Warum Zucker nicht verderbt

Warum Zucker nicht verderbt

Zwei Lebensmittel bleiben auf der Theke - frische Tomaten und eine Schüssel Zucker. Innerhalb einer Woche entwickelt sich der eine schwarze Flecken und der andere bleibt makellos, wenn auch in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit ein wenig klumpig. Der Grund? Osmose.

Während Mikroorganismen Zucker lieben, benötigen sie auch eine gewisse Menge Wasser, um zu gedeihen. Dieses Niveau an frei verfügbarem Wasser wird als „Wasseraktivität“ bezeichnet (aw), ”Für Bakterien etwa 0,91, für Schimmelpilze 0,8 und für Pilze (Hefen) mindestens 0,6. Die aw von frischen Lebensmitteln beträgt im Allgemeinen etwa 0,99, während kristalline Saccharose (Haushaltszucker) ein dürftiger 0,06 ist.

In seiner kristallinen Form bindet Saccharose (C12H22O11) mit Wasser (H20). Wenn der Zucker in ausreichender Konzentration vorhanden ist, saugt er das gesamte umliegende Wasser an. Deshalb ist Zucker ein hervorragendes Konservierungsmittel für Lebensmittel. Durch die Osmose zieht der Zucker das verfügbare Wasser aus dem Lebensmittel und reduziert so die Menge an awDies macht es für Mikroben ungeeignet, zu wachsen oder sogar zu überleben.

Insbesondere befindet sich am äußeren Rand einer Zelle die Membran, eine semipermeable Barriere, die es einigen Substanzen, einschließlich Nährstoffen und Abfällen, erlaubt, ein- und auszutreten. Bei einer höheren Konzentration von Zucker außerhalb der Zelle ist die Lösung hypertonisch, was bedeutet, dass Wasser aus der Zelle gezogen wird, wodurch die Bakterien (oder was auch immer die Zelle) schrumpft und stirbt. (Das Umgekehrte könnte möglicherweise auch passieren, wenn die Zuckerkonzentration in der Zelle höher ist, hypoton, wenn Wasser angesaugt wird, möglicherweise bis zum Platzen der Zelle.)

Auf chemischer Ebene ist es auch ziemlich interessant. Beachten Sie den gesamten beteiligten Wasserstoff und Sauerstoff. Zwischen den beiden Molekülen befinden sich 24 Wasserstoffatome und 12 Sauerstoff. Jedes Sauerstoffatom hat eine leichte negative Ladung und jedes Wasserstoffatom hat eine leichte positive Ladung, und in der Chemie ziehen sich Gegensätze an. Alle diese Wasserstoff- und Sauerstoffatome ziehen sich zusammen - zunächst zu ihren jeweiligen Molekülen (Haushaltszucker oder Wasser) und dann in dem Prozess, der die Mikrobe abtötet.

Sie können diesen Absorptionseffekt auch beobachten, indem Sie einfach Zuckerwatte, die aus reinem Zucker hergestellt ist, in eine feuchte Umgebung bringen. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von nur 33% fällt die in der Luft befindliche Zuckerwatte in nur 3 Tagen vollständig zusammen und kristallisiert, da sie die Feuchtigkeit der Luft aufnimmt. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 45% bricht er innerhalb eines Tages vollständig zusammen. Bei einer Luftfeuchtigkeit von 75% dauert es nur 1 Stunde. Aus diesem Grund gibt es erst seit 1972 Zuckerwatte, die nicht auf Nachfrage hergestellt wird. (1972 wurde die erste vollautomatische Zuckerwattemaschine erfunden, die die flauschige Behandlung machen und schnell in wasserdichten Behältern verpacken konnte).

