Функциональные продукты кальциевой группы

Функциональный пищевой продукт, обогащенный минеральными элементами кальциевой группы:

1) Содержит такое количество обогащающих солей кальция, магния, фосфора, чтобы достигалось сбалансированное для конкретной группы лиц соотношение Са: Р: Мg, что обеспечивает наилучшую биологическую ценность этих элементов:

(Са: Р: Мg)

1, 00: 0, 50: 0, 20 – для детей до 29 дней,

1, 00: 0, 80: 0, 12 – первого полугодия жизни,

1, 00: 0, 83: 0, 12 – второго полугодия,

1, 00: 1, 00: 0, 19 – с одного до трех лет,

1, 00: 1, 21: 0, 25 – с 4 до 6 лет,

1, 00: 1, 50: 0, 25–0, 29 – с 7 до 17 лет;

1, 00: 1, 50: 0, 50 – для взрослых;

1, 00: 1, 50: 0, 45 – для беременных и кормящих женщин.

2) Может содержать витамины группы D (при недостатке нахождения на солнце) и группы К, бор (при их недостатке его в продуктах в конкретных условиях).

3) Содержит другие обогащающие минеральные вещества, витамины, биологически активные минорные вещества, дефицит которых имеется в конкретных условиях, не проявляющие по отношению к кальцию и друг другу аннигиляцию.

Примеры пищевых продуктов, обогащенных минеральными элементами кальциевой группы:

Пример 1. Хлебобулочное изделие, обогащенное минеральными веществами кальциевой группы, для взрослых людей, для профилактики остеопороза.

Для обеспечения 30% суточной потребности минеральными элементами кальциевой группы 250 г продукта на 100 кг готового хлебобулочного изделия, с учетом их исходного содержания и технологических потерь (табл. 3.2), необходимо внести:

лактата кальция – 420 г,

дигидрофосфата калия – 426 г,

сульфата магния – 175 г,

цитрат калия однозамещенный – 500 г,

холекальциферол, витамин D – 0, 83 мл препарата аквадетрим (в зимний период).

Таблица 3.2 – Обогащение хлебобулочного изделия физиологически функциональными пищевыми ингредиентами кальциевой группы

Минеральный элемент, витамин	Средняя суточная потребность в минеральном элементе, мг	Необходимое содержание минерального элемента в продукте, мг/кг	Исходное содержание минерального элемента в продукте, мг/100 г	Внесение минерального элемента в продукт, г/100 кг
Кальций
Магний
Фосфор
Витамины гр. D	0, 25	0, 3		0, 03 (в зимний период)

Пример 2. Печенье, обогащенное минеральными веществами кальциевой группы для профилактики их недостатка, для возрастной группы 11–17 лет.

Таблица 3.3 – Обогащение йогурта физиологически функциональными пищевыми ингредиентами кальциевой группы

Минеральный элемент, витамин	Средняя суточная потребность в минеральном элементе, мг	Необходимое содержание минерального элемента в продукте, мг/кг	Исходное содержание минерального элемента в продукте, мг/100 г	Внесение минерального элемента в продукт, г/100 кг
Кальций
Магний
Фосфор
Витамины гр. D	0, 25	0, 3		0, 03 (в зимний период)

Для обеспечения 50% суточной потребности минеральными элементами кальциевой группы 200 г продукта, с учетом их исходного содержания и технологических потерь (табл. 3.3), на
100 кг готового печенья:

карбоната кальция – 560 г,

дигидрофосфата калия – 175 г,

дигидрофосфата магния трехзамещенного – 159 г,

цитрат калия однозамещенный – 500 г,

холекальциферола (витамина D) – 0, 83 мл препарата аквадетрим (в зимний период).

Пример 3. Йогурт, обогащенный минеральными веществами кальциевой группы для беременных женщин, летний период. Для обеспечения 50% суточной потребности минеральными элементами кальциевой группы 100 г продукта, с учетом их исходного содержания и технологических потерь, на 100 кг готового продукта необходимо внести (табл. 3.4).

