Зависимость цвета вещества от поглощаемой части спектра

При падении луча света на вещество возможны следующие случаи:

– лучи света полностью проходят через вещество, в этом случае визуально вещество кажется бесцветным, прозрачным;

– лучи света отражаются веществом не менее, чем на 90%, продукт воспринимается белым (например, сахар, соль);

– лучи света полностью поглощаются веществом, продукт кажется черным (например, чай);

– вещество поглощает часть лучей, в этом случае цвет его воспринимается глазом по отраженной части спектра (см. табл.1.1, колонка 3).

Все цвета подразделяются на хроматические (окрашенные) и ахроматические. К последним относится серый цвет, имеющий оттенки в диапазоне от белого до абсолютно черного. Серый цвет отсутствует в спектре и не может быть охарактеризован длиной волны электромагнитного спектра. Этот цвет определяется лишь показателем яркости. Все остальные цвета относятся к хроматическим, каждому из которых отвечает либо узкий интервал электромагнитных волн, либо сочетание в определенных соотношениях лучей нескольких спектральных цветов. Практически нет природных веществ, которые бы отражали лишь один узкий участок спектра, поглощая остальные лучи. Например, лимон отражает одновременно зеленые, желтые и красные световые лучи, а глаз воспринимает его желтым.

При смешивании хроматического и ахроматического цветов первый определяет цветовой тон (оттенок), второй – его насыщенность (яркость). Впечатление яркости зависит от следующих факторов:

– яркость освещения объекта – при недостаточном освещении различительная способность глаза резко снижается (например, желтый цвет может восприниматься как коричневый);

– спектральный состав излучения источника освещения – визуально воспринимаемые различия цветов могут либо усиливаться, либо ослабевать (например, при желтом освещении лампами накаливания синие и черные цвета различать труднее, а красные и оранжевые – легче, потому что при достаточной дневной интенсивности света максимальная чувствительность глаза находится в желто-красной области спектра, при низкой интенсивности света глаз более чувствителен к зеленой области спектра);

– физиологические качества дегустатора – возраст, квалификация, нарушения цветового зрения и др. Если в сетчатке глаза имеются генетические отклонения, например, отсутствуют фоторецепторы определенных участков спектра, то глаз не различает соответствующие цвета. Примерно 10% людей имеют аномалии цветового зрения; причем среди них чаще встречаются не различающие зеленый цвет, реже – красный, еще реже – синий. Крайне редки случаи полной цветовой слепоты, когда объекты воспринимаются ахроматически.

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 (красный, желтый…). Несколько сотен названий представляют собой словосочетания цвета и насыщенности (светло-зеленый, ярко-синий…). Часто для обозначения цвета используются термины, ассоциируемые со знакомыми объектами (морковный, золотистый…), либо называют путем комбинирования специальных терминов (сине-зеленый, желто-коричневый…).

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

Цвет является одним из главнейших элементов эстетического оформления пищевых продуктов и способствует привлечению внимания потребителя, вызывает определенные ассоциации и является показателем доброкачественности товара. Так, румяная блестящая корочка хлеба свидетельствует о его вкусовых и потребительских достоинствах; красный, розовый, зеленый цвет томатов – о степени их зрелости и т.д.

Обонятельные ощущения

Ощущение запаха возникает в органе обоняния, находящемся в носовой полости и возбуждаемом определенными летучими пахучими веществами. Обоняние – чувство чрезвычайно тонкое. Обычный человек без труда различает до 1000 запахов – опытный специалист способен различить от 10 до 17 тысяч запахов. Наряду с понятием запаха используют термины «аромат » для обозначения приятного запаха и «букет » для характеристики сложного аромата, развивающегося в результате ферментативных и химических процессов (при выдержке коньяка и вин, созревании сычужных сыров, рыбных консервов типа шпрот и сардин, обжаривании зерен кофе, ферментации чая).

Запах продукта может быть обусловлен композицией 2-х, нескольких или многих низкомолекулярных компонентов (аромат шоколада, чая, кофе, копчения) либо присутствием ключевого вещества. Многие продукты имеют композиционный аромат, который развивается при созревании плодов, ягод, овощей либо при технологической обработке (обжаривание бобов какао и зерен кофе, выпечка хлеба, копчение мяса и рыбы, брожение пива и др. ферментативные процессы). Ароматообразующие композиции в данных случаях содержат несколько десятков или сотен веществ.

Пороговые концентрации различных веществ колеблются в широких пределах. Например, запах этилового спирта ощущается при концентрации 1 мг / м ³ воздуха, масляной кислоты – 0,001 мг / м ³, ванилина – 2·10^–7 мг / м ³. В зависимости от пороговой концентрации и массовой доли вещества человек может воспринимать запах одного и того же соединения по-разному. Например, при большой концентрации индол имеет отвратительный запах, а при незначительной – приятный цветочный аромат.

