pH值测试和对食物的酸度计分析

pH值是一个可测量的参数的值0至14,定义解决方案的酸度或碱度。解决方案与pH = 7被认为是中性的,pH < 7被认为是酸性,pH值> 7被认为是基本的,或碱性。术语pH值可以被定义为“潜在的氢离子”和它的价值决定了分子的化学环境,许多因素影响属性等化合物的溶解度,化学反应,可用性的营养、生理功能和微生物活动和其他很多。在本文中,我们将考虑如何测量pH值,它告诉我们,它在食品工业中的作用。

pH值测试的过程是一种物质的酸度或碱度确定。表达解决方案的酸度带来挑战,因为它涉及到一个离子物种量化,在广泛的浓度。因此,一个更方便的方式来表达这个属性建立了基于对数的氢离子浓度的测量解决方案。

根据阿伦尼乌斯酸和碱理论,物质可分为基于什么样的离子在水中分离时形成。即。酸是任何物质,溶解在水中时,会产生分离氢(H⁺)离子和水合氢离子H₃O⁺,一个基地是一个物质,溶解在水中时,产生的羟基(OH^{- - - - - -})离子。¹在这种背景下,pH值量化规模H⁺离子在溶液中,被定义为倒数的对数氢离子活度,(α_{H +})根据以下方程:

pH =日志₁₀(α_{H +})=日志₁₀(1 /α_{H +})

方程1: pH值的计算公式。

酸度计是一种电动装置用来测量氢离子活动水性的解决方案。²pH计在许多应用,如用于实验室实验,检测食物和饮料,在石油和天然气行业,药品试验,验证水治疗和农业等等。图1展示了pH值规模和普通产品的放置和物质。

图1: pH值共同产品的规模和表示根据他们的pH值 。信贷:技术网络。188金宝搏备用

酸度计测量电势(或电压)之间的差异电极放置在要测试的解决方案。越是酸性溶液,带正电的H⁺离子存在,因此电势越大产生的电流。这个测量可以通过执行各种各样的设计,但总是包含两个电极,可以个人或集成在一个单一的调查。最现代的、紧凑的设计包括一个玻璃探头(参见图2)包含两个电极,参比电极内部和外部样品电极。这些电极通常由银线覆盖着氯化银和探针充满了氯化钾(氯化钾)的缓冲溶液pH值7。测量pH值的区别是在H⁺活动参考缓冲区内探针和样品之间的解决方案。²

图2: pH值调查的代表 。来源:作者。

因为pH值测量对参考执行,校准达到准确测量是至关重要的。校准确保pH电极的电压输出正确与pH值已知的解决方案。此外,pH值的计算依赖于温度。³温度补偿然后准确的结果的关键。这个赔偿是由温度传感器接触测试解决方案或在某些设计,集成测量探针。

测量协议和探针几何可以根据测量方法调整。⁴最简单的测量透明液体样品或较低的悬浮固体,如明确的果汁,酒或醋。在这些样本中,直接测量是由将探针插入液体和阅读。直接测量也可以执行在凝胶或半固体食品如奶酪、酸奶或堵塞。这些决定通常是执行与锥形探针(或插入探针),直接引入到产品。直接测量凝胶或半固体通常需要更长的时间达到一个稳定的阅读和仅适用样品一致。在这些测量是不可能的,样品测试样本可以在蒸馏水稀释或混合根据特定的协议。稀释和混合后,固体被过滤或离心分离和液体部分可以进行测试。额外的调查设计是可用的,如“额外薄”探测微量的样品或“流过”类型,允许连续在线测量。

总的来说,酸度计是一个多功能的设备,容易控制和操作,产生快速、可重复的测量。有便携式pH米,所以他们可以很容易地攷虑运输和使用。然而,必须采取特别注意调查´s清洁,避免样品污染,避免损害脆弱的探针结构。

酸度计是最多才多艺的和可靠的方法来确定pH值,因此被认为是黄金标准pH值测试。³然而,还有其他的方法可以确定pH值和酸度,可能更适合在特定的过程或需要更少的先进的设备,包括降低成本。

pH值指标

酸- - - - - -基本指标,或pH值指标,是物质改变颜色根据解决方案´s博士这些化合物通常是弱酸或基地,当溶解在水中,略有分离并形成离子´s pH值没有显著影响的解决方案。²一些指标改变颜色,而另一些人则从彩色变成无色状态。常见的pH值指标是酚酞的例子(无色< 8.3,pH值为8.3和10之间它是紫色的- - - - - -粉色,将无色再次从12)或甲基红(红色< 4.4,在4.4和6.2之间是橙色和黄色> 6.2)。也有天然的pH值指标,如花青素在鲜花、水果和蔬菜或石蕊指示剂染料,pH敏感染料从地衣中提取的混合物。这些自然pH值指标目前作为自然、食品级替代合成染料在应用,如pH-sensitive智能食品包装。⁵