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Bonus Fakten:

  • Während es wie Zuckerwatte aussieht, die aus reinem Zucker besteht (manchmal mit Lebensmittelfarbe oder anderen Aromastoffen), wäre dies für Sie das schlechteste auf der Welt, es sollte jedoch nur etwa 30 sein Gramm Zucker, um eine typische Portionsgröße von Zuckerwatte herzustellen, die etwa 9 Gramm weniger als eine 12-Unzen-Dose Cola beträgt. Außerdem hat Zuckerwatte kein Fett, keine Konservierungsstoffe und kostet nur etwa 115 Kalorien pro Portion. Zwar ist es kein gesundes Essen oder ein anderes Produkt, aber es gibt zahlreiche Dinge, die die Menschen täglich konsumieren, die für sie gesundheitlich viel schlimmer sind.
  • Selbst wenn er in kleinen Mengen Wasser gelöst wird, bleibt der Tischzucker für die meisten Mikroben toxisch - denken Sie an Marmeladen und Gelees, die ein a habenw von etwa 0,8 und verderben (normalerweise) nicht so leicht. Natürlich gibt es mehrere als Osmophilie bezeichnete Mikroorganismen, die in Umgebungen mit relativ geringer Wasseraktivität gedeihen können. Zwei davon Pediococcus halophilusein bakterium und Saccharomyces rouxii, eine Hefe, zusammen mit einer Form arbeiten, Aspergillus Sojae (oder Oryzae)Shoyu, eine fermentierte Sojasauce.
  • Wir verwenden auch andere Mikroben in der Lebensmittelproduktion. Bakterienkulturen bilden die Basis von Käse (wie z Lactococcus lactis) und Joghurt (z.B. Lactobacillus bulgaricus) sowie fermentierte Würste wie Chorizo ​​und Peperoni (z. Lactobacillus plantarum). Milchsäurebakterien werden auch zur Stabilisierung der Äpfelsäure in Weinen verwendet.
  • Um Blauschimmelkäse (denken Sie: Roquefort, Gorgonzola und Stilton sowie Bleu), die Schimmelpilze Penicillum Roqueforti und P. Glaucum,sind hinzugefügt. Obwohl einige Schimmelpilze giftig sein können (wenn sie Aflatoxine und Mykotoxine produzieren), verhindert die Zusammensetzung des Käses dies - und macht Käseschimmel im Allgemeinen für den Verzehr sicher.
  • Hefen (z. Saccharomyces cerevisiae und S. pastorianus) werden für die Fermentation verwendet, integral für die Herstellung von Brot, Spirituosen, Wein und Bier. Diese Verfahren erfordern sowohl etwas Zucker als auch Wasser, aber da ausreichend Wasser vorhanden ist, werden die Mikroben nicht durch Dehydrierung wie bei reinem, trockenem Haushaltszucker abgetötet.Insbesondere setzen sich die Wasser- und Saccharosemoleküle unter Zugrundelegung des gleichen Prozesses, der die Mikrobe entwässert hat, aufeinander ab, aber diesmal werden in Gegenwart von ausreichend Wasser die Bindungen zwischen den einzelnen Saccharosemolekülen gebrochen - und somit wird jedes Molekül getrennt von Wassermolekülen umgeben, so dass eine zuckerhaltige Lösung entsteht. Bei einer Mischung aus 50% Wasser und 50% Saccharose weist die Lösung eine a aufw von .927 - hoch genug, damit Hefe, Schimmel und Bakterien von der reichhaltigen Zuckerquelle gedeihen können.
  • Die Zellmembran eines mikrobenähnlichen Bakteriums hat kleine Poren, die groß genug sind, um kleine Wassermoleküle (mit einem Molekulargewicht (MW) von 18) passieren zu lassen, aber zu klein, um große Zuckermoleküle (342 MW) normalerweise durchqueren zu können . Um Zucker wie Saccharose und Glukose durch eine Zellmembran zu leiten, anstatt durch Osmose, können Zucker durch einen speziellen Kanal in eine Zelle gelangen. In diesem Prozess, der als erleichterte Diffusion bezeichnet wird, binden sich Proteine ​​auf der Membran an den Zucker, wodurch ein Portal geöffnet wird, durch das die Moleküle ein- und austreten können. Bei erleichterter Diffusion wird keine Energie aufgewendet und die Substanz bewegt sich vom Bereich hoher Konzentration in den Bereich niedriger Konzentration. Ein ähnlicher Prozess, der zwar Energie verbraucht, den aktiven Transport, führt Stoffe aus Bereichen mit geringer Konzentration in solche mit hoher Konzentration.

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