Химические соединения, обладающие запахом, ощущаются сенсорно достаточно сильно, поэтому обычно они используются в качестве ароматизаторов с массовой долей 1–10 частей на 1 млн. 1 кг пищи с ароматообразующими веществами в количестве 1 часть на 1 млн. содержит только 1 мг этих веществ.

Летучие вещества служат источником информации о качестве продуктов. Раздражая обонятельные рецепторы, они дают человеку сведения о свежести продукта, вызывая аппетит, либо, наоборот, слабым или дефектным запахом сообщают о недоброкачественности пищи. Продукты с высоким содержанием питательных веществ теряют свою ценность, если имеют неприятный запах (как и вкус). Отрицательная оценка запаха используется человеком как сигнал и часто спасает от пищевых отравлений.

Существует несколько систем классификации запахов. Наиболее распространенная из них выделяет 7 основных запахов:

1. камфарный (запах гексахлорэтана);

2. муксусный (запах муксуса, ксилола);

3. цветочный (запах α-амилпиридина);

4. мятный (запах ментола);

5. эфирный (запах эфира);

6. острый (запах муравьиной кислоты);

7. гнилостный (запах сероводорода).

Запах продукта образуется в результате сложного сочетания самых разнообразных химических соединений (ароматических углеводородов, сложных эфиров, альдегидов, кетонов, кислот и других веществ). Некоторые из этих веществ находятся в исходном сырье в составе, например, эфирных масел (апельсины, лимоны); другие возникают в процессе технологической обработки сырья и полуфабрикатов (чай, кофе, хлеб). Так, идентифицирован и глубоко изучен ряд веществ, возникающих в процессе выпечки имеющих запах корки свежевыпеченного хлеба. К ним относится 1,4,5,6–тетрагидро–2–ацето-пиридин, который обладает запахом корки свежевыпеченного хлеба и при добавлении к черствому хлебу придает ему соответствующий аромат свежего. В настоящее время специалисты считают, что число ароматических веществ, играющих существенную роль в образовании запаха, исчисляется 200–400 соединениями различной химической природы. Так, в концентратах запаха кофе, рома. черной смородины найдено 150–300 ароматических веществ.

Вкусовые ощущения

Оценка вкуса занимает основное место в органолептике. Вкус продукта определяется в ротовой полости путем возбуждения органов вкуса определенными растворимыми веществами. Поскольку носовая полость сообщается с ротовой полостью, первоначальное обонятельное ощущение часто сливается с вкусовым или дополняется новыми оттенками при определении вкуса. Поэтому для многих продуктов запах и вкус оценивают как один общий показатель качества. Для характеристики комплексного ощущения запаха и вкуса применяют термины «вкусность» или «флевор» (от лат. flavour – аромат). Понятие «флевор» (“флейвор”) может включать и ощущение консистенции продукта, воспринимаемое в ротовой полости. Для описания вкуса и запаха употребляют термины «характерный» или «посторонний». Второе понятие включает не свойственные оцениваемому продукту запах или вкус. Вкусовые и ароматические вещества пищевых продуктов выполняют роль раздражителей и являются столь же необходимыми компонентами питания, как белки, жиры, углеводы и другие вещества пищи.

Физиологический анализ вкусовых ощущений позволил выделить из огромного разнообразия ощущений 4 основных вкуса:

1. сладкий (вкус сахара, сахарина, некоторых аминокислот);

2. кислый (вкус винной, молочной, лимонной, яблочной и др. кислот);

3. соленый (вкус поваренной соли);

4. горький (вкус кофеина, хинина, солей кальция, магния, калия).

Однако сложные вкусовые ощущения не основываются на сочетании этих четырех элементов вкуса. Продукт, попадая в полость рта человека, воздействует на различные рецепторы, вызывая при этом смешанные ощущения вкуса, запаха, боли, температуры, и дополненные зрительными, а иногда и слуховыми ощущениями, в целом определяет аппетит. Например, говорят, что вкус у этого продукта острый (вызывается ощущением не вкуса, а ожога слизистой оболочки), вяжущий (вызывается частичной денатурацией белка под действием дубильных веществ) и т.д.

Вкусовые ощущения воспринимаются с различной скоростью. Наиболее быстро возникает ощущение соленого вкуса, затем сладкого и кислого, значительно медленнее – горького. Это объясняется неравномерным расположением вкусовых рецепторов на языке человека (Рис.1.1). При содержании в пищевых продуктах различных вкусовых веществ ощущается сложный вкус: кисло-сладкий (ягоды), кисло-соленый (квашеная капуста), сладко-горький (шоколад). Если в продукте находятся вещества, одновременно вызывающие ощущение кислого и горького вкусов или сладкого и соленого, то эти вкусы воспринимаются раздельно.

Рис.1.1. Дифференцирование вкусовых восприятий языка

Ощущение вкуса может меняться в зависимости от свойств растворенных веществ и их концентрации. Например, раствор NaCl ниже пороговой концентрации воспринимается сладким; сахар и другие вещества с интенсивным сладким вкусом в концентрированном растворе имеют горький вкус.