不同的指标可以组合给逐渐改变颜色pH值范围宽,创建一个通用指标。溶液的pH值大约可以识别通用指标时混合解决方案。另外,精确测量可以通过执行吸光度光谱使用比尔-朗伯定律计算酸碱指示剂,⁶,相关材料的光吸收特性等化合物的浓度。光谱pH值决定使用单一酸- - - - - -基本指标高度准确,结合两个或两个以上的指标会导致精度降低。

pH值条

pH值基于石蕊测试条方法,涉及的混合物pH敏感染料固定在纸带。物质在报纸上显示不同的颜色在不同的酸度可以与一个参考图(图3)。一些酸碱测试条可以衡量一个从0到14日,但也有pH测试条,可以测量只酸或碱性物质,但这样做更精确。测试条很容易使用,便宜,一次性和提供快速的结果。然而,测试条提供低精度和实验错误很常见,尤其是在技术依赖于运营商的色彩感知。⁷因此,pH值测试条是一个伟大的解决方案快速和低预算决定中,最重要的不是精度和安全约束。对于其他应用程序,必须使用更精确和可靠的方法。

图3: 的例子 pH值带参考图。 来源:作者。

滴定法

在食品分析中,有两个相关的概念处理酸度:pH值和可滴定酸度。我们已经建立了pH措施分离氢的浓度⁺离子,滴定酸度措施的总和自由质子和un-dissociated酸在溶液中。换句话说,总可滴定中质子的物质中和碱或其能力。⁸这个参数是很重要的,因为它更好地与相关知觉的食物比pH值的属性。

可滴定酸度是由添加标准基本解到一个已知数量的测试样本。滴定终点的确定通过目标pH值测量pH计或指示剂染料的颜色变化(见图4),最常见的酚酞。通过考虑增加体积的标准基础及其浓度,可滴定酸的浓度对样本可以发现,被表示为占主导地位的浓度(g / L)有机酸(如乳酸奶制品)。有几个标准方法来确定在不同的食物可滴定酸度;然而,样品需求和准备类似的描述的酸度计测量。⁴样本数量必须清楚,必须避免悬浮物和使用染料的情况下,必须采取特别注意与样品的颜色,因为它会阻碍指示器的色彩感知的转折点。总体布局可滴定酸度测试包括一个烧杯样例,电磁搅拌器,以确保同质性和滴定管逐步添加标准的基础。

图4: 表示一个滴定布局用酸度计确定端点(a)或使用酸碱指示剂来确定端点的颜色变化(B)。 来源:作者。

挥发性酸

挥发性酸是衡量食品中的挥发性酸产品。它最常表现在葡萄酒和其他酒精饮料作为产品的指标´s质量和腐败。值表示为醋酸的浓度,因为它是最大的贡献者这个参数,但其他酸如乳酸、甲、丁和丙酸能做出怎样的贡献。⁹挥发性酸与酸检测到他们的香味比口感,所以许多食品产品的质量是与挥发性脂肪酸的含量有关。因此,挥发性酸是一个重要的参数,例如,评估黄油后质量和奶酪成熟。通常,挥发性酸是由蒸馏挥发性酸,通过滴定法确定其浓度。如今,更先进的技术(例如,气相色谱法),可用,允许更精确的判断和识别不同的挥发性酸存在于样品。

pH值是高度影响力的食品和饮料生产和质量的变化可以导致严重的意见分歧,一致性和安全的食品。由于这些原因,pH值的参数最频繁发布之前在生产过程中控制和质量控制。

pH值在很大程度上影响生物过程由酶或微生物活动,影响过程收益率和特异性。味道是完全受pH值,因为pH值可以帮助调节甜味和酸味的感觉。此外,纹理是pH值依赖和许多食物(例如,奶酪、果酱和奶油)依赖于准确的pH值来创建和控制所需的结构。pH值也会影响食物的外观,稳定或不稳定的胶体混合物,从而形成模糊的外观或沉淀在清楚混合物。许多食品成分也自然pH值指标,改变颜色根据花青素博士是这样的酒,水果和蔬菜。¹⁰在食品安全、pH值在抑制的生长起着至关重要的作用腐败微生物。由于这些原因,多数监管机构实施规则某些商业食物的pH值,因为一般酸性食物(pH值< 4.6)被认为是安全的,并允许更长保质期。¹¹

pH测试达到粮食生产的所有领域和阶段,是最常见的一种重要分析方法在食品工业中。几乎每个方面食品生产由小型pH值的变化可以修改,食品安全和质量的影响。

• 食品安全
  也许食品工业的主要关心的是食品安全。在这种背景下,pH值控制是至关重要的在确保食品的理化和微生物安全。大多数工业设施依靠标准化的程序,以确保足够的卫生。这些程序通常包括使用强烈的酸和碱清洗存款,管道和食品加工设备通过一些清洗和冲洗周期。pH值测试,通过酸度计或使用指标,是一个标准的程序,以确保适当的清除危险的清洁产品的生产线。此外,pH值调节微生物的类型,可以生长在食品;酸性食品产品越多,更困难的是微生物生存和成长。
  