Таблица 3.4 – Обогащение печенья физиологически функциональными пищевыми ингредиентами кальциевой группы

Минеральный элемент, витамин	Средняя суточная потребность	Необходимое содержание в продукте	Исходное содержание в 100 г продукта	Внесение в продукт, г/100 кг
Кальций	1000 мг	500 мг/кг	122 мг
Магний	450 мг	225 мг/кг	15 мг
Фосфор	1500 мг	750 мг/кг	96 мг

карбоната кальция – 945 г,

дигидрофосфата магния трехзамещенного – 372 г,

цитрат калия однозамещенный – 500 г,

Пример 4. Соль поваренная пищевая обогащенная ионами калия для подсаливания пищи с соотношением Na: К (по массе), равным 5, 00: 3, 75.

На 100 кг исходного продукта необходимо добавить:

калия аспаргината – 38 г,

калия лактата – 459 г,

калия хлорида – 267 г.

Таблица 3.5 – Обогащение соли поваренной пищевой ионами калия

Минеральный элемент, витамин	Суточная потребность	Исходное содержание в 100 г поваренной соли	Внесение на 100 кг исходного продукта
Натрий	5000 г	38, 71 г
Калий	3750 г	0, 09 г	29, 0 кг

Выводы по главе 3

1. Поскольку выражение «биологическая ценность минеральных элементов» законодательно недопустимо, нами предложен термин нутриционная ценность элемента/витамина и др. нутриента – интегрированный показатель его качества в продукте питания, т.е. усвояемости и способности регулировать процессы жизнедеятельности.

2. В настоящее время важность обогащения ПФП s-эле-ментами доказана для К, Са и Мg.

3. При обогащении минеральными веществами пищевых продуктов, предусматривающий внесение в них минеральных веществ, необходимо соблюдать требования:

1) если продукт имеет низкое содержание железа, то его обогащают биологически активными синергетическими веществами кальциевой группы (солями кальция, фосфора, магния, витамином D) в идеальных для конкретной группы потребителей функционального продукта количествах и соотношениях;

2) если продукт имеет низкое содержание кальция, то его обогащают минеральными веществами группы железа (железом, солями меди, марганца и др.) в идеальных для конкретной группы потребителей функционального продукта количествах;

3) если продукт имеет низкое содержание кальция и железа, то он может быть обогащен биологически активными синергетичными веществами группы цинка (солями цинка, серой, фолацином) и/или неантагонистичными биологически активными веществами недостаток которых имеется у группы лиц, для которых предназначен функциональный продукт (калием, йодом и др.).

3. Содержание обогащающих минеральных веществ в ПФП должно подбираться с учетом суточной потребности для определенной группы лиц в конкретных условиях жизнедеятельности, исходного содержания элементов в продуктах (естественного содержания, внесения с технологическими и пищевыми добавками, потерями при технологической обработке продуктов).

Вопросы и задания для самоконтроля по главе 3

1. В чем заключается пищевая ценность продуктов?

2. Сформулируйте официальные определения биологической ценности и биологической эффективности.

3. В чем отличие общенаучного и официального определений биологической ценности?

4. Зачем необходимо понятие нутриционной ценности и в чем оно заключается?

5. Перечислите три возможных типа взаимовлияния нутриентов.

6. Приведите примеры антагонизма и синергизма биоэлементов.

7. Укажите недостатки запатентованного способа:

а) производства сухого завтрака, предусматривающего обогащение продукта биоэлементами [121];

б) производства консервов на основе мяса и птицы [122];

в) получения композиции пищевой приправы [67];

г) обогащения продукта минеральными веществами и сквашенной сывороткой [123].

8. Сформулируйте правила разделения обогащающих ПФП элементов-антагонистов.

9. Как определяется количество обогащающих конкретный продукт биологически активных добавок.

10. Каковы должны быть соотношения кальция, магния и фосфора в ПФП кальциевой группы?

11. Приведите примеры обогащения:

а) хлебобулочного изделия, обогащенного минеральными веществами кальциевой группы для взрослых людей, для профилактики остеопороза;

б) печенья, обогащенного минеральными веществами кальциевой группы для профилактики их недостатка, для возрастной группы 11–17 лет;

в) йогурта, обогащенного минеральными веществами кальциевой группы для беременных женщин, летний период;

г) соли поваренной пищевой, обогащенной ионами калия для подсаливания пищи с соотношением Na: К (по массе), равном 5, 00: 3, 75.