Вкус большинства продуктов питания зависит от наличия в них летучих веществ – осмофоров. Наибольшая концентрация этих веществ образуется только при правильном ведении технологического процесса, что обеспечивает полноту вкуса продукта. Так, в составе ароматического комплекса хлеба найдено более 150 веществ, среди которых имеются карбонильные соединения, органические кислоты, спирты, сложные эфиры, а также гетероциклические соединения, амины и др. В настоящее время в отраслях пищевой промышленности широко применяют различные препараты для имитации вкуса, запаха и цвета. Например, меланоидиновые препараты позволяют исключать процессы жаренья, практически полностью имитируя показатели качества жареных продуктов.

В продуктах одни вещества могут маскировать, или, напротив, усиливать вкусовые ощущения других компонентов пищи. Смешивание основных вкусов может вызвать различные вкусовые явления, например:

– соперничество вкусов: при одновременном воздействии различных вкусовых импульсов более слабый вкус исчезает (самый сильный вкус – горький);

– компенсация вкусов (например, в кислой среде фруктоза слаще, а глюкоза менее сладкая);

– исчезновение вторичного (остаточного) вкуса – вкуса, который появляется после опробования продукта, сохраняется некоторое время и отличается от характерного вкуса;

– вкусовая гармония: сочетание различных вкусов, хорошо гармонируют сладкий и кислый, соленый и сладкий, горький вкус практически невозможно сочетать с другими вкусами;

– вкусовой контраст (например, вода кажется сладковатой, если перед ее опробованием ощущается соленый вкус, а малосоленые продукты – более солеными, что необходимо учитывать при определении порядка подачи проб на дегустацию).

Осязательные ощущения

Осязательные или тактильные (от лат. tactilus – осязательный) ощущения позволяют определить консистенцию, структуру, температуру продукта, степень измельчения и некоторые другие физические свойства. Осязание (восприятие кожей) механических раздражителей разделяют на касание, давление (нажим) и вибрацию. В органолептике наиболее важным является ощущение касания.

Чувствительные рецепторы, реагирующие на прикосновение, глубокое осязание, температуру, обильно размещены в ротовой полости, на концах пальцев, ладонях (всего на поверхности кожи и слизистой оболочке расположено около 500 тысяч рецепторов). Способность к осязанию зависит от внешних факторов (при отрицательной температуре осязательная восприимчивость рецепторов снижается) и индивидуальных особенностей дегустатора (обычно с возрастом осязание человека сильно ослабевает).

Наиболее важное осязательное ощущение при оценке качества продукта – консистенция. Это понятие используется для характеристики суммы свойств продукта, воспринимаемых органами зрения, обоняния и осязания. Визуально определяют жидкую, твердую, гранулированную, порошко-, мазе- и сиропообразную консистенцию. С помощью нажима оценивают плотность, эластичность. Органами осязания, находящимися в ротовой полости, ощущают волокнистость, крошливость, нежность и другие признаки консистенции.

Согласно стандарту СЭВ термин «консистенция » означает характерный признак продукта, воспринимаемый ощущениями, возникающими при возбуждении механических и осязательных рецепторов, особенно в ротовой полости, а также при сопротивлении, которое оказывает продукт при попытке его деформировать. Фрагмент классификации параметров консистенции показан на рис.1.2. Консистенция продукта воспринимается потребителем как составляющая флевора. Например, резиноподобный бифштекс вызовет отвращение, даже имея превосходный аппетитный цвет, вкус и аромат.

Параметры консистенции делят на 3 группы:

1. Механические – параметры, характеризующие реакцию продукта на внешнее силовое давление (действие зубов, языка, нёба при пережевывании пищи); к ним относятся твердость, сцепление частиц, вязкость, эластичность, клейкость.

2. Геометрические – параметры, зависящие от микроструктуры продукта. Они подразделяются на 2 подгруппы: параметры, определяемые формой и размерами частиц (обозначаются терминами «однородный», «порошкообразный», «мучнистый», «спекшийся», «рассыпчатый» и др.) и параметры, определяемые формой и ориентацией составляющих текстуру продукта (обозначаются терминами «волокнистый», «слоистый», «стекловидный», «пористый», др.).

3. Прочие параметры – зависящие от присутствия воды или жиров, определяются терминами «сухой», «мокрый», «водянистый», «маслянистый», «жирный» и др.

Рис.1.2. Классификация параметров консистенции пищевых продуктов

Консистенция не только взаимосвязана с вкусовыми свойствами продукта, но и влияет на усвояемость или характеризует свежесть. Например, присутствие частиц оболочки зерна пшеницы или ржи в муке ухудшает вкус и снижает усвояемость хлеба; о свежести мяса или рыбы судят обычно по запаху и эластичности мышечной ткани. Для придания продукту желаемой консистенции применяют загустители, студнеобразователи, эмульгаторы, пенообразователи, разжижители и другие вещества.