  
• 质量控制
  自然,pH值测试是必不可少的保证食品分为所需的规范。这是有效的生产的水果和蔬菜,pH值和酸度访问产品的质量的基本因素。¹²原材料的控制,最终产品,甚至在存储、pH值测试将确保食物满足所需的规范。
  
  
• 过程控制和优化
  正如前面解决,pH值控制是酶学和微生物驱动过程的基础。酒发酵和衰老广泛受到pH值,因为在低pH值酵母活动会妥协,和在高pH值必须和酒容易变质的细菌。啤酒酿造过程也依赖于准确的pH值的控制,不仅在发酵中,而且在整个过程。在混合阶段,酶活性受pH值和影响淀粉的降解成可发酵糖,因此整个过程产生。也足够的pH值导致更好的啤酒花萃取和清晰,那么朦胧的最终产品的外观。
  
  乳制品行业也提供了一个共同的pH值测试的重要性的例子。在奶酪和酸奶生产过程中,凝固的牛奶蛋白质受pH值的影响,影响制程良率和最终的纹理。同样,生产过程包括微生物活动强烈影响产品的风味,香气和保质期。从技术的角度来看,pH监测可以作为过程控制参数。前面的例子,使酸奶主要包括降低牛奶的pH值诱导蛋白质凝固。通过监测pH值,可以知道在该过程完成时没有抽样产品或生产过程令人不安。
  
  
• 研究和开发
  最终,pH值反映了化学条件的解决方案。这个参数可以控制养分的可用性,生物功能大分子,微生物活动和化学物质的行为。因此,监测或控制pH值在食品科学和技术是至关重要的,仔细进行研究、开发和测试食品原料、产品和流程。一个很好的例子是pH值控制在处理蛋白质的重要性。¹³蛋白质的结构和功能的一部分,许多食品。他们是动态的大分子,积极响应环境条件和pH值是最基本的因素影响他们的行为和性能。蛋白质的表面电荷(通常是其结构)是pH值的依赖,因此其溶解度、乳化、胶凝、增稠、发泡和水合能力和能够与其他分子受pH值。¹⁴pH值的精确控制关键定义了成功和任何食物配方的性能依赖于这些和其他属性。

酸性食品是什么?

食物可能因为天然酸低pH值,因此,大多数食物是酸性(表1)。通过科学标准,任何食物的pH值低于7被认为是酸性的,然而有子分类根据酸度水平。食品pH值4.6至7被认为是低酸食品更容易受到微生物的增长(如真菌、酵母和致病菌,如肉毒梭状芽胞杆菌)。¹⁵出于这个原因,常见的生产标准和监管立法往往需要使用严重的此类产品保存过程。高酸的食物,如大多数水果和发酵食品,自然pH值低于4.6,确保更高的要求较低的安全与保护问题。同样,应用于酸化食品安全标准,实现pH值低于4.6的食用酸。¹⁶以确保足够的pH值,延长保质期,防止腐败,制造通常包括成分调节酸度、柠檬或醋酸在纯形式或柠檬汁和醋。

表1:一些常见食物的pH值的例子。

碱性饮食已经普及,声称改善健康,抵抗疾病,减少患癌症的风险。基本要求是这样的饮食改善酸碱平衡和提高尿博士然而,这些说法并不科学的支持是基于不健全的前提。一些饮食的倡导者认为,分类与食物无关´s实际pH值,但其对人体的影响或alkali-generating灰或矿物质丰富的内容在这样的食物。这并不改变这一事实酸性和碱性食品的分类由当前的趋势并不是真正的pH值与实际值。因此,普通表和图表根据碱性饮食标准分类的食物根本就是错误的。一个例子,一个这样的“碱性食物”图在图5中可以看到。

图5: 食品的代表根据“碱性饮食”的概念。 信贷:技术网络。188金宝搏备用

事实上,可以感知到的数据在表1中,绝大多数的食物是酸性或中性信息提供的例子如图5不能反映实际的pH值的食物。食物的分布在这些图表似乎更相关的定性观念的影响健康,例如,水果和蔬菜被放置在碱性方面,而脂肪和糖含量高的食物,如快餐食品和糖果,放在酸性的部分。一些食品显示一个碱性pH值,其中鸡蛋,一些贝类和烤产品,如椒盐卷饼是一些例子。椒盐卷饼特别是显示最高的pH值,因为在他们的生产,这些产品都沉浸在小苏打或氢氧化钠的解决方案。此外,声称碱性饮食可以改变身体´s pH值是可疑的,因为没有研究证明它是和人体有几个机制来维持一个稳定的pH值。,无论科学错误和pH值对食物的依赖,“碱性饮食“鼓励健康的饮食模式,集中在新鲜水果、蔬菜和植物性选择。¹⁷相关的限制动物蛋白摄入量,碱性饮食的指导方针也可能导致减少酸性化合物在体内积累,可能改善肾功能。¹⁸不管饮食的有效性或最终健康福利,其分类以及食物出现在列表的pH值应接近与谨慎和意识,它不遵循科学的pH值决定的标准和分类。

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