Примерные исследовательские темы по главе 3

1. Сравните британское, американское и два российских определения ПФП. Укажите их сходства и различия.

2. Произведите патентный поиск. Разделите патенты, в которых предусматривается оптимизация элементного состава на те, в которых нарушено правило разделения элементов-антагонистов и не нарушено.

3. Дополните данные по антагонизму и синергизму новейшими данными биоэлементологии.

4. Найдите недостатки в каком-либо из четырех примеров обогащения продукта (см. вопрос по главе 3 номер 11).

5. Разработайте свой проект производства продукта с элементной оптимизацией.

Глава 4 Магнитная обработка сырья,
пищевых продуктов и воды;
механизм влияния на s-элементы

Существенные различия в магнитных свойствах элементов, в частности, сравнительно низкая магниточувствительность
s-элементов, может быть использована в различных ближних и дальних практических целях, например:

- в оптимизации технологических свойств сырья под действием естественных и искусственных магнитов;

- для регулирования метеочувствительности людей с помощью специальных продуктов питания и др.

Таким образом, магнитология является важным звеном конкретной логической цепочки: медицинская элементология → нутрициологическая химия s-элементов→ магнитология → технологический уровень нутрициологии → разработка функциональных продуктов питания.

Действие магнитных полей проявляется как в большом (для живых организмов), как в среднем (в полидисперстных биологических средах), так и в малом (для ансамблей частиц) [170, 171]. В случае с отдельными молекулами, радикалами, ионами, триплетными молекулами действуют принципы спиновой химии – реакция между частицами с одним и тем же спином невозможна. Даже маленькое магнитное поле в этой ситуации способно играть роль переключателя, воздействуя на ориентацию спина и увеличивая эффективность реакции. Этот механизм может проявляться в процессах переноса электрона по цепи цитохромов и в сопряженных с ними реакциях фосфорилирования, в ферментативных реакциях, в окислительно-восстановительных реакциях с участием ионов железа и меди и т.д. [176]. В таком случае действие магнитного поля фактически сводится к изменению числа реакционноспособных состояний и соотношения маршрутов реакций [25].

Более сложны механизмы влияния магнитных полей в полидисперсных системах, которыми являются продукты питания, и они могут быть различны в зависимости от характеристики поля. Часто магнитное поле характеризуют величиной магнитной индукции, и измеряют в единицах Тесла (Тл). Для характеристики электромагнитного поля, кроме магнитной индукции, применяют с десяток других величин (частота, длительность импульса, скважность, фаза и др.) [232]. Поэтому существует большое количество разнообразных электромагнитных полей, и только при полном совпадении указанных характеристик и состава биообъекта влияние поля на физико-химические процессы в пищевых технологиях будет одинаковым.

Чувствительность биообъектов к воздействующему полю определяется, прежде всего, входящими в их состав парамагнитными (и ферромагнитными) ионами с неспаренными электронами и полярными молекулами. Парамагнетики выталкиваются в область более сильного поля. На ферромагнетики аналогично действуют очень слабые поля. Полярные молекулы во внешнем поле приобретают дополнительное смещение электронных плотностей относительно ядер и приобретают наведенный разворот диполей соответственно обратнозаряженным полюсам поля. Кроме того, у не имеющих в отсутствие внешнего магнитного поля магнитного момента диамагнетиков во внешнем поле в электронной оболочке атомов индуцируются дополнительные микроскопические круговые токи, электроны в атомах приобретают дополнительные вращательные движения [263]. Изменение спина электрона на противоположный может способствовать сдвигу равновесия в равновесной химической реакции, либо более полному прохождению необратимой реакции.

Вот еще несколько механизмов, которые в зависимости от характеристик электромагнитного поля и состава объекта могут быть в большей или меньшей степени влиятельны [146]:

- смещение прототропного равновесия таутомеров амфолитов (воды, аминокислот): молекула – катион – анион [227];

- усиление/ослабление комплексообразующих свойств аминокислот (особенно цистеина и гистидина), содержащих легкополяризуемые группы [227];

- ориентирующее действие на ароматические остатки аминокислот (например, тирозина, триптофана) и конформация содержащих их белков [176].

Таковы лишь некоторые возможные механизмы основные действия магнитной обработки на биологические системы. К вопросу, как они влияют на нутриционную ценность элементов в воде и пищевых продуктах, нам предстоит поэтапно подойти через рассмотрение общих вопросов по магнитной обработке биологических систем.

4.1 Природные магниты и магнитная обработка
биологических систем

Электромагнитные поля вездесущи. Магнитное поле Земли – 10^–5 Тл, растений – 10^–7–10^–5 Тл, человека – 10^–11 – 10^–12 Тл.
[2, 232]. Частными случаями электромагнитных полей являются видимый свет, радиоволны, лучи лазера и т.д.

Земля представляет собой огромный постоянный магнит, энергия которого оказывает существенное воздействие на биологические системы [22]. В 1600 г. увидел свет трактат придворного врача английской королевы Елизаветы I Вильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле».

В живом дереве из корней в крону по сосудам древесины происходит непрерывное движение отрицательного электричества в виде ионов воды с растворенными в ней минеральными веществами [74]. Скорость движения ионов не превышает нескольких сантиметров в час, поэтому падение электрического напряжения между кроной и корнями дерева составляет десятые доли вольта в зависимости от вида дерева и его высоты, а магнитное поле дерева примерно 10^–5Тл.

Магнитное поле возникает при протекании крови по сосудам, т.к. в ней растворены ионы солей. Иначе говоря, человек – тоже магнит с малой величиной магнитной индукции. В 1954 году известный американский химик Лайнус Полинг был удостоен Нобелевской премии в области химии за открытие магнитных свойств гемоглобина крови.

В упомянутом трактате Гильберт писал: «Теперь нам следует раскрыть причины и удивительные, хотя и замеченные раньше, но необъясненные действия всего этого» [170].

Существует два основных типа магнитных полей. К первому относится внутренняя природная магнитная энергия (человека, растений и др. биологических систем). Второй тип – внешнее магнитное поле, возникающее от магнитов и электромагнитов; его интенсивность выше, но уже на незначительном расстоянии резко снижается. Приборы, способные фиксировать и измерять магнитное поле биологических систем, появились относительно недавно. Лишь после открытия в 1911 году нидерландским физиком Хейке Камерлингом Оннесом эффекта сверхпроводимости открылась возможность создания приборов и инструментов, необходимых для измерения биомагнитных сигналов сверхмалой интенсивности. Первая магнитокардиограмма была снята Г.Х. Бауль и Р. Макфии в 1962 г.

К восьмидесятым годам двадцатого века, с одной стороны, было известно множество фактов положительного влияния магнитов в различных областях деятельности, с другой стороны, был сильным голос скептиков, объявлявших эти работы шарлатанством [232].

Например, было установлено, что магниты уменьшают боли при ушибах, способствуют заживлению ран, срастанию сломанных костей, снятию отеков, снижают артериальное давление. Магнитной водой лечили десятки различных болезней – от кожных до мочекаменной. Но когда одним и тем же методом лечат самые различные заболевания, вызванные различными причинами, появляются сомнения: не вылечиваются ли больные в санаториях только за счет режима, диеты, смены климата и т.п.

Животноводы выяснили, что магнитная вода полезна для молодняка сельскохозяйственных животных – они реже болеют, сокращается их падеж. Скептики же указывали, что данные животноводов сомнительны. Еще не известно, почему теленок здоровый и веселый, может быть, его телятница лишний раз погладила, когда давала омагниченную воду.

Открыта повышенная растворяющая способность омагниченной воды. В.И. Классен, работавший тогда заместителем директора по науке одного из прикладных институтов Министерства химической промышленности, предлагал сократить число проектируемых заводов по производству минеральных удобрений. Ведь омагниченная вода увеличивает их эффективность. В Москве создали координационную лабораторию по магнитологии под председательством В.И. Классена. Тогда к делу подключилась Академия наук. Группе физиков-теоретиков поручили изучить вопрос о природе омагниченной воды [232]. Столкнувшись с теоретическими трудностями, они вынесли свой вердикт: никакой омагниченной воды не может быть. Все работы с омагниченной водой были признаны лженаукой.

20 мая 1980 г. в ЦНТИ из ВМИ (Вологодского молочного института) поступил материал заявки на открытие «Влияния магнитного поля на активность некоторых ферментов, применяемых в сыроделии». А на очередном собрании Академии наук в 1982 г. президент А.П. Александров произнес речь, в которой позволил себе крайне резко выразиться в адрес магнитологии. Кроме того, запретили принимать к рассмотрению диссертации на тему о магнитной обработке водных систем и публикацию статей по этой теме в академических журналах [232]. Позже Академия разрешила публикации, выяснив, что на результаты магнитной обработки влияет множество не всегда учитываемых факторов.

К таким факторам относят:

- точные характеристики параметров магнитного поля, используемого для омагничивания;

- состав и свойства обрабатываемых полем жидкостей;

- солнечная активность и геомагнитное поле Земли.

В 1990–1999 годах магнитными исследованиями по указанным выше причинам никто из сотрудников ВМИ не занимался. В это время сотрудники кафедры неорганической и аналитической химии занимались «будничной элементной работой». Принципиальным подходом к решению проблем оставалось развитие теоретического фундамента для прикладных задач по повышению качества продуктов питания и совершенствованию пищевых технологий, пищевого статуса населения [187, 188, 189 и др.]. С 1998 года Юрий Георгиевич Сажинов, будучи академиком МАНБ (Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности), редактировал ежегодные сборники научных статей «Вопросы экологии и безопасности жизнедеятельности». В одном из таких сборников он публикует результаты собственных исследований по пищевому статусу населения Вологодской области, отмечает недостаток многих микронутриентов, делает, среди прочих, вывод о необходимости создания функциональных продуктов, которые он определял как продукты заданного химического состава [216].

После снятия Академией наук России запрета на исследования электромагнитной обработки различных биологических сред и интерес к ним возродился не только в ВМИ (ВГМХА), но и в Кубанском государственном технологическом университете [31], в Восточно-Сибирском технологическом университете [17]. Круг практического применения внешних магнитных полей широк.

Магнитное поле сверхвысокой частоты (СВЧ) используют для стерилизации биологических объектов [257]. Магнитная индукция СВЧ более чем в 1000 раз превышает магнитное поле Земли. Часто применяют более щадящий режим постоянного или электромагнитного поля промышленной частоты напряженностью порядка 10^–2Тл. Взаимосвязь достигаемых при этом эффектов с изменением физико-химических параметров при омагничивании отражена в табл. 4.1.

Каков механизм влияния магнитного поля на биологические системы, в том или ином случае получения практического эффекта, является доминирующим, пока можно лишь предположить исходя из состава этих систем.

4.2 Влияние магнитного поля
на различные подсистемы молока

Молоко примерно на 87% состоит из воды. За незатейливой химической формулой Н₂О скрывается вещество с уникальными свойствами. Исследователи, пытавшиеся на протяжении двух с лишним столетий раскрыть секреты воды, часто заходили в тупик. Да и сейчас, в XXI веке вода остается трудным объектом для исследований [18]. Последние данные говорят о том, что на химически чистую воду магнитные поля не влияют (глава 4.3.1). В любом случае, исследуя любые водные растворы, необходим контроль – холостой опыт с растворителем, то есть водой.

Таблица 4.1 – Исследования практического эффекта магнитной обработки биологических систем

Эффект омагничивания	Кто проводил исследования
1. Вода. Уменьшение накипеобразования. Увеличение рН, произведения растворимости веществ, в частности минеральных удобрений, лекарственных средств. Улучшение качества хлеба при использовании омагниченной воды и др.	Классен В.И. [78, 79], Стукалов П.С., Васильев Е.В., Табенихин Е.Ф., Усатенко С.Т., Морозов В.И., Непримеров Н. и др.
2. Вино. Повышение стойкости, качества фильтрации, улучшение микробиологических показателей	Колпанчи А.П., Голикова В.Н. и др., Одесский технологический ин-т пищевой промышленности [274]
3. Пиво. Увеличение длительности хранения до 1, 9 раз, пеностойкости на 25–29%	Гулый И.С. и др., Киевский технологический институт, Иванов А.А. и др., Одесский технологический ин-т пищевой промышленности
4. Яйца. Качеств. и количеств. результаты прединкубационной обработки	Андреев Е.М., Жаланнова М.Е. и др., ЭПО «Автоматизациялегпром»*, г. Москва [274]
5. Сыворотка крови.Увеличение протеолитической активности ферментов мяса и водосвязывающей способности мясных продуктов в процессе созревания	Сарычева Л.А., Борисенко А.А. и др., Ставропольский политехнический институт [274]
6. Молоко. Уменьшение образования молочного камня в 2-3 раза. Снижение кислотности на 3–5 °Т, поверхностного натяжения на 10–15%, образование на поверхности жировых шариков дополнительного отрицательного заряда, препятствующего их отстаиванию	Бабин В.В., Герасименко С.А., ВНИИ комплексного использования молочного сырья, Ставрополь; [274]
7. Сливки. Увеличение вязкости на 16–18%, удельной электропроводности на 14-16 %	Березко В.А., Зарицкая И.Р., Ленинградский технологический институт холодильной промышленности
8. Сливочная смесь мороженого. Сокращение продолжительности процесса кристаллизации на 10-30 % и уменьшение расхода холода во фризере на 14, 5%	Чумак Г.И., Овсянник А.В., Мурашов В.С. [274]

Окончание таблицы 4.1

Эффект омагничивания	Кто проводил исследования
9. Молочнокислые микроорганизмы. Большее накопление свободных амино- и летучих жирных кислот, растворимых форм азотистых веществ и карбонильных соединений на 25–38 %, 22–29%, 33–38% и 32–51% соответственно. Увеличение роста и размножения на 75–84%, сокращение времени сквашивания на 23–26%	Бегларян Р.А., Грирорян Л.Е., Ереванский зооветеринарный институт [274]. Бовыкина В.С., Вологодский молочный институт ВМИ [26, 27]
10. Ферменты.Изменение молокосвертывающей и протеолитической активности пепсина и сычужного фермента	Сажинов Ю.Г., Бовыкина В.С., Грищенкова А.Е. Сажинова Р.И., др., ВМИ, [172, 173, 174 и др.]

* Наименования организаций соответствуют году проведения конференции [274] – 1989.

Безусловно, существенна роль и значение в различных технологических процессах молочной промышленности солей кальция и магния, кислотно-основного, фосфатного и цитратного равновесий, растворенных газов, эндогенных и экзогенных ферментов, лактозы, белков, липидов. Понимание механизма физико-химических превращений указанных составных частей молока при магнитной обработке – главный шаг для нового прикладного применения магнитного поля. Это понимание может стать основой как для развития новых, так и для модификации традиционных технологий производства пищевых продуктов в свете учета природных магнитных аномалий (солнечные бури и др.). Таким образом, проблема взаимодействия электромагнитного поля с биологическими объектами, в частности с молоком, является одной из актуальных.

Перспективы использования омагничивания такой сложной системы, как молоко, по-видимому, определяются тем, насколько полно удастся изучить сам механизм омагничивания. Различные фазы молока отличаются по магниточувствительности, внутри каждой фазы вещества могут быть также неоднородны по этому признаку. Одна из фаз может частично или полностью обусловливать изменения под действием магнитного поля в другой и т.д.

Поэтому для изучения омагничивания предлагается способ индукции–дедукции с первоначальным разделением системы на более простые составляющие: водно-минеральную, кислотно-ос-новную, окислительно-восстановительную, минерально-газовую, ферментно-минеральную, углеводную, белковую, липидную и т.п. фазы.

4.2.1 Магнитная восприимчивость
водных растворов солей s-элементов

Вода является основной средой, а во многих случаях – обязательным участником многочисленных химических реакций и физико-химических процессов (ассимиляция, диссимиляция, осмос, диффузия, транспорт и др.) лежащих в основе пищевых технологий. В пищевой промышленности вода играет и другие функции: используется для охлаждения, мойки сырья и аппаратуры, применяется в качестве основного технологического сырья для приготовления растворов, эмульсий, суспензий (при производстве напитков, соусов, сиропов, рассолов и т.д.). Использование химически и микробиологически загрязненной воды ведет к затруднениям при технологической обработке, быстрой порче продуктов.

Экспериментально доказано, что угол связи атомов кислорода и водорода равен 105, 6°. Молекула воды образую тетраэдр с углами связи 109° 28' за счет дополнительных водородных связей. Внутри тетраэдра пустые пространства – полости с эффективным радиусом 1, 4 А (1 Ангстрем = 10^{–10 м). Гипотез и моделей строения воды существует десятки. Рассмотрим получившие наибольшее распространение кратко три модели.}

Кластерная модель постулирует существование в воде двух фаз: рыхлой льдоподобной с описанными пустыми полостями тетраэдров и плотной аморфной, в которой молекулы расположены хаотично, пустот нет. При повышении температуры доля льдоподобной фазы сокращается.

Клатратная модель постулирует заполнение полостей льдоподобной фазы одиночными молекулами Н₂О из аморфной фазы. По расчетам при 4°С полости заполнены на 18%, при 50–60°С – заполнены уже наполовину, каркас престает быть рыхлым, его сжимаемость и сжимаемость воды в целом уменьшается. Малые по размеру ионы также легко входят в полости, большие – лишь при достаточно сильных внешних воздействиях, например возникающие при течении жидкости под действием силы тяжести.

Контитуальная модель постулирует наличие в воде непрерывной сетки водородных связей, вследствие чего жидкая вода подобна твердому телу. Но в жидкой воде эти связи частично открытые (до 10%), тогда как во льду – только замкнутые (100%).

В связи с последними данными института физической и электрохимии им. Фрумкина РАН [105], полученными методом молекулярной динамики (когда вычисляются траектории молекул, подобно вычислению движения небесных тел) вода состоит из двух микрофаз с областью высокой и низкой плотностью водородных связей. Причем они образуют два непрерывных разветвленных кластера, вставленных один в другой, а время жизни водородных связей не превышает 40 пс. Именно столько времени может сохраняться влияние магнитного поля на водородные связи в химически чистой воде.

В чистой воде водородный показатель должен быть равен 7, 0. Именно таким мы вправе его ожидать в дистиллированной воде. Однако в действительности вода реагирует с СО₂, содержащимся в воздухе:

СО₂ + Н₂О = Н₂СО₃.

Наличие угольной кислоты обусловливает слабокислую реакцию дистиллированной воды: рН= 6, 5–6, 0.

Вода частично растворяет стенки сосуда, в котором она находится. Дистиллированная вода может считаться чистой лишь в самом первом приближении. Гораздо чище дважды дистиллированная вода (бидистиллят), еще чище – трижды дистиллированная (тридистиллят). Дистиллированная 42 раза подряд вода при работе с сосудом, из которого за 10 лет работы перешло в воду максимум возможного, имеет электропроводимость в 100 раз меньше, чем обычная дистиллированная вода. Поэтому магнитная обработка действует на содержащиеся в воде примеси, а на воду – опосредованно через примеси [132].

Таким образом, вода – частный случай полидисперсной (многокомпонентной) системы.

В зависимости от размера частиц все дисперсные растворы подразделяют на:

1. Грубые дисперсии (взвеси, суспензии), у которых частицы имеют размер более 1 мкм (10^{–6 м). Это глина, ил и т.п., находящиеся в воде. Их отфильтровывают через песок, угольные фильтры.}

2. Коллоидные системы, размер частиц которых от 1 нм (10^{–9 м) до 1 мкм. Это молекулы органических гумусовых кислот, белков (т/ж – золь), жировые капельки (ж/ж – эмульсия), пузырьки газов СО}_2,О_2,N₂(г/ж – пена) и др. Характерной особенностью коллоидных частиц является наличие на их поверхности заряда и адсорбированных слоев ионов и защитной гидратной оболочки из молекул растворителя. Очистить воду от коллоидных частиц можно нейтрализацией их поверхности противоионами (например, введением коагулянта глинозема Аl(SО₄)₃) с разрушением гидратной оболочки и последующей коагуляцией (укрупнением) частиц до выпадения их в осадок.

3. Истинные растворы, имеющие размер частиц до 1 нм, прежде всего гидратированные ионы.

Содержание ионов кальция и магния в ммоль/л характеризует общую жесткость воды (карбонатную и некарбонатную). Карбонатная (временная, устранимая) жесткость, обусловленная гидрокарбонатами кальция и магния, устраняется кипячением (что обходится дорого для больших объемов воды) или использованием одного из следующих реагентов: гашеной извести Са(ОН)₂(известкование), едкого натра NаОН, тринатрийфосфата Nа₃РО₄.

Что происходит с водой, как дисперсной средой, протекающей сквозь магнитное поле, точно никто не знает [132]. Физики-теоретики совершенно уверены, что ничего с ней при этом происходить не может, подкрепляя свою убежденность вполне достоверными теориями, из которых следует, что после прекращения действия магнитного поля вода должна мгновенно вернуться в прежнее состояние.

А опыт показывает, что она изменяется. Действие магнитного поля на воду (обязательно быстротекущую) длится малые доли секунды, а «помнит» об этом вода десятки часов.

Кроме эффекта «памяти», для воды установлено еще одно важное для рассмотрения омагничивания свойство: оказывается, на воде достоверно сказываются события, происходящие на Солнце и в космосе.

Был организован и проведен небывалый эксперимент [79, 132]: сотни добровольных исследователей-химиков во всех частях земного шара по единой, заранее разработанной программе одновременно, в один и тот же момент мирового времени снова и снова повторяли один и тот же простой опыт: определяли скорость появления первых следов осадка, образующегося в результате реакции в водном растворе.

Опыт продолжался почти пятнадцать лет, было проведено более трехсот тысяч повторений.

Характер реакции в воде следует ритму солнечной активности (появлению пятен и вспышек на Солнце) и зависит от изменения относительной скорости Земли в ее движении в космическом пространстве.

И если на примере простой и грубой реакции в водном растворе подмечено влияние событий в космосе, то так же велико может быть значение этого влияния на физико-химические реакции, происходящие при технологических процессах производства продуктов питания.

4.2.2 Влияние омагничивания
на белковую систему молока

Поскольку белки молока находятся в тесной связи с s-эле-ментами, особенно с ионами кальция, магния и протонами, исследование влияния омагничивания на белковую систему молока представляет собой прикладную практическую задачу по увеличению нутриционной ценности s-элементов и биологической ценности белков молочных продуктов одновременно.

В Восточно-Сибирском государственном технологическом университете нашли [32], что выход белков независимо от способа коагуляции творожного сгустка, при использовании омагничивания молочной смеси, увеличивается от 13, 1 до 48, 3%. Соответственно снижается отход белков в сыворотку.

В Вологодской государственной молочнохозяйственной академии [115] при исследованиях влияния магнитной обработки молока на содержание сывороточных белков получен следующий эффект: в опытных образцах оно уменьшилось по сравнению с контрольными почти на 16%.

При этом использовались: постоянное магнитное поле, с магнитной индукцией 1, 76+10^–2 Тл, диаметр трубки пропускания – 5 мм, скорость максимально возможная через указанный диаметр трубки, количество пропускания – 7 раз.

Однако полученные результаты не были стабильными.

С течением времени, мы обратили внимание на данные о сильном геомагнитном поле в год проведения исследований.

Пики солнечной активности, когда магнитная индукция земного поля может превышать 10^–4 Тл, имеют примерно 11-летнюю цикличность (1980, 1991, 2002 годы).

Таким образом, 2003 г., как следующий за пиком максимальной солнечной активности, мог иметь резкие геомагнитные колебания, влияющие на нестабильность результатов дополнительного омагничивания молока внешним магнитом.

4.2.3 S-элементы: теоретические основы механизмов
влияния магнитных полей и использования
практических эффектов

Часть s-элементов в коровьем молоке образует истинные растворы, имеющие размер ионов до 1 нм (табл. 4.2). Примерно 25% кальция в молоке представлено в виде гидратированных ионов, а остальная часть – в виде суспензии коллоидных фосфатов и цитратов кальция и в виде кальцийказеинатфосфатных ассоциатов.

Таблица 4.2. – Размеры некоторых ионов s-элементов

Частица	Размер, пм (10^{–12 м)}
Ион Са²⁺ Гидратированный ион Са²⁺ Ион Мg²⁺ Гидратированный ион Мg²⁺ Ион Nа⁺ Гидратированный ион Nа⁺

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67