赤キャベツ ジュースは、ライム ジュースまたはスプーン 1 杯の重曹を加えると色が変わります。ベーキングパウダーを使うと、オーブンでケーキが美しく膨らみます。レモンとライムの果汁を加えて魚を「調理」すると、セビーチェになります。
これらの例の共通点は何ですか?
それらはすべて酸/塩基反応の例です。これらのタイプの反応は、食品で起こる多くの化学反応の 1 つにすぎません (別の反応としてバナナの褐変があります)。酸/塩基反応はすべて、その効果 (色の変化、発酵ケーキ、または「調理された」魚) が非常に異なって見える場合でも、多くの共通点があります。この投稿では、これらの反応タイプの基礎となる科学について説明します。
食品が酸性になるのはいつですか?
酸性食品はかなり一般的です。レモンとライムのジュース、酢、ヨーグルト、バターミルクはすべて酸性食品です。これらのいずれかを飲むと、酸味が感じられます。
酸性の食べ物（または飲み物）の反対はアルカリ性です。これの良い例は重曹です。酸性でもアルカリ性でもない食品は中性と呼ばれます。
何かが酸性であるかアルカリ性であるかは、化学者によって非常に明確に定義されています.食品が何であるかを判断するには、pH スケールを使用します。このスケールは 0 ～ 14 です。 pH値が7の食品は中性です。 pH 7 より低い食品は酸性、pH 7 より高い食品はアルカリ性です。
中性値の7から離れるほど、食品は酸性（またはアルカリ性）になります。たとえば、レモン ジュースの pH 値は 2 ～ 3 ですが、ヨーグルトの pH 値は約 4 ～ 4.5 です。そのため、レモン ジュースはヨーグルトよりも酸性です。
pH値の決定
pH メーターまたは特殊な pH 測定ストリップを使用して、食品の pH 値を測定できます。 pH メーターを使用すると、測定している製品の特定の値を得ることができます。 2.3.ただし、食べ物は自然に非常に多様であるため、同じような食べ物でも非常に多くのバリエーションが存在する可能性があります.あるレモンの pH 値は 2.1 で、別のレモンの pH 値は 2.4 かもしれません。特定の食品の範囲がよく見られるのはそのためです。
食品中の pH 値の例
食品には幅広い pH 値がありますが、そのほとんどは 7 付近 (つまり中性) または 7 未満です。食品、特に果物や野菜、肉などの生鮮食品は、その特性があまり一定ではないため、正確な pH 値は個々のアイテムによって異なります。多くの要因が pH 値に影響を与え、とりわけ農産物の成熟度に影響を与えます。以下のリストは、いくつかの一般的なガイドラインを示しています (ソース)。
- りんご:3,3 – 4,0
- アボカド:6,2 – 6,6
- ナス:4,5 – 5,3
- フルーツジャム:3.5 – 4.5
- ハニー:3.9
- 酢:2,0 – 3,4
食品科学で使用される pH 値は何ですか?
pH 値は食品の風味に影響を与えますが、食品の保存期間、つまり食品が安全に保たれる期間にとっても非常に重要です。望ましくない微生物の増殖により、食品が腐ったり、悪くなったりすることがあります。しかし、pH値が特定の値を下回ると、多くの微生物は成長しなくなります.そのため、pH 値を十分に下げることで、食品をより長く安全に保つことができます。
貯蔵寿命とは別に、pH 値は食品プロセスの監視に使用できます。たとえば、ヨーグルトを作るには、ほとんどの場合、牛乳の pH 値を下げる必要があります。 pH値が低いため、牛乳は濃くなります。製造業者は、どの pH 値でプロセスが完了するかを知っています。このように、この値を測定することで、製品を見たり味わったりすることなく、プロセスを追跡できます。
pH値とは
では、これらの食品をアルカリ性または酸性にするのは何ですか?砂糖は何かを甘くし、塩は何かを塩辛いものにしますが、プロトンは何かを酸性にします.
陽子
陽子は、電子を失った単一の水素原子 (H) です。その結果、それらは正に帯電します。化学者は陽子を次のように書き留めます:H.
