В каких единицах измеряется кислотность пищевых продуктов

Если вы обратили внимание на заголовок этой статьи, то, вероятнее всего, вы обладаете тем или иным опытом измерения pH в пищевых продуктах. Насколько вы уверены в точности результатов измерений? А ведь точность очень важна не только из соображений безопасности пищевой продукции. От неё также зависят качество и вкусовые характеристики этой продукции. Между тем, приятная новость заключается в том, что сегодня для того, чтобы получать точные результаты тестирования рН, вовсе не обязательно быть техником или учёным. Ведь существуют специальные технологии и приборы, не требующие изобилия специальных знаний для их применения.

С технической точки зрения pH – это  активность ионов водорода в растворе. Измеряется она по шкале от 0 до 14, где значение 7 является нейтральным. Эффективный мониторинг pH в пищевой промышленности начинается с тестирования сырья и продолжается в течение всего процесса производства, вплоть до появления конечного продукта.

Влияние рН на качество продуктов

pH является важным параметром, поскольку эта величина влияет на такие пищевые характеристики, как текстура, вкус, аромат и многое другое. Сыр является отличным примером того, как pH влияет на химические и физические свойства пищи. Так, по мере снижения рН белковые соединения в этом продукте изменяются и казеин теряет способность взаимодействовать с водой. Это приводит к более твёрдой консистенции сыра, характерной для выдержанных чеддеров и сыров с белой плесенью.

Казеиновая матрица сыра создается путем белкового связывания. У сортов с начальным pH выше 5.0 происходит сшивание фосфата кальция и казеин взаимодействует с водой наиболее интенсивно, создавая эластичную, более гладкую текстуру, характерную для молодых швейцарских сыров и сыров чеддер.

Пищевая безопасность и её регулирование с помощью рН

pH играет решающую роль в подавлении роста микроорганизмов. Именно по этой причине такие государственные органы, как, например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), регулируют уровни pH во многих коммерческих пищевых продуктах.

Вообще говоря, в соответствии со стандартами еда подразделяется на две категории: продукты, включённые в первую, имеют естественный pH менее 4.6 и также известны, как кислые продукты, в то время как низкокислотная еда из второй категории обладает pH выше 4.6. В подкисленные продукты кислота добавляется для понижения конечного pH низкокислотного продукта до уровня ниже 4.6, после чего эти продукты становятся подкисленными – это, например, консервы, соусы.

При производстве подкисленных продуктов конечный рН выше 4.6 приведет к созданию среды, способствующей росту вредных бактерий, которые при употреблении представляют опасность для здоровья населения.

Лучшие методы измерения pH продуктов питания

Определение лучших практик для измерения pH пищевых продуктов может вызвать некоторые проблемы в силу того, что существует большое разнообразие различных методов отбора проб, моделей рН метров и конструкции электродов. Однако есть определённые правила, при соблюдении которых измерения будут, по крайней мере, безопасными.

Несмотря на то, что весьма популярными являются индикаторные полоски и другие методы анализа рН, наилучшая возможная точность при исследовании пищевых продуктов достигается с использованием рН метра и электрода. Этот метод обеспечивает высочайшую степень точности, поскольку он менее субъективен, нежели химический метод испытаний, в котором для определения pH используются цветовые индикаторы.

Выбор pH метра и электродов

Выбор pH метра и электрода имеет решающее значение для получения точных и надёжных результатов при измерении pH в продуктах питания. Прочный портативный измеритель обеспечивает мобильность для измерения pH в любом месте и в любое время на производственном объекте, а высокопроизводительный настольный измеритель лучше всего подходит для стационарного лабораторного использования.

Многие портативные и настольные рН метры снабжены внутренними хранилищами памяти для регистрации данных и расширенными диагностическими возможностями, помогающими сделать тестирование максимально удобным для пользователя. Минимальные требования к рН метру для пищевых продуктов обычно включают разрешение 0.01 рН, возможность калибровки по 2 точкам, наличие автоматической температурной компенсации и специализированных электродов для продуктов питания.  

Немаловажным является материал изготовления измерительных частей электрода. Среди наиболее популярных – пористая керамика. Она прекрасно работает в водных растворах. Другим материалом является политетрафторэтилен (также называемый ПТФЭ, PTFE или фторопласт), который отталкивает твёрдые вещества, поэтому соединения из него идеально подходят для растворов с высоким содержанием твёрдых веществ, таких как фруктовые соки, поскольку помогают предотвратить засорение.

Правильно выбранный pH электрод для вашего пищевого продукта обеспечит наилучшие результаты и длительный срок службы.

Калибровка рН метра

При калибровке pH электрода важно выбрать буферы, которые «заключают в скобки» ожидаемое значение рН тестируемого образца. Брекетинг – это как раз именно такой процесс калибровки рН метра, поскольку он выполняется по точкам выше и ниже ожидаемого значения.

Процесс калибровки довольно прост. Когда датчик pH помещается в раствор, то генерируемое напряжение преобразуется в значение pH. Буферный раствор рН представляет собой раствор известного значения, с которым и происходит сравнение показателей прибора.

Под напряжением смещения обычно принимают ± 60 мВ для буферного раствора рН 7.01. Значительные изменения этой величины могут указывать на то, что буфер больше не обладает значением pH, указанным на упаковке, или на то, что на электроде pH есть покрытие. Специалисты рекомендуют, чтобы смещение составляло ± 30 мВ.

Калибровка pH электрода до точек с номиналом pH 4.01 или 10.01 называется регулировкой наклона. Это значение относительно смещения определяет наклон линии, используемой рН метром для корреляции мВ и pH измеряемого образца. Электрод с наклоном 100% будет генерировать 59.16 мВ/рН при температуре раствора 25 °C. Большинство измерителей pH калибруют до наклона от 85-105 % при 25 °C. Так или иначе, наклон рН электрода должен быть больше 90%, в противном случае его следует заменить. Впрочем, со временем будут ухудшаться все электроды. Обычно это постепенный процесс. Любое значительное изменение наклона от одной калибровки к следующей также является показателем загрязнения буфера pH. Именно поэтому многие производители предлагают тестеры с проверкой CAL, чтобы помочь вам определить, когда зонд отклоняется от идеального смещения и наклона. Измеритель с проверкой CAL отобразит «чистый электрод», «контрольный буфер» и сообщит об общем состоянии электрода путём мониторинга его характеристик во время калибровки.

Техническое обслуживание рН метров

Регулярное техническое обслуживание и правильное хранение рН метров и электродов имеют решающее значение для обеспечения точных измерений рН пищевых продуктов. Жиры, масла и белки, содержащиеся в них, оставляют остатки на чувствительной поверхности электрода, что приводит к засорению соединения и ухудшению рабочих характеристик.

Идеально подходят для ухода за измерителем готовые чистящие растворы, поскольку они специально разработаны для очистки электрода в зависимости от состава исследуемого образца – это, например, специализированный очиститель для образцов с высоким содержанием белка, таких как мясо.

При длительном или кратковременном хранении лучше всего использовать специальный раствор для хранения, с тем, чтобы поддерживать гидратирование стеклянной колбы pH электрода и предотвращать засорение соединения солями. Никогда не храните электрод в сухом состоянии, а также в дистиллированной, деионизированной воде или в воде, подвергшейся обратноосмотической фильтрации, так как это сократит срок его службы и будет способствовать снижению производительности.

По материалам статьи Дэйва Масулли, выпускника Колледжа Род-Айленда, обладателя ученой степени по химии и биологии, сотрудника компании Hanna Instruments. Среди главных увлечений Дэйва – научный анализ продуктов питания под чашечку хорошего кофе.