Soluții tampon și stabilitatea aditivilor alimentari - ChemPRIME
De la ChemPRIME
Băuturi răcoritoare și tampoane
Până acum ați aflat despre pH în soluții în care fie un singur acid, cum ar fi acidul citric, fie o singură bază, cum ar fi ionul citrat au fost adăugate în apă. Acum, să luăm în considerare soluțiile preparate atât cu un acid, cât și cu o bază. Cel mai simplu caz al unei astfel de soluții apare atunci când acidul și baza sunt conjugate între ele și sunt, de asemenea, prezente în cantități comparabile. Soluțiile de acest tip special sunt numite soluții tampon deoarece este dificil să-și schimbe pH-ul chiar și atunci când se adaugă o cantitate apreciabilă de acid puternic sau bază puternică.
De ce sunt importante soluțiile tampon în alimente?
Soluțiile tampon în alimente joacă un rol important în menținerea valorilor specifice ale pH-ului pentru o activitate optimă a enzimelor, solubilitatea proteinelor și funcționalitatea. După cum sa discutat în exemplele anterioare, pH-ul poate modifica și culoarea și aroma alimentelor și este un factor critic în conservarea multor alimente procesate. Soluțiile tampon sunt, de asemenea, utilizate ca mediu de reacție în producția de ingrediente alimentare și aditivi. Controlul general al pH-ului este un factor major în menținerea stabilității fizice, chimice și microbiologice a alimentelor.
Alimentele conțin numeroși compuși capabili să formeze sisteme de tamponare. Moleculele cu proprietăți acid-bazice găsite în mod natural în alimente includ aminoacizi, acizi organici, proteine și polizaharide încărcate. Alte sisteme de tamponare sunt adăugate în mod intenționat alimentelor procesate, exemple dintre acestea sunt acizii slabi discutați în pH-ul acizilor slabi din alimente și bazele lor conjugate corespunzătoare.
Cum calculăm pH-ul soluțiilor tampon?
Ca exemplu de soluție tampon, să luăm în considerare soluția obținută atunci când se adaugă 3,00 mol acid acid citric (H3C6H5O7) și 2,00 mol citrat monosodic (NaH2C6H5O7) la suficientă apă pentru a produce o soluție de volum total 1 dm³. Concentrația stoichiometrică a acidului citric, și anume, cA, este apoi 3,00 mol dm –3, în timp ce concentrația stoichiometrică a citratului de sodiu, c, este de 2,00 mol dm –3. Ca rezultat al amestecării celor două componente, unele din acidul citric, să zicem X mol dm –3, este transformat în ion citrat și ion hidroniu. Acum putem întocmi un tabel pentru a găsi concentrațiile de echilibru în mod obișnuit.
Acum putem substitui concentrațiile în expresia de echilibru
din care obținem
. (1)
Pentru a rezolva această ecuație, facem aproximarea că x este neglijabil de mic în comparație cu ambele 2.00 și 3.00, adică doar o fracțiune mică de acid citric s-a transformat în ion citrat. Atunci avem
sau
De cand X este doar 0,1 la sută din 2,00 sau 3,00, aproximarea este valabilă și nu este necesar să se obțină oa doua aproximare prin hrănire X înapoi în ecuație. (1). Putem astfel concluziona că
și
Acest exemplu demonstrează două caracteristici evidente:
1 Când acidul și baza sa conjugată sunt amestecate, foarte puțin din acid este transformat în bază sau invers. (X este mic comparativ cu 2.00 și 3.00.)