陽子は、人体やほとんどの生物の多くの反応で役割を果たしています。では、それらはどこから来たのでしょうか?
1 つの方法は、本来酸性の分子 (クエン酸など) を使用することです。これらは、陽子の 1 つを非常に簡単に引き渡します。そうするとき、陽子の濃度が増加します。陽子の濃度が増加すると、食品の pH 値が低下します。プロトンが多いということは、酸性度が高いことを意味します。この関係は次の式で表すことができます:
これらの式からわかるように、プロトン (H) と水酸化物イオン (OH) の間にはバランスがあります。それらは互いに逆です。プロトンが多いほど pH 値が低くなり、水酸化物イオンが多いほど pH 値が高くなります (または pOH 値が低くなります)。ほとんどの場合、pH 値のみが表示され、pOH 値は実際にはほとんど使用されません。この関係は酸/塩基反応の中核であり、その起源は水分子にあります。
水分と酸度
水自体は中性ですが、陽子と水酸化物イオンの両方に分裂します。
特異な陽子を見る代わりに、ヒドロニウムイオン (H3 O) が形成されます。水の存在下でこれが起こるため、多くの場合、それらを交換可能に使用できます. (化学反応を書き出すことに慣れていない場合は、まず化学反応の基礎を読んでください。)
中性環境では、同量のプロトン (H) と水酸化物イオン (OH) が存在します。食品が酸性でアルカリ性である場合にのみ、この平衡はオフになります.酸性分子またはアルカリ性分子は、プロトンまたは水酸化物含有量を増加させることができます。
酸 (以下の例では AH) が水中に存在すると、プロトンを放出して pH 値を下げます:
一方、アルカリ性物質が存在すると、水酸化物イオンを形成し、水分をよりアルカリ性にします.
酸/塩基反応
この pH 値は、発生する可能性のある化学反応の種類の強力な指標です。アルカリ性環境とは対照的に、酸性環境ではさまざまな種類の反応が発生する可能性があります。
すべての酸/塩基反応には、プロトンが交換されるという共通点があります。酸はプロトンを放出します (プロトンの濃度が増加し、pH が低下します)。一方、アルカリ性物質はプロトンを取る傾向があります.
先ほどの反応をもう一度見てみましょう。これらの陽子がどのように交換されるか見てみましょう。
平衡反応
これらの反応で気付くことの 1 つは、両方の二重矢印です。これらの二重矢印は、それが平衡反応であることを示しています。言い換えると、反応は左から右へ、および右から左へ発生する可能性があります。これは、両方の方向で同じ程度に発生するという意味ではありません.
非常に強い酸は、(ほぼ) すべての陽子を放出します。これらは、適切に名前が付けられた強酸です。ほとんどの場合、特定の割合の酸だけがプロトンを放出します。これらは弱酸です。同じことが、対応するアルカリ性のものである塩基にも当てはまります。
プロトンを放出する酸の数は、平衡定数を使用して表すことができます。上記の酸 (AH) 式は次のようになります:
[ ] は濃度を示します。水の濃度は実質的に一定であるため、これは方程式から除外されることがよくあります。ほとんどすべてのプロトンを放出する酸は、非常に低い濃度の AH と高い濃度の A を持ちます。その結果、K
この平衡定数は温度によって変化することを知っておくことが重要です。したがって、酸はさまざまな温度で多かれ少なかれ容易に陽子を放出する可能性があります。
アルカリ性物質の場合、平衡方程式は非常に似ています:
酸/塩基反応の適用
実際には、K
赤キャベツも同様です。赤キャベツの色は、周囲の液体の pH 値によって変化します。これは、赤キャベツに色を与える分子との酸/塩基反応によって引き起こされます!
もちろん、酸は化学反応だけではありません。また、料理の味とバランスも重要です。一部の料理は、うまく機能させるために酸（レモン汁など）が必要です。 Samin Nosrat は、著書の中で塩、脂肪、酸、熱の酸の側面を見事に説明しています。
参考文献
クレムソン大学、一般的な食品と成分の pH 値、リンク;この記事で言及されている食品の pH 値の情報源
