Υδροφιλικότητα εναντίον Υδροφοβίας

Μερικές φορές ένας όρος μπορεί να σας είναι τόσο οικείος που τον χρησιμοποιείτε συνεχώς, ενώ ένα άλλο άτομο, που δεν γνωρίζει αυτόν τον όρο, δεν έχει ιδέα για τι πράγμα μιλάτε. Όταν μιλάμε για επιστήμη, αυτό μπορεί να είναι ένα αρκετά κοινό πρόβλημα. Και παρόλο που προσπαθούμε να διατηρήσουμε το επίπεδο των αναρτήσεών μας έτσι ώστε να είναι προσβάσιμες και σε μη επιστήμονες, θα υπάρξουν στιγμές που θα υπάρχουν πάρα πολλοί όροι με μια κίνηση. Γι' αυτό αφιερώνουμε πολλές αναρτήσεις στα βασικά της επιστήμης των τροφίμων. Και αυτό είναι άλλο ένα από αυτά, συζητώντας τους όρους υδρόφιλο και υδρόφοβο, εισάγοντας στην πορεία την πολικότητα και την ηλεκτραρνητικότητα.

Σημασία του νερού στα τρόφιμα

Στα τρόφιμα, το νερό είναι αρκετά κοινό, αν και αυτό είναι υποτιμητικό, είναι πολύ πολύ συνηθισμένο. Και η αλληλεπίδραση των μορίων με το νερό είναι έτσι κάτι που συχνά περιγράφουμε. Μερικά μόρια μπορεί να διαλυθούν στο νερό, ενώ άλλα όχι, ορισμένα συστατικά αγαπούν να κάθονται στο νερό, ενώ άλλα όχι. Για να περιγραφούν αυτές οι συμπεριφορές με νερό απαιτείται η κατάλληλη ορολογία. Η πιο βασική σχέση με το νερό ειδικά, είναι ένα μόριο που αγαπά ή μισεί το νερό. Εδώ μπαίνουν τα υδρόφιλα και τα υδρόφοβα.

Νερό, ηλεκτραρνητικότητα και πολικότητα

Το αν ένα μόριο αρέσει ή όχι να κάθεται στο νερό έχει να κάνει πολύ με την πολικότητα ενός μορίου. Το νερό είναι ένα λεγόμενο πολικό μόριο.

Όλα τα άτομα έχουν ηλεκτρόνια που «επιπλέουν» γύρω από τον πυρήνα του κέντρου τους. Αυτά τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα. Το κέντρο του ατόμου θα τραβήξει τα ηλεκτρόνια προς το μέρος του. Η ισχύς με την οποία ένα άτομο το κάνει αυτό διαφέρει ανά άτομο και εκφράζεται χρησιμοποιώντας τον όρο ηλεκτραρνητικότητα. Το οξυγόνο και το άζωτο είναι παραδείγματα ατόμων που τραβούν αρκετά δύναμα τα άτομα, έχουν υψηλότερη τιμή ηλεκτραρνητικότητας.

Όταν τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους, δεν θα τραβούν όλα τόσο δυνατά τα άτομα γύρω τους. Δεν θα τραβήξουν μόνο τα δικά τους ηλεκτρόνια, αλλά όλα τα ηλεκτρόνια στο περιβάλλον τους. Έτσι, ένα άτομο με υψηλή ηλεκτραρνητικότητα θα τραβήξει όλα τα ηλεκτρόνια γύρω του λίγο περισσότερο προς το μέρος τους. Ως αποτέλεσμα, το νέφος των ηλεκτρονίων μπορεί να μετατοπιστεί λίγο και να μην εξαπλωθεί ομοιόμορφα. Εάν συμβεί αυτό, ένα μόριο ονομάζεται πολικό.

Προκειμένου το νέφος να μετακινηθεί λίγο εκτός κέντρου, οι διαφορετικές δυνάμεις ενός ατόμου δεν πρέπει να αλληλοεξουδετερώνονται. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει ένα άτομο που έλκεται έντονα τόσο στην αριστερή όσο και στη δεξιά πλευρά ενός μορίου, με τα υπόλοιπα να είναι ίσα, αυτές οι δύο δυνάμεις πιθανότατα θα αλληλοεξουδετερωθούν. Ωστόσο, αν και τα δύο κάθονται στη μία πλευρά, δεν θα το κάνουν.

Το νερό είναι πολικό

Το νερό είναι ένα παράδειγμα τέτοιου πολικού μορίου. Το νερό αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου και δύο άτομα υδρογόνου. Το οξυγόνο έλκεται στα ηλεκτρόνια λίγο πιο δυνατά από τα άτομα του υδρογόνου. Επιπλέον, το μόριο του νερού δεν είναι πλήρως συμμετρικό. Με άλλα λόγια οι δυνάμεις δεν ακυρώνονται. Στην παρακάτω εικόνα, αυτό φαίνεται, καθώς τα άτομα υδρογόνου είναι στραμμένα ελαφρώς προς τα κάτω, η επάνω πλευρά έχει ελαφρώς περισσότερα ηλεκτρόνια από την κάτω πλευρά. Αυτό υποδεικνύεται χρησιμοποιώντας το ελληνικό σύμβολο δέλτα και τον τύπο φόρτισης σε κάθε πλευρά.

Υδρόφιλο

Όταν σε ένα μόριο αρέσει να κάθεται στο νερό, λέγεται υδρόφιλο (=υδάτινο). Τα υδρόφιλα μόρια τείνουν να είναι πολικά μόρια, όπως το νερό, αλλά μπορεί επίσης να είναι ιόντα (π.χ. διαλυμένα άλατα). Τα περισσότερα από αυτά έχουν κοινό ότι έχουν κάποιο είδος μη μηδενικού ηλεκτρικού φορτίου. Αυτές οι χρεώσεις μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Στα τρόφιμα κοινά παραδείγματα υδρόφιλων μορίων στα τρόφιμα είναι τα σάκχαρα (έχουν ομάδα οξυγόνου που τα κάνει πολικά και τείνουν να είναι ασύμμετρα) αλλά και το αλάτι ή ορισμένα αμινοξέα.

Υδροφοβικό

Αντίθετα, όταν ένα μόριο δεν θέλει να καθίσει στο νερό, ονομάζεται υδρόφοβο. Εάν ένα υδρόφοβο μόριο αναμιχθεί με νερό, τα δύο θα τείνουν να διαχωρίζονται και να σχηματίζουν δύο μεμονωμένες φάσεις.

Τα υδρόφοβα μόρια είναι γενικά μη πολικά μόρια, δεν έχουν αυτή την ελαφρώς ανομοιόμορφη κατανομή φορτίου. Το πιο κοινό παράδειγμα υδρόφοβων μορίων στα τρόφιμα είναι τα λίπη και τα έλαια.

Υδρόφιλο και υδρόφοβο σε ένα

Ορισμένα μόρια έχουν τόσο υδρόφιλα όσο και υδρόφοβα τμήματα στη δομή τους. Αυτό είναι ιδιαίτερα κοινό για τις πρωτεΐνες, αλλά είναι επίσης ένα κοινό χαρακτηριστικό για τους λεγόμενους γαλακτωματοποιητές. Οι γαλακτωματοποιητές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάμειξη λαδιού και νερού και σε αυτή την περίπτωση το κάνουν αυτό με το να κάθονται τόσο στη φάση του νερού όσο και του ελαίου με ένα διαφορετικό μέρος του μορίου. Με αυτόν τον τρόπο κρατούν τα δύο μαζί και τους εμποδίζουν να χωρίσουν! Ο κρόκος αυγού στη μαγιονέζα είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτού.