, свежести плодоовощных консервов, мясо- и рыбопродуктов.

Окраска пищевых продуктов обусловлена пигментами: хлорофиллом, каротиноидами и флавоноидами (антоцианами). Эти соединения избирательно поглощают свет в видимой части спектра и придают веществу соответствующую окраску. Оптические свойства пигментов связаны с химической структурой.

Зеленый пигмент хлорофилл и его производные получают из хвои, листьев крапивы и т.д. Хлорофилл поглощает свет в красной и сине-фиолетовой областях спектра. Хлорофилл при термической обработке продуктов нестоек.

Каротиноиды - большая группа пигментов желтого, оранжевого и красного цветов. Каротиноиды поглощают свет в сине-фиолетовой области спектра. Желтые, красные и оранжевые красители получают из моркови, плодов шиповника и облепихи, апельсинов, томатов, цветов шафрана.

Флавоноиды - гетероциклические кислородсодержащие пигменты, придающие продуктам растительного происхождения основную цветовую гамму. Известно более 2000 тысяч соединений, относящихся к этой группе.

Флавоны и флавонолы имеют желтую окраску, а антоцианы - красную, фиолетовую, синюю окраску.

Флавонол кварцетин и его гликозиды содержатся в груше, сливе, плодах цитрусовых. Кварцетин и его гликозиды используются в качестве пищевых красителей.

Для получения антоциановых пищевых красителей используют сок ежевики, черемухи, рябины, калины и т.д. Антоцианы чувствительны к действию температуры, рН среды, света, присутствию ионов металлов.

Красители используют для окрашивания ликеров, эссенций, безалкогольных напитков и кондитерских изделий.

Общие сведения о пищевых красителях.

Применяемые в разных странах пищевые красители подразделяются на 3 группы:

натуральные красители растительного или животного происхождения;

синтетические органические красители;

минеральные красители (ограниченного применения).

С гигиенической точки зрения предпочтительнее натуральные красители: каротиноиды, антоцианы и т.д., но некоторые из них создают технологические неудобства.

Искусственные органические колоранты имеют технологические преимущества перед натуральными благодаря действию кислот, теплоты, света, окислителей, обладают большой окрашивающей способностью, удобны в дозировке, дешевле.

Однако уже в конце прошлого века появились сведения о вредном воздействии отдельных искусственных красителей на здоровье человека, и предлагалось ограничить их применение.

В настоящее время комитет ФОА-ВОЗ по пищевым добавкам дает заключение о токсикологической оценке красителей и определяет приемлемое суточное потребление (ПСП) в мг на 1 кг массы тела человека. На основании этих данных комиссия "Кодекс Алиментариус" составила перечень красителей, рекомендуемых для применения в пищевых производствах.

В каждой стране разрешение на применение тех или иных красителей, как, впрочем, и других пищевых добавок, выдают национальные органы здравоохранения (в России разрешены 2 синтетических красителя - индигокармин и тартразин).

Цветокорректирующие и отбеливающие вещества.

Красителями не называются цветокорректирующие и отбеливающие средства. Положительное действие таких добавок может быть связано с предотвращением появления окрашенных веществ, ухудшающих визуальное восприятие пищи.

Некоторые из них, взаимодействуя с нутриентами пищи, в результате реакции образуют продукты желаемого цвета. Например, нитраты, а также нитриты калия или натрия в составе посолочной смеси способствуют стабилизации цвета мясных колбас и копченостей посредством образования красного нитризомиоглобина - продукта реакции нитритов с миоглобином. Однако доказано, что нитриты способствуют разрушению каротина.

Другие предотвращают разрушение природных окрашивающих веществ, содержащихся в пищевых продуктах, способствуя стабилизации окраски, или вызывают обесцвечивание нежелательных соединений, возникающих при переработке или хранении продуктов под влиянием различных факторов. Например, диоксид серы и ее соединения применяют в качестве консервантов и для стабилизации цвета - ломтики очищенного сырого или сухого картофеля предохраняются от ферментативного потемнения. Сернистым ангидридом отбеливают рыбное филе, крабов, грибы, хмель, орехи. Однако в большинстве стран использование диоксида серы запрещено во избежание фальсификации и маскировки испорченных.

Осязательный метод - метод, основанный на восприятии консистенции или состояния поверхности с помощью тактильных ощущений.

Текстура - макроструктура пищевого продукта, т.е. система взаимного расположения его структурных элементов, органолептически характеризуемая комплексом зрительных, слуховых и осязательных ощущений, возникающих и при разжевывании продукта.

Консистенция - характеристика текстуры, выражающая совокупность реологических свойств пищевого продукта (характеризуется комплексом зрительных и осязательных ощущений).

Упругость - характеристика текстуры как свойство пищевого продукта, обусловленная скоростью и степенью восстановления исходных размеров продукта после прекращения деформирующего воздействия (определяется комплексом осязательных и зрительных ощущений).

Липкость - характеристика текстуры пищевого продукта, обусловленная усилием, необходимым для преодоления силы притяжения между поверхностью продукта и языком, небом, зубами или руками (определяется комплексом осязательных и зрительных ощущений).

Пластичность - характеристика текстуры, выражающая свойство пищевого продукта сохраняться без разрушения в процессе и после прекращения деформирующего воздействия (определяется комплексом осязательных и зрительных ощущений).

Хрупкость - характеристика текстуры, выражающая свойство пищевого продукта разрушаться при малых резких деформациях (определяется комплексом осязательных, слуховых и зрительных ощущений).

Осязание, или восприятие механических раздражителей, дифференцируют на касание, давление (нажим) и вибрацию.

По характеру раздражения касание может быть определено как неустойчивая деформация, давление - статистическая, вибрация - пульсирующая деформация.

В органолептике наиболее важным является ощущение касания. Осязательные, или тактильные (от латинского tactilus - осязательный), ощущения позволяют определить консистенцию, структуру, температуру продукта, степень измельчения и некоторые другие физические свойства.

Чувствительные рецепторы, реагирующие на прикосновение, глубокое осязание, температуру, обильно размещены в ротовой полости (преимущественно на кончике языка и деснах), на подушечках пальцев и ладонях. На поверхности кожи и слизистой оболочке ротовой полости и носа расположено около 500 тыс. рецепторов.

Рецепторы ротовой полости могут осязать, а также ощущать температуру и боль. Впечатлительные осязательные рецепторы позволяют обнаружить в продукте посторонние включения, отклонение от нормального уровня таких показателей, как плотность, степень измельчения, сочность, хрупкость и т.д.

Осязанием с помощью пальцев контролируют степень помола муки, состояние поверхности, упругость и увядание свежих фруктов и овощей, эластичность тканей мяса и рыбы, качество теста.

Способность к осязанию зависит от внешних факторов и индивидуальных особенностей дегустаторов. Например:

- при отрицательной температуре осязательная восприимчивость рецепторов снижается;

- с возрастом осязание обычно ослабевает, но в меньшей степени по сравнению с другими органами чувств.

По опубликованным данным, человек теряет 50% остроты зрения и слуха к 13-15 годам, восприятия обоняния и вкуса к 22-29 годам, осязательной чувствительности к 60 годам. Фактор возраста не является определяющим. В зависимости от природных данных, образа жизни, питания, привычек, характера труда, тренированности сенсорных органов с возрастом человека может повышаться чувствительность обоняния, вкуса, осязания, значительно реже - слуха и зрения.

Понятие "консистенция" - это специфическое понятие, применяемое в основном в товароведении. В смежных дисциплинах - физике, химии, физической и коллоидной химии - этот термин не применяется.

Визуально определяют жидкую, гранулированную, порошкообразную, мазеобразную, сиропообразную, твердую консистенции.

С помощью глубокого осязания (нажима) оценивают плотность и эластичность.

Органами осязания в полости рта ощущают волокнистость, крошливость, нежность, а также такие признаки консистенции, как липкость, сочность, густоту, зернистость и т.д.

Терминология консистенции наиболее обширна по сравнению с другими сенсорными свойствами продуктами. Несмотря на многочисленные попытки описать консистенцию специальными словами, до сих пор в мире нет единого словаря терминов, характеризующих консистенцию. Даже общее понятие признака называют разными терминами: консистенция, текстура, структура.

Термин "консистенция" определяет как характерный признак продукта, воспринимаемый ощущениями, возникающими при возбуждении механических и осязательных рецепторов, как правило, в ротовой полости, а также при сопротивлении, которое оказывает продукт при попытке его деформировать.

Существует несколько типов классификации консистенции пищевых продуктов:

- по типу сырья - рыбные, мясные, плодоовощные и т.п.;

- по характеру ткани, входящей в состав продукта - мышечной, соединительной, паренхимной, механической и т.п.;

- по химическому составу - на основании преимущественного содержания в продукте белков, крахмала, жиров и т.п.;

- по физической структуре пищевых продуктов.

Первые три типа имеют ряд существенных недостатков: многообразие видов консистенции, слабую взаимосвязь консистенции с определяющим её признаком (например, с тканевым составом), взаимное перекрывание отдельных компонентов, а также значительное влияние побочных факторов. Четвертый тип классификации наиболее приемлем для продуктов, так как в большинстве случаев структура может быть легко установлена, хотя возможно некоторое перекрывание признаков.

В зависимости от структуры продуктов различают консистенцию:

- жидкая - продукты имеют определенный объем, но не имеют упругой формы. Продукты твердой консистенции отличаются постоянством формы и объема. Такие различия между телами жидкой и твердой консистенций можно определить визуальным методом;

- твердые кристаллические вещества - состоят из отдельных кристаллов, имеющих упорядоченно расположенные относительно друг друга грани, сходящиеся на ребрах и вершинах (соль, сахар).

Такое строение кристаллов, а также их размер, по-видимому, и обуславливает разное давление на осязательные нервы языка, поэтому при разжевывании появляется царапающее ощущение. При мелкокристаллической структуре появляется ощущение однородности. Из-за неоднородности, наличия крупных кристаллов в кристаллических или аморфных, полужидких продуктах возникает ощущение песчанистости (например, выпадение кристаллов лактозы в сгущенном молоке);

- аморфная - тела не имеют кристаллического строения, а при определенных внешних условиях приобретают стеклообразную консистенцию.

Они занимают промежуточное положение между твердым и жидким состоянием. При повышении температуры происходит размягчение стекловидного тела и переход из твердого состояния в жидкое.

Например, карамель, консистенция которой при повышении температуры изменяется - из твердой переходит в жидкую. Во рту происходит также растворение веществ в слюне, что ускоряет размягчение;

- желеобразная - имеют некоторые пищевые продукты (кремы, гели, мармелад, джем), состоят из гидратированных полимерных углеводов (крахмал, пектин, агар) или белков. Желеобразная консистенция обусловлена свойствами гелей, составляющих их структуру, и зависит от молекулярной масс и разветвленной формы молекул, а также способности к высокой степени гидратации;

- пенообразная - характерна для пастилы, зефира, пива, игристых вин.

Особенностью продуктов с пенообразной консистенцией является наличие двухфазной системы, состоящей из непрерывной фазы твердого материала и прерывной воздушной фазы в виде пузырьков, занимающей значительную часть объема. Пенообразная консистенция может быть стабильной, если обеспечено её затвердевание, и лабильной (например, пиво), существующей недолго.

Ощущение консистенции зависит от однородности размера пузырьков, их формы, толщины стенок вокруг пузырьков, пластичности или упругости стенок. Зачастую у продуктов со стабильной пенообразной консистенцией отмечаются ломкость, рассыпчатость или легкая тягучесть в зависимости от свойств веществ непрерывной фазы;

- пористая - свойственна хлебобулочным, мучным кондитерским, сухарным и бараночным изделиям, сырам. Как и пенообразную, пористую консистенцию создают непрерывная твердая и прерывная воздушная фазы, которые образуются в результате аэрации путем взбивания или выделения газов, а затем затвердевания непрерывной фазы (при охлаждении, выпечке и т.п.).

В отличие от пенообразной пористая консистенция характеризуется упругостью или эластичностью стенок, поэтому при разжевывании могут ощущаться рассыпчатость, мягкость, крошливость, а при надавливании пальцем форма продукта либо не изменяется в месте нажима, либо быстро восстанавливается при снятии давления;

- волокнистая - обусловлена животными или растительными волокнами, в состав которых входят трудноусвояемые белки (коллаген, эластин) или углеводы (протопектин, клетчатка, гемицеллюлозы), а также лигнин.

Волокнистость тесно связана с тканевым составом. Повышенное содержание соединительных тканей в мясе, рыбе придает им жесткую волокнистую консистенцию, пониженное - нежную. Для потребителя нежная консистенция мяса и рыбы - один из наиболее значимых показателей качества.

Волокнистость продуктов растительного происхождения, особенно свежих плодов и овощей, обусловлена содержанием механических и проводящих тканей, богатых лигнином и клетчаткой. Огрубение тканей корнеплодов вызвано значительным содержанием механических и проводящих тканей, волокнистость бобовых - лигнизацией целлюлозных волокон в пергаментном слое, в оболочках семян.

Консистенция жидких продуктов зависит от вязкости растворов, обусловленной внутренним трением. Жидкие продукты могут быть вязкими (мед, сметана) и невязкими (вино, масло). Вязкость растворов возможно определить и визуально при переливе.

Большинство продуктов являются растворами, которые могут быть твердыми (эмульсии, маргарин) и жидкими - истинными (уксусная кислота, жидкие растительные масла) и коллоидными (молоко, соки, пиво). Истинные растворы всегда прозрачны.

Коллоидные растворы, содержащие взвешенные частицы вещества, непрозрачны. Если размеры частиц большие, происходит рассеяние света по всем направлениям или отражение при размерах частиц, больших длины волны света. Чем крупнее частицы и больше их концентрация, тем сильнее рассеивает свет коллоидная система. В прозрачных коллоидных растворах размеры частиц меньше половины длины волны падающего света, поэтому свет проходит через них, не меняя своего направления.

Пищевые продукты являются многокомпонентными смесями, в состав которых входят твердые, жидкие и газообразные вещества. От соотношения их во многом зависит консистенция продукта, а также её промежуточное состояние: полутвердое и полужидкое (мазеобразное). Продукты одного вида могут иметь разную консистенцию в зависимости от состава и свойств входящих в них веществ, а также от внешних условий.

Например: маргарин в зависимости от содержания жира и воды, а также температуры плавления и температуры продукта может быть твердым и полужидким; соки в зависимости от соотношения растворимых и нерастворимых веществ - жидкими (осветленными) и полужидкими (с мякотью).

Твердым продуктам могут быть свойственны желеобразная, пенообразная, пористая и волокнистая консистенции, определяемые химическим и тканевым составом, а также свойствами, входящих в них веществ.

Оценку консистенции проводят органолептическими и физическими методами. В последнем случае применяют различные приборы - пенетрометры, вискозометры и т.п.

Для придания продуктам желаемой консистенции применяют загустители, студнеобразователи, эмульгаторы, стабилизаторы, пенообразователи, разжижители и т.д. Механизм действия добавок состоит в изменении коллоидных систем продуктов. Многие из этих соединений природного происхождения и в естественном виде содержатся в пище.

Обонятельный метод - метод, основанный на восприятии запаха с помощью рецепторов обоняния. Применяется при оценке запаха или аромата большинства пищевых продуктов.

Запах - ощущение, возникающее в результате взаимодействия обонятельного стимула с рецепторами, отражающее свойства стимула и физиологические особенности индивида.

Обоняние и строение носа

Запах - это органолептическое свойство, воспринимаемое при вдыхании носом определенных веществ, улетучивающихся с поверхности продукта. Обонятельные рецепторы находятся в области верхнего носового хода, слизистая оболочка которого выстлана эпителием площадью около 10см2, состоящим из опорных и обонятельных клеток. У человека таких клеток более 10 млн.

Обоняние - чувство чрезвычайно тонкое. Обычно человек без труда различает и запоминает до 1000 запахов, а специалист-дегустатор способен различать 10000-17000 запахов.

Летучие вещества служат источником информации о качестве продукта. Раздражая обонятельные рецепторы, летучие вещества дают человеку сведения о свежести продукта, вызывают аппетит или, наоборот, говорят о его недоброкачественности.

Строение носа очень сложно. Область обоняния regio oljaktoria имеет двустороннюю площадь, равную почти 500 мм2, и занимает верхнюю часть перегородки носа, свод носа и соседнюю поверхность боковой стенки, а также верхнюю поверхность верхней раковины. Поверхность области обоняния обычно желтоватого оттенка, происходящего от зернышек красящего вещества в интерстициальных клетках эпителия.

В слизистой оболочке носа расположены железы Боумена. Эти железы постоянно выделяют серозную жидкость; их действие можно сравнить с действием слюнных желез. Серозная жидкость постоянно смачивает слизистую оболочку и окончания нерва обоняния. Экстракт желез Боумена действует в качестве очищающего фактора, удаляя избыток ароматических веществ, которые могли бы вызвать чрезмерное раздражение обоняния, а также предотвращает восприятие вновь появляющихся сильных импульсов запаха. Импульс запаха попадает в область обоняния вместе с определенным количеством воздуха.

Рецепторы обоняния соприкасаются с вдыхаемым воздухом только при нюхании, т.е. при коротких, попеременно прерываемых более или менее сильных вдохах. При спокойном вдыхании воздух, захватывая с собой частицы, обладающие запахом, попадает в зону расположения рецепторов обоняния исключительно посредством диффузии, поэтому воспринимаемые запахи более слабые, чем при нюхании.

Элементы запаха в нишу полости носа попадают также при дегустировании продукта, так как они проходят через перешеек горла в носовую полость.

Общей теории узнавания запахов еще не создано. Имеются химическая и физическая (электро-волновая) теории запахов.

Химическая теория запаха.

Согласно гипотезе швейцарского химика Леопольда Ружички, выдвинутой им еще в 1920 г., пахучие вещества, попав в нос, прежде всего, распространяются в жидкости, покрывающей обонятельную область, затем они вступают в связь с особыми химическими веществами - осмоцепторами (захватывающими запах). Каждый из осомоцепторов "ведает" только определенными группами атомов. Возникающие в результате новые вещества и воздействуют на нервные окончания. Сами же они (новые вещества) так нестойки, что очень быстро распадаются. Этим и объясняется, почему запах "не задерживается". Когда запах очень сильный, постепенно все осмоцепторы оказываются захваченными молекулами пахучего вещества и запах вообще перестает восприниматься - так мы привыкаем, адаптируемся даже к сильным и стойким запахам.

Итак, в обонятельной области носа с молниеносной быстротой протекают какие-то реакции. Продукты этих сверхскоростных реакций, возможно, и вызывают в нервных окончаниях ощущение запахов.

Еще 2000 лет тому назад поэт и философ Лукреций Кар считал, что в носу есть крошечные поры. Когда в них попадают частички пахучего вещества, это воспринимается как запах. Главным в идее Лукреция было то, что характер запаха зависит от соответствия тех или иных пор носовой полости форме частичек.

Сравнительно недавно шотландец Р. Монкриф выступил с гипотезой, сходной с догадками Л. Кара. Монкриф предположил, что в носу есть несколько типов чувствительных клеток. Каждый тип клеток реагирует лишь на определенный "основной" запах. Молекулы вещества вызывают ощущение запаха, когда они подходят, словно ключ к замку, к углублениям в чувствительной клетке. Каждый сложный запах, по мнению Монкрифа, можно разделить на ряд основных, а из них в свою очередь можно составить любой мыслимый запах.

Химик-органик Оксфодского университета Дж.Эмур исследовал многие сотни органических соединений и пришел к выводу, что есть семь первичных

(основных типов) запахов (в скобках указаны примеры соединений):

1. Камфарный (камфарный);

2. Мускусный (пентадеканолактон);

3. Цветочный (фенилметилэтилкарбинол);

4. Мятный (ментол);

5. Эфирный (дихлорэтилен);

6. Острый (муравьиная кислота);

7. Гнилостный (бутилмеркаптан).

Смешивая эти запахи в определенных отношениях, по мнению Эмура, можно получить любой заданный запах. В этом смысле семь эмуровских основных запахов сходны с тремя основными цветами (красным, зеленым, синим) и четырьмя основными вкусовыми ощущениями (сладким, соленым, кислым, горьким).

Через некоторое время Эмур и некоторые другие исследования установили, что решающую роль для запаха играет стереометрия, форма молекулы вещества и то, что она входит в соответствующее углубление в "приемнике".

Согласно теории Эмура каждому основному запаху соответствует определенный тип чувствительных клеток.

Эмур начал исследовать вещества, обладающие камфарным запахом. Выяснилось, что все молекулы этих веществ (без исключения) имеют форму шара или близкую к ней диаметром около 7А. Мускусный запах присущ дискообразным молекулам с диаметром 10А; если у диска есть что-то вроде хвоста, получается цветочный запах. Эфирный запах имеют молекулы-палочки. Для веществ с мятным запахом, помимо специфической формы (клина), необходимо наличие группы атомов, способной образовывать водородную связь в определенном положении.

В рецепторных клетках есть полости, формы которых соответствуют структурам молекул. Сложные запахи возникают в тех случаях, когда разные группы одной и той же молекулы попадают в несколько различных полостей.

Острый и гнилостный запахи связаны не с формой молекул, а с их электрическим состоянием. Большой положительный заряд воспринимается как острый, едкий запах; отрицательный заряд - как гнилостный запах.

Согласно стереохимической теории на поверхности оболочки обонятельных клеток должны быть крохотные, невидимые даже в современные электронные микроскопы впадины, желобки и ямки, по форме и размерам соответствующие молекулам, обуславливающие первичные запахи. Молекулы пахучих веществ в зависимости от своей формы попадают в то или иное углубление и, как ключ в замке, "открывают" обонятельную клетку, возбуждая её. В клетке возникают биотоки, которые поступают в мозг, передавая в высшие обонятельные центры информацию о природе и интенсивности запаха.

Большинство пахучих молекул имеет сложную форму со многими палочковидными, клиновидными и шаровидными выступами, которые могут внедряться не в однотипные, а в разные по форме углубления обонятельной клетки. В результате возникает не простой, первичной, а смешанный запах, например, запах различных фруктов.

Исходя из стереохимической гипотезы, Эмуру удалось даже предсказать запахи ряда вновь созданных веществ. Он сумел также получить сложные запахи кедрового и сандалового деревьев путем смешивания в определенных пропорциях нескольких веществ с камфароподобным, мускусным, цветочным и мятным запахами.

Физическая (электромагнитно-волновая) теория запаха.

Согласно физической теории причиной запаха является не форма молекул, а их способность излучать электромагнитные волны и тем самым быть чем-то вроде радиопередатчика. Поэтому, согласно этой теории, считается, что для ощущения запаха необязательно, чтобы молекула пахучего вещества соприкасалась с клеткой-датчиком.

Все душистые вещества сильно излучают лучи (электромагнитные волны определенного диапазона). Спектры их излучений состоят из волн длиной от 1 до 100 мкм. У каждого вещества свой спектр. Иногда он довольно сложный и состоит из ряда ярких полос. Им соответствуют волны, на которых молекула "радирует особенно громко".

Иными словами, молекула вибрирует, излучая при этом электромагнитные волны. Таким образом, молекула пахучего вещества рассматривается как своеобразный генератор инфракрасных лучей, которые улавливаются приемниками таких лучей - нервами обонятельными клетками. Тем самым обоняние сближается со зрением. Это предположение подтверждается тем, что участки слизистой оболочки носа, воспринимающие запахи, окрашены в такой цвет, как и клетки глаза, воспринимающие свет.

Известно, что окрашенные молекулы, как правило, менее стойки и гораздо легче возбудимы, чем неокрашенные. Колебания молекулы пахучего вещества накладываются на собственные колебания частиц пигмента, которые резонируя, вызывают перераспределение зарядов в нервной ткани, в конечном счете, приводя к нервному импульсу - сигналу о запахе.

Некоторые ученые отводят обонятельной клетке роль не только радиоприемника, но и радиопередатчика. Особые обонятельные волоски якобы регенерируют волны длиной 8-14 мкм. С приближением молекул, поглощающих это излучение, регенерация усиливается, вместе с лучами уходит тепло. Охлаждение нервных окончаний в слизистой оболочке вызывает ощущение запаха.

Химическая теория запахов не исключает физическую; скорее одна другую дополняет. Можно допустить, что молекулы одинаковой примерно формы (сходные по строению) будут и вибрировать почти одинаково. Тогда и спектры излучения у них будут мало отличаться один от другого.

Сложность вышеназванной проблемы обусловлена отсутствием в настоящее время объективных критериев запаха. Этим объясняется, что при органолептической оценке запаха пользуются психолого-физиологическими понятиями типа "приятный" или "неприятный", "сильный" или "слабый".

Восприятие запаха человеком субъективно при оценке приятного и неприятного, установлении сходства между запахами. Чувствительность обоняния зависит от многих факторов: психологического состояния, концентрации пахучего вещества, длительности его воздействия и т.д.

Чувствительность обоняния быстро притупляется, если какое-то вещество длительно воздействует на рецепторные клетки, но это утомление специфично только для данного вещества. К другим веществам они могут быть очень чувствительны. Некоторые люди либо совершенно лишены обоняния, либо способны ощущать запах одних веществ, но не чувствовать запаха других.

Восприятие запаха зависит также от некоторых физических свойств ароматических веществ:

- упругость паров обеспечивает соприкосновение молекул вещества с обонятельными луковичками. Вещества с более высокой упругостью паров выделяют больше молекул, чем вещества с низкой упругостью паров, поэтому запах первых воспринимается как более интенсивный. Упругость паров возрастает с увеличением температуры.

Этим свойством пользуются для обнаружения слабых запахов, не воспринимаемых при комнатной температуре. По этой же причине запрещено определять запах очень холодных продуктов;

- растворимость в жирах;

концентрация пахучих веществ в воздухе влияет на интенсивность восприятия запаха, а иногда и на его тон. Так, индол в небольших концентрациях имеет запах фиалки, а в больших - фекалий. Заметные отличия воспринимаемых ощущений наблюдаются при разнице в концентрации вещества не менее 30;

- адсорбция пахучих веществ слизистой оболочки носа является обязательным условием их восприятия, причем адсорбция опережает импульс рецептора обоняния;

- температура окружающей среды и летучесть вещества. Так, например, запах органических соединений хорошо воспринимается при комнатной температуре, если их молекулярная масса не превышает 300.

Комплекс пахучих веществ запаха пищевых продуктов состоит из большого числа компонентов, принадлежащих различным классам веществ. К ним относятся эфирные масла, в состав которых входят сесквитерпеновые и монотерпеновые углеводороды, циклотерпены, их кислородопроизводные, а также летучие кислоты, альдегиды, спирты, сложные эфиры; фенолы и серосодержащие эфирные масла; продукты распада белков, жиров; меланоидины. Всего в пищевых продуктах идентифицировано свыше 2000 компонентов.

Наиболее богаты ароматическими веществами пряности, кофе, чай, шоколад, свежие плоды и овощи. Так, в кофе обнаружено 370 компонентов.

Учитывая сложность комплекса ароматобразующих веществ и зачастую невозможность дать определенную характеристику запаха пищевых продуктов, при органолептической оценке прибегают к примерному определению - "запах, соответствующий продукту". Только в отдельных пищевых продуктах основной запах обуславливают преобладающие летучие вещества (например, тон в цитрусовых придает цитраль, а в лавровом листе - пинен).

Наличие преобладающих веществ в формировании запаха пищевых продуктов предопределяет одно из важных направлений исследований качества - изучение компонентов, определяющих типичный аромат того или иного продукта, что позволяет скорректировать данные инструментального анализа и органолептических восприятий. Пока имеются только отдельные работы, в которых сделана попытка корреляции инструментальных данных и органолептической оценки.

Представляет интерес исследования, проведенные В.Т. Поповским и другими учеными по корреляции данных исследования веществ аромата ягод и плодов, определяемых с помощью газовой хромотографии, и аромата, определяемого органолептически.

Установлено, что специфический запах, например, абрикосов, черной смородины и других обусловлен отдельными веществами или группой веществ, относящихся к высококипящим соединениям. Букет плодов создается комплексом веществ. Авторами предложена упрощенная классификация групп летучих веществ и, сделана попытка, определить их роль в формировании типичного аромата исследованных соков.

Кроме приятных запахов пищевые продукты могут иметь нежелательные запахи, чаще всего затхлый, гнилостный, которые ухудшают качество. Причинами их возникновения являются микробиологические или биохимические процессы.

Для оценки вклада веществ в формирование запаха в качестве единицы измерения применяют ароматическую величину, или коэффициент ароматичности, рассчитываемый по формуле:

(2)

где Ка - коэффициент ароматичности;

М - массовая доля вещества;

С - пороговая концентрация этого вещества.

Для ароматизации пищи широко применяют ароматические соединения. В связи с обширными исследованиями, которые проводятся в области химии запаха, и интенсивной разработкой ароматизаторов классификация ароматизирующих (равнозначно одорирующих) веществ делится на 3 группы (по системе Дуранса - на 4 группы):